ADMITERE LA STUDIILE DE MASTER

Proba oral / interviul de la examenul de admitere la programul de studii de master

Ingineria i Managementul Procesrii i Pstrrii Produselor Agroalimentare Tehnologii avansate n industria alimentar

(domeniul Ingineria Produselor Alimentare)

Proba oral se finalizeaz cu o singur not, dar este structurat n dou pri:

Prima parte este interviul n care candidatul se prezint, fiind vizate urmtoarele aspecte: studii absolvite, tematica proiectului de diplom, loc de munc, domenii de interes, motivaie / determinare pentru a urma acest program de master;

a doua parte a probei orale const ntr-o discuie pe tematica de concurs Proprieti de baz ale produselor agroalimentare i Operaii specifice n industria alimentar, al crui cuprins este prezentat n continuare.

Dup prezentarea cuprinsului, tematica concursului de admitere este detaliat n continuare pe scurt, dar suficient pentru prezentarea la examen.

CUPRINS

Proprieti de baza ale materialelor agroalimentare

I. Proprieti fizice

densitatea (densitatea absolut, densitatea aparent, densitatea n grmad)

compactitatea

porozitatea i volumul de goluri

coeficientul de frecare

umiditatea materialelor

viteza de plutire

vscozitatea

turbiditatea

forma si dimensiunea

capacitatea de sorbie

culoarea

indicele de refracie

proprieti termofizice cldura specifica; conductibilitatea termica.

II. Proprieti biochimice ale produselor agroalimentare. Compoziia chimica a alimentelor

apa in produsele alimentare

proprietile de solvent ale apei.

ph si pOH.

proteine. importanta proteinelor in industria alimentara.

aminoacizi.

glucide. importanta glucidelor in industria alimentara

monozaharide. glucoza. fructoza.

dizaharide. zaharoza, lactoza, maltoza

polizaharide. amidonul, celuloza.

grsimi. importanta grsimilor in industria alimentara.

sruri minerale

vitamine.

ncrctura microbiana

valoarea nutritiva

importanta microorganismelor in industria alimentara.

tipuri de fermentaii utilizate in industria alimentara.

III. Operaii specifice care au la baz proprietile fizice ale produselor

procesul tehnologic

operaia unitara

mrunirea

separarea amestecurilor de materiale granulare

concentrarea prin evaporare

filtrarea

analiza granulometrica

uscarea materialelor

pasteurizarea produselor alimentare

sterilizarea produselor alimentare

Tematica concursului de admitere

Proprieti de baza ale materialelor agroalimentare

I. Proprieti fizice

Densitatea

Densitatea reprezint masa unitii de volum exprimata n kg/m3. Se determina prin metode adecvate fiecrui tip de material. Se poate discuta de: densitate absoluta, densitate aparenta, densitate n grmad (n vrac) si densitate n stiva (mai ales pentru material lemnos).

Densitatea absoluta

n care: m - masa probei (kg),

V volumul absolut (fr goluri sau pori; m3). Cu ct densitatea este mai mare cu att este de ateptat ca rezistentele mecanice sa fie mai ridicate.

Densitatea aparenta:

n care: Va- volumul aparent al epruvetei (probei) incluznd volumul porilor si al golurilor interioare.

Densitatea aparenta redusa indica bune proprieti fono si termoizolante.

Densitatea n grmada se determina pentru materiale granulare:

n care: Vg- volumul de material granular (incluznd si golurile dintre granule).

Densitatea n grmada se poate exprima pentru starea afnata sau ndesata a materialului.

Compactitatea

Compactitatea caracterizeaz gradul de umplere cu material solid al unitii de volum de material poros. Se exprima n procente.

(%)

Porozitatea si volumul de goluri

Porozitatea reprezint, n procente, volumul total de pori si goluri din unitatea de volum de material poros (volum aparent). Se poate determina o porozitate totala:

Coeficient de frecare

Coeficientul de frecare static se definete ca raportul ntre fora tangenial necesar pentru a iniia deplasarea relativ a dou corpuri n contact unul fat de cellalt i fora normal la suprafeele de contact ale acestora. Valoarea acestui coeficient depinde, n general, de natura materialelor celor dou corpuri, de starea suprafeelor i de presiunea de contact a corpurilor.

Coeficientul de frecare dinamic se definete ca raportul ntre fora tangenial necesar pentru a menine micarea uniform, la o anumit vitez, a unei suprafee pe o alt suprafa i fora perpendicular de apsare a celor dou suprafee, una pe cealalt. Valoarea acestuia depinde de natura materialelor celor dou suprafee, de starea suprafeelor n frecare, de presiunea de contact i de vitezele de deplasare relativ a acestora.

Umiditatea exprima coninutul total de ap (n orice form) al unui produs higroscopic, fiind o caracteristic definitorie pentru foarte multe mrfuri alimentare. Cunoaterea acestui indice prezint mare importan pentru produsele alimentare deoarece influeneaz masa comercial, determin condiiile de pstrare, influeneaz determinrile de laborator etc. Aceasta mrime se poate determina la etuv, de obicei la temperatura de 103 105 grade C. Higroscopicitatea este proprietatea mrfurilor de a face schimb de vapori de ap cu mediul nconjurtor. Cnd aerul este umed i fructele sau seminele conin puin ap, acestea rein vaporii de ap din aer pn se ajunge la un echilibru de higroscopicitate (ex: seminele cerealelor rein mai mult ap dect cele ale plantelor oleaginoase).

Activitatea apei in produsele alimentare Influena apei asupra anumitor proprieti este mai bine exprimat prin mrimea numit activitatea apei, care da indicaii asupra coninutului de apa liber din produsele agroalimentare. Activitatea apei ia valori cuprinse ntre 0 aw 1 i poate fi definit ca raportul dintre presiunea de vapori a probei i presiunea de vapori a apei pure la aceeai temperatur. aw=p/p0 i poate fi determinat din umiditatea relativ la echilibru (ERH, %) a aerului din jurul probei ntr-o incint nchis ermetic (aw=EHR/100). Activitatea apei prezinta importanta in conservarea produselor agroalimentare: microorganismele ncep sa se dezvolte

la valori mai mari de 0,65 , in funcie de specie. Coninut de umiditate specific raportat la materialul uscat:

100usc

a

usm

mU [%] (1)

unde, ma este masa de apa din corp (kg); musc este masa corpului uscat (kg).

Coninut de umiditate specific raportat la materialul umed:

100100ausc

aa

ummm

m

m

mU

[%] (2)

unde, ma este masa de ap din corp (kg); m este masa corpului umed (kg).

ntre cele dou moduri de definire a coninutului de umiditate exist urmtoarele relaii de transformare:

;100 um

um

usU

UU

us

us

umU

UU

100 (3)

Definirea coninutului de umiditate cu ajutorul relaiei (1) este mai avantajoas pentru calcule, deoarece ea poate fi adunat sau sczut direct, pentru c se refer la unitatea de cantitate de substan uscat, mrime care rmne constant n timpul desfurrii procesului de uscare. Viteza de plutire

Viteza de plutire a particulei se definete ca acea valoare a vitezei curentului de aer ascendent care menine particula n suspensie, respectiv echilibru dinamic. Viteza de plutire poate fi determinat analitic (pentru particule ideale, de form sferic sau sferoid, izotrope i care ar avea o poziie stabil n curentul de aer) i experimental. Se msoar in m/s.

Vscozitatea

vscozitatea dinamic, , care reprezint capacitatea lichidului de a se opune curgerii i este rezultatul interaciunilor i a forelor de frecare care apar ntre moleculele lichidului; tensiunea de forfecare, care reprezint raportul ntre fora aplicat lichidului respectiv, care determin curgerea acestuia, i suprafaa pe care este aplicat aceast for; viteza de forfecare (de deformare), care reprezint variaia vitezei de curgere a lichidului n stratul de lichid.

Comportarea reologic a lichidelor nenewtoniene. Pentru aceste lichide, variaia tensiunii de forfecare cu viteza de forfecare nu mai este liniar, iar vscozitatea nu mai are o valoare constant, fiind o funcie de tensiunea sau de viteza de forfecare. Pentru descrierea comportrii nenewtoniene, a fost definit vscozitatea aparent, a.

Turbiditatea Turbiditatea sau tulbureala reprezint efectul optic de mprtiere a unui flux luminos la trecerea printr-un mediu fluid care conine particule n suspensie sau n stare coloidal.

Turbiditatea se datoreaz prezentei n lichide a particulelor foarte fine (organice i anorganice) ce se afl n suspensie i care nu sedimenteaz n timp.

Capacitatea de sorbie Capacitatea de sorbie reprezint nsuirea unor produse alimentare (ex: fructe, semine etc.) de nglobare a vaporilor de apa, a gazelor si a substanelor dizolvate n masa lor. Formele sorbiei sunt : Absorbia este proprietatea unui produs aflat n stare solida sau lichida (numit absorbant) de a reine un fluid (numit absorbit) care a ptruns n toata masa sa. Adsorbia este proprietatea unui produs aflat n stare solida (numit adsorbant), de a reine i fixa o substan lichida sau gazoasa (numita adsorbat) la suprafaa sa; inversul adsorbiei este desorbia. Chemosorbia este fenomenul de interaciune chimica dintre vaporii si gazele sorbite cu unele componente ale produselor; n cele mai multe cazuri fenomenul este ireversibil.

Capacitatea de sorbie se exprima prin higroscopicitate, umiditate, capacitatea de cedare a apei, capacitatea de mbibare.

Culoarea

Culoarea este o proprietate fizica importanta a produselor alimentare, fiind ns n acelai timp, n corelaie si cu caracteristicile estetice si psihosenzoriale ale acestora. n colorarea diferitelor produse vegetale sunt implicai pigmeni clorofilieni (pentru culoarea verde), carotenoidici (galben portocaliu sau rou), flavonici (culoarea galbena), antocianici (violet, albastru, rou). n general, culoarea produselor vegetale prezinta mare importanta din punct de vedere tehnologic si comercial, remarcndu-se preferine pentru anumite culori. Reaciile diferite ale persoanei care percepe culoarea mrfurilor se explica printre altele, prin asociaiile pe care omul n cauza, le face cu anumite stri, nsuiri, fenomene naturale etc. Aceste asociaii sunt foarte importante n procesul de realizare a produselor, a ambalajelor, a materialelor de prezentare, deoarece, culoarea trebuie sa se constituie ntr-un

mesaj pe care produsul l transmite cumprtorului.

Indicele de refracie Indicele de refracie este o constanta fizica proprie unor substane pure, n condicii specifice de temperatura si presiune. Aceasta proprietate reflecta puritatea precum si concentraia. Acest indice este determinat de raportul dintre viteza luminii n primul mediu (v1) si viteza luminii n al doilea mediu (v2).

Determinarea indicelui de refracie are drept scop aprecierea unor caracteristici de calitate cum sunt puritatea (pentru grsimi, ulei, lapte, buturi alcoolice etc.), concentraia n zahar (la sucuri, siropuri, marmelade etc.).

Determinrile de laborator se fac cu instrumente precise numite refractometre.

Cldura specifica Cldura specifica reprezint cldura absorbita sau cedata de unitatea de masa a unui produs (corp). Se exprima prin cantitatea de cldura necesara unui gram dintr-un produs, pentru a-si ridica temperatura cu 1 grad C, fr a-si modifica starea fizica sau chimica; unitatea de msur a cldurii este caloria. Cunoaterea acestei proprieti este foarte importanta pentru unele produse alimentare la operaiunile de transport, pstrare, prercire, congelare, cunoscut fiind faptul ca la temperatura ridicata activitatea metabolica este intensa si deprecierea calitii rapida. Se msoar in J/kg K.

Conductivitatea termic este mrimea fizic prin care se caracterizeaz capacitatea unui material de a transmite cldura atunci cnd este supus unei diferene de temperatur. Conductivitatea termic este egal numeric cu cantitatea de cldur (Q) transferat n unitatea de timp () prin unitatea de arie (A) i de-a lungul unei uniti de grosime (L), cnd cele dou fee opuse difer printr-o unitate de temperatur (T sau t):

Coeficientul de conductivitate termic reprezint cantitatea de cldur transferat printr-o suprafa, de-a lungul unei uniti de grosime, ntr-un interval de timp, atunci cnd cele dou suprafee opuse sunt supuse diferenei de temperatur. Unitatea de msura a conductivitii termice in sistemul internaional este watt pe metru-Kelvin (w/mK). Rezistivitatea termic este inversul conductivitii termice; se msoar n metru Kelvin pe Watt (mK/W). Coeficientul de transfer termic reprezint raportul dintre densitatea fluxului termic ce strbate suprafaa de separaie dintre un solid i un fluid i diferena dintre temperatura acelei suprafee i temperatura medie a fluidului. Mai exact, reprezint cantitatea de cldur pe care produsul de grosime X o pierde cnd este supus la o diferen de temperatur. Unitatea de msur in sistemul internaional este Watt pe metru ptrat, Kelvin (W/m2K).

II. Proprieti biochimice ale produselor agroalimentare. Compoziia chimica a alimentelor.

Apa in produsele alimentare

Apa este cea mai abundent substan n organismele vii, formnd mai mult de 70% din total. n cele mai multe din produsele alimentare, de asemenea, apa reprezint un procent relativ ridicat, chiar i dup procesele de prelucrare. Alimentele care provin direct din organisme animale sau vegetale au un coninut mai mare de ap, corespunztor cu cel din celulele organismului respectiv. Apa din produsele alimentare are ca surse de proveniena materiile prime, vaporii din atmosfera si adaosurile tehnologice. n procesele tehnologice trebuie folosita apa potabila, care sa ntruneasc anumite condiii precum: sa fie incolora, inodora, relativ insipida, transparenta, fr substane toxice si bacterii patogene, cu un coninut admis de impuriti (inclusiv sruri minerale, gaze dizolvate) si microorganisme. Apa are punctul de topire, punctul de fierbere, cldura de evaporare i tensiunea superficial mai mari dect ale celor mai multe lichide obinuite, ceea ce indic faptul c forele de atracie dintre moleculele apei lichide, respectiv coeziunea sa intern, sunt relativ mari.

Apa din produsele alimentare se poate gsi sub doua forme: ap liber si ap legat. Apa liber se afl sub forma de suc celular sau micro picturi si se prezinta ca o soluie reala. Se poate extrage din produs prin presare sau uscare. i apa higroscopica este tot o apa libera reinut prin sorbie in microcapilare sau pe suprafaa produsului. Toate procesele enzimatice, unele reacii neenzimatice, dezvoltarea microorganismelor, nu pot avea loc dect in prezenta apei libere.

Intre apa din produs si apa din atmosfera are loc un schimb permanent pn se atinge umiditatea de echilibru.

Apa din produsele alimentare se gsete legat sub diferite forme, n funcie de natura modului de legare deosebindu-se: apa legata fizic, fizico-chimic i chimic. a) Apa legat fizic este specifica materialelor poroase si este reinut prin forte mecanice de ctre materialele higroscopice prin forte de suprafaa si de capilaritate. Apa reinut in microcapilare (raza < 10-5 cm) se numete ap higroscopic, iar cea din macrocapilare (raza > 10-5 cm) se numete i umiditate liber sau superficial. Apa capilar reprezint 70% din coninutul total de umiditate al produselor alimentare i datorit legturii slabe cu produsul se ndeprteaz foarte uor prin evaporare. b) Apa legat fizico-chimic este o forma mai stabile de legare a apei, fiind prezenta in majoritatea alimentelor, fr sa fie in strns corelaie cantitativa cu materialul. Acest tip de legtura se realizeaz prin legtura adsorbia i prin legtura osmotic sau structural. Legtura adsorbia este specific fenomenelor de suprafa, are o intensitate medie si destul de greu reversibil. Legtura osmotica se realizeaz atunci cnd nveliul celulelor ajunge in contact direct cu apa, de ex. prin imersie. Este o legtura de intensitate mai slaba i reversibila. c) Apa legat chimic se caracterizeaz prin legturi ionice sau moleculare fiind determinate in cantiti strict stoichiometrice. Reinerea apei se face sub forma de apa de cristalizare sau constituie. Apa de constituie face parte integranta din nsi molecula substanelor chimice. Legarea chimica a apei in mediile biologice este cea mai puternica sin u poate fi eliminate prin procedee

clasice de deshidratare, ci numai prin calcinare.

Coninutul de apa este diferit la produsele agroalimentare si are o influen hotrtoare asupra anumitor caracteristici ale acestora. El variaz intre 0,05% la zahar, 0,1% la uleiul de floarea soarelui si pana la 88% laptele dulce de consum si 85-95% fructe si legume.

Coninutul de apa admisibil pentru diferite produse este stabilit prin standarde sau face obiectul nelegerilor contractuale. Normarea prin standarde se face la produsele alimentare industrializate la care aducerea umiditii la valori optime este posibila si necesara (cereale, preparate din carne, brnzeturi, zahar si produse zaharoase, produse deshidratate etc.).

Controlul cantitii de apa si al calitii acesteia permite evaluarea anumitor caracteristici de calitate ale produselor agroalimentare, a gradului de prospeime (la carne, oua, peste, fructe, legume s.a.), identificarea falsificrilor (lapte, vin, rachiuri, sucuri naturale, carne tocata etc.), fabricarea de sortimente diferite in cadrul aceluiai tip de produs (brnzeturi, rachiuri etc.), prevenirea degradrilor sau alterrilor (cereale, gris, zahar, tutun, ceaiul negru), identificarea metodelor optime de ambalare, pstrare si depozitare pentru diferite tipuri de produse, mbuntirea calitii lor prin diverse metode de scdere a coninutului de ap.

Produsele care au un cont. mare de apa sunt uor perisabile, ofer condiii favorabile dezvoltrii unor microorganisme patogene si de aceea pstrarea lor un timp ndelungat necesita condiii speciale la temp. sczute. Din aceasta categorie fac parte carnea si pestele, care sunt uor atacate de bacteriile de putrefacie, fructele si legumele care sunt atacate de mucegaiuri.

O scdere a coninutului de apa din unele produse sub valoarea normala, determina o scdere a valorii produselor respective, de ex. fructele si legumele.

Calitatea cerealelor boabe depinde de diveri factori printre care si coninutul de apa. Boabele de cereale se afla in stare hemibiotica (desprinse de planta mama ele continua procesul de respiraie). Pstrarea lor presupune o condiionare prealabila, respective purificarea si uscarea pn la un coninut de ap optim de 14% (sub aceasta limit procesele fiziologice se desfoar extreme de lent). Peste 15% ap n bob se accelereaz procesul de alterare.

Uscarea boabelor de cereale se poate face pe cala naturala sau pe cale artificiala. Umiditatea

relativa a aerului in spaiul de depozitare trebuie sa fie la nivel min. (65-75%) iar temperatura cobort.

Proprietile de solvent ale apei Apa reprezint cel mai rspndit solvent din natur, deci mediul n care se desfoar majoritatea

reaciilor biochimice din celula vie sau din exteriorul acesteia. Apa este un solvent mult mai bun dect cele mai multe din lichidele obinuite. Multe sruri sau compui ionici se dizolv cu uurin n ap. O a doua mare clas de substane uor dizolvate de ap include compuii neionici dar polari ca glucidele, alcoolii simpli, aldehidele i cetonele. Apa dizolv sau disperseaz sub form de mici particule (micele)

muli compui care conin att grupe puternic nepolare ct i puternic polare, numite amfipatice, cum sunt spunurile.

Ionizarea apei. Scara de pH

Chimistul danez Sorensen a definit termenul de

pH ca

pH = - lg10 [H+], iar pOH ca

pOH = -lg10 [HO-]

n mediu neutru, aceste dou mrimi au valori egale cu 7.

Scara de pH este prezentat n tabelul alturat:

Proteine

Clasificarea proteinelor din produsele agroalimentare

Proteinele sunt cele mai rspndite molecule organice din celule, constituind 50% sau mai mult din substana lor uscat. Toate conin carbon, hidrogen, azot i oxigen, foarte multe conin sulf. Unele proteine conin n plus i alte elemente ca fosfor, fier, zinc, cupru. Proteinele sunt formate din unul sau mai multe lanuri de aminoacizi. Cele mai importante proteine sunt:

- Albumine: lactalbumina (n lapte), ovalbumina (n albuul de ou), leucozina (gru); - Globuline: miozina, fibrinogenogenul (n carne), lactoglobulina (lapte), ovoglobulina (n ou); - Gluteline: se gsesc numai n plante, mai ales n frunze si semine: gluteina (n gru), glutenina

(n secara), orizeina (n orez);

- Prolamine: sunt proteine de origine vegetala care se gsesc n seminele cerealelor: gliadina (n gru, secara), zeina (n porumb), hordeina (n orz) etc.

- Scleroproteidele: colagenul (n piele, tendoane), elastina (n esutul conjunctiv, cartilagii, pereii vasculari), oseina (n oase), cheratina (n pr, pene, unghii, copite, coarne; este nedigestibila) etc. Aminoacizi

Proteinele au o mas molecular foarte mare i prin hidroliz pun n libertate compui organici simpli, cu mas molecular mic, numii alfa-aminoacizi. Acetia conin cel puin o grupare carboxil i o grupare alfa-amino, dar difer prin structura radicalilor R sau a lanurilor laterale. n mod obinuit, n proteine se gsesc 20 de alfa-aminoacizi diferii. n moleculele proteice, resturile de aminoacizi sunt legate covalent, formnd lanuri lungi, neramificate. Aminoacizii sunt unii, dup cum s-a specificat, prin legturi peptidice, care se formeaz prin eliminarea elementelor componente ale unei molecule de ap dintre gruparea carboxil a unui aminoacid i gruparea amino a aminoacidului urmtor.

Funciile proteinelor din alimente Principalele funcii ale proteinelor n organism sunt: - rol plastic: sunt constitueni structurali ai celulelor, esuturilor, asigurnd creterea organismului; - rol energetic: atunci cnd aceste substane abunda, sau cnd hrana este srac n lipide si glucide, furnizeaz circa 4,1 kcal/g; - rol biologic activ : funcia catalitica se manifesta prin aceea ca intra n constituia enzimelor si a unor vitamine).

Denaturarea i precipitarea proteinelor La un anumit pH (specific), proteinele precipita (ex: coagularea cazeinei din lapte pentru

producerea brnzeturilor). Proteinele pot fi denaturate sub aciunea unor factori fizici (temperatura

ridicata, radiaii) sau chimici (acizi, baze, metale grele). Conformaia tridimensional a proteinelor n condiii naturale se refer la structura ei nativ. Cnd structura nativ este alterat (fr ruperea legturilor peptidice), noua structur este numit denaturata. Dac ntoarcerea la structura nativ este imposibil, denaturarea este ireversibil. n general, proteinele denaturate (depliate) i pierd solubilitatea n diferite grade din cauza expunerii miezului hidrofob.

Glucide. Monozaharide. Polizaharide

Rolul glucidelor in industria alimentara

Glucidele sunt cele mai rspndite substane organice si reprezint componentul principal n substana uscata a produselor vegetale. Carbohidraii sunt una din cele 4 clase majore de biomolecule i includ cea mai mare parte a masei organice de pe planet. Rolul biologic al carbohidrailor este stocarea de energie (ex amidonul din plante, glicogenul animal), transferul de energie (ATP, mai muli intermediari metabolici), componente structurale (celuloza din plante, chitina artropodelor), comunicare

intra i extracelular (rspunsul imun). n industria alimentar carbohidraii reprezint o surs nutritiv primar de energie din alimente ca cereale, fructe i legume fiind totodat un ingredient important pentru multe alimente procesate. Pe lng rolul de ageni de ndulcire, carbohidraii sunt implicai n unele funcii ca gelatinizarea, emulsifierea, ncapsularea aromelor, colorarea i producerea de arome prin reacii de mbrunare precum i n controlul umiditii i al activitii apei.

Monozaharide

Monozaharidele sunt glucidele simple, practic formate dintr-o singura molecula glucidica, ca de ex.

glucoza, fructoza, galactoza. Glucoza este forma comuna de utilizare a glucidelor n organism ca sursa de

energie. Se gsete n stare libera n legume, fructe, boabe de cereale, faina, carne etc. Fructoza se gsete ca atare n fructele coapte si miere. Galactoza se ntlnete n lapte, creier si n unele produse vegetale numai sub forma combinata. Prin hidroliza zaharului din lapte (lactoza) se obine galactoza. Dintre hexoze, cea mai uor asimilabila de ctre organismul uman este fructoza.

Dizaharide

Dizaharidele sunt formate din 2 monozaharide legate printr-o legtur glicozidic. Cele mai cunoscute dizaharide sunt maltoza, lactoza i zaharoza. Maltoza, produsul intermediar al aciunii amilazelor asupra amidonului conine 2 resturi de glucoz si se gsete in cantitate mare in cerealele germinate, ca de ex. In orzul ncolit (mal). Lactoza este un diglucid care se gsete doar n lapte. Este format din glucoz i galactoz. Zaharoza este format din glucoz i fructoz. Este foarte rspndit n lumea plantelor i cunoscut sub denumirea de zahr alimentar. Hidroliza zaharozei la glucoz i fructoz este adesea numit inversie, pentru c este nsoit de schimbarea sensului de rotaie optic, de la dreapta la stnga. Amestecul echimolar de glucoz i fructoz format se numete zahr invertit. Hidroliza zaharozei care este catalizat de invertaz poate fi urmrit cu un polarimetru.

Polizaharide

Polizaharidele sau glicanii sunt formate din uniti glicozil legate ntr-o structur liniar sau ramificat. Principalii glucani din industria alimentar sunt amidonul i celuloza, polimeri ai D-glucozei, deosebii structural prin tipul de legturi i numrul de ramificaii. Cea mai mare cantitate de energie din sursele de carbohidrai din industria alimentar provine din amidon care are att o valoare structural ct i nutriional, pentru multe alimente, n special cele bazate pe finuri, tuberculi, cereale, porumb i orez.

Amidonul este principalul polizaharid de rezerva din plante. Acest compus se gsete in cantitate mare in cereale, in cartofi, in leguminoase si alte vegetale. Amidonul este format din amiloz i amilopectin. Componenii amidonului pot fi hidrolizai enzimatic de amilaze. Amidonul se gsete sub form de granule depozitate n amiloplastele din plante. Forma i mrimea acestor granule depinde de planta surs i au o structur cristalin. In industria alimentara amidonul este din ce in ce mai utilizat, att in forma nativa cat si ca amidon modificat.

Celuloza este componentul major din pereii plantelor i este format din uniti de glucoz legate n poziie beta. Celuloza este format din mnunchiuri de lanuri paralele formnd fibrile i este complet insolubil n ap. Celuloza este important deoarece este componentul structural major al pereilor celulari ai plantelor fiind prezent n alimentele i ingredientele nerafinate de origine vegetal. Celuloza reprezint principalul tip de fibre insolubile, deosebit de importante pentru alimentaia umana.

Lipide

Lipidele sunt biomolecule organice, insolubile sau slab solubile n ap, ce se pot extrage din celule i esuturi cu ajutorul solvenilor nepolari (eter, cloroform, benzen etc). n organismul animal se gsesc depozite n esuturile adipoase (subcutanate, n jurul organelor interne etc), iar dintre vegetale, cele mai bogate n grsimi sunt seminele de oleaginoase (floarea soarelui, soia), mslinele, arahidele, nucile etc.

Rolul lipidelor in produsele alimentare

Lipidele ndeplinesc n organism mai multe funcii: - au rol plastic (unii acizi grai sau fosfolipide intra i alctuirea membranelor celulare si a unor hormoni); - au rol energetic (9,5 kcal/g - cea mai mare valoare dintre substanele organice); - sunt vectori pentru vitaminele liposolubile;

- _esuturile adipoase ajuta la fixarea unor organe interne (ex. rinichi).

Acizii grai Se cunosc peste o sut de tipuri de acizi grai, care au fost izolai din diferite lipide din plante,

animale i microorganisme. Toi au un lan lung de hidrocarbur i o grupare terminal carboxil. Lanul de hidrocarbur poate fi saturat, ca n acidul palmitic, sau poate avea una sau mai multe duble legturi ca n acidul oleic. Acizii grai se deosebesc ntre ei prin lungimea lanului i prin numrul i poziia legturilor nesaturate. Acizii grai naturali cei mai ntlnii in produsele agroalimentare sunt acidul stearic, palmitic, oleic, linoleic.

Triacilglicerolii sau trigliceridele sunt esteri ai glicerolului cu acizii grai i constituie familia cea mai numeroas de lipide; ele reprezint componentele majore ale lipidelor de depozit din celulele animale i vegetale. De obicei trigliceridele solide la temperatura camerei sunt numite grsimi, iar cele lichide sunt numite uleiuri.

Punctul de topire al trigliceridelor este determinat de acizii grai din compoziia lor. n general, punctul de topire creste cu numrul i lungimea acizilor grai. Sunt substane insolubile n ap dar solubile n solveni organici. Sunt foarte mult utilizate n industria alimentara.

Substanele minerale Produsele alimentare convin substane minerale n cantiti variabile att n ceea ce privete felul

elementelor ct si proporia fa de celelalte componente chimice. Substanele minerale se gsesc n toate organismele vegetale si n toate _esuturile animale, rolul lor n metabolism fiind bine precizat. Dei reprezint doar cca. 6% din greutatea corpului omenesc, rolul lor n organism este foarte important, concretizndu-se prin funcii precum: constituie suportul structural pentru schelet (ndeosebi Ca, P, Mg); asigura meninerea echilibrului acido-bazic n organism; asigura presiunea osmotica specifica intra/extra celulara; asigura excitabilitatea neuro-musculara; activeaz numeroase sisteme enzimatice etc. In funcie de concentraia n care se gsesc n organism, substanele minerale se clasifica n: macroelemente (peste 100 ppm) : calciul (Ca), fosforul (P), magneziul (Mg), sodiul (Na), potasiu (K),

clor (Cl), sulf (S); si microelemente, numite si oligoelemente (sub 100 ppm) : Fe, Cu, Co, Cr, Zn, Se, I, F,

Mn, Mo etc.

Vitamine

Vitaminele sunt clasificate dup solubilitatea lor n: - liposolubile: vitaminele A, D, E si K

- hidrosolubile (complexul de vitamine B si vitamina C).

n organism, vitaminele au rol funcional, deoarece alturi de enzime si hormoni, controleaz diferite procese metabolice.

Proprieti biologice Proprietile biologice se refera la coninutul microbiologic al produselor alimentare si la valoarea nutritiva a acestora.

ncrctura microbiana a produselor alimentare Microbiologia materiilor prime principale si a produselor finite alimentare are o influen determinanta asupra calitii. Microorganismele pot produce alterarea produselor alimentare, care se manifesta prin modificarea drastica a unor proprieti senzoriale, prin scderea valorii nutritive si prin apariia unor situaii de risc asupra sntii consumatorului. Unele bacterii (stafilococul auriu, salmonella si altele) precum si un numr mare de mucegaiuri pot sintetiza toxine deosebit de periculoase, unele dintre ele fiind termorezistente. Reducerea ncrcturii microbiene sau distrugerea totala a celulelor microbiene se face prin pasteurizare, sterilizare sau alte metode.

n unitile productoare de alimente se efectueaz n mod curent examene microbiologice n laboratoare, iar calitatea materiei prime, a echipamentului si a materialelor de ambalat este sistematic inspectata.

Pentru majoritatea produselor alimentare criteriile microbiologice sunt prevzute n standardele specifice.

Valoarea nutritiva a produselor alimentare se apreciaz din punctul de vedere al coninutului n substane necesare organismului (substane nutritive sau trofice, trofine). Dup rolul lor metabolic acestea se mpart n trei grupe:

- substane cu rol plastic, regeneratoare de celule si esuturi (n special proteinele); - substane cu rol energetic, care prin oxidare n organism furnizeaz energia calorica necesara desfurrii proceselor vitale si cheltuielilor energetice ale organismului datorate prestrii diverselor activiti (n principal glucidele si lipidele); - substane cu rol catalitic, cum sunt enzimele, vitaminele si elementele minerale.

Importanta utilizrii microorganismelor in industria agroalimentara Microorganismele sunt utilizate pe scara larga in domeniul industriei agroalimentare att in

procesele fermentative cat si drept culturi starter in vinificaie, fabricarea unor brnzeturi si salamuri maturate crude. De asemenea, unele bacterii si mucegaiuri sunt cultivate pentru producerea de enzime

pentru industria alimentar, de biomasa proteica de uz alimentar si furajer, de vitamine si colorani, acizi organici si ali compui organici. Biosintezele microbiene au loc in bioreactoare pentru culturi de suprafaa sau submerse si prezinta avantajul ca au un pre relativ sczut, sunt reproductibile, nu necesita spatii mari, utilizeaz subproduse si deeuri ale industriei agroalimentare. De asemenea, pot fi utilizate microorganisme modificate genetic cu potenial productiv ridicat.

Procese fermentative in industria alimentara

Principalele tipuri de fermentaii in industria alimentara sunt: fermentaia lactica, fermentaia alcoolica, acetica, citrica si altele.

Fermentaia lactica este produsa de bacteriile lactice si este utilizata la fabricarea diferitelor produse lactate (iaurt, sana, smntn, chefir si altele), a acidului lactic, la conservarea unor produse vegetale si a unor furaje.

Fermentaia alcoolica este produsa de drojdii si se folosete la obinerea vinului si berii, a alcoolului etilic, la creterea aluatului in panificaie. Prin fermentaie alcoolica se produce alcool etilic si dioxid de carbon (CO2) din substraturi dulci. Amidonul poate fi de asemenea supus fermentaiei alcoolice dup o hidroliza prealabila cu enzime amilolitice, care elibereaz moleculele de glucoz.

Fermentaia acetica este produsa de bacteriile acetice care oxideaz alcoolul etilic la acid acetic, in prezenta aerului. Fermentaia acetica este folosita la obinerea oetului in industria alimentara.

Fermentaia citrica este produsa de unele mucegaiuri care transforma zaharurile in acid citric, in prezenta oxigenului din aer.

III. Operaii specifice n industria alimentar

Procesul tehnologic

Un proces tehnologic este format dintr-o succesiune de operaii bazate pe procese fizice si/sau chimice:

- operaii de pregtire a materiilor prime(bazate pe fenomene fizice); - operaii de transformare moleculara(bazate pe fenomene chimice); - operaii de separare a produselor(bazate pe fenomene fizice). Procesul tehnologic este ansamblul proceselor mecanice, fizice, chimice i biochimice

componente, concomitente sau ordonate n timp, necesare pentru obinerea unui anumit produs. Marea majoritate a fazelor unui proces tehnologic (80-98 %) se bazeaz pe fenomene fizice, al

cror studiu revine operaiilor unitare.

Operaia este faza distincta a unui proces tehnologic: nclzire, rcire, distilare, uscare, reacie chimic etc.

Operaia unitara reprezint faza unui proces tehnologic bazata pe fenomene fizice. Exist cteva zeci de operaii unitare care acoper toate fazele din marea majoritate a industriilor

de proces. Aceste operaii unitare sunt bazate petrei procese fundamentale: transferul/transportul de impuls; transferul/transportul de cldur; transferul/transportul de masa.

Mrunirea reprezint divizarea solidelor prin aciunea unor forte mecanice, pentru obinerea unor particule de dimensiuni mai mici. Scopul acestei operaii unitare este accelerarea operaiilor fizice (ex. dizolvare) sau chimice (creterea vitezei de reacie i, deci, creterea conversiei) prin creterea suprafeei de contact dintre particulele de materie prim solid i solvent sau alt reactant.

Separarea amestecurilor de materiale granulare Separarea unui amestec de materiale granulare n componentele sale se poate efectua dac exist

o caracteristic fizic sau mecanic dup care acestea se difereniaz. Separarea dup dimensiunile geometrice este din cele mai frecvente i se realizeaz cu ajutorul sitelor i trioarelor. Alegerea corect a formelor i dimensiunilor

orificiilor

sitelor i trioarelor

necesit cunoaterea dimensiunilor

medii ale

particulelor

amestecului i domeniul de

variaie a acestor

dimensiuni.

Sedimentarea este operaia de separare a sistemelor eterogene in fazele component sub aciunea

difereniat a unei forte externe (fora gravitaional si centrifug) asupra fazelor cu densiti diferite.

Concentrarea prin evaporare

Filtrarea este operaia de separare a sistemelor eterogene fluid-solid n fazele componente cu

ajutorul unui strat filtrant cu structura poroasa, prin care poate trece numai faza fluida.

Filtrarea unei suspensii are patru etape: reinerea particulelor solide de ctre stratul filtrant; reinerea particulelor solide de ctre stratul de sediment depus; splarea sedimentului, ndeprtarea sedimentului depus pe filtru; regenerarea stratului filtrant.

Operaia de filtrare este influenat de un numr mare de factori: - fluidul influeneaz prin natura sa, vscozitate, densitate, proprietile corozive; - solidul influeneaz prin natura, forma si dimensiunile particulelor, granulometrie;

- suspensia influeneaz prin modul de obinere, concentraie, vrst suspensiei, proprietile reologice, cantitatea sau debitul, temperatura, structura suspensiei;

- sedimentul influeneaz prin omogenitate, umiditatea finala, compresibilitatea, rezistenta hidraulic.

Amestecarea este operaia de omogenizare a doua sau mai multe substane cu scopul obinerii unui produs cu aceeai compoziie in ntreg volumul (omogenizare mecanic) sau cu aceeai temperatur (omogenizare termica). Operaia de amestecare se utilizeaz in anumite procese tehnologice pentru accelerarea reaciilor chimice si a unor procese fizice. Amestecarea poate constitui o operaie independent cnd este folosit la obinerea unor produse care sunt amestecuri a 2 sau mai multe componente sau poate fi auxiliar cnd creeaz condiii optime de desfurare a operaiei principale i anume la intensificarea transmiterii cldurii, la separarea suspensiilor, la extragerea unor substane, reacii chimice sau schimbarea strii fizice. Procesul de amestecare cuprinde 2 faze: in prima faza se realizeaz o amestecare in apropierea dispozitivului sau a piesei care realizeaz amestecarea si astfel se formeaz zone mici de amestecare in care iau natere cureni cu viteze diferite ce conduc la deplasarea volumului de material si care se numete amestecare local. In a 2 a faz, volumele de material supuse amestecrii aflate in apropierea dispozitivelor de amestecare antreneaz alte volume vecine de materiale. Se realizeaz cu viteza redus si se numete amestecare general.

Presarea (uleiului) este operaia prin care se separ uleiul din mcintura oleaginoas (amestec

solid-lichid), sub aciunea unor fore exterioare, rezultnd uleiul brut de pres i brokenul (rotul). Procesul de presare a mcinturii oleaginoase are loc sub influena forelor de compresiune ce iau natere n presele mecanice.

Fora de presare la presele mecanice este creat de un corp elicoidal (melc), care se rotete ntr-un spaiu nchis (camera de presare). Presiunea exercitat n camera de presare crete, treptat, de la zona de alimentare pn la captul de evacuare. Creterea treptat a presiunii se asigur prin micorarea volumului liber al camerei de presare de la o treapt la alta (prin mrirea diametrului melcului i micorarea diametrului camerei), prin reducerea pasului melcului, precum i prin rezistena opus la ieirea materialului din pres de ctre o pies special numit con. Presarea la rece a seminelor are avantajul c nu necesit operaii de decojire, prjire, mcinare etc., ca n procesul tehnologic clasic de obinere a uleiurilor.

Cu presa de ulei se pot obine uleiuri din toate tipurile de semine oleaginoase, pentru aceasta fiind necesar numai schimbarea melcului, a duzei i un reglaj corespunztor al capului de stoarcere.

Prin metoda de presare la rece, din

seminele de floarea-soarelui se obine ulei i hran pentru furajarea diferitelor animale (porcine, psri, ovine, bovine i cabaline). Aceast hran destinat animalelor poart denumirea de rot, care este bogat n proteine, fiind folosit ntr-o

oarecare msur la nlocuirea boabelor de soia importate, avnd astfel rolul de a reduce dependena de import.

Analiza granulometric Reprezint analiza mrimii i distribuiei dup mrime a particulelor rezultate n urma procesului de

mrunire a unui material. n urma unei astfel de analize efectuate asupra materialului mrunit, pot fi cunoscute urmtoarele caracteristici ale acestuia:

- dimensiunile minime i maxime ale particulelor materialului; - procentul (din mas) a particulelor ale cror dimensiuni, fie depesc, fie sunt sub o anumit

valoare;

- distribuia dup dimensiuni (n procente din mas) a particulelor materialului; - suprafaa specific medie.

- Analiza granulometric este necesar att pentru caracterizarea lucrului mecanic efectuat de o main de mcinat ct i a calitii materialului mrunit, din punct de vedere al cerinelor impuse privind mrimea particulelor.

Uscarea materialelor agroalimentare este procesul tehnologic prin care se ndeprteaz excesul de ap, fr a se distruge esuturile sau deprecia valoarea alimentar a produselor ce se usuc. ndeprtarea excesului de ap din materia prim este condiionat de micarea cldurii, a vaporilor de ap i a lichidelor.

Viteza de uscare depinde de: umiditatea iniial i final a produsului; temperatura agentului de uscare; umiditatea iniial i final a agentului termic; viteza de deplasare a agentului termic.

Pasteurizarea produselor alimentare

Pasteurizarea este o metoda de conservare a alimentelor care consta in tratamentul termic la

temperaturi mai mici de 100C in scopul distrugerii germenilor patogeni, al reducerii ncrcturii microbiene si deci a creterii duratei de pstrare a produselor. Prin pasteurizare se distrug formele vegetative ale microorganismelor dar nu si sporii bacterieni, care sunt distrui numai prin sterilizare.

Principalele produse alimentare care se conserva prin pasteurizare sunt laptele, sucurile de fructe,

conservele vegetale, berea si altele.

Pasteurizarea laptelui se poate face, de exemplu, in mai multe moduri:

LTLT (low temperature; long time) la 62-65oC, 30 min

HTST (high temperature; short time): 72-75oC, 15-40 sec

flash pasteurizare: 85oC, 1-2 sec

UHT (ultra high temperature): 135-140oC, 1-2 sec Pasteurizarea produselor din oua se face la 60-64oC, 2.5-3 minute, iar pasteurizarea conservelor de

carne la 70-85oC, 0.1-0.3 minute.

Sterilizarea produselor alimentare

Sterilizarea este folosita in industria alimentara pentru conservarea alimentelor si reprezint o metoda prin care sunt distruse toate celulele vii din produsul alimentar, astfel nct nu mai exista nici o

celula viabila. Spre deosebire de pasteurizare, prin sterilizare sunt distrui sporii bacterieni; formula de sterilizare se stabilete pentru distrugerea sporilor de Clostridium botulinum (121oC, 4 minute), pentru a elimina riscul de mbolnvire prin alimente (conserve) insuficient sterilizate. Datorita temperaturilor ridicate aplicate, prin sterilizare sunt distruse unele componente valoroase din alimente (enzime, unele

vitamine, zaharuri si altele).

Bibliografie

Alexandru R. Operaii si utilaje in industria alimentara, Universitatea Galai, 1981

Banu C. Si col. Manualul inginerului din industria alimentara, vol. 1 si 2, Ed. Tehnica, Bucureti, 1998, 1999

Ferdes M Proprieti biochimice ale produselor alimentare, suport de curs, 2014, isb.curs.pub.ro/2011