INTRODUCERE. GENERALITĂŢI Condimentele

Termenul de condimente sau mirodenii a fost aplicat mai întâi şi ingredientelor cu gust pătrunzător şi iute sau aromatic (de exemplu: ghimbirul), şi aromelor sau parfumurilor (de exemplu: mirtul) şi chiar şi ingredientelor folosite la îmbalsamări.

Astăzi există tendinţa de a limita utilizarea termenului de condimente la ingredientele folosite în mâncăruri şi băuturi, deşi multe condimente au şi utilizări adiţionale în medicină şi cosmetică.

Condimentele folosesc diverse părţi morfologice ale plantelor bogate în arome şi gust; scoarţă, floare, stamine, fruct, seminţe, frunze şi tulpini. Deşi majoritatea condimentelor se folosesc sub formă de pudră sau măcinătură fină, unele se utilizează întregi sau ca extract uleios. Deşi fiecare continent şi-a adus aportul la zestrea de condimente, cele mai multe dintre ele provin din Asia.

O definiţie destul de corectă a condimentelor ar fi: condimentele sunt ingrediente care, adăugate în mâncăruri şi băuturi, conferă aromă, gust şi culoare, fără a avea valoare nutritivă.

Termenul de condimente sau mirodenii a fost aplicat mai întâi şi ingredientelor cu gust pătrunzător şi iute sau aromatic (de exemplu: ghimbirul), şi aromelor sau parfumurilor (de exemplu: mirtul) şi chiar şi ingredientelor folosite la îmbalsamări.

Astăzi există tendinţa de a limita utilizarea termenului de condimente la ingredientele folosite în mâncăruri şi băuturi, deşi multe condimente au şi utilizări adiţionale în medicină şi cosmetică.

Condimentele folosesc diverse părţi morfologice ale plantelor bogate în arome şi gust; scoarţă, floare, stamine, fruct, seminţe, frunze şi tulpini.

Deşi majoritatea condimentelor se folosesc sub formă de pudră sau măcinătură fină, unele se utilizează întregi sau ca extract uleios.

Deşi fiecare continent şi-a adus aportul la zestrea de condimente, cele mai multe dintre ele provin din Asia.

O definitie destul de corectă a condimentelor ar fi: condimentele sunt ingrediente care, adăugate în mâncăruri şi băuturi, conferă aroma, gust şi culoare, fără a avea valoare nutritivă.

Tipuri de condimenteCondimentele picante sunt: piper, boia de ardei, muştar de masă, capere..1. Piperul este planta originară din India, Piper nigrum. Fructele sunt de

culoare verde, apoi roşii, iar la maturitate devin negre; se prezintă sub formă de ciorchine. Se cunosc două sorturi de piper: piper negru şi piper alb.

2

2. Boiaua de ardei se obţine din ardeiul dulce de Banat şi iute de Bihor. Ardeii ajunşi la maturitate se usucă şi apoi se macină. Se prezintă sub formă de pulbere fină, roşie - galbenă, cu gust dulceag sau iute şi miros plăcut. Gustul iute este dat de capsicină, iar culoarea, de pigmentul numit capsantina. Se utilizează la preparate culinare şi în industria conservelor.

Condimentele aromate sunt vanilia, cuişoarele, nucşoara, scorţisoara, anason, chimen, ienibahar, coriandru, foi de dafin.

1. Vanilia este fructul în formă de păstaie al plantei Vanilia plantifolia, care creşte în ţările tropicale. Pentru a ajunge la păstaia de culoare neagra care se găseşte în comerţ, fructul suferă o prelucrare specială.

2. Cuisoarele sunt mugurii florali ai arborelui Caryophylus aromaticus. Mugurii se culeg când se coloreaza în roşu deschis, deoarece atunci au aroma puternică. Au gust iute şi miros putenic, dat de substanţa eugenol, aflată în uleiul eteric.

3. Scorţişoara se obţine din coaja arborelui tropical veşnic verde Cinnaomun ceylanicum. Arborele bun pentru coajă trebuie să aibă cel puţin patru ani. Se recomandă ca recoltarea să se facă după ploaie, când coaja este umedă şi se desprinde uşor.

Alte condimente:1. Maghiranul face parte din familia Labiatelor; se recoltează ramurile,

când se formează mugurii florali. Se strâng în legături şi se usucă la umbră. Maghiranul are o aromă specifică, gust plăcut mentolat datorită uleiului eteric

3

care conţine hibrocarburi terpenice. Este apreciat şi folosit atât în arta culinară, cât şi la prepararea mezelurilor.

2. Busuiocul face parte din familia Erbaceelor; are o aromă deosebit de puternică datorită uleiului eteric pe care îl conţine. Se întrebuinţează la condimentarea unor mâncăruri cu carne şi la unele produse alimentare.

3. Rosmarinul face parte din familia Labiatelor şi se utilizează la unele mâncăruri, sosuri, etc.

1. TEHNICI DE CONSERVARE A CONDIMENTELOR1.1. Noţiuni introductive

Conservarea produselor alimentare constituie o verigă importantă în asigurarea calităţii acestora. Modalităţile prin care se realizează acest deziderat cuprind o gamă largă de tehnici de conservare, clasificate în două grupe: metode termice şi atermice.

Conservarea (produselor alimentare) în vederea fie a prelungirii duratei de valabilitate, fie pentru modificarea caracteristicilor senzoriale a apărut încă din cele mai vechi timpuri. Astfel, în scrierile istorice sunt amintite: uscarea la soare, prin ventilaţie naturală, sau pe un foc cu lemne; sărarea şi afumarea cărnii; eliminarea apei (deshidratarea) şi conservarea în grăsime sau zahăr; păstrarea măslinelor în apă – în palatul din Cnossos s-au găsit ulcioare în care se păstrau măsline acum cca. 4000 de ani.

Acest procedeu se practica şi în cazul fructelor, condimentelor menţinute în alcool sau oţet, sau conservarea ouălor în soluţie slab acidifiată. Fermentarea se aplica la pâine, ea fiind atestată în Turcia de acum 900 de ani, la obţinerea băuturilor alcoolice – bere, vin, cidru – şi la fructe, când se depozitau în vrac.Conservarea cu ajutorul frigului artificial a fost aplicată de aproximativ 4000 de ani la graniţa austro-italiană (în Tyrol) de vânători care, la o altitudine de 3200 m, păstrau în gheaţă vânatul. Romanii conservau peştele din Rin, langustele din Sardinia şi stridiile în gheaţă pentru a se păstra proaspete până la Roma. Nordicii îngropau carnea de vânat sau peştele în zăpadă sau gheaţă pentru a se păstra peste iarnă. Alexandru cel Mare şi Nero serveau îngheţată de fructe şi miere. În incinta palatului de la Versailles, Ludovic al XIV-lea a amenajat răcitoare în vederea păstrării alimentelor. Există, deci, câteva atestări documentare care ilustrează aplicarea diferitelor metode de conservare a alimentelor din cele mai vechi timpuri.

4

1.2. Clasificarea procedeelor de conservare

O clasificare succintă a procedeelor de conservare a alimentelor ar fi următoarea:1. Eliminarea microorganismelor prin separare fizică:– microfiltrare;– ultracentrifugare.2. Distrugerea microorganismelor (sterilizare) prin :● acţiunea căldurii:– fierbere clasică (100ºC);– sterilizare – apertizare (110...140ºC);– UHT;● radiaţii ionizante (sterilizare la rece):– electroni acceleraţi;– raze γ şi X;– radiaţii ultraviolete;● folosirea antisepticelor lichide sau gazoase:– alcooli;– acizi;– conservanţi chimici.3. Efect de oprire a proliferării microorganismelor –efect de protecţie (nu de eliminare):● utilizarea temperaturilor scăzute:– refrigerarea prin scăderea temperaturii la 0...3ºC şi refrigerare în vid;– congelare;– supracongelare;● reducerea conţinutului de apă (eliminarea a 60-70% din apa de constituţie):– uscare şi uscare-afumare;– deshidratare;– liofilizare● protecţie prin încorporare, înglobare de inhibitori:– sărare uscată şi umedă;– conservare în saramură;– conservare cu zahăr;– afumare;– conservare în oţet (marinare);– fermentaţie (produse lactate).4. Procedee mixte (utilizând cel puţin două procedee) :– refrigerare în atmosferă controlată;– tratament termic urmat de refrigerare;– tratament cu radiaţii ionizante şi refrigerare;– prin fermentare şi pasteurizare sau sterilizare;

5

– prin acţiunea asupra activităţii apei (aw);– prin acţiunea asupra pH-ului.

Nichitinschi a grupat procedeele de conservare pe baza principiului biologic ce le caracterizează, şi anume:

I.Anabioza – principiul biologic al vieţii latente a agenţilor biovătămători ce pot produce alterarea alimentelor. Se poate realiza prin mijloace fizice – fizioanabioza, şi chimice – chimioanabioza.

II. Cenoanabioza – crearea în produsele alimentare a unor condiţii sau producerea de substanţe care împiedică dezvoltarea microorganismelor. Se poate realiza prin mijloacefizice (fiziocenoanabioza) sau chimice şi biochimice (chimiocenoanabioza).

III.Abioza sau lipsa de viaţă – se realizează prin procedee:– fizice – fizioabioza;– chimice – antiseptabioza;– mecanice – mecanoabioza.

Fizioanabioza cuprinde:– psihroanabioza – refrigerare;– crioanabioza –congelare;– xeroanabioza – deshidratare şi uscare;– osmoanabioza – sărare (haloosmoanabioza)

– conservare cu zahăr (saccharoanabioza).Chimioanabioza cuprinde :

– acidoanabioza – conservarea cu ajutorul oţetului (sau acidifierea artificială);– anoxianabioza – conservarea alimentelor în atmosferă de CO2 sau N2;narcoanabioza – conservarea sucurilor de fructe cu CO2 (saturaţie în masalichidului şi crearea unui strat de CO2 la suprafaţă);conservarea în atmosferă controlată (10% CO2) a cărnii, combinată cu temperatura scăzută, şi a merelor şi strugurilor de masă.

Din grupa de conservare ce are la bază cenoanabioza se cunosc:– halocenoanabioza – conservarea prin sărare;– acidocenoanabioza – conservarea unor produse alimentare prin fermentaţie lactică (murături castraveţi, varză, sucuri fermentate lactic, salamuri crude, produse lactate acide parţial). Abioza cuprinde o serie de procedee fizice (fizioabioza), chimice (chimioabioza) şi mecanice (mecanoabioza).

În cazul procedeelor fizice sunt aplicate următoarele tipuri de conservări:– termoabioza – conservarea produselor alimentare cu ajutorul căldurii (pasteurizarea şi sterilizarea) prin tehnici clasice şi moderne (microunde, radiaţii IR, încălzire indirectă cu efect Joule şi Actijoule).– atermoabioza – conservarea produselor alimentare cu ajutorul presiunilor înalte, cu ajutorul câmpului magnetic, cu ajutorul câmpului electric pulsatoriu şi impulsurilor ultrascurte de lumină;

6

– radioabioza (procedee atermice) – conservarea produselor alimentare cu ajutorul radiaţiilor gama şi electronilor acceleraţi, cu radiaţii UV;– antiseptabioza – conservarea produselor alimentare cu ajutorul substanţelor antiseptice, bacteriocinelor (parţial) şi antibioticelor secretate de microorganisme (parţial);– sestobioza – îndepărtarea microorganismelor prin filtrare sterilizantă (diferite tehnici de membrană);– aseptoabioza – ambalarea produselor deja conservate în condiţii aseptice (spaţii aseptice).

1.3. Metode moderne de conservare

Grupa metodelor moderne de conservare se împarte în metode termice şi atermice.

Metodele de conservare atermice mai importante sunt:● conservarea cu ajutorul presiunilor înalte – distrugerea formelor vegetative de microorganisme sub acţiunea presiunilor înalte (4000-10 000 bar). Presiunile înalte afectează legăturile de hidrogen, hidrofobe, ionice ale microorganismelor, având următoarele efecte :– inactivarea unor enzime datorită denaturării părţii proteice a acestora (păstrarea legumelor şi fructelor);– stimularea unor enzime cum ar fi termolizina şi celulazele;– scăderea activităţii unor enzime cum ar fi trepsina şi carboxipeptidaza;– modificarea structurii terţiare şi cuaternare a proteinelor, creşterea digestibilităţii şi mărirea susceptibilităţii acestora la atacul proteazelor;– gelificarea amidonului şi proteinelor;– modificarea punctului de topire al grăsimilor, al măririi cristalelor de trigliceride;– intensificarea aromei unor produse alimentare prin dezorganizarea unor organite celulare care eliberează enzime proteolitice ce acţionează asupra proteinelor cu formare de substanţe de gust;● conservarea cu ajutorul câmpului magnetic – câmpul magnetic oscilant şi static exercită efect letal asupra microorganismelor datorită următoarelor acţiuni deteriorative:– la nivelul membranelor celulare;– asupra ADN şi modificarea sintezei ADN;– modificarea fluxului de ioni (Ca2+) prin membrană.

Avantajele metodei sunt următoarele :– păstrează calitatea senzorială şi nutriţională a produsului (temperatura creşte cu maximum 5oC);– produsul alimentar poate fi tratat în ambalaje plastice flexibile;– aplicarea câmpului magnetic nu este periculoasă pentru operator.

7

● conservarea cu ajutorul radiaţiilor ionizante (în principal γ) este utilizată în următoarele scopuri :– eliminarea microorganismrelor patogene (radicidaţie– 1-4 kGy);– eliminarea microorganismrelor de alterare – forme vegetative (radurizare –radiopasteurizare 1-6 kGy);– eliminarea microorganismelor – forme vegetative şi spori, respectiv radapertizare sau radiosterilizare (15-60 kGy). Acţiunea electronilor acceleraţi şi a radiaţiilor γ se manifestă la nivel de atomi şi la nivel de molecule cu efecte negative asupra principiilor nutritive şi enzimelor din alimente.● conservarea cu ajutorul câmpului electric pulsatoriu de înaltă tensiune – se aplică la produse lichide, efectul manifestându-se când potenţialul de transmembrană depăşeşte 1 V în membrană celulară. Procedeul nu are efecte negative asupra valorii nutritive şi proprietăţilor senzoriale ale produselor tratate;● conservarea cu impulsuri ultrascurte de lumină – produse de generatoare laser sau lămpi (flash); are loc o distrugere a microorganismelor de la suprafaţa interioară a ambalajelor, ducând la prelungirea duratei de conservare, mai ales când se practică depozitarea în stare refrigerată sau congelată;● conservarea / prelungirea duratei de depozitare cu ajutorul radiaţiilor UV – cu aplicabilitate în industria cărnii. Sunt trei categorii de radiaţii UV: A) λ= 400-315 nm, B) λ= 315-280 nm; C) λ= 280-210 nm (cele mai active).

Acţiunea letală a radiaţiilor UV-C este explicabilă prin:– inhibarea, inactivarea unor enzime ce conţin grupări–SH active;– acţiunea unor produşi de radioliză a apei;– dezorganizarea structurii proteinelor, prin scindarea legăturilor –SS– şi ruperea legăturilor peptidice;– formarea dimerilor de timină care determină distorsiunea ADN .

Procedeele de conservare termice moderne sunt următoarele :– conservarea prin încălzire ohmică – se aplică produselor alimentare lichide mai mult sau mai puţin vâscoase, cu un anumit raport solid / lichid . Acest procedeu se încadrează ca un sistem UHT şi efectul letal asupra microorganismelor este datorat căldurii şi curentului electric;– conservarea prin încălzire cu unde radio – este un procedeu considerat ca încălzire în dielectric, realizându- se concomitent pasteurizarea şi congelarea în flux continuu a compoziţiilor de carne, destinate obţinerii produselor din carne cu diametrul de până la 50 mm. Caracteristicile câmpului de unde sunt λ = 10-100 mm, frecvenţă de 3-30 MHz (unde radio scurte);– conservarea prin încălzire indirectă cu efect Joule (Actijoule) – principiul acestui procedeu constă în faptul că energia calorică, generată prin efect Joule în masa unui tub metalic, este transmisă prin convecţie forţată produsului care circulă prin tub. Se aplică produselor alimentare panipabile: compoziţii pentru

8

pateuri de ficat, sosuri, dressinguri pentru salate, lapte, sucuri de fructe, piureuri de fructe, siropuri, creme;– conservarea cu radiaţii infraroşii – acestea pot fi cu λ = 0,75-2,5 μ (scurtă), λ= 2,5-25 μ (medie), λ = 25- 750 μ (mare). Se folosesc în industria cărnii, la uscarea cerealelor, lactozei, coacerea pâinii, biscuiţilor şi produselor de patiserie;– conservarea cu ajutorul substanţelor antiseptice – antisepticele sunt substanţe care opresc dezvoltarea şi acţiunea unor microorganisme (substanţe bacteriostatice) sau le distrug (substanţe bactericide), în funcţie de concentraţie şi de specia microorganismului.

Factorii care influenţează acţiunea antisepticelor sunt: concentraţia substanţelor, durata de contact, temperatura, specia şi numărul de microorganisme din substrat, stadiul de dezvoltare al microorganismelor, compoziţia chimică a mediului şi pH-ul acestuia.– filtrarea sterilizantă (sestoabioză) – constă în reţinerea microorganismelor de către anumite membrane filtrante care permit trecerea lichidelor ce urmează a fi conservate, acestea din urmă trebuind să fie ambalate în condiţii aseptice. Se pot utiliza două tehnici de filtrare – microfiltrare şi ultrafiltrare . La microfiltrare sunt reţinute particule cu diametrul mai mare de 0,1 μm (bacterii, virusuri) şi macromolecule cu masa moleculară mai mare de 500 000. Se aplică pentru zer, vin, bere, sucuri limpezi de fructe, apă potabilă. Prin ultrafiltrare se reţin particule cu dimensiuni 0,001- 0,1 μ, MM = 500-500 000. Se aplică numai la vinuri şi bere pentru îndepărtarea coloizilor.

2. CONSERVAREA PRIN DESHIDRATARE SUB VID A CONDIMENTELOR ŞI/SAU A SISTEMELOR

CONDIMENTARE

Deshidratarea (parţială) sau uscarea este un procedeu de uscare bazat pe reducerea conţinutului de apă, respectiv creşterea concentraţiei substanţelor solubile, până la valori care să atingă stabilitatea produselor alimentare la păstrare. Prin reducerea umidităţii produselor se încetineşte, până la stagnare, activitatea enzimatică şi se opreşte dezvoltarea microorganismelor.

Eliminarea apei din alimente trebuie dirijată în aşa fel încât coloizii hidrofili să-şi menţină capacitatea de rehidratare. Condiţiile principale ale deshidratării sunt: un nivel de temperatură care să asigure evaporarea apei, o suprafaţă de contact cu aerul maxim posibilă şi circulaţia aerului pentru eliminarea vaporilor de apă rezultaţi.

Principalele metode de deshidratare sunt: uscarea naturală deshidratarea dirijată în instalaţii speciale la presiune normală

9

deshidratarea în pat fluidizat concentrarea în vid liofilizarea (criodesicarea sau criosublimarea).

Produsele alimentare deshidratate, având substanţele utile concentrate pe o unitate de masă, au un volum micşorat, valoarea energetică sporită, însă pierd o parte din substanţele aromatice şi se distrug parţial unele vitamine.

Produsele alimentare în prealabil fluidizate sunt deshidratate prin două metode: peliculară şi prin pulverizare sau atomizare sub formă de pulberi (ouă praf, lapte praf etc). Viteza şi randamentul rehidratării sunt mai bune la produsele pulverulente obţinute prin deshidratare în atomizoare.

3. DEPENDENŢA DINTRE PROCESUL DE CONSERVARE ŞI ACTIVITATEA APEI

Conţinutul de apă, dar mai ales starea ei, condiţionează activitatea enzimelor şi a microorganismelor. Legătura dintre apa din produsele alimentare şi activitatea enzimelor, a microorganismelor, este evidenţiată prin intermediul activităţii apei.

Activitatea apei este definită prin raportul dintre elasticitatea vaporilor de apă de la suprafaţa produsului şi elasticitatea vaporilor de apă pură la saturaţie la aceeaşi temperatură. Se consideră că activitatea apei reprezintă apa la dispoziţia microorganismelor.

Activitatea apei (aw) dă indicaţii asupra cantităţii de apă liberă care determină presiunea de vapori de apă deasupra produsului:

aw = p / po = Nw / Nw + Ns

unde: p – presiunea vaporilor de apă din produs la temperatura T;po – presiunea vaporilor de apă din atmosferă la temperatura;To – temperatura de echilibru a sistemului;Nw - numărul de moli de apă;Ns - numărul de moli de substanţă.Din partea a doua a formulei se observă ca activitatea apei poate fi

calculată prin numărul de moli de apă (Nw) raportaţi la suma molilor de apă şi a molilor de substanţă (Ns).

Conţinutul de apă al materialului şi umiditatea relativă a aerului înconjurător dau activitatea apei care este direct legată de umiditatea relativă de echilibru (Ure):

10

aw =Ure / 100

Valorile numerice ale activităţii apei variaza între 0 (la produse complet anhidre) şi 1 (la apa pura), toate produsele alimentare încadrandu-se în acest interval. De exemplu valoarea activităţii apei pentru zahăr, cereale este de 0,1; pentru fructe uscate este 0,72 – 0,8; pentru pâine, branza este de 0,96, iar pentru oua, carne, sucuri, legume, fructe proaspete este de 0,97.

Notiunile de activitate a apei si de umiditate relativa de echilibru prezinta o importanta deosebita pentru stabilitatea si calitatea produselor alimentare.

Astfel:1. - valorile activitatii apei dau indicatii asupra dezvoltarii microorganismelor.Fiecare microorganism are cerinte diferite fata de continutul de apa al

mediului in care traieste. In general dezvoltarea microbiana se costata in intervalul de activitate a apei de 0,620 – 0,995. La 0,60 – 0,65 se dezvolta drojdiile osmofile, intre 0,65 – 0,75 mucegaiurile xerofile, intre 0,75 – 0,85 bacteriile halofile, iar intre 0,91 – 1,00 toate celelalte bacterii

Bacteriile reprezinta microorganismele cu cele mai mari cerinte de apa in mediul in care traiesc si se dezvolta, fiind urmate de mucegaiuri.

2. - viteza reactiilor enzimatice in produsele alimentare depinde de activitatea apei: la activitati mari ale apei reactiile enzimatice se declanseaza si au loc cu viteze mari, in timp ce la activitati mici ale apei reactiile enzimatice sunt mult incetinite sau inexistente.

3. – la o activitate a apei de 0,6 – 0,7 apare imbrunarea produselor datorate reactiilor melanoidice.

4. - la valori medii exercita un effect de protectie a lipidelor fata de oxidare, efectul maxim fiind la aw = 0,5. Din contra, deshidratarea foarte inaintata a tesuturilor vegetale si animale pana la aw = 0,1 insa, stimuleaza foarte puternic fenomenele oxidative.

5. - activitatea apei influenteaza unele procese hidrolitice neenzimatice ca: transformarea clorofilei in feofitina, hidroliza protopectinei si demetilarea pectinei.

Umiditatea reprezinta un factor cu implicatii profunde asupra calitatii produselor alimentare determinand un numar mare de reactii care in multe cazuri se interfereaza reciproc. Astfel autooxidarea si imbrunarea pot avea loc simultan in majoritatea alimentelor. Pentru fiecare produs exista un continut optim de umiditate la care viteza de oxidare si cea de imbrunare sunt minime, asigurand o pastrare maxima a calitatii (de exemplu pentru laptele praf 3,3%, pentru fulgii de cartofi 6-7%).

Dacă apa liberă, intercelulară, se evaporă relativ uşor din ţesuturile produselor horticole, dimpotrivă, apa legată, intracelulară, apa vacuolară, care

11

este parte componentă a substanţelor* celulare, este cedată de acestea cu mare dificultate, deci se evaporă foarte greu. Pentru evaporarea ei trebuie învinse mai intri legile fizico-chimice specifice care asigură compoziţia şi stabilitatea compuşilor celulari, apoi trebuie asigurată migrarea apei prin pereţii celulelor (membrane), care au o permeabilitate relativ redusă. Tehnologiile au găsit remediile necesare pentru a învinge aceste obstacole la evaporare, dar realizarea lor se face cu consum de energie.

În ceea ce priveşte particularităţile comportării legumelor şi fructelor la uscare trebuie, în primul rând, să se aibă în vedere caracteristicile specifice gustative, deci ale părţii lor comestibile.

Clasificarea legumelor şi fructelor după partea comestibilă, este următoarea:

— rădăcina la pătrunjel, ţelină, păstârnac şi altele. Le menţionăm numai pe acelea care se deshidratează ;

— tulpina sub formă de tuberculi la cartofi sau sub formă de bulbi la ceapă, usturoi, praz;

—frunza la spanac, salată, pătrunjel, ţelină, mărar, leuştean;— inflorescenţa la conopidă;—fructul sub formă de păstaie la fasole verde; sub formă de bacă la roşii,

ardei, struguri; sub formă de drupă la cireşe, vişine, prune, piersici şi caise; sub formă de polidrupă la zmeură şi mure; sub formă de pseudopolinuculă la căpşuni sau sub formă de fructe false, cărnoase la seminţoase (mere, pere şi gutui),

Pentru uscarea produselor din fiecare categorie, trebuie folosită o tehnologie specifică. Aşa de exemplu, legumele rădăcinoase se caracterizează prin creşterea accentuată în grosime, acumularea unor cantităţi mari de substanţe de rezervă şi de apă, iar la suprafaţă au scoarţa formată din mai multe rânduri de celule;

— rândul exterior cu rol de protecţie are membrana suberificată, impermeabilă pentru apă. Pentru uscare trebuie îndepărtată scoarţa, apoi se face divizarea rădăcinilor în cuburi sau felii.

Legumele de la care se folosesc fructele, ca şi speciile pomicole (drupe sau fructe false cărnoase) au la suprafaţă o pieliţă (epicarp) formată din două sau mai multe straturi de celule, cu rol de protecţie; pe rîndul exterior de celule se află un strat de ceară sau chiar perişori mai fini sau mai grosieri, care îngreunează procesul de uscare.

Prezentînd aceste particularităţi ale procesului dej uscare a legumelor si fructelor se explică necesarul de consum de energie în efectuarea acestui procedeu de conservare. Aceste consumuri sînt explicabile numai dacă se au în vedere caracteristicile anatomo-fiziolo-gice ale legumelor şi fructelor şi conţinutul lor ridicat în apă, precum şi proprietăţile apei din produsele proaspete.

12

4. USCAREA SUB PRESIUNE (aparat Gigavac)

Uscarea sub presiune se realizează în strat de spumă şi în strat subţire (peliculă) şi are următoarele avantaje: calităţi senzoriale şi nutriţionale superioare ale produselor datorită temperaturii mai scăzute de uscare şi a lipsei oxigenului.- Uscarea în strat de spumă: în acest caz produlul lichid concentrate în stare naturală sau amestecat cu gaz (azot) suferă o expansiune sub acţiunea scăderii presiunii din incintă, obţinându-se o masă spongioasă, care prin măcinare se transformă în pulbere. Vacuumul realizat în incintă este de 2-6 mm Hg, iar temperature de uscare de 60-70 grade C. (încălzirea produselor aşezate în tăvi se poate realiza prin conducţie sau prin radiaţie). Incinta în care se realizează uscarea este prevăzută cu sistem de realizare a depresiunii şi de îndepărtare a vaporilor de apă degajaţi din produs.- Uscarea în strat subţire (peliculă): produsul lichid (sucuri) se concentreaza până la 60-80 grade Brix şi 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.- produsele în bucăţi se supun mai întâi unei preuscări cu aer cald până la reducerea umidităţii, după care uscarea finală se realizează într-un uscător sub vid cu încălzire cu microunde (Gigavac).

Aparat de uscare sub vid tip Gigavac.

Avantjele uscării sub vid: uscătoarele funcţionează continuu şi pot fi automatizate; se elimină contracţiile mecanice ale produsului în comparaţie cu uscarea

clasică în aer cald; se poate asigura o igienă perfectă.

13

Alte procedee particulare de uscare sunt:– uscare cu radiaţii infraroşii;– uscare cu microunde;– uscare favorizată de ultrasunete;– uscare azeotropă;– uscare parţial osmotică. Procedeele de conservare combinate cu uscarea, mai des utilizate în industrie, sunt :– uscare combinată cu blanşare – la fructe;– uscare combinată cu blanşare şi expandare – cartofi, morcovi, rădăcinoase felii;– uscare combinată cu încălzire – expandare;– uscare combinată cu expandare prin extrudare termoplastică;– dehidrocongelarea –scăderea umidităţii până la 50% la congelare;– criodeshidratarea – liofilizare.

5. INSTALAŢII, UTILAJE, PARAMETRII DE OPERARE

5.1. Instalaţia de deshidratare convectivă:

14

Date tehnice:

Capacitatea masinii de baza l 100 Capacitatea containerului atasat l 200 Tensiunea de alimentare 220 / 380 V 50 Hz Element de încalzire kW 4,5 Ventilator kW 0,95 Înaltime transport m 3 Presiunea de transport bar 0,055 Generator aer uscat kW 0,74 Puterea totala fara generatorul de aer cald kW 5,5 Puterea totala cu generatorul de aer cald kW 6,2 Cantitate aer uscat m3/h 90 Cantitate aer regenerat m3/h 20 Presiunea de conectare a aerului comprimat pentru alte dispozitive de

transport bar 4 ... 6 Cantitatea max. de filtrare a aerului m3/h 180

Avantaje: - Utilajul este actionat direct din unitatea de control a masinii. - Timpii pentru închidere si deschidere, operarea temperaturilor si reducerea temperaturilor pot fi programate pe monitorul masiii Allrounder. - Datele setate sunt stocate împreuna pe discheta.

Mecanismul procedeului de uscare

În timpul procesului de uscare, intervin două fenomene fundamentale:— transferul de căldură, care asigură energia necesară transformării apei

în vapori;— transferul de masă prin transferul apei sau vaporilor de apă prin celule

şi apoi afară din produs.Pentru a putea fi uscate produsele trebuie să fie în primul rând încălzite.

Căldura este adusă la produs fie cu ajutorul aerului cald (convecţie), fie prin încălzirea suprafeţei pe care se găsesc produsele, de la care acestea preiau căldura (conducţie). în cazul încălzirii produselor direct de la razele solare, transmiterea căldurii se face prin radiaţie. Vaporii de apă ieşiţi din produs sînt preluaţi de aer, care devine mediu de transfer de masă.

Pentru a înţelege transferul de apă din produs, trebuie definite şi explicate câteva proprietăţi de bază ale amestecului de aer -f- vapori de apă:

— Umiditatea absolută a unui amestec aer -f- vapori, reprezintă cantitatea de vapori de apă exprimată în grame, care poate fi conţinută de un m8 de aer la o anumită temperatură şi presiune.

15

—'Umiditatea relativă a aerului este definită printr-un raport, exprimat în procente, între cantitatea de vapori de apă aflaţi într-un volum de aer la un moment dat şi cantitatea de vapori de apă aflaţi în acelaşi volum de aer, când este saturat, la aceeaşi temperatură şi presiune. Umiditatea relativă a aerului arată capacitatea aerului respectiv de a prelua cantităţi noi de vapori de apă în cursul deshidratării, pînă la atingerea gradului său de Saturaţie. Viteza de deshidratare şi uscare depinde deci de umiditatea relativă a aerului din instalaţie; cu cît aceasta va fi mai scăzută, cu atât uscarea va avea loc într-un timp mai redus. Dacă temperatura aerului din instalaţia de uscare creşte, umiditatea relativă a aerului scade, deci el va putea prelua cantităţi noi de vapori de apă. Dimpotrivă, dacă temperatura aerului va scădea, el va deveni saturat în vapori de apă, iar dacă va scădea şi mai mult, vaporii de apă din aerul respectiv se vor condensa. Acesta este punctul de, rouă sau temperatura de rouă.

De aceea, în timpul procesului de uscare, aerul din instalaţie trebuie să fie în continuă circulaţie şi să fie încălzit, pentru a-i creşte capacitatea de a prelua cantităţi noi de vapori de apă.

In instalaţiile de uscare, evaporarea apei are loc atât pe baza diferenţei de temperatură dintre cea a produsului supus uscării şi cea a aerului încălzit, cit mai ales prin diferenţa dintre presiunea vaporilor din interiorul ţesuturilor şi .cea a vaporilor cuprinşi de aerul din instalaţie. Evaporarea este influenţată şi de tensiunea (forţa) superficială a vaporilor de apă din produs. Evaporarea se desfăşoară până când se realizează un echilibru între presiunea vaporilor din cele două medii, cu alte cuvinte până când aerul cald din instalaţie a fost saturat cu vapori de apă. Cantitatea de vapori de care poate fi absorbită de aer este în strânsă dependenţă de temperatura aerului din instalaţie, deoarece cu cît aerul este mai cald, cu atât el poate absorbi o cantitate mai mare de vapori.

Când s-a stabilit echilibrul între umiditatea produsului şi saturaţia aerului cu vapori de apă în instalaţie, iar produsul nu este încă gata uscat, procesul de uscare va putea continua numai prin crearea unui nou dezechilibru între umiditatea celor două medii. Acest dezechilibru se poate realiza prin una din următoarele măsuri tehnologice:

— fie prin ridicarea temperaturii aerului din instalaţie — dacă această operaţie este posibilă din punct de vedere tehnologic;

— fie ventilând aerul din instalaţie, făcîndu-1 să piardă o anume cantitate de vapori de apă cu care este încărcat.

Asupra caracteristicilor structuro-texturale şi fizico-chimice pierderea apei din ţesuturile legumelor şi fructelor are o influenţă profundă.

Ţesuturile vegetale în stare vie au proprietatea de turgescenţă; fiecare celulă este menţinută destinsă, datorită conţinutului ei în lichid şi are o structură destul de fermă.

Pereţii celulelor sînt sub. tensiune, iar conţinutul lor sub compresie. Pereţii celulelor au rezistenţă şi elasticitate, dar dacă solicitarea elastică creşte

16

peste o oarecare valoare, moderată, structura cedează parţial j ireversibil. Aceste deformaţii plastice au loc indiferent de metoda folosită pentru uscarea celulelor vegetale sau animale în afară de liofilizare * , unde dimensiunile originale sînt menţinute.

Dacă celulele sînt omorâte prin opărire, pereţii celulari devin mai uşor permeabil, turgescenţă poate dispărea ,iar deformarea permanentă prin uscare poate deveni chiar mai mare. Aceste procese se desfăşoară ; în trei faze:

— Faza de încălzire a materiei prime supusă uscării, în cursul acestei faze, practic nu are loc fenomenul de evaporare a apei din produs, ci se urmăreşte depăşirea stării de echilibru .dintre umiditatea relativă a aerului din instalaţia de uscare şi umiditatea produsului de uscat, încălzind aerul din instalaţie se creează capacitatea acestuia de a absorbi o cantitate mai mare de vapori, iar prin încălzirea produsului scade tensiunea superficială a vaporilor de la suprafaţa lui.

In această fază, pe măsura evaporării apei de pe suprafeţele umede ale produselor, diametrul porilor superficiali şi a capilarelor pline cu apă se micşorează, elementele structurale solide se strâng sub influenţa tensiunii superficiale şi efectul se adânceşte în straturile de ţesuturi, spre centrul bucăţilor de produse supuse uscării; volumul contracţiei este egal cu cel al apei evaporate şi viteza uscării pe unitatea de suprafaţă rămâne constantă.

— Faza de uscare, în care evaporarea apei se produce ca urmare a dezechilibrului creat între umidităţile celor două medii şi a scăderii tensiunii superficiale a vaporilor de la suprafaţa produsului. Evaporarea se va realiza într-un timp cu atât mai scurt, cu cît circuitul aerului pentru eliminarea vaporilor de apă pe care i-a preluat de la produs, se va realiza într-un ritm, mai rapid şi într-un circuit închis fără pierderi de căldură.

In această fază, elementele structurale ale produsului încep să se deformeze prin încreţire aşa încât tind să ocupe mai puţin spaţiu iar o parte din apă este îndepărtată la suprafaţă, dar la aceasta se opune creşterea rezistenţei la deformare, iar nivelul de apă sânt, de asemenea, îndepărtaţi de la suprafaţa legumelor şi fructelor prin difuzie moleculară în aer prin capilarele deschise.

In continuare, straturile groase de apă care ţineau separat lanţurile moleculare lungi şi flexibile ale produselor, încep să cedeze moleculele mai slab reţinute într-un strat difuzional în direcţia ţesuturilor cu concentraţie scăzută în apă, desigur spre suprafaţă. Procesul continuă prin subţierea straturilor groase până ce apa rămâne, în medie, în strat gros de o moleculă, adsorbit de suprafeţele interne, neuniform, dar de preferinţă îndreptate spre grupurile de celule cu polaritate mai mare din structura substratului. Elementele structurale continuă să fie ţinute mai strâns împreună şi se contractă, deşi mai puţin decât volumul de apă pierdut.

— Faza finala, se consideră din momentul când produsul începe să cedeze din apa legată, în această fază, procesul de evaporare a apei din produse

17

încetineşte simţitor curba de uscare, înregistrând descreşteri. Difuzia umidităţi din masa produsului se face tot mai dificil; ea depinde de gradul de solubilitate a substanţelor în apa celulară, de structura produsului, de capilaritatea lui, de mărimea bucăţilor de produs supuse uscării.

In această fază finală, moleculele de apă, adsorbite pe suprafeţele interne ale constituienţilor solizi, sînt îndepărtate printr-un proces de difuzie activă de-a lungul lamelelor sau fibrelor solide, în direcţia suprafeţelor cu potenţial mai scăzut de vapori.

In acest proces, o moleculă de apă, care prin schimb capătă un impuls mai mare decât mediu, în vibrarea ei termică continuă, poate sări din locul ei de absorbţie într-un loc vacant, apropiat şi, în medie, vor fi mai multe locuri vacante în direcţia presiunii scăzute de vapori. Procesul va continua însă din ce în ce mai lent, până când este atins echilibrul cu umiditatea aerului înconjurător

5.2. Deshidratarea în uscătoare tip cameră

Aceste uscătoare sunt formate dintr-o incintă a cărui volum poate fi cuprins între cel al unui dulap obişnuit până la volumul unei camere de locuit, însă pentru uscare acestor produse se folosesc uscătoare de mică dimensiune. În cameră materialul este aşezat pe stive, stelaje, cărucioare sau alte sisteme de susţinere care depind de tipul de material. Pentru materiale granulare, pulberi sau paste materialul este aşezat în tăvi dispuse pe stelajele interioare ale uscătorului sau pe cărucioare prevăzute cu rafturi. Acest tip de uscător poate fi utilizat şi pentru uscarea pieilor în unităţile de prelucrare cu

capacitatea de producţie mică. În figura următoare. este prezentat un uscător cu cameră pentru materiale granulare, produse semifabricate semisolide aşezate în tăvi plasate pe poliţele unui cărucior. Regimul de funcţionare este discontinuu, iar agentul de uscare circulă forţat scăldând sau străbătând materialul. Aceste

uscătoare pot funcţiona după varianta normală, după varianta cu încălzire intermediară, după varianta cu recircularea parţială a agentului de uscare sau după variante combinate.

18

De exemplu, uscătorul prezentat, funcţionează după varianta cu încălzirea intermediară a aerului combinată cu varianta cu recircularea parţială a agentului de uscare. Principalul dezavantaj al acestor uscătoare este funcţionarea discontinuă şi productivitatea mică, motiv pentru care ele sunt utilizate în special în industriile de mic tonaj cum ar fi: industria farmaceutică, industria coloranţilor şi a pigmenţilor, industria cosmetică, etc.

5.3. Uscarea, deshidratarea dielectrică

Dacă între cei doi electrozi ai unui condensator, alimentat cu curent deînaltă frecvenţă, se introduce un material dielectric, acesta este încălzit în toată masa sa. Aceasta este caracteristica principală a încălzirii dielectrice, care o deosebeşte de toate celelalte moduri de încălzire, unde creşterea temperaturii progresează de la suprafaţa încălzită către interiorul materialului.

Într-un material umed introdus între electrozii condensatorului, umiditatea înaintează spre exterior 1) din cauza gradientului de umiditate care este mai mic la exterior prin vaporizare în mediul înconjurător (această cauză este comună şi pentru celelalte moduri de uscare) şi 2) prin formarea unui gradient de temperatură care este mai mic la exterior din cauza contactului cu mediul înconjurător şi din cauza vaporizării. La uscarea dielectrică avantajează în special eliminarea umidităţii din interiorul materialelor groase.

O instalaţie de uscare prin curenţi de înaltă frecvenţă este alcătuită din generatorul de curent de înaltă frecvenţă şi din camera de uscare, formată în principal din electrozii condensatorului între care se introduce sau circulă materialul de uscat. În figura următoare este reprezentată schiţa unei camere de uscare în care, materialul este purtat în interiorul condensatorului de o bandă transportoare.

Schema unui uscător cu curenţi de înaltă frecvenţă:1- generatorul de curent de înaltă frecvenţă; 2- electrozii; 3-materialul de

uscat; 4- bandă transportoare.

19

Un avantaj important al uscării dielectrice este faptul că în porţiunile uscate pierderile dielectrice scad; aceste locuri se încălzesc mai puţin, evitându-se supraâncălzirile şi pierderile de energie.

Câteva date în legătură cu uscarea dielectrică sunt prezentate în tabelul următor:

Date caracteristice pentru uscarea dielectrică

Puterea generatoruluiFrecvenţa curentului

obişnuitTensiunea maximă între

electroziGradientul tensiunii în

material - pentru materiale poroase- pentru materiale

neporoase

1-1002-100, 2-2015000

sub 800sub 2000

kWMhzV

V/cmV/cm

Dezavantajul principal al uscării dielectrice este costul ridicat al ope-raţiei, de 15—25 ori mai mare decât la procedeele de uscare obişnuite.

Preţul uscării se micşorează mult prin combinarea uscării dielectrice cu uscarea obişnuită prin aer încălzit cu abur. în tabelul 2 se văd, comparativ, avantajele uscării combinate, aplicată la uscarea lemnului după procedeul B. A. Posnov, A. N. Mazuin şi A. V. Netusil

Fructele si legumele sunt produse perisabile. Uscarea permite conservarea acestor produse pentru o perioada de timp mai lunga decat in stare naturala. Conditiile de uscare sunt adaptate in vederea unei pierderi minime de substante nutritive. Uscarea se realizeaza in doua etape: in prima etapa prin metoda convectiva, iar in a doua etapa prin metoda mixta de uscare convectiva in camp electromagnetic de inalta frecventa.

Compararea unor indici tehnico-economici pentru uscare dielectrică

Procedeul de uscare Uscarea termică (princonvecţie)

Uscareadielectrică

UscareacombinatăProcentul de material utilizabil dupăi uscare %

70,097

,498,

6Durata uscării zile 10,0 1,

253,5

Camere de uscare

8 3

20

Utilaj necesar

Generatoare de 50 kW

— 3 1Energie

necesarăpentru 1 m3 lemn,utilizabil

Abur t/m3 3,0 — 1,6Energie

electricăkWh/m3

480

180

5.4. Instalaţii – model de studiu

Cu scopul obţinerii acestor funcţii au fost elaborate două instalaţii de laborator: una cu curenţi de frecvenţă înaltă (UHF) (fig 5) şi alta cu microunde (SHF) (fig.6).

Fig. 5. Instalaţie experimentală pentru studiul cineticii procesului de uscare a produselor vegetale cu aplicarea curenţilor de frecvenţă înaltă (UHF): 1 – camera de lucru; 2 – condensatorul cu produs; 3 – balanţă mecanică; 4, 5 – conductă de agent termic; 6 – ghid coaxial; 7 - elemente electrice de încălzire; 8 – ventilator; 9 – milivoltmetru; 10 – voltmetru electrostatic; 11 – micromanometru; 12 – termometru cu contacte.

21

200 g .......

Reglatortermic

Aerproaspăt

Aer

cald

util

izat

1 2 3 4

5 6 7 8 9 10

Fig. 6. Instalaţie experimentală pentru studiul cineticii procesului de uscare a produselor vegetale cu aplicarea curenţilor de supraînaltă (SHF): 1 – termometru; 2 – conductă de evacuare; 3 – cameră de lucru; 4 – vas Dwar; 5 – manometru diferenţial; 6 – calorifer; 7 – conductă de alimentare; 8 – produsul supus uscării; 9 – cântar electronic; 10 – termocuplu.

În baza cercetărilor experimentale şi calculelor au fost obţinute curbele de uscare (fig.7) şi a vitezei de uscare (fig.8) a produselor vegetale.

a) b)

1 – 60 ºC; 2 – 70 ºC; 3 – 80 ºC; 4 – 90 ºC; 5 – 100 ºC.

22

c)

Fig. 7. Curbele de uscare a produselor vegetale cu aplicarea UHF: a) prin convecţie; b) prin convecţie şi perforarea pericarpului; c) prin convecţie + UHF şi perforarea pericarpului (densitatea perforării 4 găuri/ cm2).

a) b)1 – 60 ºC; 2 – 70 ºC; 3 – 80 ºC; 4 – 90 ºC; 5 – 100 ºC.

23

c)Din graficele prezentate (fig. 7. şi 8.) se poate de conchis că uscarea

prunelor este mai eficientă în trei perioade: I – uscarea de la umiditatea iniţială până la prin convecţie; II – la umiditatea Wcr1 are loc perforarea pericarpului prunelor şi uscarea în continuare prin convecţie până la umiditatea de polarizare Wp; III – uscarea prin convecţie în combinaţie cu energia câmpurilor UHF până la umiditatea finală.

Graficele vitezei de uscare (fig. 8) ne demonstrează intensificarea procesului odată cu aplicarea metodelor netradiţionale cum sunt perforarea preliminară şi aplicarea câmpurilor electrofizice.

Pe baza cercetărilor efectuate asupra cineticii procesului de uscare, au fost elaborate condiţiile de automatizare ale procesului de uscare a materiei prime agricole. Pentru aceasta au fost elaborate un şir de modele matematice prin diferenţierea ecuaţiilor de termo- şi masotransfer pentru anumite produse şi prin metode statistice de autoregresie cu utilizarea sistemei MatLab.

Aşa dar, ca exemplu, pentru calcularea temperaturii şi umidităţii în procesul de uscare a măcieşului, cu sursa internă de energie, modelul matematic va fi:

(8)

În formă redusă ecuaţiile (8) şi (9) au următoarea formă:

24

Fig. 8. Curbele vitezei de uscare a produselor vegetale cu aplicarea UHF: a) prin convecţie; b) prin convecţie şi perforarea pericarpului; c) prin convecţie + UHF şi perforarea pericarpului (densitatea perforării 4 găuri/ cm2).

în care A1, B1, C1, A2, B2, C2 – constantele ecuaţiilor date, care se calculează după datele experimentale.

Tot cu această sistemă de ecuaţii diferenţiale au fost elaborate modele matematice pentru ardei iute, seminţe de bostan ş.a.

Avînd modelele matematice ale procesului de uscare a materiei prime agricole şi rezultatele obţinute au fost elaborate şi implementate un şir de instalaţii de uscare şi linii tehnologice de prelucrare a materiei prime alimentare care includ aceste instalaţii.

Pentru ardeiului iute prin aport de energie UHF a fost elaborat uscătorul prezentat în fig. 9.

Fig. 9. Instalaţie de uscare a produselor vegetale (ardei) cu, curenţi de frecvenţă înaltă (UHF): 1 – buncăr de alimentare; 2 – transportor cu raclete; 3 – corpul instalaţiei; 4, 5 – mecanism de distribuire a produsului; 6 – ghidaj; 7 – lămpi cu descărcare în gaz; 8 – 8 – transportor; 9, 14 – afânător; 10-13 sistem de transportare a agentului termic; 15 – ghid UHF, 16 – transportor de evacuare; 17, 18 – mantaua instalaţiei; 19 – evacuarea aerului umed.

În fig. 10. este prezentată instalaţia de uscare a produselor vegetale.

25

Fig. 10. Instalaţie de uscare a produselor vegetale cu curenţi de frecvenţă supraînaltă (SHF): 1 – ghid de SHF; 2 – calorifere; 3 – sistem de siguranţă; 4 – transportor.

Pentru uscarea boabelor de piper în câmp UHF a fost elaborată instalaţia prezentată în fig. 11.

Fig. 11. Instalaţie de uscare a produselor vegetale ( boabe de piper) cu curenţi de frecvenţă înaltă (UHF): 1 – tamburul; 2 – suportul tamburului; 3 – mecanism de transmisie a melcului; 4 – alimentatorul tamburului; 5 – troncon perforat; 6 – agitator; 7 – buncăr de alimentare; 8 – agitatorul buncărului; 9, 10 – transportor cu melc; 11 – mecanismul Huc; 12 - acţionarea tamburului; 13 – arbore gol.

26

Interes deosebit prezintă procesele de uscare în câmp electromagnetic în regim oscilant, ceea ce permite de a obţine câmpuri de temperatură şi de umiditate constante. Metoda menţionată intensifică procesul şi totodată permite de a obţine calităţi înalte a produsului finit datorită regimului moale de aplicare a energiei.

Concomitent cu intensificarea procesului de uscare este prezentă şi mărirea calităţii indicilor calitativi, în special al culturilor oleaginoase ceea ce şi a determinat una din direcţiile principale de activitate ştiinţifică a noastră. Pe viitor este planificată susţinerea unei teze de doctor habilitat în această direcţie (dr. M. Bernic).

De asemenea au fost obţinute efecte pozitive şi la uscarea fructelor sâmburoase ca caisele, vişinele, prunele. Totalizarea datelor experimentale şi lucrărilor ştiinţifice referitoare la acest tip de fructe a permis pregătirea unei teze de doctor habilitat care şi este prezentată pentru susţinere în Consiliul Superior de Atestare (dr. V. Tarlev) (se anexează).

Este cunoscut, că nici o lucrare nu poate fi argumentată practic fără verificare şi confirmare în plan teoretic. Rezolvarea ecuaţiilor diferenţiale a proceselor de transfer de masă şi de căldură la aplicarea surselor interne de căldură (cum sunt UHF şi SHF) a permis de a analiza şi de a argumenta matematic procesul de uscare prin această metodă. Totodată modelele matematice obţinute ne dau posibilitatea de a automatiza procesele enumerate. În acest plan de asemenea este planificată pregătirea către susţinere a unei teze de doctor habilitat (dr. N. Ţislinscaia).Uscătorul spiral GMF – Gouda

Acest uscător determină o dezvoltare şi o extindere în acest domeniu, având mai mult de 90 de ani de experienţă. Totuşi uscătoarele cu tambur sunt folosite peste tot în lume. În industria alimentară sunt folosite cu mare succes, printre altele uscarea produselor zilnic cum este laptele folosit în industria ciocolatei, cereale folosite în mâncarea bebeluşilor şi pentru amidonul pregel.

În anul 1970 şi-a făcut apariţia şi uscătorul GMF Nara Paddle, acesta având mai multe aplicaţii.

27

Mişcarea unică troidală este eliberată şi intensiv amestecată cu aer garantând o omogenitate între produs şi tratament grăbind astfel procesul de rotaţie.

Produse cum ar fi: - prăjituri cu amidon care provin dintr-un filtru vid duc la o circulaţie rapidă deja existentă în camera de procesare. În cazul unei uscări totale produsul devine pudră şi sunt eliberate prin partea centrală a uscătorului.

Acest uscător are următoarele caracteristici şi avantaje:CARACTERISTICI AVANTAJEviteză mare prin conducte capabil să fluidizeze şi particule mai

mariviteză mică la final control asupra întregului proceselimină surplusul de aer capabil să manevreze diferite

particulemişcare troidală pentru fiecare produs există un

tratament specialacţiune ciclică un excelent transfer de masă şi

căldurănu are componente mobile controlează căderea particulelorCompact Poate fi plasat în interiorul unei

clădiri, uşor de izolat, pentru construcţie nu se foloseşte mult oţel şi nici multă forţă de muncă

Este garantată viteza maximă a aerului în jurul particulelor produsului, în timpul mişcării rotative camera de procesare a produsului este încontinuu accelerată în diferite direcţii. Mişcarea rezultată este un excelent transfer de căldură procesarea produsului (atât în cazul uscării cât şi în cazul răcirii).În consecinţă, acest fenomen care se referă la un bilanţ înalt de temperatură, eliminarea temperaturii scăzute, diferenţelor de temperatură înalte, când toate

28

aceste temperaturi sunt eliberate, urmează şi evacuarea aerului din uscător. În acest caz sunt în avantaj produsele cu temperatură scăzută.

Instalaţiile cu acelaşi design, pot de asemenea să usuce sau să răcească produsele. În schema următoare este reprezentat un uscător cu funcţie multiplă:

Particulele uscate eliberate din rotaţia umedă a produsului sunt colectate în camera de procesare. Aceste sunt evacuate din cameră o dată cu aerul.

29

Procesul de uscare cu aburi supraîncălziţiUscătorul cu supraîncălzire este un reglaj pneumatic. Produsele solide

umede sunt încărcate în sensul curgerii vaporilor de transport supraîncălziţi, presurizaţi, prin intermediul unei valve.

Aburii de transport sunt supraîncălziţi în mod indirect prin intermediul unui schimbător de căldură tubular. Se poate aplica şi încălzirea electrică.

Uscător cu aburi supraîncălziţi cu preîncălzire sau încălzire secundară

Uscarea rapidăÎn tuburile de uscare, umiditatea este vaporizată din produs, formându-se

un exces de aburi de transport. În mod normal, timpul de reşedinţă în sistem este doar de 5-60 secunde. Pentru unele materiale, o supraîncălzire secundară este necesară pentru a ajunge la uscarea dorită.

Separarea în ciclonAburii de transport şi materialul uscat sunt separate într-un ciclon de

înaltă eficienţă şi materialul este descărcat din uscător prin intermediul valvei. Circularea prin ventilatorDin ciclon, aburii de transport sunt reciclaţi printr-un ventilator

centrifugal în interiorul primului schimbător de căldură. Excesul de aburi generat este evacuate în mod continuu. Generarea vaporilor

Generarea excesului de aburi este realizată în mod normal la o presiune de 1-5 bari. Aburii pot fi reutilizaţi fie direct, fie după generarea unor aburi “curaţi” prin intermediul trecerii lor prin boiler. Recompresia aburilor Dacă aburii nu sunt utilizaţi după ieşirea din uscător, pot fi recomprimaţi la 10-20 bar prin utilizarea unui compresor şi utilizând mediul cald folosit la supraîncălzire. Acest tip de energie se numeşte “recompresia mecanică a

30

vaporilor” (MVR). Puterea consumată este în mod normal de 150-200 kWh/tona de apă evaporată.

Uscător cu vapori supraîncălziţi cu preîncălzire şi mixare ulterioară, pentru material

Energia recuperatăConsumul primar este de 750 kWh/tonă apă evaporată fără nici o cantitate

de căldură recuperată. 70-90% din energie este recuperată prin utilizarea generatorului de aburi în alt process, pentru încălzire sau prin utilizarea recompresiei mecanice a vaporilor. Cu o turbină de condensare, aburii generaţi pot produce până la 200 kWh electricitate pe tona de apă evaporată.

Siguranţa pentru mediul înconjurătorAtmosfera vaporilor elimină riscul de aprindere sau explozie, atât timp cât

nu este present oxigenul. Utilizând un sistem închis de presurizare a vaporilor nu există particule sau compuşi volatili evacuaţi în atmosferă. Substanţele volatile din produs pot fi uşor manipulate sau transformate prin condensare, apoi sunt colectate prin condensarea aburilor generaţi.

Uşurinţa realizării operaţieiSe deschide, se opreşte şi răspunde la comenzi prin utilizarea în mod

indirect a sistemului de încălzire a vaporilor, rapid. De asemenea şi controlul conţinutului de umiditate (scăzut sau uniform) este realizat cu uşurinţă.

Calitatea excelentă a produsuluiCondiţiile unice de uscare prin supraîncălzirea vaporilor sunt favorabile

pentru uscarea mai multor tipuri de produse, pentru care calitatea este importantă. Nu există aer sau gaze care pot duce la oxidarea sau contaminarea produsului. Temperatura controlată şi timpul de rezidenţă scurt (5-60 secunde)

31

fac tehnologia potrivită pentru uscarea produselor sensibile la temperatură. În timpul procesului de uscare, este asigurată o foarte bună uscare a produsului.

Condiţiile din uscător fac posibilă asigurarea tratamentului termic şi/sau sterilizarea efectivă corespunzătoare a produsului.

Exemplu de integrare a energiei în sistemul de ucare cu aburi supraîncălziţi

1. Steam boiler - boiler cu amestec apă-abur2. Furnance - Cuptor3. High Pressure Turbine - Turbina de înaltă presiune4. Energy Dryer - Uscător 5. Re-Boiler 6. Condensing Turbine - Turbina de condensare7. Condensor

32

Uscător de seminţe Model-BDVApplicaţie: Uscătorul este potrivit pentru uscarea tuturor tipurilor de condimente, seminţe de cereale, ş.a.

Caracteristici remarcabile: Uscătorul utilizează în mod indirect căldura. În componenţa lui sunt incluse: termostatul foarte sensibil,

termometru cu scală, alarmă în caz de urgenţă, valvă sub formă de solenoid etc.

Tip centrifugal, balanţa dinamică cu o capacitate mare a ventilatorului de generare a aerului cald.

Unitatea de încălzire este prevăzută cu un horn înalt pentru a descărca gazele afluente.

Unitatea de încălzire este montată pe două roţi de cauciuc Nu se produce amestecarea gazelor afluente în aerul cald, deci

materialul uscat nu este deteriorat.

33

34

Specificaţii TehniceCapacitate : 100 Kg pe încărcare (B D 750 Kg./M ) conţinutul

de umiditate scade de la 20% la 12%Numărul rândurilor de talere

: 2

Numărul de talere :12 sau câte sunt cerute de cumpărător.

Mărimea fiecărui taler :30x30x18cm (LxWxH)

Materialul din care sunt confecţionate talerele

  Lemn cu partea inferioară perforată.

Mărimea schimbătorului de căldură

: 46 x 122 cm. (D x L)

Capacitatea ventilatorului : 500 CMH la 100mm WGSP

Puterea Arzătorul : 60.000 K Cal/Hr. (Max.)

Tipul de arzător : cu aprindere automată

Dispozitivul electric :

depinde de produsul care urmează a fi uscat. 1 HP pentru ventilator, pentru operare la 415 V sau 1 HP 220 V.

Uscător de seminţe Model-BDV

6. CONSERVAREA SISTEMELOR, SOSURILOR CONDIMENTARE PRIN TERMOSTERILIZARE

Instalaţiile de termosterilizare a produselor alimentare, prin acest procedeu, sunt schimbătoare de căldură de tip tubular sau cu plăci.

35

În prezent cea mai mare răspândire o au schimbătoarele de căldură cuplăci, care prezintă avantajul unui transfer termic foarte bun, tratarea ultrarapidă a produsului în strat subţire, ceea ce asigură menţinerea calităţii,dimensiuni de gabarit reduse, posibilităţi de control riguros ale tratamentuluitermic, o gamă de tratare termică în domenii largi (60—150°C) şi posibilităţide curăţire şi întreţinere uşoară.

0 instalaţie de tratare termică cu plăci (fig.15) este formată în modobişnuit din trei zone : zona de recuperare a căldurii şi preâncălzire, zona detratare termică şi zona de răcire.

Instalaţie de termosterilizare pentru sucuri de fructe, sosuri condimentare APV :

1 — aparat cu zonă de tratare termică, recuperare şi răcire ; 2 — conductă de menţinere ; 3 — dezaerator ; 4 — pupitru de comandă şi control.

În cazul în care produsul este conservat ulterior prin refrigerare, ultima zona este completată cu o zona de răcire cu saramură care aduce produsul la temperatura apropiata de 0°C. Pentru turnarea fierbinte a produsului în recipiente, zona de răcire a produsului lipseşte, produsul turnându-se la temperatura cu care ajunge în zona de recuperare, de obicei 92—96°C.

Pentru asigurarea timpului necesar sterilizării, schimbătoarele de căldură sunt prevăzute cu o conductă de menţinere, în care produsul este circulat un timp determinat, la temperatura de sterilizare.

Încălzirea se realizează cu abur sau apă supraâncălzită, ultima metoda fiind preferată, deoarece permite un transfer termic mai bun şi evita supraâncălzirile locale care afectează calitatea produsului.

Pentru termosterilizarea produselor cu viscozitate ridicata : creme de fructe, pastă de tomate, sau alte fluide cum ar fi diferitele sosuri etc., o largă utilizare au schimbătoarele de căldură prevăzute cu un agitator interior care

36

realizează o peliculă subţire pe suprafaţa de încălzire, cunoscute sub denumirea de rototerm. În ultimul timp şi-a găsit aplicare metoda de termosterilizare a produselor prin injectarea directă de abur saturat, cunoscută sub denumirea de uperizare.

Aburul este saturat şi folosit la o presiune de 10 at, având o temperatură de intrare de cca. 180°C, suficientă pentru a produce creşterea aproape instantanee a temperaturii amestecului de abur şi produs, până la aproximativ 150°C. În acest scop se folosesc injectoare de construcţie specială (Alfa—Laval V.T.I.S., Cherry—Burrell, Polarizator etc.) care trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: condensarea rapidă a aburului, siguranţa în exploatare, zgomot minim.

Aburul este în prealabil saturat şi uscat, instalaţiile fiind prevăzute cu separatoare de umiditate. Pentru asigurarea timpului de sterilizare necesar, ca şi în cazul schimbătoarelor de căldură se folosesc conducte de menţinere, sau temporizare, în care produsul este trimis cu ajutorul unor pompe dozatoare.

Problema cea mai complexă este dozarea aseptică în recipiente pentru desfacere, deoarece trebuie să se asigure atât sterilizarea ambalajului cât şi a sistemului de dozare în condiţiile unei productivităţi ridicate, satisfăcătoare pentru cerinţele industriale. Pentru recipientele metalice se aplică sistemul Dole care foloseşte abur supraâncălzit, sau gaze la temperatura de 273—300°C.

Sterilizarea ambalajelor de sticlă este mai dificilă, datorită sensibilităţii la şoc termic. În prezent se folosesc instalaţii la care se realizează sterilizarea interiorului recipientelor, prin injecţie de abur saturat în interior şi cu abur supraâncălzit, sau gaze de ardere, în exterior. Prin expunerea suprafeţelor interne şi externe ale sticlei unei temperaturi uniforme, se evită spargerile.

ANEXE

37

Tunelul uscătorului solar (prezentare schematică)

Legenda: 1.aerul intrat 2. ventilator 3. modulul solar 4. colectorul solar 5. cadru cu partea metalică 6. orificiu de ieşire colectat 7. suport din lemn 8. plasă din plastic 9. structură acoperiş pentru suportul plasei din plastic 10. structura de bază folosită ca suport pentru produsul uscat 11. tijă rotundă 12. orificiu de evacuare a produsului uscat din tunel

Uscător pentru condimente şi legume

38

BIBLIOGRAFIE

1. Banu C, Vizireanu, C., Lungu, C. Principii de conservare, Universitatea „Dunărea

de Jos”, Galaţi, 1996.

2. http://www.bursaagricola.ro/Info-50-24085-1.html

3. http://frf.cncsis.ro/documente/657RAPCERC.doc

4. http://www.google.ro/search?hl=ro&q=deshidratarea+sub+vid&meta =

5. http://frf.cncsis.ro/documente/530AT421.doc

6. http://www.google.ro/search?hl=ro&q=deshidratarea+sub+vid&start=10sa=N

7. http://www.dupps.com/quadcom3.html

8. http://www.dupps.com/quadcom4.html

9. www.agir.ro/buletine/32.pdf?PHPSESSID=90e6a05deb445bc39694e241bfad2932

10.www.osim.ro/publicatii/brevete/bopi102/brevete/bopi102.pdf

11.http://www.condimenteweb.ro/index.php?module=generalitati

12.http://www.condimenteweb.ro/index.php?module=indexGeografic

13.www.asm.md/concurse/lupascu_a/Raport%20stiintific.doc

14.http://www.blackwellsynergy.com/doi/abs/10.1111/j.13652621.1994.tb08192.x?

journalCode=jfds

15.http://www.fao.org/inpho/content/documents/vlibrary/ad420e/AD420E05.htm

16.http://www.fao.org/inpho/content/documents/vlibrary/ad420e/AD420e02.htm

17.http://taylorandfrancis.metapress.com/content/cejuw9yve0b9ykr3/

39