PRINCIPII ŞI METODE DE CONSERVARE A PRODUSELOR ALIMENTARE

Curs

Ing. Ovidiu Albiș

CUPRINS

I. CARACTERISTICI ALE PRODUSELOR AGROALIMENTARE.................5

1.1 Structura şi compoziţia fizico-chimică........................................................51.1.1 Structura celulară..............................................................................................51.1.2. Compoziţia fizico-chimică...............................................................................61.1.3. Valoarea nutritivă...........................................................................................11

1.2. Caracteristici termofizice..........................................................................11II. EFECTELE TEMPERATURILOR SCĂZUTE ASUPRA PRODUSELOR

AGROALIMENTARE....................................................................................................222.1. Efectele temperaturilor scăzute asupra cineticii reacţiilor chimice şi

biochimice...................................................................................................................222.2. Efectele temperaturilor scăzute asupra sistemelor necelulare sau parţial

necelulare.....................................................................................................................232.2.1. Cazul soluţiilor adevărate...............................................................................232.2.2. Cazul sistemelor coloidale.............................................................................262.2.3. Cazul emulsiilor.............................................................................................272.2.4. Cazul spumelor ……………………………………………………………..28

2.3. Efectele temperaturilor scăzute asupra sistemelor celulare de origine vegetală........................................................................................................................28

2.3.1. Procesele de răcire şi congelare a ţesuturilor vegetale...................................282.3.2. Influenţa răcirii asupra structurii şi texturii ţesuturilor vegetale....................292.3.3. Modificări chimice şi biochimice în ţesuturile vegetale în timpul congelării şi

depozitării în stare congelată...........................................................................................302.3.4. Modificări fiziologice în ţesuturile vegetale în timpul răcirii şi depozitării. .32

2.4. Efectele temperaturilor scăzute asupra - sistemelor celulare de origine animală........................................................................................................................35

2.4.1. Procesele de răcire şi congelare a sistemelor celulare de origine animală.....352.4.2. Modificări biochimice post-mortem şi fizico-chimice în ţesuturile musculare

.........................................................................................................................................362.4.2.1. Fenomenul de rigor mortis.........................................................362.4.2.2. Rigiditatea musculară.................................................................372.4.2.3. Glicoliza anaerobă......................................................................382.4.2.4. Fenomenul de rigor mortis şi tehnologia de răcire.....................38

2.4.3. Modificări biochimice şi chimice în grăsimile de origine animală................382.5. Influenţa temperaturilor scăzute asupra valorii nutritive..........................39

2.5.1. Cazul produselor de origine animală.............................................................392.5.2. Cazul produselor de origine vegetală.............................................................39

2.6. Influenţa temperaturilor scăzute asupra microorganismelor....................412.6.1. Aspecte generale............................................................................................412.6.2. Cazul microorganismelor mezofile................................................................422.6.3. Cazul microorganismelor psihrofile...............................................................44

2.7. Influenţa temperaturilor scăzute asupra enzimelor endogene..................462.8. Modificări fizice ale produselor supuse răcirii.........................................46

III. REFRIGERAREA.........................................................................................473.1. Aspecte generale privind refrigerarea......................................................473.2. Metode de refrigerare...............................................................................483.3. Refrigerarea cu aer răcit...........................................................................48

1

3.4. Refrigerarea în aparate schimbătoare de căldură cu perete despărţitor....523.5. Depozitarea produselor refrigerate...........................................................533.6. Condiţii recomandate la depozitarea produselor refrigerate.....................533.7. Sisteme de răcire la depozitarea produselor refrigerate............................583.8. Manipularea şi transportul produselor refrigerate....................................59

IV. CONGELAREA............................................................................................614.1. Aspecte generale privind congelarea........................................................614.2. Metode de congelare.................................................................................654.3. Depozitarea produselor congelate............................................................664.4. Ambalarea în cazul produselor congelate.................................................70

4.4.1. Aspecte generale............................................................................................704.4.2. Materiale de ambalare....................................................................................72

4.5. Decongelarea produselor..........................................................................73V. LIOFILIZAREA.............................................................................................76

5.1. Aspecte generale privind liofilizarea........................................................765.2. Congelarea................................................................................................775.3 Sublimarea (uscarea primară)....................................................................795.4. Uscarea secundară....................................................................................805.5. Condiţionarea şi ambalarea produselor liofilizate....................................825.6. Depozitarea produsului liofilizat..............................................................835.7. Rehidratarea produsului liofilizat.............................................................84

VI. Influenţele liofilizării asupra produselor.......................................................856.1.Modificări fizice........................................................................................856.2. Modificări chimice şi biochimice.............................................................866.3. Influenţe asupra valorii nutritive..............................................................866.4. Instalaţii de liofilizare...............................................................................876.5. Aspecte energetice şi economice privind tehnologia de liofilizare..........89

VII. CONDIŢIONAREA AERULUI..................................................................907.1.Aspecte generale privind condiţionarea aerului........................................907.2.Procese de bază privind condiţionarea aerului..........................................907.3.Încălzirea uscată a aerului umed................................................................917.4. Răcirea uscată a aerului umed..................................................................92

VIII. UMIDIFICAREAAERULUI......................................................................94IX. Uscarea aerului umed....................................................................................96

9.1.Amestecarea a două mase de aer umed.....................................................979.2. Transformări complexe de stare ale aerului umed...................................989.3. Tipuri specifice de instalaţii de condiţionare a aerului în domenii

agroalimentare.............................................................................................................99X. CARNE ŞI PRODUSE DIN CARNE............................................................103

10.1. Materie primă şi caracteristici tehnologice...........................................10310.2. Carne în carcase....................................................................................104

10.2.1. Faze tehnologice care preced tehnologiile de răcire...................................10410.2.2. Refrigerarea cărnii în carcase.....................................................................10410.2.3. Carne tranşată.............................................................................................105

10.3. Grăsimi..................................................................................................10510.4. Produse din carne.................................................................................106

XI. CARNE DE PASĂRE.................................................................................10711.1. Materia primă.......................................................................................107

2

11.2. Refrigerarea cărnii de pasăre................................................................10811.2.1. Tratamente preliminare..............................................................................10811.2.2. Refrigerarea................................................................................................10911.3.1. Aspecte specifice şi tratamente preliminare...............................................11011.3.2. Congelarea.................................................................................................111

11.4. Aspecte igienico-sanitare şi de calitate.................................................11111.4.1. Măsuri igienico-sanitare la aplicarea tehnologiilor frigorifice...................11111.4.2. Asigurarea calităţii produselor la aplicarea tehnologiilor de conservare prin

frig.................................................................................................................................112XII. PEŞTE ŞI FRUCTE DE MARE................................................................113

12.1. Materia primă.......................................................................................11312.1.1. Structura fizico-chimică şi proprietăţile termo-fizice................................114

12.2. Refrigerarea peştelui.............................................................................11412.2.1. Tratamente preliminare..............................................................................115

12.3. Aspecte igienico-sanitare şi de calitate.................................................11612.3.1.Măsuri igienico-sanitare la aplicarea tehnologiilor frigorifice....................11612.3.2. Asigurarea calităţii produselor la aplicarea tehnologiilor de conservare prin

frig.................................................................................................................................117XIII. LAPTE ŞI PRODUSE LACTATE...........................................................119

13.1. Materia primă.......................................................................................11913.1.1. Compoziţia chimică...................................................................................11913.1.2. Proprietăţi chimice şi fizice........................................................................119

13.2. Laptele de consum................................................................................12013.2.1. Aspecte generale........................................................................................120

13.3. Produse lactate......................................................................................12113.3.1. Smântână....................................................................................................12113.3.2. Untul...........................................................................................................12313.3.3. Produse lactate acide …………………………………………………….12513.3.4.Brânzeturi....................................................................................................12513.3.5. Conserve de lapte.......................................................................................128

13.4. Aspecte igienico-sanitare şi de calitate.................................................131XIV. OUĂ.........................................................................................................132

14.1. Materia primă.......................................................................................13214.1.1. Compoziţia ouălor......................................................................................13214.1.2. Proprietăţi termofizice şi chimice ale ouălor.............................................133

14.2. Conservarea prin refrigerare a ouălor în coajă.....................................13414.2.1. Aspecte generale........................................................................................134

14.2.2. Refrigerarea şi depozitarea în stare refrigerată …………………………..13514.3. Aspecte igienico-sanitare şi de calitate.................................................136

14.3.1. Aspecte igienico-sanitare şi de control al calităţii la conservarea prin frig a ouălor.............................................................................................................................136

14.3.2. Modificări de calitate în timpul conservării prin frig.................................137XV. FRUCTE Şl LEGUME..............................................................................138

15.1. Materia primă.......................................................................................13815.2. Conservarea prin refrigerare.................................................................139

15.2.1. Tratamente preliminare..............................................................................13915.2.2. Refrigerarea................................................................................................139

BIBLIOGRAFIE……………………………………………………………....14

3

0

4

I. CARACTERISTICI ALE PRODUSELOR AGROALIMENTARE

1.1 Structura şi compoziţia fizico-chimică

Pentru o corectă aplicare a tehnologiilor frigorifice este necesară o cât mai corectă şi completă cunoaştere a caracteristicilor fizico-chimice a produselor agroalimentare şi a modului în care acestea variază în funcţie de temperatură.

1.1.1 Structura celulară

Din punct de vedere al structurii interne, produsele agroalimentare se prezintă sub una din următoarele forme:

- sisteme celulare cu celule complet intacte (carnea, peştele ş.a.);- sisteme celulare cu celule complet distruse (piureurile, făina, cacao ş.a.);- sisteme celulare sau necelulare cu celule parţial distruse (lapte, miere de albine, sucurile de fructe, zahărul ş.a.);

- sisteme combinate (unele preparate culinare ş.a.).Din punct de vedere fizico-chimic, alimentele se prezintă într-o stare foarte largă

de stări, de la faza complet lichidă până la faza pur solidă, de la simple soluţii apoase până la dispersii coloidale complexe. Produsele agroalimentare naturale ca sisteme complexe constau dintr-o fază continuă de soluţii apoase şi o fază dispersată (dispersii coloidale, ionice sau moleculare, electrolitice sau neelectrolitice şi suspensii). În general, dispersiile coloidale sau suspensiile sunt stabilizate de sarcini de interfaţă, de o fază vâscoasă continuă, de particole hidratate şi de agenţi activi de suprafaţă.

Fructele şi legumele, ca sisteme celulare cu celule complet intacte diferă de celelalte sisteme printr-o structură mai complexă şi printr-un grad mai mare de organizare a acesteia. Ele sunt sisteme multicelulare vii, alcătuite dintr-o multitudine de celule de structură şi funcţionalitate diferite, fiecare dintre acestea alcătuind o entitate a cărei activitate este subordonată ansamblului.

Principala caracteristică a celulei vii este activitatea metabolică, activitate care reprezintă totalitatea transformărilor materiale care menţin viaţa şi creşterea. Cea mai mare parte a ţesuturilor comestibile de origine vegetală o constituie parenchimul, ţesut care este alcătuit din celule vii implicate în activităţi ca: respiraţia, asimilarea şi transpiraţia. Parenchimul produselor maturate poate conţine cantităţi apreciabile de zahăr, amidon şi/sau proteine. Diametrul celulelor de parenchim este cuprins, în general, între 50 şi 300 (în cazul mărului, 200 ).

Toate celulele plantelor sunt alcătuite dintr-un perete celulozic şi protoplasma. Fiecare celulă are un perete celular subţire. Unele au un al doilea perete celular inferior primului. Celulele parenchimului celor mai multe legume şi fructe au numai peretele primar. În unele cazuri, cum ar fi la mazăre, există însă şi cel de-al doilea perete celular.

Compoziţia medie a pereţilor primari ai celulelor raportată la greutatea totală a substanţelor componente, exclusiv apa, este: 53% semiceluloză, 30% celuloză; 7% substanţe proteice şi 5% proteine. Uneori poate fi prezentă şi lignina, substanţă organică complexă. În compoziţia pereţilor secundari ai celulelor, principalul constituent este celuloza. În pereţii celulelor apa se găseşte sub formă legată în componenţi hidrofili cum ar fi pectina şi semicelulozele. La fructe, în cele mai multe cazuri, celulele, nu sunt în contact perfect, între ele existând spaţii intercelulare cu gaze. De exemplu, în ţesuturile merelor mature 20...25%, iar la piersici peste 15% din volumul total al

5

ţesuturilor reprezintă spaţii intercelulare cu gaze.Protoplasma este separată de pereţii celulei de către o membrană care

controlează mecanismele de trecere a apei şi soluţiilor în şi din celulă, având şi rol de catalizator.

În interiorul celulei se află citoplasmă (un fluid vâscos sau gel) în care se găsesc pe lângă nucleu, o serie întreagă de organite celulare (mitocondriile, cloroplastele, aparatul lui Golgi etc).

La celulele mature, în interiorul celulei se găseşte o vacuolă centrală plină cu suc vacuolar format din soluţii apoase de săruri şi metaboliţi intermediari, pigmenţi, protide, excreţii şi aleuronă. Sucul vacuolar, care conţine soluţii de zaharuri, acizi organici, săruri şi proteine, are un rol important în procesele osmotice din celulă. În cazul celulelor mature, citoplasmă se prezintă sub forma unui strat subţire lângă suprafaţa interioară a membranei celulare şi este despărţită de sucul vacuolar printr-o membrană semipermeabilă denumită tonoplast. În cazul celulelor tinere, citoplasmă ocupă cea mai mare parte din volumul celulei, aceste celule conţinând două sau mai multe vacuole de dimensiuni relativ mici.

În cazul sistemelor celulare de origine animală, elasticitatea ţesuturilor de legătură a pereţilor celulelor este mai mare, iar conţinutul de apă este mai mic decât în cazul produselor vegetale.

1.1.2. Compoziţia fizico-chimică

Principalii constituenţi ai produselor agroalimentare sunt: apa, proteinele, lipidele şi glucidele. Pe lângă acestea mai sunt anumite cantităţi de săruri minerale, mici cantităţi din diferiţi compuşi organici cu rol vital biocatalizator în procesele de metabolism ale organismelor vii (enzime, vitamine şi provitamine), virusuri, bacterii, mucegaiuri şi drojdii.

În tabelul 1.1. sunt redate valori medii pentru principalii componenţi ai câtorva dintre produsele agroalimentare.

Tabelul 1.1. Valori medii ale principalilor constituenţi ai unor produse alimentare

Nr. crt.

Denumirea produsuluiApă%

Proteine %

Lipide%

Glucide %Săruri

minerale %

0 1 2 3 4 5 61 Carne de vită în carcase (slabă) 57 15 8 202 Carne de vită în carcase (medie) 51 15 17 183 Carne de vită în carcase (grasă) 45 12 25 164 Carne de porc în carcase (slabă) 52 14 25 95 Carne de porc în carcase (medie) 49 12 31 86 Carne de porc în carcase (grasă) 45 10 38 77 Carne de miel în carcase 588 Carne de viţel în carcase (slabă) 59 14 8 199 Carne de viţel în carcase (medie) 59 13 10 1810 Carne de viţel în carcase (grasă) 60 11 12 1711 Carne de pasăre în carcase 68...71 2 4...14 112 Carne de curcan tânăr în carcase 72 21 6 113 Muşchi proaspăt de mamifere 75 18 3 3,514 Muşchi proaspăt de peşte 66...84 12...24 0,1...22 0,8...215 Lapte de vacă 87,2 3,5 3,7 5,6

6

16 Gălbenuş de ou 46...51 15,7..16,6 32...36 0,45...1,017 Albuş de ou 84...88 12...15 0,3 0,7...1,018 Carne de raţe în carcase 50...59 23...3719 Carne de gâscă în carcase 44...59 23...3820 Came de curcan în carcase 44...59 23...3821 Melanj de ou 70...75 13...15 11...12 0,6...1,022 Ardei 87...93 1,2 1,5...6.,6 0,.5723 Cartofi 73...80 2,1 0,11 0,4...3,4 1,0224 Ceapă 80...87 1,2 0,25 4,7...10,2 0,5925 Castraveţi 90...97 0,6 0,20 1,4...3,4 0,6026 Ciuperci 90.. .91 2,8 0,24 0,8227 Conopidă 87...92 2,5 0,28 1,7...4,8 1,0028 Dovlecei 80...90 1,3 0,2729 Fasole verde 85...90 2,3 0,24 1,.9...2,6 3,9030 Mazăre verde 72...78 6,5 0,48 1,3...5,9 0,9231 Gulii 85...92 1,9 3,0...5,7 0,9532 Morcov 85...91 1,1 0,20 5,7...8,2 0,8633 Păstamac 78...82 1,7 8,6...19,5 1,1834 Pătrunjel 75...88 2,9 0,40 8,5...15,4 1,6835 Pepene verde 92...94 0,7 4,5...11,336 Pepene galben 80...85 4,5...11,337 Praz 80...90 2,2 4,5...9,8 0,8638 Ridichi 85...94 1,0 0,14 0,9039 Salată 90...96 1,2 0,22 0,7240 Sfeclă roşie 82...91 1,5 0,10 2,3...8,941 Spanac 87...93 2,4 0,30 2,4...3,7 1,5141 Sparanghel 90...93 1,9 0,14 2,0...3,2 0,6243 Tomate 93...96 1,1 0,21 1,8...4,3 0,6144 Telină 82...95 1,6 0,33 0,9...4,6 0,9445 Varză albă 88...93 1,2 0,20 2,9...5,8 0,5946 Varză roşie 88...92 1,9 0,18 3,1...5,247 Vinete 90...93 1,4 0,18 0,7...5,4 0,5048 Usturoi 6,5 0,12 20,6...30,949 Afine 79...86 0,6 6,2...11,950 Agrişe 83...88 0,8 8,5...10,051 Alune 3...6 13,4 61,6052 Ananas 83...89 0,5 0,1553 Banane 70...77 1,1 0,18 11,4...27,054 Castane - 47...53 7,1 1,90 26,0...29,055 Căpşuni 84...93 0,8 4,0...9,056 Caise 79...88 1,0 0,13 9,6...13,857 Cireşe 75...87 0,9 0,36 6,4...7,958 Coacăze negre 77...85 1,3 0,22 6,9...7,959 Coacăze roşii 81...89 1,2 0,20 4,0...6,360 Grape-fruit 86...91 0,7 0,20 6,0...8,061 Gutui 77...87 0,4 0,5 6,5...12,962 Lămâie 89...91 1,1 0,9...3,663 Mere 77...888 0,3 0,40 6,0...16,764 Migdale 4...6 18,3 54,1065 Nuci 3...7 16,4 62,50 7,8...16,266 Piersici 82...91 0,8 0,11 6,3...12,467 Pere 79...87 6,5 0,29 6,5...12,468 Portocale 84...87 0,20 5,5...10,069 Prune 712...88 0,7 0,17 7,2...14,970 Struguri 75...83 0,7 0,28 6,2...19,471 Smochine 78...83 1,372 Vişine 77...88 0,9 6,0...14,073 Zmeură 80,...86 1,2 0,30 3,0...9,3

7

Apa constituie, aşa cum se poate observa şi din tabelul 1.1., cel mai important constituient. Conţinutul în apă şi modul în care acesta se află în raport cu ceilalţi constituienţi, determină caracteristicile unui produs alimentar şi modul de comportare la răcirea acestuia.

După modul în care poate fi îndepărtată sau separată în raport cu ceilalţi constituienţi ai produsului, apa poate exista sub una din următoarele forme:

- apă liberă, care poate fi îndepărtată prin presare, centrifugare, evaporare etc, sau separată prin congelare. În funcţie de efectele îndepărtării apei libere dintr-un produs alimentar, aceasta poate fi apă în exces (îndepărtarea ei nu are nici un efect asupra activităţii celulare) şi apă de metabolism (îndepărtarea ei are efecte neletale asupra metabolismului celular). În apa liberă se pot găsi mici cantităţi de săruri (în special săruri de sodiu şi de potasiu) sau alte componente chimice.

- apă legată, care nu poate fi îndepărtată total, ci poate fi separată parţial prin congelare. Termenul de apă legată este similar cu termenul de apă imobilizată. Apa din alimente poate fi legată prin forţe secundare cum ar fi cele de forma dipol-ion, dipol-dipol, forţe de tip Van der Waals.

După modul de fixare în contextul structurii produselor alimentare, apa legată poate fi:

- apă de constituţie, fixată în general prin legături de hidrogen. În funcţie de efectele îndepărtării ei poate fi apă vitală (îndepărtarea ei are efecte letale) şi apă remanent congelabilă (care poate fi eliminată încă după moartea celulei):

- apă de adsorbţie legată foarte puternic în cadrul structurii produsului alimentar şi care nu poate fi solidificată nici la temperaturi foarte scăzute de congelare; apa de adsorbţie poate fi îndepărtată parţial prin liofilizare;

- apă de cristalizare care poate fi îndepărtată numai prin distrugerea structurii cristaline sub efectul temperaturilor înalte.

Proteinele sunt compuşi care conţin în principal atomi de carbon, azot, oxigen şi hidrogen şi cantităţi mici de alte substanţe formând macromolecule complexe.

Substanţele proteice sunt compuse din aminoacizi care cuprind grupul amino şi grupul acid COOH. Ele constituie "materialele de construcţie" ale fibrelor

musculare, având un rol esenţial în construcţia şi funcţionarea materiei vii atât animale dar şi vegetale.

Proteinele se găsesc în majoritatea produselor agroalimentare perisabile, constituind elementele nutritive de bază în cele mai multe alimente de origine animală (în special albumine şi globuline).

În ţesuturile musculare, proteinele se găsesc sub formă de proteine miofibrilare (solubile în soluţii cu o putere ionică de 0,4...1,5), proteine sarcoplasmatice (solubile în apă sau soluţii saline diluate) şi proteine ale ţesuturilor de legătură (colagen, elastină şi altele care nu sunt solubile în soluţii apoase neutre). În tabelul 1.2., spre exemplificare, sunt redate concentraţiile procentuale ale celor trei tipuri de proteine în muşchiul longissimus dorsi de la vită. Proteinele miofibrilare determină calitatea texturii muşchiului şi marea capacitate de legare a apei, atingând până la 75% din totalul proteinelor din muşchiul de peşte şi până peste 50% din totalul proteinelor din muşchiul de vită. Proteinele miofibrilare sunt în principal miozina (aproximativ 54% în greutate din totalul proteinelor miofibrilare) şi actina (circa 27%) apoi, cu ponderi mai mici tropomiozina şi troponina. Moleculele de miozină au o greutate moleculară de circa 500000 şi au o structură elicoidală. Moleculele de actină - G, cu o greutate de circa 47000, au o structură sferică cu un diametru de aproximativ 65 angströmi, structură care

8

este stabilizată prin legături nepolare sau legături de hidrogen.Proteinele sarcoplasmatice, în marea lor majoritate, acţionează ca enzime

glicolitice. Dintre cele peste 50 de enzime sarcoplasmatice, gliceraldehidfosfatdehidrogenaza este cea mai importantă având o pondere de 20% în proteinele sarcoplasmatice ale reţelei musculare. Cele mai multe proteine sarcoplasmatice se găsesc în spaţiile dintre fibrele musculare şi sunt sub formă globulară. Se presupune că ele nu se găsesc în interiorul fibrelor musculare, având un rol însemnat în procesele de contracţie ale muşchiului.

Tabelul 1.2. Concentraţia grupelor de proteine şi substanţe neproteice în muşchiul longissimus dorsi de vită

Nr. crt. Denumirea Procentul în azot %1 Proteine miofibrilare 52,5

2 Proteine sarcoplasmatice 26,03 Proteine din ţesuturi de legătură 9,94 Substanţe neproteice 11,6

Hidrolazele, cum ar fi de exemplu catepsinele şi - galactozidazele se găsesc în celule numite lisozomi. Catepsinele au o activitate proteolitică şi pot avea un anumit rol în frăgezimea muşchiului în procesele postmortem. În muşchii de peşte catepsinele au o activitate de 10 ori mai mare decât muşchii mamiferelor. Catepsinele pot fi eliberate din lisozomii muşchiului atunci când se produce ruptura membranelor lipoproteice la scăderea pH-ului în timpul procesului de glicoliză postmortem. Deşi proteinele miofibrilare sunt hidrolizate în măsură neînsemnată de către catepsine, este posibilă desfacerea unui număr suficient de legături peptidice pentru a determina o creştere însemnată a frăgezimii muşchiului.

În lapte proteinele sunt reprezentate în special de cazeină.Enzimele sunt constituite din proteine şi acţionează ca biocatalizatori controlând

diverse procese fiziologice. Există un mare număr de enzime diferite, fiecare controlând unul şi numai unul dintre diversele procese biochimice. Ele sunt distruse prin încălzire la temperaturi de 60...100°C, dar pot rezista chiar la temperaturi foarte scăzute, determinând în unele cazuri modificări nedorite în timpul depozitării produselor alimentare răcite.

Lipidele sau grăsimile reprezintă o sursă de energie pentru organism ceea ce face ca ele să aibă o distribuţie oarecum concentrată în corpul animalelor. Lipidele sunt esteri ai acizilor graşi, parţiali saturaţi, cum de exemplu este acidul oleic. Lipidele saturate au formula chimică generală . Lipidele intramusculare pot fi fosfolipide, trigliceride, acizi graşi liberi şi steroide. Fosfolipidele conţinute în muşchii scheletici reprezintă 0,3...1% din greutatea acestora. Dintre fosfolipide, fosfotidilcolina şi fosfotidiletanolamina reprezintă ponderea cea mai mare în muşchii mamiferelor, a animalelor marine şi a păsărilor. Trigliceridele conţinute în lipidele intramusculare sunt foarte variabile ca pondere la diferite specii de animale, dar ponderea lor în cadrul lipidelor este mult mai mare decât a fosfolipidelor. Ponderea acizilor graşi este mult mai mică. Conţinutul de colesterol din muşchi variază între 40 mg şi 140 mg la 100g. Lipidele sunt reprezentate în lapte în special de trigliceride care sunt preponderente. În gălbenuşul de ou lipidele sunt constituite din trigliceride, fosfolipide şi colesterol.

Glucidele (zaharuri sau hidraţi de carbon) sunt compuşi chimici care conţin carbon, hidrogen şi oxigen într-o proporţie de aproximativ 1:2:1. Hidraţii de carbon reprezintă circa 90% din substanţa uscată a fructelor şi legumelor în timp ce în corpul

9

animalelor sănătoase aceştia reprezintă doar 1...4% (conţinutul de polizaharide scade foarte mult imediat după sacrificare). Moleculele de glucide au greutăţi moleculare foarte diferite, de la mici molecule hidrosolubile până la polimeri complexi care formează în apă soluţii coloidale.

Glucidele se formează în plante în urma fotosintezei şi constituie sursa principală de energie chimică necesară metabolismului celular. În forme de înaltă polimerizare, ele alcătuiesc elementele esenţiale ale pereţilor celulari. În plante, glucidele se prezintă sub diverse forme: monozaharide, polizaharide, oligozaharide şi mucopolizaharide.

Monozaharidele derivă din polialcooli cu 3...7 atomi de carbon la care o funcţie alcoolică este oxidată fie în funcţie aldehidică fie în funcţie cetonică. Zaharurile cu funcţie aldehidică se numesc aldoze (de exemplu, glucoza) iar cele cu funcţie cetonică se numesc cetoze (de exemplu fructoza).

Sărurile minerale se găsesc în muşchi sub formă de ioni şi au un rol important asupra capacităţii de legare a apei, texturii, culorii şi gustului. Ionii anorganici sub formă adsorbită sau dizolvată, prezenţi în muşchi, sunt ionii de K, Na, Mg, Ca, Fe şi Zn. Cele mai multe săruri de potasiu se găsesc în interiorul fibrelor muşchilor, iar majoritatea celor de sodiu se găsesc în soluţiile apoase extracelulare.

În lapte, substanţele minerale conţin calciu, potasiu, magneziu şi sodiu sub formă de cloruri, fosfaţi, citraţi. În gălbenuşul de ou se găsesc de asemenea săruri minerale de calciu, potasiu, magneziu şi sodiu. În produsele vegetale, sărurile minerale se găsesc cel mai adesea în soluţii, disociate în ioni, având un rol foarte important în metabolismul celulei.

Sărurile minerale de structură, deloc sau puţin solubile, se găsesc în procente foarte mici. Sărurile minerale dizolvate şi disociate în ioni participă la procesele celulare într-un mod specific: ele nu pot fi produse la nivel celular şi nici degradate.

Principalii cationi din celulele vegetale sunt magneziu, potasiu, calciu şi sodiu iar principalii anioni sunt şi Cl.

În celulă, concentraţia ionilor se menţine într-un echilibru dinamic. Dezechilibrarea acestei concentraţii conduce la modificări ale permeabilităţii, vâscozităţii şi conductibilităţii protoplasmei.

Vitaminele sunt compuşi organici care nu pot fi formaţi de către organism, dar ele ajung din exterior prin hrană ca atare sau ca provitamine a căror formare este completată de către organism.

Virusurile sunt agenţi infecţioşi capabili să producă diferite boli. Ei nu sunt afectaţi de temperaturile scăzute ceea ce face ca un aliment care a fost infectat să rămână infecţios şi după aplicarea unui tratament frigorific.

Microorganismele prezente în produsele alimentare de origine animală pot fi bacterii, mucegaiuri şi drojdii. În mod obişnuit microorganismele sunt de nedorit în alimente deoarece ele determină alterarea acestora. Unele microorganisme pot transmite anumite boli omului. Totuşi unele microorganisme sunt necesare în procesele de fabricare ale unor produse alimentare (salamurile crude, unele produse lactate ş.a.)

În organismul animalelor se găsesc microorganisme în cavitatea bucală, în stomac şi intestine, unele fiind bacterii de putrefacţie (Proteus vulgaris, Clostridium, Sporagenes ş.a.), iar altele fiind bacterii patogene (Salmonella, Escherichia coli ş.a.). Microorganismele care se găsesc în alimente sunt pătrunse din exterior în timpul aplicării proceselor tehnologice de fabricaţie.

10

1.1.3. Valoarea nutritivă

Valoarea nutritivă a unui produs alimentar se reflectă în principal prin cantităţile de proteine, calciu, fier, vitamine (C, , ş.a.) şi prin aportul de energie transportată de produs.

Carnea de mamifere, de pasăre şi peştele reprezintă sursele principale de proteine în alimentaţia omului. Pe lângă proteine, ele constituie şi surse de alţi componenţi nutritivi cum ar fi fierul, vitaminele şi energia calorică.

Componenţii nutritivi din carnea de mamifere , de pasăre, de peşte, practic nu suferă pierderi sau deteriorări, în condiţii normale, pe parcursul proceselor de fabricaţie. Există mici excepţii cum ar fi de exemplu pierderile de suc la carnea tranşată.

Laptele, brânza, alte produse pe bază de lapte sunt surse importante de calciu, proteine, riboflavină (vitamina ) şi de asemenea, sunt surse de vitamina A şi (tiamină). În plus, unele produse alimentare cum ar fi îngheţata şi brânza, reprezintă surse importante de energie calorică necesară organismului.

Grăsimile alimentare reprezintă principalele surse de energie conţinând de asemenea şi vitamine (A, D).

Fructele şi legumele furnizează aproape în totalitate vitamina C din alimentaţia omului şi reprezintă surse importante din vitamina A, tiamină (vitamina ) şi niacină (vitamina PP).

Vitamina C (acid ascorbic) este o componentă nutritivă majoră şi se prezintă sub trei forme principale: acid ascorbic redus care în mod uzual reprezintă valoarea de vitamină C dintr-un produs; acid dehidroascorbic care, ca formă oxidată, reprezintă valoarea de vitamină C dintr-un produs; acid L – dicetogluconic care nu mai are proprietăţi vitaminice. Având în vedere faptul că cea de-a III-a formă (acidul L – dicetogluconic) nu este folosit de către organism ca vitamină C, iar forma dehidratată de acid ascorbic este foarte instabilă şi rareori determinată, rezultă că în cele mai multe cazuri valoarea de vitamină C a unui produs se referă la forma redusă de acid ascorbic.

1.2. Caracteristici termofizice

Valorile caracteristicilor termofizice ale produselor alimentare sunt necesare la calculul necesarului de frig şi la stabilirea parametrilor tehnologici de răcire şi congelare. Principalele proprietăţi termofizice sunt: densitatea, căldura masică specifică, căldura latentă specifică de solidificare, punctul de congelare, căldura degajată de legume şi fructe prin respiraţie, entalpia specifică, conductivitatea termică şi difusivitatea termică.

Datorită complexităţii structurii produselor alimentare, a modului de legare a apei şi a caracterului forţelor de legătură dintre constituienţi, proprietăţile termofizice au valori cu domenii mari de variaţie.

Căldura specifică masică a unui produs alimentar se exprimă prin raportul dintre cantitatea de căldură necesară a fi transferată unui produs cu masa m [kg] pentru a-ţi modifica temperatura cu

(1.1)

11

în anumite condiţii şi fără schimbarea stării de agregare.În cazul apei pure căldura specifică reprezintă o anomalie tipică de variaţie cu

temperatura, scăzând o dată cu temperatura până la atingerea unui minim după care creşte monoton cu temperatura. Se poate considera că în intervalul 100oC...0oC căldura specifică a apei este de 4,1868 kJ/kgK (1 kcal/kg°C), iar pentru temperatura de 0°C căldura specifică a gheţei este de 2,0934 kJ/kgK (≈ 0,5 kcal/kg°C).

Dacă un produs alimentar este compus din n componenţi componentul i, având participaţia masică şi căldura specifică ( şi m fiind masa componentului i respectiv masa totală a produsului) căldura specifică a produsului poate fi calculată după relaţia:

(1.2)

Relaţia de mai sus este valabilă cu condiţia ca produsul să nu fie electrolit iar pe intervalul de temperaturi considerat să nu se producă nici o schimbare de fază în produs (solidificare grăsimi, congelare apă ş.a.).

Pentru temperaturi mai mari decât 0°C, dacă pentru un produs alimentar se cunoaşte conţinutul de apă [kg/kg produs], conţinutul de substanţe uscate fără grăsimi [kg/kg produs] şi conţinutul de grăsimi [kg/kg produs], atunci pentru calcule practice (cu erori, în general mai mici decât 5%) se poate calcula căldura specifică masică cu relaţiile:

- pentru produse de origine animală

(1.3)

- pentru produse de origine vegetală

(1.4)

Relaţiile de mai sus sunt valabile cu condiţia ca pe intervalul de temperatură considerat să nu se producă solidificarea grăsimilor.

Căldura specifică a unui produs alimentar este practic constantă la temperaturi mai mari decât temperatura de congelare a produsului (cu excepţia zonei de temperaturi în care eventual se produce solidificarea grăsimilor conţinute în produs), scade brusc la atingerea temperaturii de congelare şi după aceasta scade pe măsura scăderii temperaturii. Variaţia căldurii specifice a unor produse alimentare în funcţie de temperatură este redată în tabelul 1.3.

Căldura latentă specifică de solidificare. Dacă [kg/kg produs] este conţinutul de apă al unui produs alimentar (tabelul 1.4.), atunci căldura latentă specifică de solidificare [kJ/kg] a produsului, se poate calcula cu următoarea relaţie:

(1.5)

în care 333,73 [kJ/kg] reprezintă căldura latentă specifică de solidificare a apei. În relaţia anterioară, recomandată pentru calcule practice, s-a presupus că întreaga cantitate

12

de apă din produs s-a solidificat.

Tabelul 1.3. Căldurile specifice masice ale unor produse alimentare

Nr. crt.

Denumirea produsului

Căldura specifică masică cp(kJ/ kgK) (kcal/ kg°C) la

10"C 4°C -12°C -18°C -23°C -29°C -34°C -40°C1 Carne de vită

(71,5% apă)3,98/ 0,95

3,98/ 0,95

3,43/ 0,82

2,34/ 0,56

2,01/ 0,48

1,88/ 0,45

1,84/ 0,45

1,80/ 0,43

2 Carne de porc (52,0%)

3,48/ 0,83

3,48/ 0,83

2,84/ 0,68

2,22/ 0,53

1,88/ 0,45

1,72/ 0,41

1,63/ 0,39

1,63/ 0,39

3 Carne de pasăre (65% apă)

3,01/ 0,72

3,01/ 0,72

1,67/ 0,40

1,46/ 0,35

1,42/ 0,34

1,38/ 0,33

1,34/ 0,32

1,34/ 0,32

4 Salamuri proaspete (65% apă)

3,59/ 0,86

3,59/ 0,86

2,93/ 0,70

2,89/ 0,69

2,34/ 0,56

2,13/ 0,51

1,92/ 0,46

1,84/ 0,44

5 Salamuri afumate

2,97/ 0,7,1

2,97/ 0,71

1,84/ 0,44

1,71/ 0,41

1,63/ 0,39

1,55/ 0,37

1,46/ 0,35

1,42/ 0,34

6 Peşte 3,09/ 0,74

3,09/ 0,74

1,84/ 0,44

1,59/ 0,38

1,50/ 0,36

1,46/ 0,35

1,46/ 0,35

1,46/ 0,35

7 Melanj ou (74,2% apă)

3,56/ 0,85

3,56/ 0,85

2,89/ 0,69

2,30/ 0,55

2,05/ 0,49

1,93/ 0,46

1,88/ 0,45

1,84/ 0,44

8 Îngheţată (70,4%)

3,22/ 0,77

3,22/ 0,77

4,60/ 1,10

3,22/ 0,77

2,55/ 0,61

2,18/ 0,52

1,88/ 0,45

1,67/ 0,40

9 Mazăre verde (80% apă)

3,43/ 0,82

3,43/ 0,82

3,81/ 0,91

2,93/ 0,70

2,47/ 0,59

2,18/ 0,52

2,01/ 0,48

1,88/ 0,45

10 Morcov (88% apă)

3,89/ 0,93

3,89/ 0,93

4,10/ 0,98

2,97/ 0,71

2,43/ 0,58

2,13/0,51

1,97/ 0,47

1,84/ 0,44

11 Fasole verde (68,5% apă)

3,27/ 0,78

3,27/ 0,78

2,85/ 0,68

2,13/ 0,51

1,76/ 0,42

1,55/ 0,37

1,51/ 0,36

1,51/ 0,36

12 Tomate (94,8% apă)

3,68/ 0,88

3,68/ 0,88

3,31/ 0,79

2,60/ 0,62

2,18/ 0,52

1,97/ 0,47

1,80/ 0,43

1,67/ 0,40

13 Mere (83,7% apă)

3,73/ 0,89

3,73/ 0,89

4,48/ 1,07

2,89/ 0,69

2,22/ 0,53

1,93/ 0,46

1,80/ 0,43

1,76/ 0,42

14 Portocale (80,3% apă)

3,81/ 0,91

3,81/ 0,91

4,48/ 1,07

3,18/ 0,76

2,60/ 0,62

2,22/ 0,53

1,97/ 0,47

1,84/ 0,44

15 Piersici (89,6% apă)

3,81/ 0,91

3,81/ 0,91

4,27/ 1,02

3,22/ 0,77

2,60/ 0,62

2,22/ 0,53

1,93/ 0,46

1,72/ 0,41

16 Căpşuni (90,9% apă)

4,02/ 0,96

4,02/ 0,96

3,85/ 0,92

2,85/ 0,68

2,43/ 0,58

2,22/ 0,53

2,13/ 0,51

2,09/ 0,50

În cazul produselor alimentare care conţin grăsimi sau uleiuri, la răcirea sub anumite temperaturi, se poate produce solidificarea grăsimilor sau uleiurilor cu degajarea căldurii latente specifice de solidificare a acestora.

Punctul de congelare pentru apa pură, adică temperatura de congelare, la presiunea atmosferică este de 0°C. Marea majoritate a produselor agroalimentare, conţin ca element preponderent apa, în care sunt dispersate celelalte componente. Având în vedere acest lucru, produsele alimentare pot fi considerate ca fiind sisteme complexe, care cuprind o fază continuă de soluţii apoase şi o fază dispersată formată din dispersii coloidale sau grosiere. În consecinţă, la scăderea temperaturii sub 0°C, congelarea apei

13

din produsele agroalimentare nu se mai produce, ca în cazul apei pure, la temperatura de 0°C. Procesul de congelare a apei din produs începe la valori ale temperaturii inferioare punctului de congelare a apei pure iar pe măsura scăderii temperaturii, creşte procentul de apă solidificată din produs. Pentru cele mai multe dintre produsele agroalimentare întreaga cantitate de apă congelabilă din produs se solidifică de abia la temperaturi cuprinse între -50 şi -60°C.

Tabelul 1.4. Valori medii ale temperaturilor de congelare şi ale procentelor de apă solidificată în produsele alimentare, în funcţie de temperatură

Nr. crt.

Grupa de produse Temperat-ura medie

de congelare

[oC]

Temperatura produsului [oC]

0 -5 -10 -15 -20 -25

1 Melanj de ou; salată -0,4...-0,7 0 90 95 95,5 96,5 97

2 Lapte, peşti hipo-tonici

-0,5...-0,9 0 85 91 93 94,5 95

3 Carne păsări, tomate -1,1...-2,2 0 80 87,5 90,5 92,5 93,5

4 Ciuperci, mazăre verde

-1,3 0 85,5 85,5 88,5 90,5 92

5 Fasole verde, morcov -1,8 0 61,5 78 83 86 88

6 Mere, pere, prune, cartofi, peşti izotonici

-2,0 0 52,5 71,5 78,5 82 83,5

7 Portocale, lămâi, struguri

-2,8 0 40,5 65 72,5 77 81,5

8 Cireşe -3,3 0 32 59 69 74 77

9 Banane -3,7 0 20 52,5 64 70 73

Se acceptă să se definească ca punct de congelare a unui produs alimentar, temperatura sau intervalul de temperatură, situat sub 0°C, la care are loc solidificarea unei cantităţi importante din apa conţinută de produs, solidificare care conferă produsului o consistenţă tare, net diferită de consistenţa pe care o are produsul la temperaturi peste 0°C. În acest sens, în tabelul 1.4. sunt redate valori medii ale temperaturilor de congelare pentru unele produse alimentare precum şi conţinutul de apă solidificată în funcţie de temperatură.

Căldura degajată prin procesul de respiraţie. Procesul de respiraţie este o caracteristică a proceselor biochimice care au loc în legume şi fructe. În urma acestui proces se degajă o anumită cantitate de căldură, deci se produce un efect exotermic, a cărui intensitate este necesară a fi cunoscută la calculul necesarului de frig în cadrul proceselor de răcire.

Cantitatea de căldură degajată prin respiraţie depinde de specie şi de nivelul temperaturii (tabelul 1.5.).

Entalpia specifică. Entalpia specifică este o mărime termică de stare foarte utilă la calculul necesarului de frig în procesele de răcire. Acest lucru se explică prin dificultatea calculului cantităţilor de căldură extrase de la un produs alimentar, pe baza căldurii specifice şi a căldurilor latente specifice, dat fiind faptul că, în multe cazuri,

14

căldura extrasă de la un produs include atât călduri specifice cât şi călduri latente, dificil uneori de cuantificat.

Dacă [°C] este temperatura iniţială a unui produs alimentar de masă m [kg] care trebuie răcit până la temperatura finală [°C], atunci cantitatea de căldură Q [kJ] care urmează a fi extrasă de la un produs se poate calcula cu relaţia:

(1.6)

Tabelul 1.5. Valori medii ale cantităţilor de căldură degajată delegume şi fructe prin respiraţie

Nr. crt.

Produsul Cantitatea de căldură degajată (kJ/kg-24h) la temperatura de:0°C 5°C 10°C 15°C 20°C

1 Ceapă 1,0...1,7 1,3...2,2 2.0...2.9 2.7...4.0 4,0...5,02 Cartofi 0,8...2,5 1,0...1,7 1.5...1.9 1,7...3,1 2,1...3,83 Fasole verde 4,6...6,1 9,0...10,5 14.0...18, 22,8...35,6 34,1...49,84 Mazăre 7,5...9,0 13,4...16,3 17,2...23, 27,2...39,8 49,4...55,75 Morcovi 0,8...2,4 2,4...3,3 2J...3.8 6,3...8,4 7,7...11,76 Pepene galben 1,2..1,7 1,9...2,3 3,6...4,0 4,6...6,1 8,2...8,87 Praz 3,1...4,6 11.1...13, 23,7...24, 36,2...41,7 46,9...51,18 Ridichi 1,2...2,3 1,7...3,3 4,8...6,0 8,6...10,0 14,6...15,59 Salată 2,7...3,3 3,6...4,4 6,1...8,8 9,4...16,0 21,8...29,310 Spanac 5,2...7,1 11.1...17,

218,0...27,

036,6...45,5 54,4...77,4

11 Sparanghel 5,0...5,7 6,7...7,3 12,5...13, 8

17,8...24,1 25,1...31,4

12 Sfeclă roşie 1,0...1,7 2,7...2,9 4,4...5,2 5,1...10,0 12,8...18,413 Telină 1,3...2,1 2,7...3,0 4,6...7,1 8,4...9,8 10,7...12,614 Tomate 1,.2...1,6 1,7...2,3 2,7...3,6 4,6...7,5 6,9...8,815 Usturoi 1,9 4,0 6,1 11,1 13,216 Varză albă 1,.3...2.1 1,9...3,6 3,1...4,6 5,0...6,9 9,2...10,517 Varză roşie 1,3...1,6 1,9...2,1 2,5...3,3 4,4...5,0 8,8...10,018 Agrişe 1,2...1,7 2,0...4,.0 3,0...8,2 6,9...17,6 10,5...26,819 Banane nematurate - 1,9...4,4 3,4...8,5 5,1...11,3 7,5...13,420 Caise 1,3...1,5 2,8...4,8 4,7...8,8 7,5...13,4 11,7...17,221 Cireşe 1,3...1,8 2,4...4,0 1,.6...8,4 7,3...14,2 13,4...18,822 Căpşuni 2,9...4,0 3,8...7,9 7,5...14,1 11,3...20,9 15,1...25,923 Mure 4,0...5,9 7,3...11,7 13,4...24,

318,0...37,3 35,5...50,2

24 Mere 0,5...0,9 1,2...1,8 1,8...2,7 2,3...5,0 3,8...6,325 Nuci 0,2 0,4 0,8 0,8 1,326 Portocale 0,4...0,9 0,9...1,5 1,8...3,0 3,1...4,8 5,8...5,927 Piersici 1,1...1,6 2,2...3,5 5,4...8,0 7,5...11,3 12,1...15,728 Pere 0,7...0,9 1,5...3,6 2,0...4,8 7,1...10,9 8,4...18,829 Prune 1,2.. .1,8 2,5...5,6 5,0...10,9 6,3...15,9 10,5...20,130 Struguri 0,4...0,81 1,4...2,3 2,1...3,1 3,1...4,2 4,2...6,7

În tabelul 1.6. sunt redate entalpiile specifice pentru unele produse alimentare în funcţie de temperatură. S-a considerat că entalpia are valoarea 0 la temperatura de -40°C.

15

Tabelul 1.6. Valorile entalpiilor specifice ale unor produse alimentare

Nr.crt.

Denumirea produsului alimentar

Conţinut deapă (%) Entalpia specifică , la temperatura de:

+30 +20 +10 +5 0 -5 -10 -15 -20 -30 -401 Carne de vită cu 5%

grăsime74,0 402,2

96,188,0

368,379,6

333,275,2

314,771,3

298,421,9

104,217,372,4

13,0 54,4

9,941,4

4,6 19,3

00

2 Carne de porc cu 8% grăsime

70,0 92,1 385,5

84,0 351,6

75,5 316,0

71,3 298,4

67,3 281,7

24,1 100,9

16,970,7

12,8 53,6

9,740,6

4,619,3

00

3 Cod 80,3 103,8 434,5

91,1 381,3

86,1 360,4

81,5 341,2

77,1322,7

25,1105,1

17,171,6

13,456,1

10,142,3

4,820,1

00

4 Hering cu 2% grăsime 63,8 91,4 382,6

83,4 349,7

75,1314,3

70,8 296,3

66,5 278,3

24,2 101,3

17,573,2

13,456,1

10,142,3

4,820.1

00

5 Albuş de ou 86,5 111,3 465,8

102,1 427,3

93,1 389,7

88,6 370,8

84,0 351,6

20,887,1

15,464,5

12,0 50,2

9,238,5

4,4 18,4

00

6 Gălbenuş de ou 50,0 79,9 334,4

72,6 303,9

64,1 268,3

58,9 246,5

54,6 228,5

20,284,5

15,564,9

12,1 50,6

9,338,9

4,418,4

00

7 Ouă 74,0 105,5 441,6

92,5 377,2

83,5 360,4

78,5 328,6

73,7 308,5

20,585,8

15,866,1

12,552,3

9,338,9

4,4 18,4

00

8 Unt cu 82% grăsime 16,0 63,1 164,1

54,5 228,1

42,9 179,6

37,7157,8

33,3139.4

17,974,9

13,958.2

10,9 45.6

8,435,2

4,016,7

00

9 Untură 0 46,7 195,5

36,3151,9

29,9125,1

25,7 107,6

19,782,5

15,464,5

12,451,9

9,740,6

7,431,0

3,514.6

00

10 Căpşuni 89,3 27,6 115,4

25,1105,2

22,995,9

22,092,0

20,887,0

6,226,1

4,217,4

3,512,8

2,29,3

1,04,0

00

11 Mazăre 75,8 22,393,3

21,991,9

19,879,0

18,979,0

17,874,7

8,334,6

4,920,7

3,514,5

2,510,4

1,04,2

00

12 Spanac 90,2 27,7 116,1

25,4 106,2

23,096,2 92,5

20,786,7

5,121,2

3,615,0

2,811,6

1,97,9

1,04,0

00

13 Morcov 87,5 - - - 21,589,9

20,485,6

7,129,7

5,924,5

5,914,4

3,410,8

6,16,1

00

14 Pâine albă 35,0 11,548,1

9,941,6

8,636,0

7,932,9

7,230,0

6,326,2

3,815,9

2,711,1

2,08,4

1,04,2

00

16

Pentru grăsimile şi uleiurile (anhidre) din produsele alimentare grase, în diagrama din fig. 1.1. sunt redate variaţiile entalpiilor specifice i [kcal/ kg grăsime sau ulei] şi procentul de grăsime sau ulei nesolidificat [kg/ kg grăsime sau ulei] în funcţie de temperatură. S-a considerat că entalpia specifică este 0 la temperatura de -50°C.

Pentru un produs alimentar care conţine apă în participaţie [kg/kg produs] şi

grăsimi sau uleiuri în participaţie [kg/kg produs[, variaţia entalpiei totale

[kJ/kg], la răcirea produsului de la temperatura iniţială [°C] până la temperatura finală [°C] se poate calcula după relaţiile:

- pentru refrigerare

(1.7)

Fig. 1.1. Entalpia specifică, i[kJ/kg] şi conţinutul de grăsime sau uleinesolidificate [%], pentru grăsimi şi uleiuri anhidre, în funcţie de temperatură

18

- pentru congelare

(1.8)

în care variaţia entalpiei specifice a grăsimilor sau a uleiurilor din produs se pot lua din diagrama din fig. 1.1.

Pentru un produs alimentar care conţine grăsimi sau uleiuri în participaţie

[kg/kg produs] şi apă şi substanţe uscate negrase în participaţie de [kg/kg

produs], variaţia entalpiei totale [kJ/kg] la răcirea produsului se poate calcula după relaţia:

(1.9)

în care variaţia entalpiei se ia din diagrama din fig.6.1, iar variaţia a entalpiei părţii negrase din produs (apă + substanţe negrase) se poate lua din tabelul 1.6. sau se poate calcula pe baza diagramei din fig. 1.2. Relaţia de mai sus poate fi folosită pentru diverse produse alimentare grase cum ar fi de exemplu carnea grasă.

În cazul unui produs alimentar complex, pentru care entalpiile specifice totale nu

sunt redate în tabelul 1.6. şi care conţine şi componentul k având participaţia [kg/kg

produs], se poate utiliza următoarea relaţie pentru calculul entalpiei specifice, totale

la răcirea produsului între temperatura şi .

(1.10)

În relaţia de mai sus, calculul variaţiei entalpiilor specifice pentru componentul k se poate face pe baza relaţiilor (1.7), (1.8) sau (1.9) sau cu ajutorul relaţiilor:

- pentru refrigerare

(1.11)

- pentru congelare

(1.12)

în care: sunt căldurile specifice medii ale componentului k pe intervalele

de temperaturi şi respectiv

- - căldura latentă specifică de solidificare a grăsimilor sau uleiurilorconţinute în 1kg de component k;

19

-

- căldura latentă specifică de congelare a apei conţinute în 1 kg de component k.

Coeficientul de conductibilitate termică. Coeficientul de conductibilitate termică [W/mK] a produselor alimentare variază în funcţie de temperatură aşa cum se poate

observa în tabelele 1.7. şi 1.8.

Tabelul 1.7. Valori ale conductivităţii termice pentru unele produse alimentare de origine animală

Nr. crt.

Denumirea produsului

Apă (%)

Grăsime (%)

Direcţia fluxului de căldura faţă Conductivitatea termică,

intervalul de temperatură

Fig.1.2. Entalpia specifică a produselor alimentare în funcţie de conţinutulde substanţă uscată negrasă şi temperatură

20

de fibrele musculare

>0°C0°C... -10°C

-10°... -20°C

< -20°C

1 Carne de vită 74,5 ridicat ┴ 0,4104 0,4772

0,7992 0,1929

1,0296 1,1972

1,4316 1,2312

2 Carne de vită 78,5 scăzut ┴ 0,4104 0,4772

0,9108 1,0591

1,1592 1,3479

1,3500 1,5698

3 Muşchi de vită

75,0 0,9 ║ 0,4320 0,5023

0,.972 1,1302

1,116 1,2977

1,2600 1,4651

4 Pulpă de porc 75,9 6,7 ┴0,4212 0,4808

1,098 1,2767

1,116 1,2977

5 Pulpă de porc 75,1 7,8 ║0,3816 0,4437

1,4088 1,2893

1,224 1,4233

6 Pulpă de miel 71,8 8,7 ┴0,3852 0,4479

0,9036 1,0507

0,9648 1,1219

7 Pulpă de miel 71,0 9,6 ║ 0,3564 0,4144

1,026 1,1930

1,0944 1,2726

8 Pulpă de viţel 75,0 2,1 ┴ 0,4104 0,4772

1,116 1,2977

9 Pulpă de viţel 75,0 2,1 ║0,378 0,4395

1,1484 1,3353

1,2420 1,4442

10Piept de curcan

74,0 2,1 ┴0,432 0,5023

1,0080 1,1721

1,0800 1,2558

1,1160 1,2977

11Piept de curcan

74,0 2,1 ║0,4680 0,5442

1,2600 1,4651

1,3680 1,5907

1,4400 1,6744

12 Cod 83 1,1 ┴0,4680 0,5442

1,1520 1,3395

1,2960 1,5070

1,3320 1,5488

13 Somon 67 12,1 ┴0,972 1,1302

1,0440 1,2139

1,1160 1,2976

14 Ficat de vită 0,432 0,5023

1,6560 1,9256

15Grăsime de vită

70,1753 0,2038

0,1951 0,2269

0,2182 0,2537

16Grăsime de porc

3,10,1598 0,1858

0,2182 0,2537

0,2502 0,2909

17 Uger de vacă 9 890,1800 0,2093

0,2520 0,2930

0,2502 0,2930

18Slănină de porc

6 930,1620 0,1884

0,1800 0,2093

0,1800 0,2093

19 Lapte integral 89 30,416 0,4837

20 Smântână 73 200,300 0,3488

21 Unt nesărat 7 82,50,174 0,2023

22 Melanj ou 72.50,400,46

Tabelul 1.8. Valori ale conductivităţii termice pentru unele produse alimentare de origine vegetală

Nr. crt.

Denumirea produsului Densitate medie în ambalaj kg/m3

Conductivitate termică [(W/mK)(kcal/mh°C)] în intervalul de

temperaturi

>0°C 0°C... -10°C -10°C... -20°C

21

1 Conopidă blanşată 560 0,381/ 0,3282 Morcovi întregi 625 0,628/ 0,5403 Morcovi feluii blanşaţi 641 0,670/ 0,5764 Piure de morcovi 900 1,256/ 5 Tomate 976 1,088/ 0,9366 Mazăre blanşată 705 0,416/ 0,360 0,504/ 0,4357 Piure de cartofi 978 1,089/ 0,9408 Fasole verde

felii, blanşată754 0,916/ 0,790

9 Dovlecei - 0,503/ 0,434 0,795/ 0,68710 Agrişe 625 0,328/ 0,28311 Grapefruit - 0,414/ 0,357 1212 Portocale - 0,414/ 0,35713 Prune - 0,294/ 0,25314 Căpşuni întregi 900 0,670/ 0,576 1,088/

0,9361,122/ 0,965

15 Căpşuni întregi în sirop de zaharoză

0,586/ 0,504 0,963/ 0,828

Difuzivitatea termică. Difuzivitatea termică a [m2/s] a unui produs alimentar se calculează cu relaţiaîn care: [W/m2oC] este coeficientul de conductibilitate termică;

[kg/m3] - densitatea produsului; [J/kg°C] - căldura specifică masică a produsului.

Difuzivitatea termică exprimă viteza cu care se poate răci un produs în condiţii date de transfer termic. Cu cât difuzivitatea termică a unui produs este mai mare cu atât produsul va absorbi sau ceda mai repede căldura.

Produsele alimentare congelate au difuzivitate termică net mai mare decât produsele necongelate.

Pentru produsele alimentare, difuzivitatea termică variază în funcţie de conţinutul de apă, modul de legare al acesteia, densitate, conţinutul în grăsime, porozitate şi alte însuşiri.

22

II. EFECTELE TEMPERATURILOR SCĂZUTE ASUPRA PRODUSELOR AGROALIMENTARE

2.1. Efectele temperaturilor scăzute asupra cineticii reacţiilor chimice şi biochimice

Se ştie din studiul cineticii reacţiilor chimice că viteza de desfăşurare a acestora scade o dată cu scăderea temperaturii. Modul de variaţie a vitezei de reacţie, pentru condiţii precizate, în funcţie de temperatură, poate fi exprimat prin aşa numitul "coeficient de temperatură,

(2.1)

în care este viteza de reacţie la temperatura t [°C] iar reprezintă viteza de reacţie la temperatura (t+10) [°C].

Coeficientul de temperatură arată de câte ori creşte viteza de reacţie la creşterea temperaturii cu 10°C, celelalte condiţii rămânând neschimbate.

În conformitate cu legea Van't Hoff, pentru reacţii chimice obişnuite, coeficientul de temperatură este:

(2.2)

în timp ce pentru reacţii enzimatice (biochimice) în general

(2.3)

Diferenţele dintre valorile coeficientului de temperatură se datoresc nivelurilor diferite ale energiilor de activare în cele două cazuri generale.

În cazul conservării prin refrigerare, adică în cazul răcirii fără formare de cristale de gheaţă în produs (temperaturi în general, superioare valorii de 0°C) coeficientul de temperatură are valori

(2.4)

De exemplu, dacă prin răcirea unui produs de la +40°C la 0°C, vitezele de reacţie vor scădea de aproximativ 16 ori (2 x 2 x 2 x 2). Altfel spus, amploarea modificărilor în produsul răcit va scădea de cca. 16 ori şi implicit durata admisibilă de păstrare se măreşte de cca. 16 ori.

În cazul conservării prin congelare, adică în cazul răcirii cu formare de cristale de gheaţă în produs (temperaturi sub punctul de congelare al produsului), coeficientul de temperatură are variaţii mult mai largi

(2.5)sau chiar mai mult.

Întreaga problematică a vitezelor de reacţie sub influenţa temperaturilor scăzute,

23

este mult mai complexă şi mai amplă decât ar rezulta din cele expuse anterior. Acest lucru se datorează faptului că într-un produs, se produc mai multe tipuri de reacţie, de cele mai multe ori intercorelate şi interdependente, în funcţie de natura agentului modificator, de caracteristicile produsului, de condiţiile de răcire, de condiţiile de păstrare în stare răcită a produsului.

2.2. Efectele temperaturilor scăzute asupra sistemelor necelulare sau parţial necelulare

Aşa cum s-a arătat, marea majoritate a produselor agroalimentare conţin ca substanţă esenţială apa, în care sunt dispersate celelalte componente. Structura şi proprietăţile fizico-chimice ale produsului depind de natura componentelor dispersate în apă şi de gradul lor de dispersie.

Efectele pe care le au temperaturile scăzute asupra produselor agroalimentare depind de cantitatea de apă din produs, de modul de legare a acesteia şi în mod hotărâtor, de starea celulelor. De aceea, în continuare, în acest paragraf se va analiza cazul sistemelor necelulare sau parţial necelulare, respectiv efectele frigului asupra soluţiilor adevărate asupra sistemelor coloidale, asupra emulsiilor şi asupra spumelor.

Cazurile sistemelor celulare pentru produsele de origine vegetală şi respectiv de origine animală, vor fi tratate la ulterior.

2.2.1. Cazul soluţiilor adevărate

Pentru apa pură, la diferite presiuni, variaţia temperaturii poate conduce la schimbări de fază în conformitate cu diagrama curbelor de saturaţie redată în fig. 2.1.

Fig. 2.1. Diagrama curbelor de saturaţie pentru apa pură: PT – punctul triplu al apei; PF – punctul de fierbere al apei la

760 mm Hg

Fig. 2.2. Curba de solidificare a apei pure

24

Curbele de saturaţie reprezintă condiţiile de temperatură şi presiune la care coexistă două faze în echilibru termodinamic: curba vapori-lichid, a-PT; curba lichid-solid, PT-c; curba vapori-solid, PT-b şi curba limită a stărilor metastabile de apă subrăcită şi vapori subrăciţi, PT-d. Punctul PT de intersecţie a curbelor de saturaţie reprezintă condiţiile de temperatură şi presiune la care coexistă cele trei faze în echilibru termodinamic şi se numeşte punctul triplu al apei.

Dacă se consideră, la presiunea atmosferică de exemplu, temperatura iniţială a apei în faza lichidă, atunci dacă apei i se extrage căldură, temperatura sa va scădea, iar la atingerea temperaturii , numită punct de congelare, corespunzătoare curbei de saturaţie lichid-solid, se va produce transformarea de fază, apa transformându-se în gheaţă, absorbind pentru aceasta căldura latentă egală cu cca 80 kcal/kg, adică 335 kJ/ kg (fig. 2.2.). Răcirea în continuare va conduce la scăderea temperaturii gheţii. Pe porţiunea temperatura apei scade cu circa 1°C la fiecare 1 kcal/kg (4,186 kJ/kg) de căldură extrasă, iar pe porţiunea temperatura gheţii scade cu circa 0,5°C la fiecare 1 kcal/kg (4,186 kJ/kg) de căldură extrasă.

Echilibrul fazelor în cazul unei soluţii apoase cu mai mulţi componenţi este net diferit şi mult mai complex decât cel corespunzător apei pure. Reprezentarea grafică în plan a curbelor de saturaţie este posibilă doar în cazul soluţiilor bicomponente aşa cum se poate observa, de exemplu, în diagrama din fig. 2.3.

Diagrama cuprinde: curba a - E, de echilibru bifazic între soluţie şi starea solidă a primului component (apa) care se află în exces (în orice punct al acestei curbe, soluţia este saturată şi se află în punctul ei de congelare); curba E-b, de echilibru bifazic între soluţie şi starea solidă a celui de al doilea component care se află în exces (în orice punct al acestei curbe, soluţia este saturată şi se află la punctul ei de congelare). Punctul E de intersecţie al celor două curbe, numit punct eutectic sau punct criohidratic, reprezintă concentraţia şi temperatura la care soluţia poate exista în echilibru termodinamic cu stările solide ale celor două componente.

Se observă că, pentru o concentraţie oarecare a soluţiei, există un singur punct de congelare. Pentru o altă concentraţie există un alt punct de congelare. Să considerăm

Fig. 2.3. Diagrama curbelor de saturaţie lichid-solid pentru un sistem binar (de tip apă + sare) la presiunea de 760 mm Hg

25

procesul de răcire al unei soluţii de concentraţie , mai mică decât cea eutectică, de la o temperatură iniţială , superioară punctului de congelare până la o temperatură finală

inferioară temperaturii eutectice - La răcirea soluţiei de la spre concentraţia rămâne neschimbată. La atingerea temperaturii , adică a punctului de solidificare, din soluţie se formează cristale de gheaţă care degajă căldura latentă de solidificare (circa 80 kJ/kg adică 335 kcal/kg). Prin separarea cristalelor de gheaţă, concentraţia soluţiei creşte. Pentru o temperatură oarecare cuprinsă între temperaturile şi sistemul binar se află în stare de echilibru termodinamic (între cristalele de gheaţă cu

şi soluţia ). Prin regula pârghiei, se poate determina cantitatea de cristale de gheaţă şi respectiv cantitatea de soluţie de concentraţie Amestecul de cristale de gheaţă - soluţie are în ansamblu, concentraţia iniţială . Continuând răcirea sub punctul A, continuă formarea de cristale de gheaţă şi concomitent creşterea concentraţiei soluţiei cu care aceastea sunt permanent în echilibru. La atingerea temperaturii soluţia atinge concentraţia eutectică şi răcirea în continuare conduce la formarea de eutectic solid, după care amestecul solid format din cristale de gheaţă şi eutectic solid îşi scade temperatura prin cedare de căldură sensibilă. Fenomenele se produc similar şi în cazul răcirii unei soluţii de concentraţie mai mare decât cea eutectică, faza care se separă din soluţie la atingerea temperaturii de congelare fiind însă cristalele substanţei dizolvate.

În cazul răcirii soluţiei de concentraţie eutectică, fenomenele se produc similar cu cele de la răcirea unei substanţe pure (fig. 2.2.).

La

răcirea soluţiilor, în afara fenomenelor discutate mai sus, se pot produce în anumite condiţii, unele fenomene care vor fi tratate succint în continuare şi anume: subrăcirea, suprasaturaţia, vitrifierea şi recristalizarea.

Subrăcirea soluţiei constă în atingerea unor temperaturi inferioare punctului de solidificare fără ca să se producă formare de fază solidă (punctul din fig. 2.4. a, pentru soluţii de concentraţii neeutectice şi respectiv punctul din fig. 2.4. b, pentru soluţii eutectice).

Starea de subrăcire (denumită uneori şi suprarăcire) este însă labilă şi amorsarea formării de cristale (la atingerea unor temperaturi minime limită, la agitarea soluţiei sau la adăugarea unei impurităţi în soluţie) se poate produce rapid cu creştere de

Fig.2.4. Curbele de solidificare pentru o soluţie binară cu o concentraţie neeutectică (a) şi respectiv eutectică (b) la presiune constantă

26

temperatură până la punctul de solidificare Suprasaturaţia soluţiei constă în atingerea unor temperaturi inferioare punctului

de solidificare a soluţiilor cu concentraţii mai mari decât concentraţia eutectică, fără ca să se producă cristale ale substanţei dizolvate (punctul din fig. 2.4.). Starea de saturaţie este labilă.

Vitrifierea constă în solidificarea fără formare de cristale. Faza solidă formată este în stare amorfă. Pentru producerea vitrifierii sunt necesare viteze foarte mari de răcire şi temperaturi foarte scăzute. Pentru a se evita trecerea stării amorfe în stare cristalină sunt necesare temperaturi foarte scăzute de depozitare (sub -130°C), iar decongelarea trebuie făcută cu viteze foarte mari pentru a se evita trecerea prin faza cristalizată.

Recristalizarea constă în transformarea cristalelor de mici dimensiuni (care se obţin la congelarea rapidă a soluţiilor) în cristale mai mari. Recristalizarea determină o structură grosieră şi modifică transparenţa.

2.2.2. Cazul sistemelor coloidale

Aşa cum s-a arătat, produsele agroalimentare ca sisteme complexe, cuprind o fază continuă de soluţii apoase (care pot fi considerate din anumite puncte de vedere soluţii adevărate) şi o fază dispersată care poate conţine dispersii coloidale sau grosiere. Prezenţa coloizilor sau a substanţelor dispersate grosier nu influenţează practic prin natura lor proprietăţile coligative ale soluţiilor adevărate cum ar fi punctul de congelare, punctul de fierbere, presiunea parţială de vapori, presiunea osmotică, coeficientul de dispersie ş.a. Proprietăţile coligative depind de numărul particolelor dispersate şi nu de natura lor. Sistemele coloidale din alimente pot fi hidrosoluri sau hidrogeluri.

Hidrosolurile sunt fluide şi diferă de soluţiile adevărate prin particolele de mari dimensiuni şi prin vâscozităţi ridicate.

Hidrogelurile sunt sisteme bifazice care cuprind o reţea continuă de material solid la interfaţa căreia este dispersată fin o fază lichidă.

Între cele două tipuri distincte de sisteme coloidale există sisteme coloidale intermediare sau mixte.

Răcirea alimentelor care cuprind sisteme coloidale poate determina o serie întreagă de modificări, destabilizări şi denaturări.

În produsele alimentare de origine animală, datorită capacităţii relativ ridicate de legare a apei, cele mai multe proteine sunt capabile de a forma hidrosoluri şi hidrogeluri. În cazul produselor de origine vegetală, conţinutul celulelor se comportă parţial ca hidrosol şi parţial ca hidrogel.

Răcirea până la limita de congelare creşte în general capacitatea de legare a apei în raport cu proteinele, determinând o întârziere a denaturării proteinelor. Prin denaturare trebuie înţeles un proces sau o secvenţă a unui proces în care aranjamentul spaţial al lanţului de polipeptide în cadrul moleculei este modificat de la forma tipică, naturală a proteinei într-un aranjament dezordonat. Denaturarea proteinelor cuprinde pierderea specificităţii biologice, modificări în forma moleculelor, creşterea reactivităţii, scăderea capacităţii de legare a apei, scăderea solubilităţii şi creşterea vâscozităţii hidrosolului. Ca rezultat al denaturării, proteinele devin mai mult sau mai puţin hidrofobe.

Dacă răcirea până la limita de congelare are ca efect întârzierea denaturării proteinelor, în schimb congelarea, de regulă, poate produce denaturarea. Denaturarea

27

cauzată de congelare este mai accentuată la globuline în raport cu albuminele, iar protidele din ţesuturile mamiferelor sunt mult mai stabile decât cele din peşte. Denaturarea datorată congelării propriu-zise se caracterizează printr-o separare de apă sub formă de cristale de gheaţă.

Denaturarea proteinelor este mai mult accentuată în timpul depozitării în stare congelată, fiind cu atât mai importantă cu cât temperatura de depozitare este mai ridicată şi durata depozitării mai mare. Deoarece intensitatea denaturării este cu atât mai ridicată cu cât concentraţia ionilor de hidrogen este mai mare (pH mai mic) se recomandă congelarea cărnii şi peştelui în faze biochimice cu pH mai ridicat, adică înainte de faza de rigiditate musculară sau după o perioadă de maturare. La congelarea fileurilor de peşte se pot adăuga substanţe care măresc pH-ul cum ar fi de exemplu polifosfaţi. Albuşul de ou fiert are rezistenţa mai mică la denaturare prin congelare în raport cu albuşul crud de ou. Produsele culinare congelate care conţin o mare cantitate de albuş de ou fiert suferă modificări importante ale texturii după congelare, depozitare şi decongelare. Ca urmare a denaturării, albuşul de ou devine rigid, elastic, granular, apos şi prezintă tendinţa de a se separa în bucăţi sau straturi. Pentru a preveni denaturarea produselor culinare care conţin albuş de ou fiert, este indicată congelarea ultrarapidă, de exemplu cu azot lichid, asigurându-se astfel după decongelare o calitate apropiată de cea a produsului necongelat.

2.2.3. Cazul emulsiilor

Emulsiile pot fi definite ca sisteme eterogene care conţin unul sau mai multe lichide nemiscibile dispersate în altul sub forma de picături fine (cu diametre în general mai mari decât 0,1 ). Emulsiile sunt mult mai instabile decât sistemele coloidale. În alimente, emulsiile sunt de cele mai multe ori formate din grăsimi şi apă: laptele (în special laptele cald), smântâna, îngheţata, untul, gălbenuşul de ou, sosurile, supele etc.

Temperaturile scăzute pot determina destabilizarea emulsiilor datorită creşterii tensiunii superficiale sau modificărilor produse în membranele de protecţie a particulelor dispersate. Destabilizarea emulsiilor se poate produce prin separarea incompletă datorată diferenţelor dintre densitatea apei şi cea a grăsimii, prin "spargerea" emulsiei şi prin inversiunea emulsiei din emulsie de tip grăsime în apă în emulsie de tip apă în grăsime.

Pentru obţinerea unei emulsii adevărate este necesar un anumit nivel al temperaturii, în funcţie de felul emulsiei: 8...14°C pentru unt, 66...77°C pentru omogenizarea mixtului de îngheţată etc.

Datorită faptului că răcirea creşte de cel mai multe ori tensiunea superficială a lichidelor, emulsiile de tip grăsime - apă tind să se destabilizeze la răcirea sub temperatura optimă pentru emulsionare. Creşterea vâscozităţii ca urmare a scăderii temperaturii tinde să contracareze efectul destabilizator al răcirii.

Congelarea şi decongelarea tind să spargă emulsiile grăsime-apă. Cu cât viteza de congelare este mai mică, temperatura de depozitare este mai ridicată şi viteza de decongelare este mai mică, cu atât destabilizarea prin spargerea emulsiilor este mai intensă.

28

2.2.4. Cazul spumelor

Spumele sunt sisteme disperse care conţin o fază gazoasă într-un mediu de dispersie (de cele mai multe ori un lichid). Ele se obţin prin batere, injectare cu gaz sau dizolvare de gaz (frişcă, sufleuri, spumă de albuş de ou, îngheţată ş.a.)

Răcirea întârzie spumarea şi determină un volum mai mic de spumă la baterea albuşului de ou datorită creşterii tensiunii superficiale. Dimpotrivă, răcirea la 7...8°C sau mai puţin favorizează spumarea smântânii.

Congelarea determină de regulă destabilizarea spumelor din aceleaşi motive ca şi în cazul emulsiilor. Frişca congelată rezistă la congelare şi depozitare până la 3 luni dacă în prealabil s-au adăugat zahăr şi stabilizatori. Acelaşi lucru este valabil şi pentru îngheţată, perioada de depozitare acceptabilă fiind mai mare. Smântâna congelată folosită la fabricarea de frişcă sau îngheţată trebuie în prealabil decongelată, omogenizată şi amestecată cu smântână proaspătă.

2.3. Efectele temperaturilor scăzute asupra sistemelor celulare de origine vegetală

Aşa cum deja s-a arătat anterior, sistemele celulare au o structură mai complexă în raport cu sistemele necelulare. În cazul produselor de origine vegetală, elasticitatea ţesuturilor de legătură şi a pereţilor celulelor este mai mică, iar conţinutul de apă este mai mare decât în cazul produselor de origine animală.

2.3.1. Procesele de răcire şi congelare a ţesuturilor vegetale

În general, procesele de răcire până la temperaturi apropiate punctului de congelare nu au influenţe asupra ţesuturilor vegetale.

În unele cazuri, dacă viteza de răcire este foarte mare, se poate produce o mărire a permeabilităţii membranelor celulare şi o scădere a turgescenţii. Acest fenomen este denumit şoc termic.

În condiţii curent întâlnite în practică, subrăcirea produselor se poate produce până la valori cu câteva grade sub punctul de congelare, dar pentru durate care nu depăşesc în general câteva secunde. În cazul în care produsul este acoperit cu parafină, care împiedică procesul de nucleere a gheţii la suprafaţă, subrăcirea poate fi menţinută o perioadă lungă de timp la valori de -4°C...-5°C sub punctul de congelare.

În timpul procesului de congelare, apa exterioară celulelor active din punct de vedere metabolic, congelează înaintea apei interioare protoplastelor. Deoarece la aceeaşi temperatură apa intercelulară subrăcită are o presiune de vapori şi o energie liberă mai mari decât ale gheţii intercelulare, deja formate, apa intracelulară migrează prin pereţii celulelor, producând astfel creşterea cristalelor de gheaţă intercelulare. Acest proces de migrare a apei continuă atât timp cât apa din interiorul celulelor rămâne nesolidificată, iar presiunea de vapori este mai mare decât a gheţii exterioare. Transportul apei intracelulare subrăcite se produce cu atât mai intens cu cât ţesuturile vegetale sunt răcite mai lent, iar depozitarea acestora se face la temperaturi mai ridicate, sub punctul de congelare. Punctele de congelare ale ţesuturilor vegetale comestibile sunt determinate de concentraţia în substanţe solide solubile, în special zaharuri, săruri şi acizi. Substanţele solide solubile din ţesuturile vegetale sunt cuprinse, în general între 4 şi 23%, dintre acestea zaharurile fiind predominante. Pe măsură ce temperatura ţesuturilor vegetale scade sub punctul de congelare, conţinutul acestora în gheaţă creşte, iar

29

concentraţia în substanţe solubile şi în suspensii ale fazei lichide rămase nesolidificate cresc. Cantitatea de gheaţă în ţesuturile vegetale la o temperatură oarecare, sub punctul de congelare, este determinată de conţinutul iniţial de substanţe solide solubile. În fig. 2.5. este reprezentată dependenţa dintre conţinutul de substanţe solide solubile şi punctul de congelare, iar în fig. 2.6. este redată variaţia conţinutului de apă solidificată în funcţie de nivelul temperaturii, pentru câteva fructe şi legume.

2.3.2. Influenţa răcirii asupra structurii şi texturii ţesuturilor vegetale

Răcirea ţesuturilor vegetale până la temperaturi superioare punctului de congelare nu determină, în general modificări ale structurii şi texturii.

În cazul unor durate mai mari ale răcirii şi în timpul depozitării în stare refrigerată, pot apărea însă modificări datorită deshidratării pronunţate, deshidratare determinată de procesul de transpiraţie. Turgescenţa naturală iniţială a legumelor frunzoase este influenţată negativ de pierderile de apă, legumele suferind o vestejire care poate să conducă la moartea celulelor. Vestejirea accentuată poate determina o

Fig.2.5. Puncte de congelare ale unor legume şi fructe în funcţie de conţinutl procentual de substanţe solide solubile:

1 - castraveţi; 2 – spanac; 3 – tomate; 4 – sparanghel; 5 – fasole boabe; 6 – zmeură; 7 – căpşuni;

8 – piersici; 9 – afine; 10 – morcov; 11 – mazăre; 12 – prune; 13 – vişine dulci

Fig. 2.6. Conţinutul procentual de apă solidificată în câteva produse vegetale în funcţie de temperatură:

a, d, f, - sucuri cu 5, 10 şi 15% substanţă uscată; b – căpşuni cu 9% substanţă uscată;

c – mazăre cu 13% substanţă uscată; e – vişine dulci cu 22% substanţă uscată

30

înmuiere exagerată şi o scădere a consistenţei. De asemenea, utilizarea unor temperaturi excesiv de scăzute la depozitarea în stare refrigerată a unor varietăţi de legume şi fructe poate conduce la modificări de consistenţă, culoare ş.a. ca urmare a unor procese biochimice enzimatice.

În cazul congelării, formarea de cristale de gheaţă poate determina modificări ireversibile asupra pereţilor celulelor şi protoplastelor. Ca urmare a acestor modificări, proprietăţile de textură ale produselor congelate pot fi net inferioare în raport cu produsele necongelate. Tipurile şi intensitatea modificărilor sunt în funcţie de localizarea şi dimensiunile cristalelor de gheaţă, care, la rândul lor, depind de viteza de congelare şi condiţiile de depozitare a produselor congelate. În cazul unor viteze mici de congelare, cristalele de gheaţă sunt localizate predominant în zonele extracelulare. Aceste zone conţin şi vapori de apă care condensează pe pereţii celulelor în picături foarte fine şi se solidifică sub formă de cristale microscopice de gheaţă. În timpul cristalizării exclusiv extracelulare se formează cristale de dimensiuni mari, apa din celule este disclocată şi se poate produce spargerea pereţilor celulelor, modificând în mod nedorit ultrastructura ţesutului. Astfel, în cazul căpşunilor, la o congelare lentă în aer, peste 90% dintre celule au pereţi distruşi, în timp ce la o congelare rapidă, doar 10% din celule au pereţi distruşi. Pe măsura pierderii din apa intracelulară în timpul congelării extracelulare, concentraţia sărurilor anorganice din protoplaste creşte până la limita de la care începe precipitarea proteinelor.

În cazul unor viteze relativ mari de congelare, mai mari decât 10°C/min, predomină formarea de cristale intracelulare. În acest caz, atât în spaţiile extracelulare cât şi în interiorul celulelor se formează cristale mici de gheaţă, spaţiile dintre celule nu-şi măresc volumul, pereţii celulelor nu se distrug, iar protoplasma rămâne închisă între pereţii celulei.

În timpul depozitării în stare congelată şi în prima fază a decongelării ţesuturilor vegetale, se produce o creştere a dimensiunilor cristalelor de gheaţă. Fenomenul se numeşte recristalizare şi poate avea un efect negativ, asupra celulelor, conducând la modificări ale structurii şi o pierdere a fermităţii ţesuturilor.

Proprietăţile de textură sunt elemente importante ale calităţilor legumelor şi fructelor. Prin textură se înţelege un complex de caracteristici: rezistenţa la masticare, calitatea suprafeţei din punct de vedere al masticării, fibrozitatea ş.a. Aceste caracteristici detectabile senzorial sunt determinate de către structura celulară şi compoziţia chimică a ţesutului. Ca elemente de comparaţie sunt considerate fructele, legumele proaspete, recoltate în stare de maturitate deplină. Proprietăţile de textură sunt influenţate în mod negativ la viteze mici de congelare şi la durate mari de depozitare în stare congelată.

2.3.3. Modificări chimice şi biochimice în ţesuturile vegetale în timpul congelării şi depozitării în stare congelată

În timpul congelării şi depozitării în stare congelată, în ţesuturile vegetale se produc o serie de reacţii chimice care au implicaţii asupra calităţii produselor. Cele mai importante dintre acestea sunt: reacţii asociate cu modificările de aromă şi gust, şi respectiv, reacţii asociate cu degradarea pigmenţilor, degradarea clorofilei şi oxidarea acidului ascorbic.

Modificări de aromă şi gust. Modificările de aromă ale legumelor şi fructelor sunt determinate în special de procese enzimatice. Astfel de modificări se pot produce în

31

timpul depozitării legumelor şi fructelor care nu au fost supuse unor tratamente de inactivare enzimatică, cum este blanşarea sau au fost tratate insuficient. În aceste cazuri produsele metabolice rezultate în urma glicozei (compuşi volatili cum ar fi etanolul) se acumulează în ţesuturi, antrenând modificări de aromă specifică. Modificările de aromă din timpul depozitării se resimt şi după decongelarea şi prepararea produselor. Modificări de aromă şi gust în legumele şi fructele congelate neblanşate sau incomplet blanşate pot fi cauzate şi de oxidarea enzimatică a lipidelor. Un rol important, de catalizator, în oxidarea lipidelor îl joacă lipoxigenaza.

Brunificarea enzimatică. În ţesuturile vegetale congelate, formarea de pigmenţi nedoriţi (brunificarea) este determinată de oxidarea enzimatică a compuşilor fenolici în prezenţa oxigenului. Brunificarea se poate observa la legumele şi fructele congelate, depozitate şi decongelate cum ar fi: mere, piersici, pere, vişine, tomate, ciuperci, sfeclă ş.a. Brunificarea ţesuturilor vegetale congelate este mult mai intensă la suprafaţă sau în straturile apropiate acesteia datorită prezenţei oxigenului atmosferic. În straturile interioare, brunificarea se poate produce în unele produse decongelate datorită prezenţei oxigenului în spaţiile intercelulare.

Distrugerea pereţilor celulelor în timpul congelării datorită cristalelor de gheaţă, poate declanşa brunificarea enzimatică datorită posibilităţii contactului 0 - difenoloxidazei cu substraturile acesteia. Brunificarea în ţesuturile vegetale congelate poate fi redusă sau prevenită prin inactivarea termică a enzimelor, adăugarea de inhibitori de brunificare şi eliminarea oxigenului. Deoarece, în cele mai multe cazuri, fructele se consumă nepreparate, evitarea brunificării se poate realiza prin aplicarea de tratamente termice de inactivare enzimatică. Totuşi unele fructe, cum ar fi piersicile, caisele şi merele, atunci când sunt utilizate în unele preparate culinare de tip desert, pot fi blanşate, fără a genera prin aceasta modificări inacceptabile.

Ca inhibitori de brunificare se utilizează bioxidul de sulf, sulfiţi, acid sulfuros, acid citric, acid malic, acid ascorbic ş.a.

Degradarea clorofilei. În timpul depozitării în stare congelată a legumelor verzi care au fost tratate termic înante de congelare pentru inactivare enzimatică, la temperaturi peste -18°C, se produce o modificare lentă a culorii, de la verde strălucitor - imediat după congelare - către verde cenuşiu, apoi verde măsliniu şi în final către verde maroniu. În cazul legumelor verzi neblanşate, viteza de modificare a culorii este mult mai mare.

Deşi blanşarea este necesară pentru a inhiba degradarea clorofilei în timpul depozitării în stare congelată, ea nu este o metodă perfectă deoarece chiar în timpul blanşării se produce o oarecare degradare a clorofilei. Intensitatea acestui proces de degradare a clorofilei în timpul blanşării depinde de raportul dintre conţinutul de clorofilă a şi clorofilă b, durata şi temperatura de blanşare şi valoarea pH-ului.

Oxidarea acidului ascorbic. Acidul ascorbic dizolvat în soluţii apoase în care se găseşte dizolvat oxigen, trece prin oxidare în acid dehidroascorbic care, în continuare, prin oxidare, trece ireversibil în acid L-digetogluconic şi în produsele sale de degradare.

Viteza de degradare a acidului ascorbic este direct proporţională cu rădăcina pătrată din concentraţia în cupru şi invers proporţională cu pătratul concentraţiei de ioni de hidrogen din soluţie. Reacţia este catalizată de ascorbatoxidaza care se găseşte în mod natural în ţesuturile vegetale. Pentru inhibarea reacţiei, ascorbatoxidaza trebuie inactivată. Viteza de oxidare a acidului ascorbic conţinut de legume şi fructe depinde de nivelul temperaturii de depozitare şi de valoarea pH-ului. Cu cât temperatura de depozitare este mai ridicată şi valoarea pH-ului mai coborâtă, cu atât viteza de oxidare

32

este mai ridicată.Din fig. 2.7. se observă că pentru cazul mazării, cantitatea de acid ascorbic

redus, pentru o aceeaşi durată de depozitare, este mult mai mare la temperatură de depozitare de -18°C în raport cu temperatura de depozitare de -6°C. Similar este cazul căpşunilor care pot fi depozitate cel puţin 12 luni la o temperatură de -18 °C fără ca acidul ascorbic să sufere modificări, în timp ce, depozitate la -12°C timp de 6 luni, jumătate din cantitatea de acid ascorbic se oxidează.

Modificări ale pH-ului. Aşa cum s-a arătat mai înainte, în timpul procesului de congelare a ţesuturilor vegetale, se produce o concentrare în substanţe solide dizolvate în faza lichidă intracelulară, necongelată încă. Ca urmare a acestui lucru, unele săruri din compoziţia celulelor pot atinge punctul lor eutectic şi deci pot să se separe din soluţie conducând la o modificare a pH-ului fazei lichide. Astfel, separarea cifratului de sodiu şi de potasiu, conduce la creşterea pH-ului, în timp ce separarea fosfaţilor de sodiu conduce la scăderea pH-ului.

Este de subliniat faptul că modificările relativ mici ale pH-ului pot determina o alterare a activităţii enzimatice cu efecte negative asupra membranelor celulelor.

2.3.4. Modificări fiziologice în ţesuturile vegetale în timpul răcirii şi depozitării

În timpul răcirii şi depozitării legumelor şi fructelor, procesele fiziologice continuă să se desfăşoare dar cu intensităţi mult mai mici în raport cu perioadele anterioare de creştere şi maturare. Intensitatea proceselor biochimice care au loc în legume şi fructe este determinată de intensitatea procesului de respiraţie.

Respiraţia constă dintr-un ansamblu de reacţii complexe de oxidare a unor substanţe organice. În cazul respiraţiei aerobe oxidarea compuşilor organici (în special glucide şi acizi organici) are loc pe baza oxigenului atmosferic. În urma procesului de respiraţie aerobă rezultă dioxid de carbon şi apă, eliminându-se totodată şi o anumită cantitate de energie sub formă de căldură. În funcţie de natura substanţelor oxidate raportul dintre cantitatea de dioxid de carbon degajată şi cea de oxigen consumată, denumit şi coeficient respirator, are valori diferite. Intensitatea procesului de respiraţie poate fi exprimat prin cantitatea de dioxid de carbon degajată din unitatea de masă, în unitatea de timp şi este influenţată de nivelul temperaturii de păstrare (tabelul 2.1.).

În urma procesului de respiraţie se degajă o anumită cantitate de energie sub

Fig.2.7 Conţinutul de acid ascorbic în mazăre la diferite temperaturi de depozitare în funcţie de durata depozitării

33

formă de căldură care este funcţie de specie, varietate şi nivelul temperaturii (tabelul 2.2.).

Pentru asigurarea calităţii produselor depozitate este necesar ca instalaţia de răcire sau de ventilaţie aferentă depozitului de legume şi fructe să fie astfel dimensionată încât să poată asigura preluarea căldurii degajate în urma procesului de respiraţie.

Tabelul 2.1. Influenţa nivelului de temperatură asupra intensităţii procesului de respiraţie la unele legume şi fructe

Nr.crt.

Produsul Intensitatea respiraţiei, mg CO2/kg h la temperatura de:0°C 5°C 10oC 15°C 20°C

1 Ardei 4,7 12,5 19,5 30,6 62,02 Bame 22,7 43,0 73,4 146,2 233,43 Cartofi 1,8 4,9 7,8 13,6 19,14 Castraveţi 3,6 5,9 8,8 14,2 20,65 Ciuperci 24,0 51,0 90,0 148,0 224,06 Ceapă uscată 2,4 3,6 5,3 8,1 12,07 Ceapă verde 30,2 52,3 76,0 102,9 140,38 Conopidă 29,2 56,9 85,2 135,7 192,19 Fasole păstăi 18,9 31,2 60,8 104,7 161,210 Morcovi 4,9 10,1 16,4 26,1 56,811 Mazăre păstăi 12,1 24,4 18,0 60,9 97,812 Mazăre boabe 43,9 61,7 96,5 155,5 233,413 Pătrunjel frunze 63,0 91,6 139,5 209,1 193,414 Pepeni galbeni 3,6 6,2 10,2 14,8 20,415 Ridichi de lună 14,8 23,3 39,2 57,2 82,516 Tomate 1,9 7,0 13,4 24,7 41,217 Varză albă 6,8 11,0 19,5 36,2 71,218 Usturoi 10,4 25,7 49,4 85,2 140,419 Vinete 7,7 11,6 19,6 44,8 80,020 Cireşe 4,5 6,6 12,0 24,5 36,721 Mere 4,1 7,6 14,5 24,2 42,322 Pere 2,8 6,1 15,2 28,6 26,923 Prune 3,6 6,2 17,0 26,8 40,224 Piersici 2,9 7,4 13,0 25,4 38,4

Ca urmare a oxidării substanţelor organice, în urma respiraţiei, rezultă o anumită cantitate de apă care este funcţie de natura substanţei care se oxidează. Astfel, în urma oxidării unei molecule de glucoza rezultă 6 moleculede apă, în urma oxidării unei molecule de acid malic rezultă 3 molecule de apă, iar oxidarea unei molecule de acid oleic produce 17 molecule de apă.

Apa rezultată din respiraţie se poate acumula în celule, poate fi utilizată în procese de sinteză sau se poate elibera împreună cu apa liberă din ţesuturi, prin procesul de transpiraţie. Procesul de transpiraţie este influenţat de intensitatea procesului de respiraţie, de conţinutul de apă liberă din ţesuturi, condiţiile de microclimat (viteză, temperatură şi umiditatea relativă ale aerului). Cu cât viteza aerului este mai mare, temperatura mai ridicată şi umiditatea relativă a aerului mai scăzută, cu atât intensitatea procesului de transpiraţie este mai mare.

Respiraţia anaerobă sau intramoleculară foloseşte, în procesele deoxidare, oxigenul rezultat din degradarea substanţelor organice şi afectează doar glucidele.

Tabelul 2.2. Influenţa nivelului de temperatură asupra cantităţii de căldură degajate de

34

legume şi fructe prin respiraţie

Nr. crt.

Produsul Cantitatea de căldură degajată, mg kJ/kg -24h la temperatura de:0°C 5°C 10°C 15°C 20°C

1 Ceapă 1,0...1,7 1,3...2,2 2,0...2,9 2,7...4,0 4,0...5,02 Cartofi 0,8...2,5 1,0...1,7 1,5...1,9 1,7...3,1 2,1...3,83 Fasole verde 4,9...6,1 9,0...10,5 14,0...17,8 22,8...35,6 34,1...49,84 Mazăre 7,5...9,0 13,4...16,3 17,2...23,0 27,2...39,8 49,4...55,75 Morcovi 0,8...2,4 2,5...3,3 2,7...3,8 6,3...8,4 7,7...11,76 Pepene galben 1,2...1,7 1,9...2,3 3,6...4,0 4,6...6,1 8,2...8,87 Praz 3,1...4,6 11,1...13,2 23,7...24,7 36,2...41,7 46,9... 51,18 Ridichi 1,6...2,3 1,7... 3,3 4,8...6,0 8,6...10,0 14,6...15,59 Salată 2,7...3,3 3,6...4,4 6,1...8,8 9,4... 16,0 21,8...29,310 Spanac 5,2...7,1 11,1...17,2 18,0...27,0 36,6...45,2 54,4...77,411 Sparanghel 5,0...5,7 6,7...7,3 12,5...13,8 17,8...24,1 25,1...31,412 Sfecla roşie 1,0...1,7 2,7...2,9 4,4...5,2 5,1...10,0 12,8...18,413 Ţelină 1,3...2,1 2,7...3,0 4,6...7,1 8,4...9,8 10,7...12,614 Tomate 1,2...1,5 1,7...2,3 2,7...3,6 4,6...7,5 6,9...8,815 Usturoi 1,9 4,0 6,1 11,1 13,216 Varză albă 1,3...2,1 1,9...3,6 3,1...4,6 5,0...6,9 9,2...10,517 Varză roşie 1,3...1,6 1,9...2,1 2,5...3,3 4,4... 5,.0 8,8...10,018 Agrişe 1,2...1,7 2,0...4,0 3,0...8,2 6,9.. .17,6 10,5...26,819 Banane - 1,9...4,4 3,4...8,5 5,1...11,3 7,5...13,420 Caise 1,3...1,5 2,8...4,8 4,7...8,8 7,5...13,4 11,7...17,221 Cireşe 1,3...1,8 2,4...4,0 1,6...8,4 7,3...14,2 13,4...18,822 Căpşuni 2,9...4,0 3,8..7,9 7,5...14,1 11,3.. 20,9 15,1...25,923 Mure 4,0...5,9 7,3...11,7 13,4...24,3 18,0...37,3 35,5... 50,224 Mere 0,5...0,9 1,2...1,8 1,8...2,7 2,3...5,0 3,8...6,325 Nuci 0,2 0,4 0,8 0,8 1,326 Portocale 0,4...0,9 0,9...1,5 1,8...3,0 3,1...4,8 5,8...5,927 Piersici 1,1..1,6 2,2...3,5 5,4...8,0 7,5...11,.3 12,1...15,728 Pere 0,7...0,9 1,5...3,6 2,0...4,8 7,1...10,9 8,4...18,829 Prune 1,2...1,8 2,5...5,6 5,0...10,9 6,3...15,9 10,5...20,130 Struguri 0,4...0,8 1,4...2,3 2,1...3,1 3,1...4,2 4,2...6,7

Intensitatea respiraţiei anaerobe este funcţie de starea de maturare, potenţialul oxidoreducător ş.a., fiind mai mare pe măsura maturării produselor. Urmare a procesului de respiraţie anaerobă, în produse se formează şi se acumulează aldehidă acetică şi alcool etilic. Dacă concentraţia de aldehidă acetică în ţesuturi depăşeşte 0,004% sau cea de alcool etilic depăşeşte 0,3% se poate produce moartea celulelor. Respiraţia anaerobă este favorizată de reducerea conţinutului de oxigen din microclimatul în care se găsesc depozitate legumele şi fructele. Dacă acest conţinut de oxigen scade sub anumite limite, intensitatea proceselor de respiraţie anaerobă devine inacceptabil de mare, conducând la acumulări toxice în ţesuturi care pot determina moartea acestora. Respiraţia anaerobă se intensifică de asemenea şi în cazul unei concentraţii prea mari de dioxid de carbon în microclimatul depozitului, a pierderii permeabilităţii la gaz ca rezultat al modificărilor pectinei în timpul maturării sau după maturare şi a vătămării ţesuturilor care determină reacţii enzimatice anormale.

Maturarea reprezintă un complex de procese fiziologice care conduc în final la atingerea caracteristicilor organoleptice optime şi a proprietăţilor specifice produsului respectiv care îl fac propriu consumului. La marea majoritate a legumelor procesul de maturare continuă şi după recoltare în strânsă legătură cu procesul de respiraţie şi sub influenţa directă a condiţiilor de microclimat. În funcţie de stadiul în care se găseşte procesul de maturare în momentul recoltării şi introducerii fructelor şi legumelor în spaţiul de depozitare precum şi în funcţie de condiţiile de microclimat existente în depozit, se pot întâlni următoarele situaţii:

35

- deşi temperaturile de refrigerare încetinesc procesele de maturare, în perioada depozitării se desăvârşeşte maturarea, astfel încât, la scoaterea din depozit, fructele prezintă un maxim de calitate din punct de vedere organoleptic şi comercial (în unele cazuri de depozitare a perelor, citricelor ş.a.);- la temperaturi sub o anumită limită, unele fructe nu se mai maturează în timpul depozitării, astfel încât, după scoaterea din depozit, fructele trebuie ţinute o perioadă de timp la temperaturi mai ridicate înainte de a fi livrate. Astfel de situaţii se pot întâlni în cazul bananelor, perelor, prunelor, tomatelor ş.a.;- în cazul unor legume care în mod intenţionat sunt recoltate în faze de creştere, în perioada depozitării, procesul de maturare nu mai are loc. La scoaterea din depozit în vederea consumului, produsele se găsesc practic în aceeaşi fază (de creştere) ca aceea pe care au avut-o la recoltare.

2.4. Efectele temperaturilor scăzute asupra - sistemelor celulare de origine animală

2.4.1. Procesele de răcire şi congelare a sistemelor celulare de origine animală

Sistemele celulare au o structură mai complexă şi un grad de organizare mai ridicat în raport cu sistemele necelulare. În cazul produselor alimentare de origine animală elasticitatea ţesuturilor de legătură şi a pereţilor celulelor este mai mare, iar conţinutul de apă este mai mic decât în cazul produselor vegetale.

În general, răcirea până la limita congelării nu produce efecte fizice sau fizico-chimice negative.

Congelarea însă poate determina unele modificări care sunt în general ireversibile şi depind de natura celulelor, conţinutul de apă, rezistenţa membranelor celulelor, viteza de răcire ş.a. Aceste modificări sunt efectele acţiunii mecanice a cristalelor de gheaţă formate şi ale acţiunii fizico-chimice a soluţiilor care se concentrează în urma separării apei prin solidificare.

Pe măsură ce temperatura produsului scade sub punctul de congelare, creşte conţinutul în gheaţă (tabelul 2.3.) şi implicit cresc concentraţiile în substanţe solubile şi suspensii în faza lichidă rămasă nesolidificată.

Efectele mecanice ale cristalelor de gheaţă constau în distrugerea sau deformarea pereţilor celulelor şi în dislocări mecanice. Cristalele de gheaţă încep să se formeze mai întâi în spaţiile intercelulare datorită punctului de congelare mai ridicat al soluţiilor apoase dintre celule şi a capacităţii mici de subrăcire.

Tabelul 2.3. Procentul de gheaţă din totalul conţinutului iniţial de apă în produs, ladiferite temperaturi

ProdusulTemperatur

a [°C]

Came devită cu

74,5% H20

Peşte cu 83,6%

H20

Lapte smântânit cu substanţă

uscată de

Ouă Îngheţată cu 61,7% H20,15% zahăr;

12,5% grăsime9.3% 26% Albuş cu

86,5% H20

Gălbenuş cu 50%

H200 0 0 0 0 0 0 0-1 2 9,7 48 42 0-2 48 55,6 75 20 75 67 0-3 64 69,5 82 73 17,5-4 71 75,8 87,5 53,0 86 77 36,5

36

-5 74 79,6 87 79 48,2-10 83 86,7 93.5 77,5 92 84 71,8-20 88 90,6 95,5 86,0 93 87 83,4-30 89 92,0 96,6 90,5 94 89 89,8

În funcţie de viteza de congelare, temperatura finală şi compoziţia ţesuturilor produsului, formarea cristalelor se poate produce numai intercelular (cazul congelării cărnii la temperaturi egale sau cu puţin mai scăzute decât cele corespunzătoare palierului de congelare) sau şi intracelular. În cazul congelării intracelulare efectele mecanice constau în rupturi sau perforări ale membranelor celulare, dislocări structurale în nucleu şi în protoplasma.

Dacă congelarea se face rapid, atunci se formează cristale de gheaţă de dimensiuni foarte mici, iar efectele mecanice ale acestora sunt reduse. Depozitarea produselor congelate rapid poate determina în timp, o recristalizare cu creşterea dimensiunilor cristalelor, producându-se modificări structurale mai importante, în primul rând fiind afectaţi pereţii celulelor.

Dacă congelarea este lentă, predominând cristalizarea intercelulară, atunci se produce un efect de migrare a apei din interiorul celulelor, printr-un fenomen de osmoză, către spaţiile intercelulare. Acest efect poartă denumirea de efect de plasmoliză. Pierderile de suc la decongelare sunt net mai mari în cazul produselor congelate lent faţă de cazul produselor congelate rapid.

2.4.2. Modificări biochimice post-mortem şi fizico-chimice în ţesuturile musculare

2.4.2.1. Fenomenul de rigor mortis

Atât timp cât organismul unui animal este în viaţă, oxigenul este transportat de către sânge în organism, iar glicogenul este transformat în glucoza, care la rândul ei este transformată în acid lactic, iar în final în dioxid de carbon şi apă, cu cedare de energie. pH-ul organismului viu este egal cu 7. După sacrificare, circulaţia sângelui încetează şi în consecinţă oxigenul nu mai este transportat către muşchi. Imediat după sacrificare, pentru o perioadă foarte mică de timp, muşchii mamiferelor, păsărilor şi peştilor sunt relaxaţi, moi, elastici şi flexibili. După această perioadă de timp scurtă, ei devin duri, rigizi şi se contractă. Carnea este tare la mestecat, îşi pierde gustul, iar supa rezultată la fierberea ei este tulbure. Această stare împreună cu toate modificările chimice care o determină poartă denumirea de rigormortis.

Într-un interval de timp, mai mic în general de 24 ore după sacrificare, în muşchi se produc o serie întreagă de transformări chimice. Glicogenul este transformat în acid lactic prin glicoliză anaerobă, fosfocreatina (PC) este eliberată în primele câteva ore, se reduce concentraţia de adenozintrifosfat. (ATP), se formează numeroase legături între actină şi miozină, proteinele sarcoplasmatice precipită. Odată cu creşterea numărului de legături dintre actină şi filamentele de miozină, elasticitatea muşchiului scade. Acumularea de acid lactic în muşchi în timpul glicolizei post-mortem, determină scăderea pH-ului la valori de 5...6 pentru mamifere, 5,7...5,9 pentru păsări şi 5,5...6,6 pentru peşte. Reducerea pH-ului şi menţinerea în domeniul, acid au un efect de întârziere a dezvoltării microorganismelor şi în consecinţă este evitată alterarea cărnii în această perioadă de timp. Totuşi scăderea pH-ului are şi efecte negative cum ar fi denaturarea unor proteine. O consecinţă notabilă a denaturării acestor proteine ca şi scăderea pH-ului şi a concentraţiei de ATP în timpul instalării de rigor mortis este o mai

37

scăzută capacitate de reţinere a apei, fapt care conduce la pierderi de suc la carcase sau la carnea tranşată. Condiţiile în care începe să se instaleze starea de rigor mortis influenţează frăgezimea, suculenţa şi capacitatea de reţinere a apei mai mult decât alţi factori. Dintre aceste condiţii cel mai important factor este temperatura, urmând apoi specia, rasa, vârsta, animalului, natura muşchiului, tratamentele ante-mortis şi post-mortis, momentul tranşării şi depozitării ş.a.

În condiţiile de aplicare a răcirii după sacrificare, starea de rigor mortis poate fi complet atinsă în 5...24 ore la vită, 1...8 ore la porc, 10 ore la miel, 1...22 ore la peşte, în funcţie de factorii mai sus amintiţi.

În condiţii de neaplicare a răcirii după sacrificare, durata de instalare a stării de rigor mortis complet este mult mai mică (2...5 ore la vită).

Datorită utilităţii cunoaşterii lor la aplicarea tehnologiilor frigorifice pentru carnea de bovine, ovine, peşte ş.a., în continuare se vor analiza pe scurt principalele aspecte legate de procesele şi fenomenele stării de rigor mortis.

2.4.2.2. Rigiditatea musculară

Gradul de contractare a muşchilor în perioada de după sacrificare are implicaţii asupra calităţii cărnii prin rigiditatea remanentă (rămasă după încetarea stării de rigor mortis).

Rigiditatea musculară poate fi de mai multe tipuri:- rigiditatea la temperatură înaltă datorată temperaturilor ridicate dinaintea şi la începutul instalării stării de rigor mortis în muşchii mamiferelor, păsărilor, peştilor, temperaturi care accelerează extinderea legăturilor dintre actinia şi filamentele de miozină. Poate fi determinată, la carnea de porc şi pasăre, de temperaturi prea ridicate sau durate prea mari la opărire sau durate prea mari dintre sacrificare şi începutul răcirii. Contractarea la temperaturi înalte conduce la pierderi mari de suc la tranşare şi dezosare şi la rigiditate remanentă;- rigiditatea la temperaturi moderate care se instalează la temperaturi cuprinse între 14 şi 20°C, la muşchii de vită, miel, păsări;- rigiditatea la rece care se instalează la muşchii de miel, vită, şi pui la temperaturi între 10...11°C înainte ca valoarea pH-ului să fi scăzut sub 5,9...6,2, adică înainte să se fi atins starea de rigor mortis. Acest tip de contractare a muşchilor este mai puternică şi mai puţin reversibilă decât precedentele tipuri de contractări. Pentru evitarea contractării la rece se recomandă menţinerea cărnii la +15°C pentru câteva ore, stimularea electrică a carcaselor, întârzierea contractării fibrelor prin metode speciale de atârnare a carcaselor, întinderea mecanică sau congelarea ultrarapidă urmată de o depozitare la -3°C. În mod obişnuit contractarea la rece nu se instalează la muşchii de porc sau la peşti;- rigiditatea la decongelare, care se produce la decongelarea muşchilor congelaţi în prealabil în faza de perigor şi care se poate produce atât la carnea de mamifere cât şi la cea de pasăre şi la peşti. Acest tip de contractare este cel mai puternic în raport cu celelalte tipuri.

2.4.2.3. Glicoliza anaerobă

38

După viteza cu care au loc fenomenele de instalare a stării de rigor mortis, glicoza anaerobă poate fi:- glicoliza moderată, caracterizată printr-o scădere treptată a pH-ului şi un rigor normal. Valorile finale ale pH-ului în cazul glicolizei moderate sunt de 5,4...6 (după 18...24 ore de la sacrificare) pentru vită, 5,6...6,2 (8 ore de la sacrificare) pentru porc, 5,6...6 pentru pui şi de 6,2...6,8 pentru marea majoritate de specii de peşte. Muşchii care au suferit o glicoliza moderată au o consistenţă fermă,o culoare normală şi uneori o suprafaţă umedă,o capacitate de reţinerea apei uşor scăzută ceea ce determină pierderi moderate de suc după tăiere sau decongelare;- glicoliza rapidă caracteristică unor ritmuri ridicate de dezvoltare a stării de rigor. Muşchii care au suferit o glicoliza rapidă au o consistenţă moale, o culoare pală şi sunt foarte exudativi, capacitatea de legare a apei fiind foarte redusă;- glicoliza lentă, caracteristică unor ritmuri scăzute de dezvoltare a stării de rigor. Muşchii care au suferit o glicoliza lentă au o culoare închisă,o suprafaţă uscată, sunt tari la pipăit, iar pH-ul, la sfârşitul glicolizei, este mult mai ridicat faţă de o glicoliza moderată, capacitate ridicată de legarea apei şi în consecinţă pierderile de suc la tăiere sunt practic nule, dar prezintă o stabilitate microbiologică scăzută datorită pH-ului ridicat, o structură celulară închisă care nu permite penetrarea sării şi un gust oarecum deficitar.

2.4.2.4. Fenomenul de rigor mortis şi tehnologia de răcire

Pentru a se obţine o calitate mai bună a cărnii este necesar, aşa cum rezultă din cele spuse mai înainte, ca glicoloza anaerobă post mortem să fie de tipul moderat, iar contractarea muşchilor să fie de tipul rigidităţii la temperaturi moderate. Utilizarea adecvată a temperaturilor scăzute poate contribui la obţinerea acestora.

O răcire imediată după sacrificare poate preveni dezvoltările anormale ale rigorului (contractarea la temperatură înaltă şi glicoliza rapidă), poate asigura calităţile sanitare ale cărnii şi poate micşora pierderile în greutate prin evaporare. Răcirea rapidă a carcaselor de carne după sacrificare, deşi prezintă avantajele de mai sus, poate determina însă (în cazul cărnii de vită şi ovine) fenomenul de contractare la rece. De aceea, pentru a face posibilă răcirea promptă şi rapidă, cu temperaturi scăzute ale aerului, tehnologiile moderne includ ca fază obligatorie în cazul cărnii de bovine, stimularea electrică a carcaselor de carne. Această fază are loc imediat după sacrificare şi constă în aplicarea unor curenţi electrici carcaselor, în urma cărora toate procesele biochimice postmortem din muşchi se desfăşoară cu o viteză mult mai mare. În acest fel, este posibilă refrigerarea rapidă a carcaselor de carne cu toate avantajele economice şi de calitate care rezultă din aceasta.

2.4.3. Modificări biochimice şi chimice în grăsimile de origine animală

Principala modificare care se poate produce în grăsimile de origine animală este râncezirea. Ea poate fi de tip oxidativ sau hidrolitic. Dezvoltarea râncezirii oxidative este cauzată de acumularea de compuşi de carbon formaţi în timpul autooxidării lipidelor din muşchi. Râncezirea de tip hidrolitic se produce prin hidrolizarea enzimatică a grăsimilor cu eliberare de acizi graşi. Râncezirea hidrolitică este de cele mai multe ori de natură biochimică în timp ce râncezirea oxidativă este cel mai adesea de natură pur chimică.

39

Răcirea produselor alimentare de origine animală până la limita de congelare întârzie apariţia râncezirii dar nu o previne. Depozitarea în stare refrigerată determină o hidrolizare lentă cu formare de acizi graşi şi o oxidare care conduce în final, dacă durata depozitării este suficient de mare, la apariţia râncezirii. Din acest motiv, durata maximă admisibilă de depozitare a celor mai multe dintre produsele de origine animală este determinată de gradul de stabilitate a grăsimilor pe care le conţin. Astfel, durata maximă admisibilă de depozitare este mai mare la carnea de vită, miel, pasăre şi mai redusă la unt, carne de porc şi peşte.

Cu cât temperatura de depozitare este mai scăzută, cu atât fenomenul de râncezire a grăsimilor este mai puţin intens. Astfel, procentele de grăsimi hidrolizate scad de la 11,29% la 40°C, la 2,26% la 0°C şi la 0,7% la -10°C.

Pierderile calitative datorate râncezirii hidrolitice sunt mai reduse decât cele datorate râncezirii oxidative.

Produsele alimenatre grase care au o mare susceptibilitate la râncezirea oxidativă, pot fi protejate suplimentar prin ambalare sub vid, ambalare în materiale impermeabile la oxigen şi lumină, glasare, prin depozitare în atmosferă neutră sau prin adăugare de substanţe antioxidante.

2.5. Influenţa temperaturilor scăzute asupra valorii nutritive

Conservarea prin frig a produselor agroalimentare nu afectează în mod substanţial valoarea nutritivă a acestora. Totuşi, pe verigile lanţului frigorific cuprinse între recoltare sau producere şi consum, se pot produce pierderi sau denaturări ale unor componente care reflectă valoarea nutritivă a produselor.

2.5.1. Cazul produselor de origine animală

Refrigerarea produselor alimentare de origine animală şi depozitarea acestora în stare refrigerată nu determină de regulă, scăderea valorii nutritive, singurele excepţii sunt pierderile de suc (proteine ş.a.) la tranşarea cărnii şi deteriorări ale tiaminei.

Congelarea şi depozitarea în stare congelată a produselor alimentare pot determina scăderea valorii nutritive prin denaturarea proteinelor, scăderea capacităţii de reţinere a vitaminelor esenţiale, pierderile de valoare nutritivă la decongelare.

Denaturarea proteinelor scade odată cu scăderea temperaturii de depozitare, ajungându-se chiar la anularea denaturării. Astfel, la temperatura de -18°C, după un an de depozitare, valoarea de utilizare a proteinelor din peşte rămâne practic neafectată.

Pierderile prin decongelare constau din pierderi din conţinutul de vitamine, săruri minerale sau proteine. Aceste pierderi pot fi prevenite dacă se găteşte carnea direct din stare congelată (fără decongelare prealabilă) sau dacă exudatul de la decongelare se recuperează.

2.5.2. Cazul produselor de origine vegetală

Datorită valorii scăzute a pH-ului pe care o reprezintă marea majoritate a fructelor, vitamina C conţinută de acestea are o stabilitate relativ mare, cu atât mai mare, cu cât temperatura este mai scăzută.

Unele legume, cum ar fi, de exemplu varza, reţin bine vitamina C, în timp ce altele, cum ar fi tomatele, prezintă o stabilitate redusă a acesteia. Legumele frunzoase

40

verzi păstrează practic în totalitate tot conţinutul iniţial de vitamina C pentru câteva zile dacă sunt depozitate în ambalaje cu bucăţi de gheaţă, în timp ce, dacă sunt păstrate în aer cu o temperatură de 4...10°C îşi înjumătăţesc conţinutul în vitamina C după 5 zile.

În tabelul 2.4. sunt redate retenţiile de vitamine C raportate la conţinutul iniţial, pentru câteva legume şi fructe refrigerate.

Tabelul 2.4. Retenţia de vitamină C în procente din conţinutul iniţial pentru câteva legume şi fructe refrigerate

Nr. crt.

Produsul Temperatura (oC) Durata depozitării, zile

1 2 3

1 Fasole verde 1...38...9 21...24

---

83 6139

72 55 33

2 Conopidă 4 20 4,5

93 88 95 92 74 92 9168 90

3 Mazăre 21382

85 68-

76 50-

60 46 97

4 Spanac 4,.5 20 83 65 76 49 --

5 Căpşuni 221

98 94 95 79 92-

Datorită respiraţiei, fructele şi legumele pierd din valoarea lor calorică; cum însă ele nu reprezintă o sursă importantă de calorii în alimentaţie, aceasată pierdere nu reprezintă o importanţă deosebită.

Şi în stare congelată, fructele şi legumele nu suferă pierderi majore din valoarea lor nutritivă. Cele mai puţin stabile dintre vitaminele conţinute în fructe şi legume sunt vitaminele C şi Bl, pierderile cele mai mari producându-se însă în perioada tratamentelor preliminare congelării şi în special a blanşării (v. tabelul 2.5.). Dacă însă se renunţă la blanşare ca tratament preliminar congelării, pot apărea pierderi inadmisibile de aromă, iar pierderile de vitamine pot deveni chiar mai mari datorită activităţii enzimelor inactivate.

Tabelul 2.5. Retenţia de vitamină C în procente din conţinutul iniţial pentru câteva legume şi fructe congelate

Nr. crt

Tratamentul ProdusulFasole verde

Conopidă Mazăre verde

Spanac Căpşuni

1 Tratamente preliminare inclusiv blanşare

60 - 67 50 -

2 Congelare 54 75 55 41 853 Depozitare 12 luni la -29°C 54 60 54 37 734 Depozitare 12 luni la -18°C 38 37 49 19 595 Depozitare 12 luni la -12°C 13 15 12 4 -

41

2.6. Influenţa temperaturilor scăzute asupra microorganismelor

2.6.1. Aspecte generale

Microorganismele reprezintă una dintre cauzele principale care determină modificări importante, de cele mai multe ori nedorite, în produsele agroalimentare. Aceste modificări pot determina înrăutăţirea calităţilor nutritive, organoleptice, de conservabilitate, pot reduce valoarea comercială şi pot conduce în final la alterarea produsului alimentar. Microorganismele patogene pot transmite boli oamenilor, sau pot provoca toxiinfecţii alimentare.

În anumite procese tehnologice din industraia alimentară acţiunea microorganismelor este însă utilă (în unele tehnologii de fabricare a salamurilor crude, la fabricarea cheagului microbian utilizat în tehnologiile de obţinere a unor produse lactate ş.a.).

Creşterea şi metabolismul microorganismelor care au la bază procese biochimice complexe sunt puternic influenţate de condiţiile de mediu, natura şi compoziţia produsului alimentar respectiv (mai ales în straturile limitrofe suprafeţei), pH-ul, natura şi concentraţiile de săruri, prezenţa substanţelor bacteriostatice sau bactericide, structura microflorei la suprafaţa produsului, natura şi stadiul fiziologic al microorganismului ş.a.

Factorul de mediu cel mai important este temperatura. Microorganismele au un grad ridicat de adaptare la temperatură, anumite specii

fiind capabile să se dezvolte şi la sub -18°C, iar altele şi la temperaturi de peste 70°C.După domeniile de temperaturi în care se înmulţesc şi se dezvoltă,

microorganismele pot fi în mod convenţional împărţite în termofile, mezofile, psihotrofe şi psihrofile, aşa cum rezultă din tabelul 7.6. În tabel s-a notat prin temperatura sub care microorganismele nu se mai înmulţesc, dar supravieţuiesc cu un metabolism redus (stare de echilibru denumită hipobioză), prin temperatura optimă de înmulţire şi dezvoltare, iar prin limita peste care ridicarea temperaturii are un efect letal.

Tabelul 2.6. Clasificarea microorganismelor după domeniile de temperaturi

Nr. crt. Grupe de microorganisme [°C] [°C] [°C]

1 Termofile 45 50...65 75...802 Mezofile 10...15 30...40 35...503 Psihotrofe -1...10 22...27 30...354 Psihrofile -7...+5 15...20 25...30

Creşterea microorganismelor este dependentă nu numai de nivelul temperaturilor ci şi de umiditatea în şi pe produs. Proporţia în care apa din produs este disponibilă pentru creşterea microorganismelor este dată de activitatea a apei (raportul dintre presiunea (a vaporilor de apă în soluţia conţinută în produs în apropierea suprafeţei acestuia şi presiunea a vaporilor de apă distilată la aceeaşi temperatură):

(2.6)

42

Cu cât activitatea a apei este mai mică cu atât creşterea şi înmulţirea microorganismelor este mai redusă, aşa cum se întâmplă de exemplu în cazul răcirii unui produs alimentar cu ajutorul unui aer nesaturat faţă de cazul răcirii cu aer saturat la aceeaşi temperatură (fig. 2.8.).

O bună cunoaştere a comportării microorganismelor, în special a celor psihrofile la temperaturi scăzute este foarte importantă în microbiologia alimentelor şi pentru

industria alimentară.Trebuie menţionat faptul, cu valabilitate generală, că temperaturile scăzute au un

efect bacteriostatic asupra microorganismelor. Acest efect constituie unul dintre elementele fundamentale care stau la baza conservării prin frig a produselor.

2.6.2. Cazul microorganismelor mezofile

Marea majoritate a bacteriilor sunt microorganisme mezofile: toate bacteriile patogene, cele mai multe bacterii toxicogene şi otrăvitoare, multe bacterii de origine fecală, aproape toate bacteriile anaerobe şi aproape toate bacteriile sporulate. În general, temperatura maximă de înmulţire a bacteriilor mezofile este cuprinsă între 35°C şi 50°C, iar temperatura optimă este cuprinsă între 30°C şi 40°C. Multe bacterii mezofile, nu numai cele patogene, care sunt adaptate ca parazite sau simbiotice au temperatura optimă de 37°C, temperatura multor animale cu sânge cald.

Sub temperatura optimă, gradul de înmulţire şi metabolismul scad odată cu scăderea temperaturii, iar înmulţirea minimă se atinge la aproximativ 10°C sau chiar mai jos; în final înmulţirea încetează complet dacă temperatura scade sub această valoare. La temperaturi sub temperatura minimă, bacteriile mezofile pot supravieţui o perioadă lungă de timp cu un metabolism foarte redus. Scăderea gradului de înmulţire până spre limita atingerii temperaturii minime, este deseori însoţită de modificări morfologice ale celulelor, forme involuate şi variaţii de la formele normale de celule (forme sferice, filamentoase, scurtate ş.a.).

Bacterii sporulate. Aproape toate speciile de bacili, aerobe ca şi speciile anaerobe de Clostridium cu excepţia numeroşilor descendenţi termofili ai acestora, sunt mezofile. Există şi descendenţi psihrofili de Clostridium şi de Bacillus.

Temperaturile minime la care se produce germinaţia sporilor celor mai multe specii de Bacillus sunt cu cca. 5°C mai scăzute decât temperaturile de înmulţire vegetativă. De exemplu sporii de Bacillus cereus şi Bacillus subtilis pot germina între +5°C şi 0°C, în timp ce înmulţirea vegetativă este complet inhibată la +8°C. Germinaţii ale sporilor se pot produce chiar la temperaturi de congelare. Mai mult de jumătate dintre sporii descendenţilor de Bacillus cereus, de exemplu, germinează la -6°C în trei zile în soluţii de zaharoză şi glicerol. Sporii germinaţi sunt foarte sensibili la condiţii

Fig.2.8. Creşterea relativă Cr a bacteriilor (A), drojdiilor (B) şi mucegaiurilor (C) în funcţie de

umiditatea relativă a aerului de răcire

43

nefavorabile de mediu. Astfel la temperaturi scăzute mult sub temperatura minimă, creşterea nefiind posibilă, sporii germinaţi mor relativ repede. Dacă germinaţia sporilor se produce la temperaturi scăzute, întotdeauna aceasta este însoţită de o puternică reducere a numărului de spori viabili.

În general temperaturile minime de înmulţire vegetativă a bacteriilor sporulate mezofile sunt în jurul valorii de 10°C.

Bacteriile Clostridium botulinum tipurile A, B, C şi D nu se mai înmulţesc în produsele alimentare la temperaturile de sub 5,6°C şi nu mai produc toxine. O depozitare a produselor alimentare perisabile la o temperatură de minimum 5°C asigură astfel încetarea înmulţirii acestor bacterii şi producerea de toxine. Tipul E de Clostridium botulinum se înmulţeşte şi produce toxine în produse culinare de carne chiar la 5°C, în timp ce la temperatură limită de 3,3°C şi sub această valoare înmulţirea şi producerea de toxine încetează.

Staphylococi. După cum se ştie, cele mai multe intoxicaţii alimentare sunt determinate de enterotoxinele produse de staphylococi. Toxinele produse de descendenţi ai bacteriilor Staphylococus aureus sunt prezente în condiţiile în care produsele alimentare care le conţin sunt depozitate perioade lungi de timp la temperaturi de 10°C...50°C.

Enterococi. Enterococii sunt caracterizaţi de un domeniu larg al temperaturilor de înmulţire, cuprinse între 10°C şi 45°C.

Temperatura minimă pentru enterococii bovinelor sau de origine umană, în lapte sau produse de lapte este de circa 10°C. Acelaşi nivel al temperaturii minime o au şi enterococii din ouăle lichide.

Salmonella şi alte Enterobacteriaceae. Speciile de bacterii Salmonella au temperaturi minime de înmulţire cuprinse între 0°C... 10°C: Salmonella cholera din carnea de vită (7°C), Salmonella typhimurium şi Shighela din laptele nefiert (5°C); Salmonella pullorum din ouăle sparte (10°C), Salmonella senftenberg, enteritidis şi manhattan (4,4°C...5,6°C) şi altele.

În afară de Salmonella, celelalte enterobacteriaceae au temperaturi minime de înmulţire cuprinse între 5°C şi 10°C: Escherichia coli (10°C) ş.a.

La temperaturi sub temperatura minimă, dar deasupra punctului de congelare, bacteriile mezofile rămân viabile. În aceste condiţii, temperaturile scăzute au un efect bacteriostatic şi nu un efect bactericid total, dat fiind faptul că, în general, temperatura minimă pentru metabolism este mai scăzută decât cea pentru înmulţire.

Starea relativă de stabilitate cu o activitate metabolică foarte redusă (starea de hipobioză) se poate instala pentru microorganismele capabile să supravieţuiască în condiţii nefavorabile de temperatură. Procesele erizimatice şi vitezele de reacţie sunt mai mult sau mai puţin perturbate de starea de hipobioză. Se pot produce, în aceste condiţii, acumulări de produse toxice intermediare, perturbări în sinteza proteinelor, în producerea energiei şi în final moartea multor celule.

Dacă răcirea produselor care conţin bacterii mezofile se face rapid, atunci se poate produce distrugerea totală a acestora.

Influenţa temperaturilor scăzute asupra substanţelor bactericide se manifestă prin diminuarea efectului bactericid. Rezistenţa bacteriilor mezofile la săruri sau în condiţii defavorabile de pH este mai mare la temperaturi scăzute.

În sens invers influenţează temperaturile scăzute efectul substanţelor bacteriostatice, antibiotice, sulfamide ş.a. În consecinţă, la temperaturi mai scăzute, concentraţia necesară pentru completa inhibare a înmulţirii bacteriilor mezofile este

44

mult mai mică decât la temperaturi mai ridicate.Speciile de bacterii tipic mezofile deseori au descendenţi de o mare rezistenţă la

frig. Aceşti descendenţi sunt capabili să se înmulţească uşor la temperaturi de sub 5°C sau mai puţin adică la temperaturi sub temperatura minimă normală a bacteriilor mezofile. Bacteriile din această categorie sunt denumite psihotrofe.

Printre bacteriile psihotrofe se numără descendenţi din grupul bacteriaceae ai bacteriilor mezofile, lactobacilii şi micrococii. În lapte şi produse din lapte se pot înmulţi specii de lactobacili sau streptococi la temperaturi între 0°C şi 5°C. În carnea de mamifere şi pasăre, descendenţi lactobacili se pot dezvolta şi înmulţi la temperaturi 0°C...2°C. Pe suprafaţa cărnii proaspete de vită s-au pus în evidenţă numeroşi micrococi care se pot dezvolta şi la temperaturi de -1°C.

2.6.3. Cazul microorganismelor psihrofile

Microorganismelor psihrofile cuprind bacterii, mucegaiuri şi drojdii. În produsele alimentare de origine animală microorganismele psihrofile sunt constituite în principal din bacterii psihrofile şi mucegaiuri pshirofile.

Caracteristica esenţială a microorganismelor psihrofile este capacitatea lor de a se înmulţi relativ rapid la temperaturi scăzute, apropiate de punctul de congelare al apei. Ele au temperaturi minime de înmulţire cuprinse în general în domeniul -7°C...+5°C, temperaturi optime de înmulţire cuprinse în general în domeniul 15°C...+20°C, iar temperaturi de 25°C...30°C au în cele mai multe cazuri efect letal asupra marii majorităţi a microorganismelor psihrofile (fig. 2.9.).

Speciile predominante de bacterii psihrofile care se pot găsi în produsele alimentare răcite sunt Pseudomona, Achromobacter, Flavobacterium, Aeromonas şi alte câteva. Aceste bacterii sunt predominant aerobe şi în consecinţă orice metodă de micşorare sau eliminare a oxigenului din compoziţia mediului în care se găsesc produsele alimentare (ambalarea în vid de exemplu), conduce la prelungirea duratei admisibile de depozitare.

Cele mai întâlnite tipuri de mucegaiuri psihrofile sunt Penicillium, Aspergillus, Cladosporum herbarum, Thaminidium, Mucor, Sporotrichum. Petele negre care pot apare pe carnea răcită sunt provocate de Cladosporum herbarum. Modificarea culorii untului este provocată de mucegaiuri din speciile Alternanta, Hormodendron, Phoma şi Stemphylum.

Multe dintre microorganismele psihrofile au temperaturi minime de înmulţire şi sub 0°C, adică în domeniul de temperaturi ale produselor congelate. Bacterii, cum ar fi cele din speciile Pseudomona, Proteus, Bacillus, întâlnite în lapte, pot să se înmulţească rapid la -1°C iar bacterii din specia Achromobacter în peşte pot să se înmulţească la temperaturi de -5°C.

În carnea de vită congelată s-au evidenţiat bacterii din specia Pseudomona ai cărei descendenţi se pot înmulţi la temperaturi de -6°C şi chiar de -7,5°C

La temperaturi de -1°C...-2°C s-au evidenţiat înmulţiri rapide ale mucegaiurilor din speciile Mucor, Penicillium pe carne (Mucor mucedo şi Penicillium glaucom). Înmulţiri relativ rapide de Penicillium Chrysogeum s-au evidenţiat pe carne la temperaturi de -5°C.

Fructele pot fi contaminate cu o mare varietate de microorganisme. Sursele posibile de contaminare pot fi aerul, insectele, animale şi păsări sălbatice, animale domestice, omul, solul şi apa. Datorită structurii compoziţiei chimice, fructele sunt un

45

mediu propice pentru creşterea şi înmulţirea, în special, a drojdiilor, mucegaiurilor şi mai puţin a bacteriilor. Dintre bacterii, cele rezistente la pH-uri scăzute se pot dezvolta şi în fructe.

Dintre speciile de mucegaiuri care determină reducerea duratei de conservabilitate a fructelor şi produselor din fructe pot fi amintite: Cladosporium, Alternaria, Penicillium, Phomopsis, Diplodia, Phytophthera, Sclerotinia, Fusarium, Gleosporium, Aspergillus, iar dintre speciile de drojdii: Saccharomyces, Zugosccharomyces, Hanseniaspora, Torulopsis, Torula, Mycoderma, Candida, Pichia, Kloeckera, Hansenula, Debaromyces.

Dintre bacteriile care se pot găsi în fructe (Bacillus, Staphylococus, Enterobacter, Escherichia şi Lactobacillus), cel mai frecvent se întâlnesc lactobacilii datorită toleranţei lor la pH-uri scăzute.

Pentru a micşora cât mai mult inflenţele negative pe care le pot avea microorganismele fructelor este necesar ca prin aplicarea tehnologiilor frigorifice, să se ia măsuri, dacă nu de reducere a numărului de microorganisme, cel puţin de micşorare a posibilităţilor de înmulţire a acestora. Din acest punct de vedere, tratamentele preliminare (de exemplu spălarea cu apă clorinată) şi eliminarea surselor de contaminare au o importanţă deosebită. De asemenea este esenţială prerăcirea, mai ales atunci când fructele urmează a fi congelate în ambalaje de dimensiuni mari. Adăugarea de zahăr reprezintă o cale de a se reduce acţiunea microorganismelor în timpul congelării şi depozitării unor fructe.

Ca temperaturi minime de creştere, citate în literatura de specialitate, sunt de -12°C...-18°C în cazul mucegaiurilor, -10°C...-15°C în cazul drojdiilor şi -5°C...-12°C în

Fig. 2.9. Domeniile de temperaturipentru microorganismele psihrofile

46

cazul bacteriilor. În fructele congelate se pot găsi totuşi spori de mucegaiuri, drojdii şi unele bacterii rezistente în medii acide. După decongelare, acestea pot influenţa negativ calitatea fructelor dacă nu are loc o depozitare în mod corespunzător până la utilizare.

Microorganismele patogene, în afară de unele mucegaiuri, nu sunt semnalate în fructele congelate.

Legumele, ca şi fructele pot fi contaminate cu o mare diversitate de microorganisme, având aproximativ aceleaşi surse de contaminare. Dintre microorganismele prezente pe şi în legume pot fi amintite: bacterii ca micrococi, staphilococi, Achromobacter, Pseudomonas, Alcaligenes, Xanthomonas, bacterii lactice, Streptococcus, Leuconostoc, mucegaiuri ca Botrytis, Rhizopus, Alternaria, Penicillium, Sclerotinia, Fusarium, Aspergillus, Trichothecium, Cladosporium.

Pentru inactivarea microorganismelor, operaţia de blanşare are o mare importanţă în tehnologia de congelare a legumelor. Răcirea cât mai rapidă după blanşare, precum şi eliminarea surselor de recontaminare cu microorganisme sunt elemente tehnologice de mare importanţă.

Tratamentul termic de fierbere cu o durată de cel puţin câteva minute la care sunt supuse legumele congelate, înainte de a fi consumate, distruge aproape toate microorganismele rămase în stare vegetativă după congelare.

2.7. Influenţa temperaturilor scăzute asupra enzimelor endogene

Enzimele au un rol esenţial în procesele biochimice care au loc în produsele alimentare sub acţiunea temperaturlor scăzute, constituindu-se în catalizatori ai reacţiilor biochimice.

Vitezele reacţiilor biochimice scad pe măsura scăderii temperaturilor ca şi capacitatea de de catalizare a enzimelor. La temperaturi de congelare unele enzime sunt puternic inhibate (dehidrogenazele) în timp ce altele continuă să aibă o oarecare activitate (lipazele, lipoxidazele, catalazele, invertazele, peroxidazele ş.a).

În cele mai multe cazuri reacţiile biochimice şi mecanismul de catalizare sunt modificate sub acţiunea temperaturilor scăzute. Acest lucru este determinat de influenţa temperaturilor scăzute asupra proprietăţilor termodinamice şi cinetice şi de modificările structurale ale proteinelor sub acţiunea temperaturilor scăzute.

2.8. Modificări fizice ale produselor supuse răcirii

Sub acţiunea temperaturilor scăzute, în produsele agroalimentare se produc o serie de modificări fizice, determinate în special de transferul de căldură şi de masă în timpul procesului de răcire şi depozitare, iar pentru produsele congelate şi în timpul decongelării.

Una dintre modificările fizice importante este pierderea în greutate, în special prin deshidratare, a produselor supuse răcirii.

Ca urmare a aplicării răcirii se pot produce transformări nedorite ale pigmenţilor naturali, modificări de consistenţă, modificări de formă ş.a.

Cele mai multe modificări de natură fizică se produc în strânsă intercorelare cu modificările de natură chimică, biochimică sau microbiologică.

47

III. REFRIGERAREA

Refrigerarea constă în răcirea produselor alimentare până la temperaturi apropiate de punctul de congelare, ceea ce înseamnă o răcire fără formare de gheaţă în produs.

În cele mai multe cazuri, refrigerarea este aplicată în scopul conservării propriu-zise a produselor. Refrigerarea poate fi însă utilizată şi în scopul asigurării condiţiilor optime de desfăşurare a unor procese biochimice necesare fabricării unor produse alimentare (unele produse lactate, unele preparate din carne ş.a) sau a unor procese fizico-chimice necesare în anumite faze ale unor tehnologii alimentare. În sfârşit, refrigerarea poate constitui o fază preliminară de răcire în cazul tehnologiilor de congelare a produselor alimentare.

3.1. Aspecte generale privind refrigerarea

În cazul produselor alimentare în care nu au loc procese metabolice (procese fără viaţă) conservarea prin refrigerare se realizează în special prin acţiunea temperaturilor scăzute asupra microorganismelor, respectiv prin frânarea sau anularea activităţii acestora. De o importanţă deosebită în vederea obţinerii unei durate acceptabile cât mai mari de păstrare în stare refrigerată a produselor este asigurarea la începutul refrigerării a unei încărcături microbiologice cât mai mici. Acest lucru necesită reducerea la maximum a posibilităţilor de contaminare microbiologică a produselor în toate etapele premergătoare aplicării refrigerării propriu-zise.

În cazul produselor alimentare în care au loc procese metabolice (produse vii), cum de exemplu ar fi legumele, fructele, ouăle, conservarea prin refrigerare se realizează în special prin acţiunea temperaturilor scăzute asupra proceselor metabolice, respectiv micşorarea vitezelor de reacţie şi a activităţii enzimelor endogene. Şi în acest caz este foarte importantă asigurarea condiţiilor de eliminare a posibilităţilor de contaminare microbiologică a produselor în toate etapele premergătoare aplicării refrigerării.

Un proces tehnologic de refrigerare poate cuprinde, într-o accepţiune mai largă, următoarele faze: tratamentul sau tratamentele preliminare, refrigerarea propriu-zisă, depozitarea în stare refrigerată, încălzirea superficială în vederea evitării condensării vaporilor din apă din aer pe produse la scoaterea din depozit, transportul. În funcţie de natura produselor, a procedeului de refrigerare şi a destinaţiei produselor, una sau mai multe dintre fazele de mai sus pot să lipsească.

Tratamentele preliminare refrigerării propriu-zise diferă esenţial în funcţie de natura produsului şi pot consta în spălare, sortare, calibrare, tăiere, afumare, dezinfectare, pausteurizare, sterilizare, ambalare ş.a.

Dată fiind marea varietate şi specificitate a tratamentelor preliminare în funcţie de natura produsului respectiv, acestea vor fi tratate pentru fiecare caz în parte în cadrul tehnologiilor specifice redate în partea a patra a lucrării. Trebuie făcută însă remarca cu valabilitatea generală, că realizarea întocmai a tratamentelor preliminare are o deosebită importanţă asupra întregului proces de refrigerare, influenţând în final atât calitatea produselor refrigerate cât şi mărimea duratei acceptabile de păstrare.

48

3.2. Metode de refrigerare

În funcţie de natura şi caracteristicile finale ale produsului precum şi de scopul urmărit, refrigerarea se poate realiza prin una dintre următoarele metode principale:

- refrigerarea cu aer răcit;- refrigerarea în aparate cu perete despărţitor;- refrigerarea cu apă răcită;- refrigerarea cu gheaţă de apă.Indiferent de metoda aplicată, un proces de refrigerare poate fi caracterizat din

punct de vedere al intensităţii de răcire prin viteza de răcire. Aceasta se defineşte, pentru produsele alimentare solide sau lichide dar care nu curg în timpul răcirii, prin raportul dintre scăderea temperaturii centrului termic al produsului şi intervalul de timp necesar acestei scăderi. Cum însă procesul de refrigerare, ca de altfel orice proces de răcire; este un proces tipic nestaţionar de transfer de căldură, însăşi definiţia vitezei de răcire este deficitară. într-adevăr, viteza de răcire, conform definiţiei de mai sus, este în toate cazurile variabilă pe parcursul unui proces de refrigerare. Din aceste motive, se acceptă drept criteriu de comparaţie a intensităţii proceselor de refrigerare viteza de răcire globală definită ca raportul dintre scăderea totală a temperaturii medii a produsului (diferenţa dintre temperatura medie iniţială şi medie finală) şi durata totală a procesului de refrigerare.

Un proces de refrigerare se poate considera terminat atunci când temperatura medie a produsului supus răcirii a atins valoarea temperaturii la care urmează a fi depozitat sau valoarea temperaturii necesare prelucrării ulterioare refrigerării propriu-zise.

3.3. Refrigerarea cu aer răcit

Refrigerarea cu aer răcit este metoda cea mai răspândită datorită în primul rând faptului că este pretabilă marii majorităţi a produselor alimentare.

Indiferent de natura şi caracteristicile produselor supuse răcirii şi de sistemul constructiv utilizat, un spaţiu de refrigerare cu aer cuprinde în esenţă următoarele elemente:

a) o incintă izolată termic;b) produse alimentare supuse răcirii;c) schimbătorul de căldură în care este răcit aerul (vaporizatorul instalaţiei

frigorifice aferente, răcitorul de aer cu agent intermediar ş.a.).d) circulaţia aerului între răcitor-produse-răcitor.Aerul, la trecerea peste răcitorul de aer, îşi scade temperatura şi îşi reduce

umiditatea absolută, iar la trecerea peste produse se încălzeşte şi se umidifică. Procesul de refrigerare se poate realiza:- în mod discontinuu (în şarje), caz în care spaţiul de răcire este încărcat cu

produsele calde care rămân în poziţie fixă până la terminarea procesului de refrigerare;- în mod continuu, caz în care în spaţiul de răcire sunt introduse continuu

produsele calde care parcurg spaţiul răcit (perioada de timp în care sunt refrigerate) şi tot în mod continuu sunt evacuate produsele deja refrigerate;

- în mod semicontinuu, caz în care la anumite intervale de timp sunt introduse în spaţiul răcit produse calde şi concomitent evacuate produsele deja refrigerate.

Principalii parametri ai aerului utilizat într-un proces de refrigerare sunt

49

temperatura, umiditatea relativă şi viteza la nivelul produselor.Temperatura aerului de răcire în cazul sistemelor de refrigerare discontinue sau

semicontinue este variabilă tot timpul procesului de răcire, având valori mai ridicate la începutul procesului şi ajungând în final la valori de 4°C...10°C mai scăzute decât temperatura produselor refrigerate.

În cazul sistemelor de răcire continue, deoarece sarcina termică este aproximativ constantă pe toată durata procesului, temperatura aerului îşi menţine practic aceeaşi valoare în tot timpul răcirii. Nivelele temperaturilor aerului în aceste cazuri sunt net mai coborâte decât în cazul sistemelor discontinue, ajungând la -0°C...-18°C în tehnologiile de refrigerare rapidă a cărnii în carcase. Refrigerarea poate fi realizată cu unul sau mai multe nivele ale temperaturii aerului.

Deoarece viteza de răcire este apreciabilă, refrigerarea având o durată de câteva ore, produsele prezintă diferenţe notabile între temperaturile centrului lor termic şi temperaturile suprafeţelor. De aceea, sistemele de refrigerare continuă cuprind, în general două faze. În prima fază se realizează refrigerarea propriu-zisă, extrăgându-se de la produs cea mai mare parte a căldurii necesară refrigerării, iar în faza a doua se desăvârşeşte refrigerarea şi se realizează egalizarea temperaturilor produsului. De cele mai multe ori, faza a doua este discontinuă. Durata acesteia este mai mare decât durata refrigerării propriu-zise.

Viteza aerului în spaţiile de refrigerare are o importanţă determinată asupra duratei procesului de răcire. Alegerea unei anumite viteze a aerului la nivelul produselor răcite este determinată în funcţie de durata impusă a procesului de răcire.

Pornind de la viteze ale aerului corespunzătoare convecţiei naturale (0,1 m/s...0,4 m/s), creşterea vitezei aerului prin intermediul ventilatoarelor, conduce la creşterea vitezei de răcire prin creşterea coeficientului de convecţie termică la suprafaţa produsului, . Această creştere a coeficientului de convecţie termică este considerabilă până la o anumită valoare a vitezei aerului, după care creşterea în continuare a vitezei aerului conduce la creşteri neînsemnate ale coeficientului de convecţie. În afara acestui aspect legat de creşterea vitezei aerului în vederea măririi vitezei de răcire, există şi aspecte legate de consumul de energie necesar vehiculării aerului şi aspecte legate de transferul căldurii în interiorul produsului. Într-adevăr, în timp ce coeficientul de convecţie termică este proporţional cu o putere subunitară a vitezei aerului, căderile de presiune pe circuitul aerului sunt, teoretic, proporţionale cu pătratul vitezei aerului, iar energia necesară antrenării ventilatoarelor, E, este (tot teoretic) proporţională cu cubul vitezei aerului:

(3.1)

(3.2)

(3.3)

în care A, B, C sunt constante în raport cu viteza aerului, , iar exponentul n mai mic decât 1.

Cele de mai sus conduc la necesitatea ca viteza aerului să fie mărită numai până la o valoare limită peste care consumul de energie electrică la ventilatoare devine

50

prohibitiv de mare în comparaţie cu avantajele pe care le aduce. În plus, creşterea vitezei aerului determină o scădere importantă a temperaturii suprafeţei produsului datorită rezistenţei termice conductive care se opune propagării căldurii dinspre centrul termic al produsului spre suprafaţa acestuia. Scăderea temperaturii suprafeţei produsului determinată de cei doi factori, creşterea coeficientului de convecţie ca urmare a creşterii vitezei aerului şi respectiv imposibilitatea propagării căldurii cu aceeaşi intensitate prin conducţie de la centrul produsului spre suprafaţă) conduce la scăderea diferenţei dintre temperatura suprafeţei produsului şi cea a aerului. Acest fapt conduce la micşorarea fluxului de căldură de la produs spre aer şi, deci, la frânarea transferului de căldură, ceea ce nu justifică creşterea vitezei aerului peste anumite valori.

Trebuie, în sfârşit, menţionat şi faptul că odată cu mărirea vitezei aerului la nivelul produselor cresc şi pierderile în greutate ca urmare a intensificării transferului de masă la suprafaţa produselor. Această creştere a pierderilor în greutate este însă, în general, compensată pe total proces datorită scăderii duratei de răcire, aşa încât este de aşteptat ca la viteze mai mari ale aerului, pierderile totale în greutate ale produselor să fie mai mici.

O problemă de o deosebită importanţă practică este asigurarea unei distribuţii cât mai uniforme a vitezelor aerului în spaţiul de refrigerare în aşa fel încât toate produsele supuse răcirii să beneficieze de condiţii similare de răcire. O distribuţie neuniformă a aerului în spaţiul de refrigerare conduce la prelungirea duratei totale a procesului datorită zonelor în care vitezele aerului la nivelul produselor sunt mai mici, produsele din aceste zone rămânând în urma celorlalte produse din punct de vedere al răcirii.

Asigurarea unor condiţii similare de răcire pentru toate produsele din spaţiul de refrigerare se realizează prin alegerea unui sistem adecvat de distribuţie a aerului şi printr-o corectă aşezare a produselor în corelare cu sistemul concret de recirculare a aerului.

Umiditatea aerului poate influenţa asupra pierderilor în greutate a produselor supuse refrigerării. În acest sens sunt recomandate umidităţi cât mai ridicate ale aerului pentru a se obţine pierderi în greutate mai mici.

Spaţiile tehnologice în care se realizează refrigerarea pot fi convenţional împărţite în tunele de refrigerare şi camere de refrigerare. Refrigerarea în aer se mai poate realiza şi în aparate specifice de refrigerare pentru anumite grupe de produse, aparate care vor fi descrise în capitolele de aplicaţii ale tehnologiilor frigorifice.

Tunelele de refrigerare sunt spaţii care, în general, au lungimea de 3...5 ori mai mare decât lăţimea. Vitezele aerului în tunelele de refrigerare încărcate cu produse au valori cuprinse între 1 m/s şi 2 m/s, putând ajunge şi la valori mai mari în cazul tunelelor de refrigerare rapidă.

În funcţie de natura produselor răcite, tunelele de refrigerare pot fi cu circulaţie predominant longitudinală, predominant transversală sau predominant verticală.

În cazul circulaţiei predominant longitudinală, răcitorul de aer 1 poate fi montat la un capăt al tunelului (v. fig. 8.1), deasupra tavenului fals 5, sau pe peretele lateral în lungul tunelului, în acest din urmă caz circulaţia longitudinală a aerului realizându-se în plan orizontal (în locul tavanului fals fiind prevăzut un perete lateral fals). Ventilatorul 2 aspiră aerul din tunel, îl trece peste răcitor şi-l trimite în tunel prin gura de refulare amplasată la capătul opus, după ce aerul parcurge canalul format de planşeul tunelului şi tavanul fals 5. Aerul trece printre produsele 4 aşezate pe rastele, cărucioare sau suspendate pe cârlige agăţate de linii aeriene. Aerul parcurge astfel tunelul de-a lungul lui şi pentru o mai intensă spălare cu aer a produselor, se montează, uneori, şicanele 6.

51

În cazul circulaţiei transversale, răcitoarele sunt montate pe un perete lateral al tunelului. Aerul, după ce trece peste răcitor, este refulat în tunel pe care îl parcurge transversal. Pentru obţinerea aceleiaşi viteze a aerului, în cazul tunelelor cu circulaţie transversală, debitele de aer sunt mult mai mari decât în cazul tunelelor cu circulaţie longitudinală din cauza secţiunilor mai mari de curgere a aerului.

Tunelele de refrigerare cu circulaţie verticală a aerului se folosesc în special la răcirea cărnii în carcase. Sunt prevăzute cu un plafon fals cu fante. În spaţiul dintre planşeu şi tavanul fals se realizează o cameră de presiune constantă care permite o distribuţie uniformă a aerului la nivelul carcaselor.

Tunelele de refrigerare cu funcţionare continuă sunt prevăzute cu conveiere prin intermediul cărora se asigură în permanenţă introducerea şi evacuarea produselor răcite.

Camerele de refrigerare sunt spaţii în care răcirea este mai lentă decât în cazul tunelelor de refrigerare datorită vitezelor de aer mai mici. Debitele ventilatoarelor sunt determinate de viteza de răcire care se urmăreşte a se realiza, de natura şi dimensiunile produselor, de sistemul de distribuţie al aerului ş.a. Vitezele de aer au valori peste 0,3 m/s, ceea ce corespunde în general la 50...100 recirculări orare (numărul de recirculări se defineşte prin raportul dintre volumul de aer vehiculat de ventilatoare timp de o oră şi volumul spaţiului de răcire).

Distribuţia aerului în cameră se realizează fie prin refulare directă şi aspiraţie liberă (caz în care se utilizează răcitoarele de aer montate pe perete, pe tavan sau pardosea), fie printr-un sistem de canale de refulare şi aspiraţie prevăzute cu fante şi orificii.

O importanţă deosebită pentru obţinerea vitezelor de răcire scontate într-o cameră de refrigerare o are modul de aşezare a produselor în spaţiul de refrigerare. Aşezarea trebuie făcută astfel încât să se asigure o circulaţie uniformă a aerului pe lângă fiecare produs. Interspaţiile dintre produse trebuie orientate în direcţia de curgere a

■

Fig. 3.1. Secţiunea longitudinală în plan vertical printr-un tunel de refrigerare cu circulaţia aerului predominant longitudinală:

1- răcitor de aer; 2 – electroventilator; 3- spaţiu frigorific izolat termic;4 – rastele, stelaje, containere etc; 5 – tavan fals;

6 şicane pentru evitarea baipasării aerului; 7 – tavă de scurgere a apei de la decongelarea răcitorului de aer

52

aerului în aşa fel încât să nu se obţină căderi prea mari de presiune, pe circuitul aerului.Uneori, refrigerarea este urmată de o depozitare în stare refrigerată care se poate

face fie în acelaşi spaţiu (cel mai adesea), fie în camere de depozitare construite asemănător cu camerele de refrigerare, dar la care puterea frigorifică instalată la răcitoarele de aer şi intensitatea circulaţiei aerului sunt mult mai mici.

3.4. Refrigerarea în aparate schimbătoare de căldură cu perete despărţitor

Metoda este utilizată la răcirea lichidelor (lapte, bere, vin, smântână, mixul de îngheţată ş.a.). Răcirea se realizează în aparate schimbătoare de căldură în care de o parte a peretelui despărţitor circulă un agent de răcire, iar de cealaltă parte circulă lichidul care urmează a fi răcit. Agentul de răcire poate fi un agent frigorific, un agent intermediar sau apă. Sunt de preferat agenţii de răcire care, în cazul unor eventuale scăpări prin neetanşeităţi, nu afectează calitatea produsului. Astfel de agenţi sunt apa, soluţia de alcool-apă ş.a. În cazul utilizării apei se pot utiliza scheme care cuprind în circuitul apei şi un acumulator de frig sub formă de gheaţă.

Aparatele schimbătoare de căldură utilizate pot fi cu funcţionare discontinuă, în şarje (vane cu pereţi dubli, vane cu serpentină imersată) sau cu funcţionare continuă (aparate cu plăci, aparate multitubulare în manta, aparate cu fascicol de ţevi în ţeava, aparate ţeavă în ţeavă sau aparate cu stropire exterioară).

Vanele cu pereţi dubli sunt recipienţi în care agentul de răcire circulă în spaţiul dintre peretele exterior şi cel interior, iar lichidul care trebuie răcit se află în recipient. Pentru mărirea vitezei de răcire, la interiorul recipientului se găsesc agitatoare cu elice care, prin mişcarea imprimată lichidului, măresc coeficientul de convecţie termică. În cazul vanelor cu serpentină imersată, agentul de răcire circulă la interiorul ţevilor serpentinei.

Există variante de aparate prevăzute atât cu manta dublă, cât şi cu serpentină interioară. În acest caz, viteza de răcire este mai mare şi, deci, duratele procesului sunt mai mici.

Aparatele cu plăci sunt larg utilizate datorită avantajelor importante pe care le prezintă: coeficienţi global de transfer termic ridicaţi, consumuri specifice de metal mici, gabarite reduse, posibilitatea de a regla capacitatea de răcire prin scoaterea sau adăugarea unor plăci, posibilitatea uşoară de curăţire şi dezinfectare. În plus, cu acelaţi tip de plăci, deci practic cu acelaşi aparat, se poate realiza într-un compartiment răcirea, iar în alt compartiment, înseriat cu primul (de partea lichidului alimentar), o încălzire pentru pasteurizare.

Aparatele multitubulare în manta sunt de obicei de tipul orizontal. Agentul de răcire circulă în spaţiul dintre ţevi şi manta, iar lichidul alimentar circulă în interiorul ţevilor pentru a fi astfel posibilă curăţirea şi dezinfecţia. Datorită construcţiei, aceste aparate pot funcţiona cu presiuni mai mari faţă de cazul aparatelor cu plăci, ceea ce permite utilizarea agenţilor frigorifici ca agenţi de răcire.

Aparatele cu fascicol de ţevi în ţeavă şi aparatele ţeavă în ţeavă au de regulă gabarite şi greutăţi mai mari în raport cu cele multitubulare în manta (la o aceeaşi putere termică).

Aparatele cu stropire exterioară sunt constituite în ţevi în formă de serpentine sau de tip grătar, la interiorul cărora curge agentul de răcire. Lichidul care trebuie răcit este distribuit la partea superioară a suprafeţelor de răcire, curgând sub formă de peliculă pe ţevi. Aceste aparate se pretează în cazurile în care, tehnologic, este necesară

53

o bună aerare a lichidului. Are avantajul unei uşoare curăţiri şi dezinfectări dar este din ce în ce mai puţin utilizat la răcirea lichidelor alimentare datorită celor două mari dezavantaje: uşoară contaminare microbiologică prin contact direct şi intens cu aerul şi pierderi mari în greutate prin evaporare.

3.5. Depozitarea produselor refrigerate

Refrigerarea produselor alimentare, prin una dintre metodele descrise în paragraful anterior, este urmată de cele mai multe ori de o depozitare de scurtă durată în acelaşi spaţiu în care s-a făcut refrigerarea sau în alte spaţii răcite destinate special depozitării.

Aşa cum s-a văzut , temperaturile scăzute, deasupra punctului de congelare a produselor, frânează dar nu opresc total dezvoltarea şi înmulţirea microorganismelor, mai ales a celor psihrofile.

Modificările biochimice şi chimice din produsele de origine animală determinate de enzime sunt de asemenea încetinite de temperaturile scăzute.

În carnea animalelor, imediat după sacrificare, aceste modificări pot mai întâi ameliora calitatea. După terminarea proceselor din perioada de rigor mortis urmează perioada de maturare, perioadă în care calitatea se conservă. La depozitări de lungă durată însă, în carne şi peşte se produce progresiv degradarea albuminei (fenomenul de autoliză) care poate conduce în final chiar la degradarea completă.

Pentru fiecare produs în parte, în funcţie de parametrii de depozitare care vor fi trataţi în continuare, există durate limită de depozitare peste care produsele perisabile devin inutilizabile. Pentru depozitarea produselor refrigerate este necesar, dar nu suficient, ca temperaturile să fie menţinute la valori scăzute toată durata depozitării.

În afara asigurării unor depozitări scăzute constante de depozitare mai trebuiesc respectate o serie de condiţii referitoare la :

- umiditatea aerului;- puritatea aerului (atât din punct de vedere al încărcăturii microbiologice cât şi

din punct de vedere al poluării de orice natură);- ventilaţia şi distribuţia aerului la nivelul produselor;- ambalarea şi aşezarea produselor în spaţiul răcit;- refrigerarea prealabilă a produselor introduse în depozit;- compatibilitatea de depozitare mixtă a mai multor feluri de produse;- gradul de încărcare cu produse a spaţiului de depozitare;

- funcţionarea instalaţiei frigorifice (mai ales în sensul corelării permanente a puterii frigorifice cu necesarul de frig);

- asigurarea igienei pe tot parcursul depozitării produselor.

3.6. Condiţii recomandate la depozitarea produselor refrigerate

Temperatura aerului. Nivelul temperaturii aerului necesar în depozitele de produse refrigerate este determinat de tipul de produse depozitate. Acest nivel va fi însă întotdeauna mai scăzut, la limită egal, cu temperatura finală a produselor refrigerate, temperatura finală a produselor refrigerate, temperatură impusă de tehnologia de refrigerare respectivă. În capitolele de tehnologii frigorifice specifice diferitelor grupe

54

de produse alimentare, se vor analiza temperaturile optime de depozitare în stare regrigerată a acestora.

Pentru un acelaşi produs, nivelul temperaturii aerului la depozitare în stare refrigerată este influenţată de durata depozitării. Durate mai mari de depozitare necesită temperaturi mai scăzute de depozitare. Spre exemplificare, în fig. 3.2., sunt ilustrate încărcăturile microbiologice exprimate în mii de bacterii pe un cm2 de carne în funcţie de perioada de depozitare la diferite umidităţi ale aerului şi la temperaturi ale aerului de 4°C, 2°C şi 0°C. Se observă, de exemplu, că pentru umiditatea relativă a aerului de 95% şi la o temperatură de 0°C în aer, numărul de bacterii pe cm2 de carne este de cca 107

Fig.3.2. Creşterea numărului de bacterii pe carne în funcţie de timp, temperatură şi umiditatea relativă a aerului la o temperatură a cărnii de 4oC (a), 2oC (b) şi respectiv

0oC (c).

55

după 8 zile de depozitare, în timp ce la o temperatură de 4°C numărul bacteriilor atinge aproape 109 după aceeaşi perioadă, adică de cca 100 ori mai multe.

Pentru asigurarea temperaturii necesare a aerului, instalaţia frigorifică aferentă depozitului se va dimensiona în corelare cu caracteristicile produselor respective. Limitele admisibile între care poate varia temperatura aerului din depozit sunt de asemenea determinate de caracteristicile produselor. Menţinerea temperaturii între limitele admisibile necesită prevederea reglării automate a acesteia, de cele mai multe ori, această reglare se face prin intermediul unor bucle de reglare automată bipoziţională.

În general, pentru depozitarea în stare refrigerată a produselor alimentare de origine animală se admit pentru temperatura aerului variaţii de ±1°C...±2°C. Sunt însă şi produse, cum ar fi peştele, ouăle şi bananele, la care variaţiile admisibile ale temperaturii aerului sunt mai retrânse, ajungând până la ± 0,5°C.

Din punct de vedere al pierderilor în greutate, la depozitarea unor produse, utilizarea de temperaturi scăzute ale aerului micşorează presiunea parţială a vaporilor de apă din aer, fapt care determină o creştere a pierderilor în greutate.

Umiditatea relativă a aerului. Pe lângă temperatură, umiditatea relativă a aerului are o influenţă importantă asupra comportării produselor refrigerate la depozitare.

Umidităţi relative ridicate favorizează dezvoltarea microorganismelor, mai ales la temperaturi ridicate ale aerului din depozit. Astfel, de exemplu, pentru carne, numărul bacteriilor creşte relativ lent, la umiditatea relativă de 75% şi la temperatura de 0°C, nedepăşind 105 pe 1 cm2 de carne după 8 zile de depozitare, în timp ce la 95% umiditate relativă, după 8 zile numărul bacteriilor ajunge aproape 108 pe 1 cm2 de carne.

Umidităţi ridicate ale aerului determină pentru unele produse o intensificare a dezvoltării de mucegaiuri şi în consecinţă determină dezvoltarea de mirosuri.

Rezultă deci că, din punct de vedere microbiologic sunt de dorit umidităţi cât mai scăzute ale aerului.

În acelaşi timp însă, o umiditate scăzută a aerului determină pierderi în greutate a produselor mai mari decât în cazul unei umidităţi mai ridicate.

În plus, uscarea suprafeţei produselor determină în general scăderea valorii comerciale a acestora. Cele două aspecte cu influenţe diferite, respectiv aspectul microbiologic şi cel al pierderilor în greutate, determină nivelul optim al umidităţii relative a aerului din depozit. De reţinut este faptul că, în general, valori ale umidităţii aerului sub 85% conduc la pierderi în greutate exagerate ale produselor depozitate în stare refrigerată.

Pentru a creşte nivelul umidităţii relative a aerului este necesară scăderea nivelului temperaturii aerului. Umiditatea aerului nu are practic influenţe asupra reacţiilor chimice, biochimice din produsele depozitate în stare refrigerată. Limitele admisibile de variaţie ale umidităţii aerului sunt determinate de natura produsului depozitat şi de nivelul temperaturii aerului. La temperaturi mai ridicate ale aerului, limitele admisibile de variaţie ale umidităţii relative ale aerului sunt mai mici.

Dacă diferenţele între temperatura produselor depozitate şi temperatura aerului sunt mici, atunci trebuie evitate creşteri exagerate ale temperaturii aerului şi ale umidităţii acestuia, deoarece pot să producă pe suprafaţa produsului condensări. Fenomenul de condensare (care are un efect net defavorabil din punct de vedere microbiologic) se poate produce atunci când temperatura termometrului umed al aerului este mai mare decât temperatura suprafeţei produselor.

Puritatea aerului. În interiorul spaţiilor frigorifice de depozitare a produselor

104

56

refrigerate trebuie asigurată o puritate cât mai mare a aerului. Poluarea aerului interior este determinată de zestrea iniţială de încărcătură microbiologică şi de substanţe chimice poluante, de degajările de substanţe sau mirosuri ale produselor, precum şi de dezvoltarea microorganismelor în timpul ventilării aerului.

Pentru micşorarea poluării aerului interior este necesară o împrospătare, de obicei periodică. Aerul proaspăt introdus, trebuie filtrat şi tratat termic până la atingerea temperaturii de regim interior. Dacă debitul de aer proaspăt introdus este relativ mare, atunci, pentru a asigura neperturbarea parametrilor aerului interior, se procedează la o tratare completă, în sensul aducerii lui la nivelul aerului interior atât ca temperatură, cât şi ca umiditate. În acest fel se evită şi pericolul condensării vaporilor de apă pe suprafaţa produselor.

Debitul de aer proaspăt şi frecvenţa introducerii lui în depozitele de produse refrigerate se determină în funcţie de natura produselor, durata lor de depozitare, de volumul spaţiilor de depozitare şi de frecvenţa introducerii şi scoaterii de produse în şi din depozit.

Compoziţia atmosferei interioare spaţiului de depozitare. Pentru depozitarea unor specii de fructe şi legume, se utilizează o compoziţie modificată a aerului interior spaţiului de depozitare care constă, în principal, în reducerea conţinutului de oxigen şi creşterea conţinutului de dioxid de carbon.

Utilizarea atmosferei modificate de depozitare în stare refrigerată, determină o reducere a proceselor de respiraţie, inhibarea dezvoltării microorganismelor şi prelungirea duratei de păstrare a produselor în condiţiile menţinerii calităţii acestora.

Ventilaţia şi distribuţia aerului. Sistemul de ventilaţie a aerului în interiorul spaţiilor frigorifice pentru depozitarea produselor refrigerate este determinat de tipul de depozit şi de natura produselor.

În cazul depozitelor cu elemente de răcire, circulaţia aerului este asigurată de convecţia naturală.

Ventilaţia mecanică a aerului intensifică transferul de căldură la nivelul produselor şi uniformizează temperaturile şi umidităţile aerului.

Distribuţia aerului are o deosebită importanţă în asigurarea unor condiţii cât mai apropiate de depozitare pentru toate produsele. Orientativ, debitul total de aer recirculat este de cea 1 m3/h pentru fiecare 1 kcal/h necesar de frig.

În funcţie de natura produselor depozitate, vitezele recomandate ale aerului au valori cuprinse între 0,3 m/s şi 0,7 m/s la nivelul produselor.

În general, sistemul de ventilaţie este prevăzut şi cu posibilitatea de introducere a aerului proaspăt.

Ambalarea şi modul de aşezare a produselor. O mare parte dintre produsele alimentare refrigerate sunt introduse la depozitare în stare ambalată.

Dacă ambalarea se face fără vacuumare, atunci trebuie asigurată o etanşeitate cât mai bună a ambalajului. Materialele folosite pentru ambalaje trebuie să nu reacţioneze în nici un fel cu produsul, să aibă o permeabilitate cât mai redusă la vapori de apă, să fie impermeabile la lichide şi grăsimi.

Modul de aşezare a produselor în depozit trebuie să asigure condiţii bune de circulaţie a aerului printre produse. La aşezarea produselor trebuiesc respectate anumite distanţe minime între produse şi pereţi, stâlpi sau tavan. Dispoziţia produselor în depozit este de preferat să se facă lotizat şi cu interspaţii corespunzătoare între loturi pentru a permite o manipulare corectă şi posibilitatea permanentă de control.

În general este de dorit ca toate produsele introduse la depozitare să fie corect şi

57

total refrigerate în prealabil, astfel încât, în timpul depozitării, temperatura acestora să nu mai suporte variaţii.

Compatibilitatea de depozitare mixtă a produselor. Depozitarea mai multor tipuri de produse alimentare refrigerate în acelaşi spaţiu devine posibilă numai dacă acestea nu se influenţează reciproc din nici un punct de vedere.

Compatibilitatea la depozitare mixtă este determinată în principal de degajarea de mirosuri, respectiv de capacitatea de a reţine mirosuri şi de posibilitatea contaminării microbiene.

Din punct de vedere al degajării şi reţinerii de mirosuri, există produse alimentare care degajă puternic mirosuri specifice, cum ar fi peştele şi unele brânzeturi şi produse alimentare care au o mare capacitate de a reţine aceste mirosuri, cum ar fi untul, smântână, carnea ş.a. Din acest motiv, aceste două categorii de produse sunt incompatibile la depozitare mixtă în acelaşi spaţiu frigorific.

Din punct de vedere al posibilităţilor de contaminare microbiană, produsele care în procesul de fabricaţie utilizează anumite încărcături microbiene utile (salamurile crude, unele sortimente de brânză) reprezintă surse de contaminare pentru alte produse. Unele subproduse de abator au de asemenea o încărcătură microbiană care poate constitui sursă de contaminare pentru alte produse.

Dintre toate produsele, cele mai puţin rezistente la contaminări microbiene sunt carnea, (în special carnea tocată) ouăle şi cele mai multe produse culinare.

Gradul de încărcare cu produse ale spaţiului de depozitare. Prin proiect, un spaţiu frigorific pentru depozitarea produselor refrigerate este dimensionat şi echipat pentru o anumită capacitate de încărcare cu produse, în funcţie de natura produselor ş.a. În consecinţă, spaţiul respectiv se va încărca numai la capacitatea sa nominală. Atât supraîncărcarea cu produse, cât şi subîncărcarea cu produse au efecte negative asupra calităţii produselor depozitate şi asupra pierderilor în greutate.

Exploatarea spaţiului tehnologic şi a instalaţiei frigorifice aferente. Este recomandabil ca spaţiul tehnologic de depozitare a produselor refrigerate să fie conceput şi exploatat numai în scopul de păstrare a produselor refrigerate. În acest caz, în depozit vor fi introduse numai produse deja refrigerate, evitându-se variaţiile importante de temperatură şi umiditate a aerului care s-ar produce la introducerea de produse calde.

Pentru asigurarea condiţiilor de microclimat necesare unei bune depozitări a produselor refrigerate, trebuie ca permanent să existe egalitate între necesarul de frig şi puterea frigorifică a răcitoarelor de aer. Pentru aceasta, este recomandabilă şi necesară ajustarea automată a puterii frigorifice a compresoarelor instalaţiei frigorifice aferente depozitului respectiv. De asemenea, de regulă, se prevede reglarea temperaturii aerului.

Dat fiind faptul că în cele mai multe cazuri temperatura medie a suprafeţei răcitorului de aer se află sub temperatura punctului de rouă a aerului, pe această suprafaţă se formează de obicei zăpadă care se acumulează în timp. Ca urmare a acestei acumulări, puterea frigorifică a răcitorului de aer scade, atât datorită micşorării coeficientului global de transfer termic, cât şi datorită scăderii debitului de aer al ventilatoarelor. Se impune în consecinţă decongelarea periodică a răcitoarelor de aer. Frecvenţa necesară a decongelării depinde de mulţi factori, printre care: aportul de umiditate de la produse, nivelul temperaturii suprafeţei răcitorului, limita admisibilă a scăderii puterii frigorifice şi a debitului de aer ş.a.

Deoarece prin secţiunea uşii deschise pătrunde în depozit o cantitate apreciabilă de căldură şi umiditate, este foarte important ca manipulările de produse să se facă în

58

aşa fel, încât să se reducă la minimum perioada de timp în care uşile stau în poziţie deschisă.

Măsuri igienico-sanitare. Deoarece la temperaturile uzuale ale aerului din spaţiile de depozitare a produselor refrigerate, ca de altfel şi din spaţile frigorifice de refrigerare, microorganismele psihrofile au condiţii de dezvoltare, se impun măsuri severe de asigurare a curăţeniei şi măsuri suplimentare de dezinfecţie.

Un prim aspect igienico-sanitar este legat de încărcătura microbiană iniţială a produselor care urmează a fi refrigerate sau depozitate în stare refrigerată. În acest sens se impune respectarea tututror măsurilor preliminare răcirii care să asigure o încărcătură microbiană minimă a produselor, măsuri care depind de natura acestor produse şi care vor fi analizate în capitolele de aplicaţii ale tehnologiilor frigorifice.

Al doilea aspect al asigurării igienei este legat de spaţiile tehnologice propriu-zise. Curăţenia permanentă în interiorul spaţiilor răcite este strict necesară. Pentru aceasta se vor îndepărta resturile de produse şi oricare corpuri străine care constituie focare de contaminare microbiologică. Spălarea spaţiilor tehnologice se face cu apă caldă sub presiune şi detergent. După curăţire şi spălare urmează operaţia de dezinfectare care se efectuează de regulă numai după golirea de produse a spaţiului respectiv şi decongelarea completă a răcitoarelor de aer.

3.7. Sisteme de răcire la depozitarea produselor refrigerate

Spaţiile de depozitare a produselor refrigerate sunt prevăzute cu aceleaşi sisteme de răcire ca şi cele de la spaţiile frigorifice pentru refrigerare.

În ultima perioadă de timp, pe plan mondial, se manifestă tendinţa ca spaţiile frigorifice de depozitare să fie prevăzute cu mai multe răcitoare de aer montate de-a lungul unui perete: fiecare dintre aceste răcitoare de aer fiind cu funcţionare independentă, în aşa fel, încât să poată fi decongelate secvenţial. Concomitent cu aceasta, există tendinţa de automatizare a decongelării, astfel încât, prin intermediul unui programator automat, la intervale prestabilite de timp, fiecare dintre răcitoare este decongelat automat.

Răcitoarele de aer independente ("unit-coolere") au de cele mai multe ori aspiraţia şi refularea liberă fără utilizarea de tubulaturi de aspiraţie sau sisteme de distribuţie a aerului.

Dacă sistemul de răcire este constituit dintr-un singur răcitor, atunci acesta este racordat la un sistem de circulaţie şi distribuţie a aerului care depinde de natura produsului depozitat, de modul de aşezare a produselor ş.a.

În cele mai multe cazuri, în tunelele de refrigerare, după terminarea procesului de răcire, are loc şi depozitarea, pentru o anumită perioadă de timp, a produselor refrigerate. În acest scop însă, regimul de funcţionare a tunelelor se modifică în sensul acordării puterii frigorifice şi debitului de aer ale răcitoarelor de aer cu necesarul de frig mult micşorat. De cele mai multe ori, acesta se rezumă la trecerea ventilatoarelor pe o turaţie redusă şi reglarea temperaturii aerului interior.

3.8. Manipularea şi transportul produselor refrigerate

59

Modul de manipulare şi mijloacele utilizate în acest scop sunt în funcţie de natura produsului, mărimea unităţii respective şi gradul de dotare a acesteia din punct de vedere tehnic.

Un aspect important care trebuie avut în vedere la manipularea şi transportul produselor refrigerate este prevenirea condensării vaporilor de apă din atmosferă pe produse. Condensarea poate să se producă atunci când temperatura produselor refrigerate este sub punctul de rouă al aerului înconjurător. Pericolul condensării este mai mare vara (când temperatura aerului exterior este ridicată) şi este cu atât mai mare cu cât umiditatea aerului este mai ridicată.

Pentru prevenirea condensării pe produse a vaporilor de apă din aer la scoaterea din depozite este recomandabilă, în unele cazuri, operaţia denumită temperare. Această operaţie constă în încălzirea parţială a produselor refrigerate înainte de a veni în contact cu aerul exterior, până când temperatura suprafeţei lor creşte peste temperatura punctului de rouă al aerului exterior. În funcţie de durata în care produsele scoase din depozite vor sta în contact cu aerul exterior, de natura produselor, de dimensiunile

Fig.3.3. Temperaturi minime de încălzire a produselor refrigerate la scoaterea din depozit în funcţie de parametrii aerului ambiant, în vederea evitării condensării

60

acestora şi de intensitatea circulaţiei aerului exterior peste produse, temperarea se face până la o anumită temperatură peste cea a punctului de rouă al aerului exterior. Orientativ, în fig. 3.3. sunt redate temperaturile minime până la care trebuiesc încălzite produsele scoase din depozit pentru a se preveni condensarea în funcţie de temperatura şi umiditatea relativă a aerului exterior.

Pentru transportul produselor refrigerate se utilizează mijloace de transport auto, feroviare, navale sau aeriene, prevăzute cu instalaţii proprii de producere a frigului sau cu posibilităţi de menţinere a microclimatului interior fără instalaţii de producere a frigului (răcire cu gheaţă de apă, cu gheaţă carbonică, răcire cu zerotoare).

61

IV. CONGELAREA

4.1. Aspecte generale privind congelarea

Congelarea constă în răcirea produselor alimentare până la temperaturi inferioare punctului de solidificare a apei conţinute în produs, adică o răcire cu formare de cristale de ghiaţă.

Scopul principal al congelării este conservarea produselor alimentare perisabile. Din acest punct de vedere, congelarea, ca metodă de conservare, măreşte durata admisibilă de păstrare a produselor alimentare de peste 5 ... 50 ori faţă de conservarea prin refrigerare.

Mărirea conservabilităţii obţinută prin congelare (asigurându-se şi condiţiile necesare depozitării în stare congelată) se bazează pe efectele temperaturilor scăzute de încetinire puternică sau inhibare completă a dezvoltării microorganismelor, de reducere sau stopare a proceselor metabolice în cazul produselor cu viaţă şi de reducere a reacţiilor chimice şi biochimice.

Având în vedere nivelele temperaturilor minime de înmulţire a microorganismelor psihrofile, se consideră ca valoare maximă a temperaturii de congelare a produselor alimentare, în general, temperatura de -10°C. Sub această temperatură, dezvoltarea microorganismelor este practic neglijabilă. În cadrul tehnologiilor de congelare a diferitelor produse alimentare de origine animală se folosesc însă temperaturi mai scăzute în produs şi eventual, se utilizează metode de inactivare a enzimelor proprii, în vederea reducerii activităţii tuturor agenţilor modificatori.

Congelarea asigură mărirea apreciabilă a conservabilităţii produselor alimentare, dar aceasta necesită respectarea, pe lângă condiţiile impuse de specificul tehnologiei respective şi a unei serii de condiţii general valabile :

- utilizarea unor materii prime şi produse de calitate corespunzătoare; introducerea acestora în spaţiile sau aparatele de congelare cât mai repede posibil după producerea lor (excepţie făcând produsele a căror tehnologii impun o anumită durată între momentul producerii şi introducerii la răcire, durată necesară desfăşurării unor procese biochimice);

- asigurarea tuturor elementelor igienico-sanitare necesare evitării contaminării cu microorganisme a produselor înaintea congelării sau după decongelare;

- asigurarea unor temperaturi de refrigerare adecvate în cazurile în care produsele nu sunt introduse direct în spaţiile sau aparatele de congelare sau nu sunt utilizate imediat după decongelare;

- evitarea congelării produselor alimentare improprii consumului, deoarece această metodă de conservare nu îmbunătăţeşte calităţile iniţiale; în cazul unor specii de legume şi fructe este necesară inactivareaenzimelor endogene şi care de regulă se face prin tratament termic – denumit blanşare.

Într-o accepţiune mai largă, procesul tehnologic de conservare prin congelare a unui produs poate cuprinde următoarele faze: tratamentul sau tratamentele preliminare, congelarea propriu-zisă, ambalarea, depozitarea în stare congelată, transportul, decongelarea, păstrarea de scurtă durată în stare decongelată până la consum sau utilizare într-un proces de fabricaţie.

Înainte de a fi supuse congelării propriu-zise, produsele alimentare sunt supuse unor operaţii şi tratamente preliminare specifice tipului de produs, metodei de congelare

62

utilizate şi scopului căruia îi este destinat produsul respectiv.În cazul în care produsul nu este supus congelării în faza "caldă", atunci

refrigerarea poate fi privită ca un tratament preliminar.Ca tratamente şi operaţii preliminare pot fi amintite: îndepărtarea părţilor

necomestibile, spălarea, sortarea, blanşarea, răcirea, porţionarea, ambalarea etc. Aplicarea corectă a acestor tratamente şi operaţii are o importanţă deosebită asupra calităţii ulterioare a produselor supuse congelării. Tratamentele şi operaţiile preliminare, fiind specifice fiecărui produs agroalimentar, vor fi analizate mai detaliat în cadrul capitolelor de tehnologii specifice redate în partea a treia a lucrării.

Pentru o înţelegere mai bună a metodelor de congelare este necesară definirea şi cunoaşterea elementelor de bază ale procesului de congelare.

Congelarea unui produs alimentar este procesul de răcire în care au loc următoarele fenomene fizice importante:

- solidificarea într-o anumită proporţie a apei conţinute în produs - mărirea volumului produsului;- întărirea consistenţei.Fenomenele fizice de mai sus au loc ca urmare a schimbului de căldură de la

produsul supus congelării către un mediu de răcire (aer, agenţi frigorifici intermediari sau criogenici etc). Temperatura mediului de răcire trebuie să fie mai scăzută decât temperatura medie finală a produsului supus congelării. Temperatura în produsele alimentare supuse congelării variază în timpul procesului de răcire în funcţie de timp şi locul punctului de măsură. Punctul cu temperatura cea mai ridicată la un moment dat poartă numele de centrul termic al corpului respectiv şi reprezită un indicator al aprecierii stadiului congelării (definiţia centrului termic este valabilă în condiţiile în care mediul de răcire are aceiaşi parametri principali (temperatură, viteză) în jurul corpului răcit.

Congelarea produselor agroalimentare se consideră finalizată în momentul în care temperatura sa medie este egală cu temperatura la care urmează să aibă loc depozitarea. Datorită dificultăţilor mari în stabilirea temperaturii medii a produselor supuse congelării, se poate lua drept criteriu de apreciere a stadiului răcirii temperatura centrului termic. Această temperatură este de obicei cu câteva grade Celsius mai ridicată decât temperatura la care urmează să aibă loc depozitarea produsului respectiv. La corpurile omogene centrul termic se află în centrul geometric al acestora.

Răcirea produselor alimentare sub 0°C este însoţită de un proces de formare a gheţii, începând cu o anumită temperatură, caracteristică fiecărui produs, denumită temperatura punctului crioscoplc.

Procesul de formare a gheţii începe atunci când sunt condiţii prielnice, prin agregarea unui grup de molecule de apă într-o particulă ordonată denumită nucleu de cristal. În mod obişnuit, formarea nucleului de cristal are loc la o subrăcire a apei sau soluţiei apoase. După formarea nucleelor de cristal are loc faza de creştere a acestora, fază care se desfăşoară la temperaturi foarte apropiate de temperatura punctului de congelare; aceasta înseamnă că iniţierea cristalizării se face cu un consum energetic mai mare decât desfăşurarea acesteia. Viteza de creştere a cristalelor de gheaţă este determinată în principal de temperatura şi viteza de preluare a călduri produsului. Astfel, dacă ceilalţi parametri rămân constanţi, odată cu scăderea temperaturii viteza de creştere a cristalelor scade, ca urmare a creşterii vâscozităţii fazei congelabile din produs. Scăderea temperaturii superficiale a produsului supus congelării, măreşte diferenţa de temperatură dintre suprafaţa şi faza încă necongelată, contribuind astfel la

63

mărirea vitezei de creştere a cristalelor de gheaţă.Viteza cu care avansează frontul de formare a cristalelor de gheaţă de la

suprafaţa produsului spre interiorul acestuia se numeşte viteză de congelare şi se exprimă de obicei în cm/h sau m/h.

Considerând un produs alimentar omogen sub formă de placă cu suprafaţa exterioară S (m2) prin care are loc schimbul de căldură cu mediul de răcire şi presupunând că la momentul frontul de gheaţă se găseşte la distanţa de suprafaţa S (spre centrul termic), într-un interval de timp elementar , frontul de gheaţă va înainta cu . Presupunând că temperatura mediului de răcire, şi temperatura la care are loc congelarea, , sunt constante pe durata congelării, cantitatea de căldură dQ preluată de la produs de către mediul de răcire va fi egală cu căldura latentă extrasă de la cantitatea de apă dW care congelează în stratul de grosime cu căldura latentă Din ipotezele de mai sus se poate scrie:

(4.1)

Cantitatea de apă (soluţie apoasă) dW poate fi determinată în funcţie de volumul de gheaţă dV ce se formează:

(4.2)

în care:- este densitatea produsului alimentar congelat, în kg/m3;

W- cantitatea totală de apă conţinută de produsul respectiv, în kg apă/kg, produs;K - coeficientul global de transfer termic de la frontul de gheaţă la mediul de

răcire, în kW/m2K.Coeficientul global de transfer termic, K este dat de relaţia:

(4.3)

în care: este coeficientul de convecţie de la mediul de răcire la suprafaţa frontului de

gheaţă, în kW/m2K; - coeficientul de conductibilitate termică a produsului congelat, în kW/mK.

Înlocuind relaţiile (4.2) şi (4.3) în relaţia (4.1), rezultă:

(4.4)

Notând viteza de congelare cu rezultă din (4.4):

64

(4.5)

În realitate, în marea majoritate a cazurilor, procesul de congelare este un proces nestaţionar în care temperatura mediului de răcire variază pe tot parcursul procesului în aşa fel încât viteza de răcire dată de relaţia (4.5) este tot timpul variabilă ca şi în cazul refrigerării. De aceea, pentru a caracteriza un proces de congelare din punct de vedere al intensităţii răcirii, se ia drept criteriu viteza medie liniară de congelare dată de relaţia:

(4.6)

în care:- este distanţa cea mai mică dintre centrul termic şi suprafaţa produsului, în

cm sau m; - durata congelării de la o temperatură iniţială uniformă de 0°C până la

temperatura care se urmăreşte a se obţine în centrul termic, în ore.

În funcţie de viteza medie liniară de congelare, , Institutul Internaţional al Frigului recomandă următoarea clasificare a metodelor de congelare:

- congelare lentă < 0,5 cm/h;- congelare rapidă = 0,5 ... 3 cm/h;- congelare foarte rapidă = 3 ... 10 cm/h;

- congelare ultrarapidă = 10 … 100 cm/h.

Viteza de congelare minimă la care are loc procesul de răcire trebuie astfel stabilită încât să nu producă modificări microbiologice şi enzimatice nedorite.

Clasificarea metodelor de congelare se poate face şi după alte criterii în afara vitezei medii de congelare. Astfel, în multe ţări, produsele conservate prin congelare se întâlnesc sub următoarele denumiri :

- produse congelate ("Frozen foodstuffş"); - produse congelate rapid ("Deep-Frozen foodstuffs").Produsele congelate sunt obţinute printr-o congelare obişnuită, pe parcursul

căreia, temperatura medie a acestora coboară sub -10°C într-o durată care nu permite declanşarea reacţiilor enzimatice şi microbiologice nedorite; depozitarea acestor produse congelate se face la temperaturi sub -10°C. Această metodă se caracterizează prin adoptarea unor viteze medii liniare de congelare de 0,1 ... 0,5 cm/h şi este folosită pentru produse cu grosimi mari, cum ar fi: carne în carcase, sau blocuri, unt sau alte grăsimi ambalate în lăzi etc.

Produsele congelate rapid se obţin la viteze medii liniare de congelare mai mari de 0,5 cm/h. Producerea, depozitarea şi distribuirea produselor congelate rapid presupunerespectarea următoarelor condiţii:- traversarea zonei de formare şi creştere a cristalelor de gheaţă (denumită şi zonă de congelare) într-un timp cât mai scurt. Pentru majoritatea produselor alimentare de origine animală zona de congelare este cuprinsă între -1 ... -5°C;

65

- temperatura medie a produselor să fie mai mică de -18°C;- depozitarea, transportul şi desfacerea produselor să se facă la

temperaturi mai mici de -18°C, fără variaţii importante ale acestora;- fiecare produs congelat rapid pus în vânzare va avea ambalaj individual inert faţă de conţinut, rezistent din punct de vedere mecanic, impermeabil;- interzicerea vânzării produselor alimentare sub denumirea de "produse congelate rapid" în cazul decongelării accidentale (parţiale sau totale), chiar dacă,ulterior, acestea au fost recongelate.

Respectarea condiţiilor de mai sus asigură o calitate superioră produselor congelate rapid, garantată din punct de vedere sanitar şi comercial.

4.2. Metode de congelare

Metoda de congelare defineşte mijloacele materiale şi modul în care este preluată căldura de la un produs în vederea congelării acestuia. În cadrul aceleiaşi metode.există variante de realizare practică denumite procedee de congelare. Trebuie subliniat faptul că în literatura de specialitate nu există consens în definirea noţiunilor de metodă de congelare, procedeu de congelare şi sistem de congelare.

În funcţie de modul de desfăşurare a procesului de congelare se deosebesc trei sisteme de congelare şi anume: cu funcţionare discontinuă (în şarje), cu funcţionare semicontinuă şi cu funcţionare continuă.

Sistemul de congelare cu funcţionare discontinuă (în şarje) presupune introducerea produselor ce vor fi supuse congelării în incinte special amenajate, după care instalaţia de răcire aferentă intră în funcţiune; după atingerea în produs a temperaturii prescrise, instalaţia de răcire se opreşte, iar produsele congelate sunt descărcate. Acest sistem de congelare este simplu, dar prezintă următoarele dezavantaje:- necesită manipulări importante ale produselor supuse congelării, datorită gradului redus de mecanizare şi automatizare a încărcării / descărcării acestora;- necesitatea supradimensionării instalaţiei frigorifice datorită neuniformităţii sarcinii termice;

- durate relativ mari de congelare;- staţionare îndelungată a produselor până la începerea procesului de congelare.Sistemul de congelare cu funcţionare semicontinuă se caracterizează prin aceea

că o anumită cantitate de produse este introdusă (spre congelare) sau scoasă (congelată) în/din aparatul de congelare la un interval de timp constant. În acest fel, aparatele de congelare sunt încărcate în permanenţă cu o aceeaşi cantitate de produse (cu excepţia pornirilor-opririlor-operaţiilor de întreţinere), sarcina instalaţiei frigorifice fiind constantă. Introducerea şi scoaterea produselor congelate în sistemul semicontinuu se poate mecaniza şi automatiza.

Sistemul de congelare cu funcţionare continuă se caracterizează prin aceea că trecerea produselor prin aparatul de congelare se realizează continuu sau întrerupt ritmic. Aplicarea sistemului de congelare cu funcţionare continuă presupune următoarele condiţii:

- existenţa liniilor continue la tratamentele preliminare;- limitarea grosimii produselor supuse congelării în scopul scurtării duratei de

congelare şi a reducerii gabaritului aparatelor;- capacităţi de congelare relativ mari (de obicei capacităţi de peste 1 tonă/h)

deoarece la capacităţi mici costurile de amortizare ale mecanizării şi automatizării devin

66

inacceptabil de mari.Principalele metode de congelare a produselor agroalimentare sunt: congelarea

cu aer răcit, congelarea prin contact cu suprafeţe metalice răcite, congelarea cu agenţi criogenici, congelarea prin contact cu agenţi intermediari.

4.3. Depozitarea produselor congelate

Scopul principal al congelării produselor agroalimentare este prelungirea duratei de conservare. Pentru asigurarea duratei scontate de depozitare a produselor congelate este necesar să fie îndeplinită o serie de condiţii de microclimat în care acestea sunt păstrate. În acest scop sunt special amenajate.

Cel mai utilizat sistem de răcire utilizează instalaţii frigorifice cu amoniac, cu comprimare mecanică utilizate spaţii frigorifice în două trepte. Răcirea aerului în depozitele frigorifice se realizează cel mai adesea cu răcitoare de aer cu convecţie forţată, cu aspiraţie şi refulare libere (fără tubulaturi).

Congelarea produselor realizată după una dintre metodele descrise anterior este urmată de o depozitare, de cele mai multe ori, de durată relativ lungă, în alte spaţii decât în cele în care s-a făcut congelarea.

S-a arătat că temperaturile scăzute, inferioare punctului de congelare a produselor, încetinesc, puternic dezvoltarea şi înmulţirea microorganismelor, frânează sau opresc procesele biochimice şi chimice şi determină o serie de modificări fizice sau fizico-chimice mai mult sau mai puţin importante.

Pentru fiecare produs congelat în parte, în funcţie de parametrii de depozitare, există durate limită de depozitare, peste care produsele îşi modifică inacceptabil calitatea şi devin inutilizabile.

În afara asigurării unor temperaturi scăzute constante de depozitare la un nivel cel puţin la fel de scăzut ca şi temperatura finală de congelare, este necesar să se asigure o serie de condiţii cu privire la:

- umiditatea relativă a aerului;- ventilaţia şi distribuţia aerului la nivelul produselor;- congelarea prealabilă a produselor introduse în depozit;

- compatibilitatea de depozitare mixtă a mai multor feluri de produse;- gradul de încărcare cu produse a depozitului;- ambalarea şi aşezarea produselor în depozit;- asigurarea igienei pe tot parcursul depozitării produselor;- modul de funcţionare şi exploatare a instalaţiei frigorifice;- rulajul şi manipularea produselor.Ne vom referi pe scurt la toate aceste condiţii.Temperatura aerului. Nivelul temperaturii aerului necesar în depozitele

frigorifice de produse congelate depinde în primul rând de natura produsului, fiind mai scăzut sau cel mult egal cu temperatura finală a produsului în urma procesului de congelare.

În capitolele de tehnologii frigorifice specifice diferitelor grupe de produse agroalimentare vor fi indicate temperaturile optime de depozitare în stare congelată a acestora.

Pentru un produs alimentar oarecare, nivelul temperaturii aerului la depozitare în stare congelată este determinată de durata necesară de depozitare. Ca regulă generală, cu cât temperatura aerului este mai scăzută, cu atât durata admisibilă de depozitare este mai

67

mare, deoarece, în acest caz, modificările calităţii produsului sunt mai mici. În acelaşi timp, însă, utilizarea unor temperaturi de depozitare mai scăzute implică o creştere a consumurilor energetice şi o creştere a cheltuielilor generale de exploatare.

Temperaturi de -25...-30°C sunt uzuale pentru antrepozite frigorifice construite în multe ţări avansate. În ţara noastră, cele mai multe dintre frigoriferele construite sunt proiectate pentru temperaturi de depozitare de -20 ... -22°C.

Umiditatea aerului. Umiditatea aerului se recomandă a fi cât mai mare posibilă, la limită, umiditatea relativă putând ajunge la saturaţie. Dat fiind nivelul scăzut al temperaturii, umiditatea relativă foarte ridicată nu mai este limitată ca în cazul depozitării produselor refrigerate, caz în care, umidităţi prea ridicate pot determina sau favoriza dezvoltări nedorite ale microorganismelor.

Cu cât umiditatea relativă a aerului este mai apropiată de starea de saturaţie, cu atât sunt mai reduse pierderile în greutate ale produselor depozitate.

Ventilaţia şi distribuţia aerului la nivelul produselor. Sistemul de ventilaţie şi distribuţie a aerului depinde de tipul constructiv de depozit, de natura produselor, de modul de manipulare a produselor şi de mărimea camerelor de depozitare.

Dacă se acceptă că sarcina tehnologică a unei camere frigorifice este nulă, adică, dacă se consideră că temperatura produselor introduse în cameră este egală cu temperatura de depozitare, atunci ventilaţia aerului are drept scop uniformizarea temperaturilor şi preluarea căldurii pătrunse în depozite prin izolaţii, deschideri de uşi etc. Dacă [kcal/h] este necesarul total de frig pentru depozitare, atunci debitul necesar de aer pentru preluarea căldurii este dat de relaţia:

(4.7)

în care:- este căldura specifică aerului, în kcal/kgf °C;- diferenţa de temperatură a aerului la locul de unde se preia căldura, în °C;

- greutatea specifică a aerului, în kgf/m3.Considerându-se o încălzire a aerului la trecerea peste produse de cca. 3°C şi

având în vedere faptul că la -20°C aerul are căldura specifică volumetrică de 0,31 kcal/m3 °C, relaţia de mai sus conduce la un criteriu practic orientativ de echivalenţă a numărului de m3/h de aer recirculat cu numărul de kcal/h putere frigorifică în cazul antrepozitelor frigorifice cu temperatura de depozitare de -20°C.

Ca sisteme de distribuţie a aerului se utilizează, în principal, sistemul cu refulare prin tubulaturi cu fante şi aspiraţie liberă sau sistemul cu refulare liberă şi aspiraţie liberă.

Reîmprospătarea aerului interior se realizează, în principal, prin deschiderea uşilor în timpul manipulărilor, nefiind prevăzute sisteme speciale de introducere a aerului proaspăt din exterior.

Congelarea prealabilă a produselor introduse în depozit. Aşa cum s-a mai amintit anterior, este indicat ca produsele introduse în depozit să fie congelate până la o temperatură cel mult egală cu temperatura de depozitare sau mai coborâtă. Acest lucru presupune ca produsele să fie corect şi complet congelate la introducerea în depozit. Introducerea în depozit a unor produse cu temperaturi mai ridicate decât cele de depozitare, conduce la mărirea pierderilor în greutate, la fluctuaţii nedorite de temperatură cu implicaţii nefavorabile asupra celorlalte produse depozitate şi la

68

creşterea sarcinii de răcire a instalaţiei frigorifice aferente.Compatibilitatea de depozitare mixtă a mai multor feluri de produse.

Compatibilitatea de depozitare mixtă a produselor congelate este determinată în special de capacitatea de emanare de mirosuri şi, respectiv, de capacitatea de preluare de mirosuri a produselor. Cu cât temperaturile de depozitare sunt mai ridicate, cu atât pericolul contaminării cu mirosuri este mai mare. Din acest punct de vedere, este indicat ca nivelul temperaturii de depozitare să fie cât mai scăzut posibil.

Se consideră că utilizarea unor temperaturi de depozitare de -27...-30°C asigură condiţii de depozitare a produselor alimentare diferite fără un pericol accentuat al contaminării cu mirosuri. .

Dintre produsele alimentare de origine animală care pot emana mirosuri specifice sunt peştele, brânza ş.a., iar dintre cele care pot prelua mirosuri, sunt untul, smântână, îngheţata, carnea, păsările ş.a.

Gradul de încărcare cu produse a depozitului. Ca şi în cazul depozitării în stare refrigerată, este necesar ca încărcarea cu produse a depozitelor de congelate să se facă la capacitatea nominală prevăzută prin proiect. Încărcarea sub capacitatea nominală sau peste aceasta se răsfrânge negativ asupra calităţii produselor depozitate şi asupra pierderilor în greutate.

Ambalarea şi aşezarea produselor în depozit. În cele mai multe cazuri, depozitarea în stare congelată a produselor se face în stare ambalată. Ambalarea produselor conduce la reducerea pierderilor în greutate, reducerea pericolului de contaminare în timpul manipulărilor şi la uşurarea operaţiilor de manipulare şi aşezare în depozit.

Aşezarea produselor în interiorul depozitului se realizează în aşa fel încât să nu perturbe circulaţia scontată a aerului, să nu fie în contact direct cu pardoseaua, cu pereţii sau alte obiecte interioare (stâlpi, carcasele răcitoarelor de aer ş.a.). Este de preferat ca dispoziţia produselor în depozit să se facă lotizat şi cu interspaţii între loturi pentru a permite o manipulare corectă şi posibilitatea permanentă de control.

Asigurarea igienei pe tot parcursul depozitării produselor. Deşi datorită temperaturilor scăzute posibilităţile de dezvoltare a microorganismelor în interiorul depozitelor de produse congelate sunt mai mici, este necesar să se asigure şi să se respecte toate condiţiile igienico-sanitare legate atât de spaţiul de depozitare, cât şi de produsele congelate.

O sursă importantă de contaminare microbiană o reprezintă praful care poate să se formeze ca urmare a rulării transpaletelor şi electrostivuitoarelor pe pardosea, în cazul în care calitatea stratului superficial al acesteia este necorespunzătoare.

Se recomandă ca, cel puţin o dată pe an, să se procedeze la o dezinfecţie a spaţiilor de depozitare a produselor congelate.

Modul de funcţionare şi exploatare a instalaţie frigorifice. Modul de funcţionare şi exploatare a instalaţiei frigorifice şi a spaţiului tehnologic de depozitare a produselor congelate influenţează substanţial calitatea produselor şi economicitatea depozitării acestora.

Sunt de subliniat trei aspecte principale legate de corelarea dintre necesarul de frig şi puterea frigorifică a compresoarelor în funcţiune pe circuitul aferent camerei frigorifice respective, decongelarea răcitoarelor de aer şi durata totală de menţinere în stare deschisă a uşilor de la camera respectivă.

Funcţionarea instalaţiei frigorifice cu un număr insuficient de compresoare care să asigure o putere frigorifică egală cu necesarul de frig este, de cele mai multe ori,

69

cauza nerealizării temperaturilor necesare în camerele frigorifice. Dacă compresoarele sunt dotate cu sisteme de reglare automată a capacităţii frigorifice, atunci corelarea dintre necesarul de frig şi puterea frigorifică se realizează automat, fără intervenţia personalului de exploatare. În lipsa sistemelor de reglare automată este necesară o supraveghere permanentă din partea personalului de exploatare, care va trebui să pornească sau să oprească un anumit număr de compresoare, în aşa fel încât să se asigure corelarea puterii frigorifice cu necesarul de frig.

Acumularea zăpezii pe suprafeţele vaporizatoarelor conduce la diminuarea puterii frigorifice a răcitoarelor de aer. Acest fapt conduce la necesitatea decongelării periodice a răcitoarelor de aer. Practica exploatării a arătat că nerespectarea frecvenţei de decongelare corecte şi complete a răcitoarelor de aer constituie de multe ori cauza nerealizării parametrilor aerului din interiorul depozitelor frigorifice. În plus, prelungirea duratei de funcţionare cu răcitoarele de aer nedecongelate, face mai dificilă operaţia de decongelare.

Pătrunderile de căldură prin secţiunea uşilor deschise şi neprotejate prin perdele de aer, batanţi sau sisteme cu benzi transparente din material plastic, pot ajunge la valori de câteva ori mai mari decât pătrunderile de căldură prin izolaţii în acelaşi interval de timp (fig. 4.1.). De aceea, dacă uşile spaţiilor frigorifice nu sunt dotate cu sisteme de mecanizare şi automatizare a închiderii şi deschiderii, este strict necesar ca perioadele de menţinere în poziţie deschisă a uşilor să fie reduse la maximum posibil. Practica exploatării depozitelor frigorifice a arătat faptul că pătrunderile de căldură prin secţiunea uşilor deschise, ca urmare a unor perioade nejustificat de mari de menţinere în poziţie deschisă a acestora, constituie o cauză majoră a nerealizării temperaturilor interioare şi a unor pierderi mari în greutate a produselor depozitate.

Fig 4.1. Pătrunderi de căldură prin secţiunea uşilor deschise la un depozit de produse congelate (dimensiunile golului

uşii 2500 mm x 2500 mm)

70

4.4. Ambalarea în cazul produselor congelate

4.4.1. Aspecte generale

În definiţia sa generală, amabalajul este un material sau obiect realizat din diverse materiale cum ar fi mase plastice, metal, hârtie ş.a. cu rolul de a cuprinde produsele în timpul depozitării, manipulării, transportului şi vânzărilor acestora.

Ambalarea produselor congelate poate fi efectuată înainte sau după congelare, folosind două tipuri de ambalaje şi anume:

- ambalaje primare care vin în contact direct cu produsul alimentar;- ambalaje de transport care conţin mai multe ambalaje primare.

Ambalajele primare trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:- să fie inerte faţă de produsul ambalat şi să nu degaje în timp mirosuri sau

substanţe toxice care pot face alimentele respective improprii pentru consum;- să fie impermeabile la lichide, grăsimi, vapori de apă, oxigen, substanţe

volatile (mirosuri) etc. Impermeabilitatea la aceste substanţe depinde de natura produsului congelat, durata şi condiţiile de depozitare etc;

- penetrabilitate cât mai redusă la lumină (în special la radiaţiile ultraviolete şi albastre din spectrul luminii). Această condiţie trebuie avută în vedere la ambalarea produselor cu conţinut sensibil de grăsimi şi care se vor vinde prin vitrine frigorifice;

- elasticitate, rezistenţă mecanică şi stabilitate la acţiunea umidităţii în condiţii normale de producţie, transport şi desfacere;

- să aibă rezistenţă termică scăzută dacă se foloseşte ca ambalaj primar înainte de congelare în scopul facilitării schimbului de căldură produs-mediu de răcire;

- să fie rezistent la condensări repetate atât pe partea produsului ambalat cât şi pe partea de contact cu mediul exterior;

- să aibă comportare satisfăcătoare în maşina de format-ambalat cât şi la imprimare;- să aibă un coeficient de reflexie ridicat pentru a reduce pătrunderile de căldură spre produsul ambalat în cazul expunerii spre vânzare;- să aibă preţ cât mai redus;

- să aibă aspect comercial cât mai atrăgător;Pentru ambalajele de transport care nu au contact direct cu produsele alimentare

sunt importante respectarea condiţiilor de la punctele a,d,e şi i.Există o mare diversitate de tipuri de ambalaje pentru produse congelate; forma,

capacitatea, grosimea materialelor din care sunt confecţionate, modul de fabricare a lor, design-ul etc. sunt determinate de natura produsului şi caracteristicile sale. Dintre cele mai uzuale tipuri de ambalaje primare pot fi amintite: pungile obişnuite, pungile termocontractibile care permit ambalarea sub vid, pungile termorezistente care permit decongelarea, încălzirea şi chiar fierberea produselor fără îndepărtarea ambalajului, cutiile şi caserolele, acestea din urmă fiind folosite, în special, la congelarea preparatelor culinare, permiţând totodată şi reconvertirea acestora în momentul utilizării.

Ca ambalaje de transport se utilizează cutii mari, lăzi, acoperiri textile (în cazul carcaselor de carne congelată), bidoane, saci etc.

Un loc aparte îl ocupă containerizarea containerele pentru transportul produselor congelate, care au cunoscut o dezvoltare deosebită ce implică aspecte tehnice şi tehnologice speciale.

72

4.4.2. Materiale de ambalare

Ambalajele pentru produse alimentare congelate se confecţionează din materiale cum ar fi mase plastice (substanţe chimice formate din macromolecule sau polimeri de provenienţă naturală sau produse industriale din gaze naturale, petrol ş.a.), materiale metalice şi materiale pe bază de celuloză. Deoarece aceste materiale nu sunt chimic pure, ci cuprind pe lângă materialul propriu-zis şi o serie de alte substanţe (de exemplu, în cazul maselor plastice, ele cuprind o serie de aditivi cum ar fi plastifianţi, stabilizatori, antioxidanţi ş.a.) este necesar ca, orice material utilizat pentru produse alimentare să aibă vizele cerute de legislaţia în vigoare.

În continuare, se vor menţiona principalele materiale mai des utilizate la confecţionarea ambalajelor pentru produse alimentare congelate.

Polietilena (PE) este obţinută din polimerizarea etilenei şi poate fi de trei tipuri:- PE de mică densitate (mai mică decât 0,925 kg/dm3), obţinută la presiuni foarte mari, de 1000...2000 bar;- PE de densitate medie (0,9216...0,940 kg/dm3), obţinută la presiuni mijlocii, de 35...50 bar;- PE de înaltă densitate (0,941...0,965 kg/dm3) obţinută la presiuni mici, de 8...10 bar.

Proprietăţile mecanice şi chimice depind de densitatea PE. Cea mai utilizată este polietilena, de mică densitate, datorită proprietăţilor mecanice şi a stabilităţii la temperaturi scăzute. PE de înaltă densitate, având o rigiditate mai mare, se pretează la confecţionarea ambalajelor utilizate la maşini automate de ambalare a produselor.

Polipropilena (PP) are proprietăţi chimice superioare în comparaţie cu polietilena şi anume:

- permeabilitate mult mai mică la vapori de apă;- coeficient de contracţie mai mare şi rigiditate mai mare (indiferent că este obţinută prin injectare cu extrudere sau injectare cu suflare), ceea ce o face să fie utilizată pentru obţinerea foliilor termocontractibile;- stabilitate dimensională mult mai bună, ceea ce permite obţinerea de ambalaje cu pereţi subţiri şi a foliilor de grosimi foarte mici;- stabilitate mare la umiditate, ceea ce o face să fie preferată la realizarea de ambalaje pentru produse în stare lichidă.

Policlorura de vinil (PVC) este un amestec de cloruri de vinilin, cu proprietăţi chimice şi fizico-mecanice superioare. Policlorura de vinil utilizată la confecţionarea ambalajelor pentru produse alimentare este de tip moale, obţinută prin adăugare de plastifianţi, care-i reduc duritatea şi de stabilizatori (stearatul de calciu). Plastificarea PVC-ului cu 25% dibutil-ftalat îi conferă o bună rezistenţă la atacul bacteriilor şi mucegaiurilor.

Folia de PVC este uşor termosudabilă, stabilă la efectele luminii, rezistenţă la temperaturi scăzute. Poate fi obţinută ca folie transparentă sau opacă, putându-se colora prin adăugare de pigmenţi.

Hârtiile utilizate la ambalarea produselor alimentare congelate sunt hârtii, de regulă, cu compoziţii speciale şi acoperite cu straturi de ceruri, parafină sau mase plastice (polietilenă, polipropilena, policlorura de vinil ş.a.)

Celofanul se foloseşte numai cu acoperiri pe o faţă sau pe ambele cu diverse lacuri alimentare sau împreună cu alte materiale de ambalare, alcătuind materiale multistrat.

Cartonul utilizat la confecţionarea ambalajelor primare este, de regulă, acoperit

73

pe o faţă sau pe ambele cu mase plastice, parafină, ceruri sau metale.La confecţionarea ambalajelor de transport se utilizează cartonul ondulat sau

mucavaua.Aluminiul se utilizează sub formă de folie ca atare sau cu acoperiri cu lacuri

alimentare sau mase plastice. Prezintă avantajul de a permite ambalarea produselor cu forme neregulate, prin mularea pe acestea, eliminând golurile de aer dintre ambalaj şi produs.

Ambalajele multistrat sunt realizate din câteva folii de materiale diferite, ceea ce conferă ambalajului proprietăţi superioare în raport cu fiecare dintre materialele componente.

Există diverse tehnologii de realizare a foliilor multistrat prin utilizarea de adezivi (la temperaturi şi presiuni ridicate, convenabil alese).

4.5. Decongelarea produselor

Decongelarea produselor congelate reprezintă procesul de readucere a produselor la o stare termică a cărei temperatură este superioară punctului de congelare.

Principalele efecte negative asupra produselor alimentare care se pot poduce în timpul decongelării sunt de natură chimică (insolubilizarea proteinelor, oxidarea lipidelor etc), de natură fizică (recristalizări, modificări de volum) de natură microbiologică (dezvoltarea microorganismelor a căror activitate a fost inhibată sau încetinită sub acţiunea temperaturilor scăzute).

În comparaţie cu procesul de congelare, decongelarea prezintă, în general, următoarele aspecte importante:- transferul de căldură la interiorul produsului este mult mai puţin intens şi, în consecinţă, duratele sunt mai mari la decongelare, pentru aceleaşi diferenţe medii de temperatură între mediul de încălzire şi produs şi, respectiv, între produs şi mediul de răcire;- în practică, diferenţele maxime admisibile de temperatură (mediu de încălzire-produs) sunt mai mici decât diferenţele de temperatură la congelare (produs-mediu de răcire);- "palierul de decongelare" (intervalul de timp din cadrul procesului în care temperatura produsului rămâne constantă este mai extins în raport cu "palierul de congelare".

Decongelarea se face în scopul consumului sau în scopul utilizării produselor în diverse procese de prelucrare.

În funcţie de natura produsului congelat şi caracteristicile acestuia şi de scopul decongelării, aceasta se poate realiza cu aport de căldură către produs, prin mai multe metode: decongelarea în aer, în apă, în abur, în câmp electric (cu curenţi de înaltă frecvenţă), cu microunde.

După destinaţia produselor decongelate, procesul de decongelare constă în aducerea produselor până la o temperatură apropiată de nivelul temperaturii produselor refrigerate (carne în carcase, păsări, peşte etc.) sau până la o temperatură superioară acestui nivel, în acest din urmă caz, încălzirea făcându-se în vederea consumului (preparate culinare, produse de patiserie ş.a.). În primul caz, decongelarea se mai numeşte şi decongelare separată (în sensul că procesul nu cuprinde şi faza de încălzire sau preparare culinară termică), iar în al doilea caz, se numeşte decongelare directă.

Decongelarea în aer este o metodă cu largă aplicabilitate, dar, în comparaţie cu celelalte metode de decongelare, prezintă ca dezavantaje pierderi în greutate mai mari a produselor, durate mai mari ale procesului şi posibilităţi de oxidare a straturilor

74

superficiale ale produselor.Decongelarea separată în aer poate fi realizată în spaţii cu convecţie naturală

(caz în care parametrii aerului sunt fie nedirijaţi, fie cu mari variaţii, în funcţie de poziţia produsului în spaţiul tehnologic) sau în spaţii cu convecţie forţată (cu parametrii dirijaţi ai aerului).

Decongelarea în aer având parametrii dirijaţi (temperatură, viteză, umiditate) este superioară din punct de vedere calitativ în raport cu decongelarea naturală în condiţii nedirijate, atât din punct de vedere microbiologic, cât şi din punct de vedere al pierderilor în greutate.

Parametrii aerului influenţează în mod direct durata procesului de decongelare şi, prin aceasta, şi calitatea produselor decongelate.

Temperaturile aerului au valori cuprinse, în general, între 4°C şi 20°C. Temperaturi mai mici decât 4°C prelungesc mult durata decongelării, cu implicaţii defavorabile atât asupra necesarului de spaţiu, care, pentru capacităţi de producţie mari poate deveni prohibitiv de mare, cât şi asupra calităţii din punct de vedere microbiologic, ca urmare a dezvoltării bacteriilor psihrofile. Temperaturi mai mari de 20°C pot conduce la modificări pronunţate de culoare la suprafaţa produselor, modificări de calitate ca urmare a acţiunii microorganismelor mezofile şi a proceselor de oxidare a grăsimilor.

Vitezele aerului la nivelul produselor sunt cuprinse între 0,3 m/s şi 3 m/s. Valori mai mici decât 0,3 m/s conduc la prelungiri, uneori inacceptabile ale duratei procesului, iar viteze mai mari decât 3 m/s pot conduce la situaţii neeconomice, cheltuielile suplimentare întrecând avantajele datorate reducerii duratei de decongelare.

Umiditatea relativă a aerului în cazul decongelării produselor neambalate este cuprinsă între 95 % şi 98 % pe toată durata procesului, cu excepţia primei faze, în care suprafaţa produsului este încă suficient de rece pentru a determina condensări ale vaporilor de apă pe produse, când umiditatea este mai scăzută pentru a preveni aceste condensări. Umidităţi relative ale aerului diferite de limitele date mai sus nu implică riscuri de alterare dacă se respectă nivelul temperaturii aerului. Utilizarea unor umidităţi mai scăzute de 85% poate conduce însă la pierderi mărite în greutate, modificări de culoare a suprafeţei produselor şi deshidratări exagerate ale straturilor superficiale ale produselor.

După terminarea decongelării, urmează de obicei o fază de răcire-zvântare cu aer de 0...2°C, necesară pentru a permite păstrarea produselor până la utilizare.

Decongelarea în aer se realizează în aparate cu funcţionare discontinuă, semicontinuă sau continuă. Aparatele sunt similare cu cele destinate refrigerării, dar sunt echipate, pe lângă răcitorul de aer, cu baterii de încălzire şi dispozitive de umidificare a aerului.

În cazul decongelării directe în aer se utilizează temperaturi mai ridicate (uneori mai mari decât 100°C) şi viteze mai mari ale aerului.

Decongelarea în apă prezintă ca avantaje durate mai mici ale procesului oxidări reduse ale grăsimilor şi pierderi în greutate nule (în unele cazuri se pot obţine chiar creşteri în greutate). Dezavantajele metodei sunt sfera mai restrânsă de aplicabilitate, decolorări ale suprafeţei produselor, scăderea consistenţei straturilor superficiale şi pierderi de substanţe nutritive. De obicei, pentru atenuarea dezavantajelor legate de pierderile de substanţe nutritive şi scăderea consistenţei, în apa de congelare se adaugă 1...4% clorură de sodiu. Temperatura apei de congelare este inferioară valorii de 20°C.

75

Aparatele de congelare în apă pot fi cu funcţionare discontinuă sau continuă şi pot funcţiona prin imersia produsului sau stropirea acestuia cu apă.

Decongelarea cu abur utilizează căldura latentă de condensare a aburului la contactul cu suprafeţele mai reci ale produselor. Se poate utiliza şi varianta cu vacuumare, caz în care, la interiorul aparatului, se realizează presiuni de cea 20 mm Hg, presiuni la care temperatura vaporilor de apă generaţi este de cea 21°C. Avantajele acestei variante sunt reducerea oxidării grăsimilor şi scurtarea duratei procesului de decongelare.

Decongelarea prin contact cu suprafeţe metalice se practică în aparate cu plăci similare celor pentru congelare. Temperatura agentului de lucru la interiorul plăcilor este inferioară valorii de 20°C pentru decongelarea produselor solide şi de 40...50°C pentru decongelarea produselor care la temperatura camerei sunt lichide sau semilichide.

Decongelarea cu utilizarea echivalentului caloric al lucrului mecanic efectuat în cadrul unor faze tehnologice de prelucrare cum sunt tocarea cărnii, amestecarea şi malaxarea smântânii cu produse proaspete ş.a. necesită mărunţirea sau tăierea prealabilă a blocurilor de produse congelate sau o încălzire parţială prealabilă a acestora până la valori de -8...-5°C.

Decongelarea cu microunde oferă ca avantaje durate foarte mici de decongelare, uniformitatea decongelării în toată masa produsului şi gabarite foarte mici ale aparatelor.

Decongelarea în câmp electric cu frecvenţe de 27...40 MHz şi tensiuni de 2...30 kV, datorită costurilor specifice de investiţie mai mari cu 40% şi a celor de exploatare cu 200...300% mai mari în raport cu decongelarea în aer, nu are perspective de extindere.

76

V. LIOFILIZAREA

5.1. Aspecte generale privind liofilizarea

Liofilizarea, denumită şi criodesicare, este un procedeu de conservare prin uscare care constă în eliminarea apei dintr-un produs congelat în prealabil, prin sublimarea sub vid, (adică trecerea directă a apei din stare solidă în stare de vapori) şi printr-un aport dirijat de căldură. Liofilizarea conferă produselor proprietăţi superioare în raport cu alte procedee de uscare printr-o mai bună conservare a proprietăţilor produsului proaspăt şi printr-o mare capacitate de rehidratare. Forma, volumul şi structura produselor alimentare cu textură rămân practic neschimbate. În plus, în raport cu congelarea, liofilizarea nu necesită temperaturi scăzute pentru depozitare şi transport. Indiferent însă de acest aspect, trebuie reţinut faptul că, pentru a fi liofilizat, un produs trebuie să fie de calitate superioară şi să prezinte o serie de proprietăţi cum ar fi: conţinut cât mai mare de substanţă uscată, conţinut cât mai redus de grăsimi şi conţinut de apă legată cât mai mic. Calitatea unui produs liofilizat depinde în foarte mare măsură de calitatea iniţială a sa. În cosecinţă, trebuie acordată o importanţă deosebită alegerii materiei prime.

Există două cerinţe tehnologice comune tuturor produselor alimentare şi care au o deosebită importanţă asupra derulării proceselor tratamentului prin liofilizare.

Prima se referă la asigurarea unui raport suprafaţă/volum cât mai mare pentru a uşura sublimarea. Într-adevăr, deoarece din punct de vedere economic sunt de preferat durate cât mai mici ale sublimării, atunci în produsele cu suprafaţă mare şi grosime mică frontul de sublimare va avansa mai repede şi cu mai multă uşurinţă către centrul produselor în raport cu produsele masive şi implicit durata uscării prin sublimare va fi mai mică. În cazul produselor masive, vaporii de apă vor reuşi din ce în ce mai greu să părăsească produsul pe măsura înaintării frontului de sublimare către centrul produsului. Totuşi, din considerente comerciale şi de consum, unele produse alimentare tratate prin liofilizare nu pot avea dimensiuni foarte mici.

A doua cerinţă tehnologică se referă la modul de încărcare a produselor în incinta în care are loc liofilizarea propriu-zisă. în acest sens, repartiţia produselor în incintă trebuie făcută cât mai uniform din punct de vedere al compoziţiei, greutăţii şi grosimii produselor încărcate.

Elementele de bază ale tehnologiei de liofilizare

Tehnologia de liofilizare, aşa cum rezultă din schema redată în fig. 5.1. cuprinde următoarele elemente (procese) de bază:- tratamentele preliminare;- congelarea;- sublimarea (uscarea primară);- uscarea secundară;- condiţionarea şi ambalarea produsului liofilizat;- depozitarea produsului liofilizat;- rehidratarea produsului liofilizat.

Fig. 5.1. Schema procesului de conservare prin liofilizare

77

În unele cazuri, produsele pot fi liofilizate fără a fi supuse la tratamente preliminare.

În cazul în care se fac tratamente preliminare, acestea pot fi:- de natură mecanică (măcinări, omogenizări, trieri, calibrări, spălări,

curăţiri, depelări, tăieri, porţionări, dezosări, tranşări ş.a.);- de natură fizică (inactivări enzimatice, sulfitări, tratamente antioxidante,

crioconcentrări, aplicarea de tratamente termice ş.a.);- de natură chimică (adăugarea în produs de aditivi pentru protecţie,

amelioratori de gust şi aromă, substanţe germicide ş.a.).Pentru extracte de cafea şi de ceai sau pentru unele sucuri de fructe, se poate

practica îndepărtarea unei părţi din apa conţinută prin procedee mai puţin costisitoare. Uneori, pentru mărirea suprafeţei de uscare, se practică granularea produselor.

5.2. Congelarea

Congelarea este una din fazele cele mai importante, de aceasta depinzând calitatea finală şi preţul de cost al produsului finit.

Indiferent de ce metodă de congelare se utilizează, este recomandabil să se realizeze:

- o viteză cât mai mare de congelare (de preferat în strat fluidizat);- o temperatură finală cât mai scăzută;- un produs congelat cu o suprafaţă mare de schimb de căldură şi masă.

Temperatura finală de congelare în produs, recomandabilă din practica liofilizării, este cea la care cca. 95% din apa conţinută în produs să fie solidificată. De regulă, această temperatură se determină experimental, prin încercări pentru fiecare caz concret în parte.

Procesul de congelare este însoţit de o serie de fenomene complexe, ale căror consecinţe asupra produsului sunt mai mult sau mai puţin importante, în funcţie de natura produsului şi de metoda de congelare. Datorită acestui fapt, alegerea metodei şi condiţiilor optime de congelare pentru fiecare produs alimentar în parte, are o deosebită-importanţă asupra calităţii finale a produsului liofilizat.

Structura specifică a constituienţilor şi fazelor dintr-un produs şi care determină proprietăţile organoleptice, nutritive, fizice şi chimice este influenţată de procesul de congelare. Efectele negative ale congelării asupra acestor proprietăţi trebuiesc evitate sau reduse la maximum posibil.

Efectele mecanice de ruptură a elementelor de structură se datoresc creşterii volumului apei prin solidificare. Se ştie că la solidificare apa îşi măreşte volumul cu circa 9%. Rupturile elementelor de structură pot fi: spargerea celulelor, separarea celulelor unele faţă de altele cu rupturi sau sfâşieri de ţesuturi, forfecarea sau perforarea pereţilor celulari cu eliberarea sucului celular. În cazul congelării produselor alimentare vii, ruperea organitelor celulare datorată cristalelor de gheaţă poate determina moartea celulelor. Efectele mecanice pot fi determinate nu numai de congelarea în sine ci şi de recristalizarea gheţii în cursul unor operaţii ulterioare congelării. Astfel, o congelare rapidă urmată de o decongelare şi de o recongelare deteriorează produsul alimentar mai mult decât o congelare lentă.

Efectele chimice şi biochimice sunt determinate pe de o parte de solidificarea

78

apei care poate antrena un şoc osmotic şi pe de altă parte pot fi consecinţele efectelor mecanice prin care se eliberează constituienţi celulari capabili să reacţioneze cu anumite substanţe existente în compoziţia produsului (în special enzime). Contactul dintre constituienţii celulari eliberaţi şi enzime poate determina deteriorări care antrenează modificări de culoare, gust, miros sau apariţia unor culori, gusturi, mirosuri străine produsului iniţial.

În timpul congelării unui produs, solidificarea apei conduce la o concentrare a soluţiilor din produs, ceea ce determină modificări ale pH-ului, ale potenţialului redox, precipitarea unor electroliţi şi diminuarea efectului de tampon al unor electroliţi. Aceste modificări pot conduce la destabilizarea stării coloidale iniţiale, coagularea, precipitarea şi denaturarea proteinelor, destabilizarea complexelor proteină-proteină sau proteină-lipide ş.a.

În general efectele chimice şi biochimice ale congelării se manifestă fie în cursul tratamentelor de liofilizare, fie în cursul operaţiei de rehidratare a produsului liofilizat în vederea utilizării sale.

Pentru a diminua la maximum efectele nedorite ale congelării este indicată o congelare cât mai rapidă, limitată însă ca viteză de răcire din considerente economice. Congelarea rapidă conduce la formarea de cristale de gheaţă de dimensiuni mici şi uniform repartizate în masa produsului, ceea ce face ca produsul să fie mai puţin afectat în raport cu o congelare lentă. După rehidratare, un produs bine liofilizat care a fost congelat rapid are, în general, proprietăţi foarte apropiate cu cele ale produsului iniţial.

Pentru a se asigura o bună uscare, temperaturile finale de congelare ale majorităţii produselor alimentare de origine animală trebuie să fie suficient de scăzute, astfel încât, practic cea. 95% din întreaga cantitate de apă conţinută să fie solidificată. Temperaturile finale de congelare recomandate pot ajunge la -40°C...-60°C.

După congelare, urmează uscarea, care este principala etapă tehnologică a liofilizării şi care cuprinde două faze: uscarea primară şi uscarea secundară.

79

5.3 Sublimarea (uscarea primară)

După congelare, urmată în unele cazuri de o mărunţire a produsului congelat, produsul este introdus în incinta unde urmează să se efectueze liofilizarea propriu-zisă.

În faza de uscare primară se elimină prin sublimare cea mai mare parte din apa aflată în produs (apa liberă şi apa de constituţie). Sublimarea fiind un proces endotermic, pentru a se asigura o viteză corespunzătoare a uscării, pe lângă depresiunea întreţinută de o pompă de vid, în incinta respectivă de liofilizare se introduce şi căldură.

În incinta de liofilizare se scade presiunea cu ajutorul unei pompe de vid de la presiunea barometrică până la o presiune de 1 mm Hg ... 0,3 mm Hg la începutul uscării primare. Deoarece punctul triplu al apei se află la opresiune de 4,6 mm Hg, rezultă că la orice presiune sub această valoare singurele două schimbări de fază posibile sunt sublimarea şi respectiv desublimarea (fig. 5.2).

Sublimarea se poate realiza teoretic fie prin scăderea presiunii, izoterm, sub o

anumită valoare, fie prin creşterea temperaturii, izobar, peste o anumită valoare. Apa conţinută în produsele alimentare nefiind pură nu are acelaşi punct triplu ca apa chimică pură. Punctul triplu în acest caz este determinat de o endotermă, pentru întreţinerea acesteia şi o bună derulare a ei, este necesar un aport de căldură din exteriorul produsului. Produsul este astfel încălzit, sub o presiune scăzută, cu o sursă de căldură al cărei flux termic este progresiv reglat în funcţie de cantitatea de gheaţă care trebuie sublimată. Altfel spus, încălzirea se face cu o cantitate de căldură egală cu cea absorbită de gheaţă pentru sublimare. Fluxul de căldură trebuie reglat permanent astfel încât să se evite decongelarea parţială sau totală al mijlocului congelat al produsului, supraîncălzirea părţilor uscate ale produsului şi respectiv suprarăcirea produsului.

Uscarea primară se consideră terminată în momentul în care a sublimat total întreaga masă de apă cristalizată din produs. Vaporii de apă care rezultă în urma sublimării gheţii sunt dirijaţi până la un aparat schimbător de căldură răcit, pe suprafaţa căruia sunt condensaţi, denumit condensator. În timpul uscării prin desublimare a produsului congelat frontul de sublimare avansează către interiorul produsului, având loc fenomene complexe şi intercondiţionate: transformarea de fază solid-vapori, migrarea vaporilor formaţi prin produs către exterior, transferuri de căldură.

Migrarea vaporilor de la nivelul frontului de sublimare prin produs se produce ca urmare a diferenţei dintre presiunea la nivelul frontului de sublimare şi presiunea la nivelul produsului uscat.

(5.1)

Fig.5.2. Diagrama echilibrului fazelor pentru apa pură:

PT – punctul triplu; (PT – A) – curba de saturaţie solid-vapori; (PT – B) – curba de saturaţie lichid-vapori; (PT – C) – curba de

saturaţie solid-lichid; (a-b), (c-d) – sublimări; (g-h), (e-f) – vapori

80

Cum presiunea este strict determinată de natura produsului şi nivelul temperaturii locale, pentru a influenţa diferenţa de presiune (care este forţa motrice a procesului de uscare) se poate influenţa presiune prin realizarea unor anumite dimensiuni ale porilor în produs (alegând adecvat metoda de congelare prealabilă) şi

prin alegerea unei presiuni optime în incinta de uscare care influenţează direct valoarea presiunii . O creştere a presiunii în incinta de uscare determină o intensificare a transferului de căldură prin activarea convecţiei termice între suprafeţele încălzitoare şi produsul congelat. În acelaşi timp însă creşterea presiunii determină o creştere a presiunii în porţiunile uscate ale produsului şi deci conduce la o scădere a valorii , iar în final la o diminuare a transferului de vapori de apă către exterior. Având în vedere cele două fenomene determinate de creşterea presiunii în incinta de uscare, fenomene care au efecte contrare asupra intensităţii procesului de uscare, trebuie aleasă valoarea optimă a presiunii .

Pe măsura avansării frontului de sublimare către interiorul produsului, traseul pe care trebuie să-l parcurgă vaporii devine din ce în ce mai lung, iar o parte din acest traseu se face prin interiorul porilor de dimensiuni foarte mici ai produsului. În acest fel condiţiile de migrare a vaporilor devin din ce în ce mai nefavorabile. De asemenea transferul de căldură se înrăutăţeşte.

Factorii care influenţează transferul de căldură şi transferul de masă în timpul sublimării sunt:

- rezistenţa la curgere prin stratul de produs deja uscat;- conductibilitatea termică a stratului de produs uscat;- conductibilitatea stratului de produs congelat;- porozitatea produsului;- aportul de căldură;- raportul presiune/temperatură în produs şi în incinta de uscare;- rezistenţa la curgere pe traseul produs-schimbătorul de căldură (condensatorul

de vapori de apă).

5.4. Uscarea secundară

Faza de uscare principală (sublimarea) este terminată atunci când a sublimat ultimul cristal de gheaţă din produs. În acest moment apa care mai este conţinută încă în produs, în procent de 10 până la 30%, este foarte bine legată şi se află sub formă lichidă adsorbită şi în stare de vapori. Această apă adsorbită pe pereţii porilor produsului, deşi se află în cantitate mică, are efecte dăunătoare asupra bunei conservări a produsului în timpul depozitării şi din acest motiv trebuie îndepărtată. Această fază a uscării este mult mai pretenţioasă, existând pericolul degradării fizice (carbonizări, caramelizări) sau chimice (pierderi de vitamine, insolubilizări de proteine ş.a.). Pentru forţarea uscării în această fază, presiunea trebuie scăzută sub 10-2 torr sau chiar sub 10-3 torr.

Faza pe durata căreia se îndepărtează apa rămasă în produs după terminarea sublimării este denumită în tehnica liofilizării uscare secundară sau desorbţie. Ea reprezintă un proces de desorbţie izotermă în care apa este eliminată din produs sub formă moleculară, în condiţii de vid.

Apa adsorbită este o apă puternic legată şi joacă un rol de filtru evitând astfel pierderile de substanţe volatile. În consecinţă, procesul de desorbţie trebuie astfel

81

condus, încât să se evite ca odată cu îndepărtarea acestei ape să se antreneze şi substanţe volatile în vaporii de apă. Dacă presiunea de lucru în incinta de uscare este aleasă judicios, atunci apa adsorbită este îndepărtată lent şi uniform din produs şi colectată în condensatorul instalaţiei de liofilizare. Gazele adsorbite, necondensabile care părăsesc produsul împreună cu vaporii de apă (aer, O2, CO2 etc.) sunt eliminate în exteriorul incintei prin intermediul pompei de vid.

Îndepărtarea absolut completă a apei din produs este practic imposibilă, fapt care face ca, pentru fiecare caz în parte, operaţia de desorbţie să fie oprită atunci când conţinutul apei din produs a scăzut sub o anumită valoare minimă stabilită.

Stabilirea umidităţii reziduale acceptate în produs la sfârşitul fazei de uscare secundară este în general dificilă, variază de la produs la produs şi se stabileşte în funcţie de rezultatele experimentale obţinute în prealabil, de natura produsului, de modul de ambalare şi condiţionare a produsului liofilizat, de modul şi durata depozitării şi de modul de utilizare a produsului.

Orientativ, la sfârşitul desorbţiei, valorile recomandate ale umidităţii reziduale sunt:

- max. 2% - pentru arome, ceai, cafea, plante aromatice, piper verde, mazăre, produse bogate în zahăr ş.a.;

- max. 3,5% - pentru produse bogate în proteine (unii peşti, unele crustacee şi moluşte, carne, ouă ş,a.);

- max. 6% - pentru produse bogate în amidon (amidonuri modificate, amidonuri, orez, porumb, fasole, produse din cartof ş.a.);- max. 2% - pentru produse farmaceutice.

În funcţie de natura podusului, trecerea de la temperatura de sublimare la temperatura corespunzătoare desorbţiei se face mai brusc sau treptat. Temperatura în timpul uscării secundare este cuprinsă în general între +20°C...+65°C, în funcţie de produsul liofilizat. Durata uscării secundare este cuprinsă între 1 oră şi 6 ore şi este determinată de natura produsului, tipul instalaţiei de liofilizare şi umiditatea reziduală dorită. După terminarea fazei de uscare secundară, urmează presurizarea incintei de uscare, presiunea scăzută fiind adusă, într-o perioadă de 10...20 minute, până la o presiune cu puţin deasupra presiunii barometrice. Alegerea acestei presiuni superioare celei barometrice se face pentru a preveni intrarea de aer exterior în incintă la deschiderea uşii. Presurizarea se face cu un gaz neutru cum ar fi azotul sau dioxidul de carbon care se fixează la suprafaţa produsului, asigurând astfel o bună protecţie în cursul manipulărilor ulterioare şi depozitării.

În figură sunt redate variaţiile principalilor parametri ai fazelor de sublimare şi desorbţie pentru un proces de liofilizare.

82

Durata procesului de uscare (ambele faze) depinde de o multitudine de factori şi este cuprinsă, pentru o umiditate reziduală de 2%, între 6 şi 20 de ore.

5.5. Condiţionarea şi ambalarea produselor liofilizate

Produsul criodesicat aşa cum rezultă după terminarea desorbţiei, este poros şi higroscopic. De aceea sunt necesare măsuri speciale, la primul contact cu aerul fiind posibilă o îmbibare rapidă a porilor cu vaporii de apă care anulează efectul uscării din faza de desorbţie. Acest fapt poate conduce la brunificări enzimatice, la dezvoltări microbiene nedorite, la râncezirea substanţelor grase, la decolorări etc.

Ambalarea trebuie făcută imediat, eventual după o comprimare a produsului (dacă este posibil din punct de vedere comercial) în atmosferă de gaz inert (azot ş.a.) sau în vid.

După terminarea fazei de uscare secundară şi a presurizării incintei de uscare, produsele liofilizate sunt scoase din incintă şi se recomandă o depozitare de 2...3 zile în containere vacuumate de capacităţi mari în vederea omogenizării umidităţilor reziduale, după care se efectuează condiţionarea definitivă în ambalaje de dimensiuni mici destinate distribuţiei către utilizatori.

Condiţionarea şi ambalarea produselor liofilizate se fac în vederea eliminării sau reducerii la maximum a cauzelor care determină modificări în calitatea produselor pe perioada depozitării, transportului şi manipulărilor.

Factorii care influenţează conservabilitatea produselor liofilizate sunt: umiditatea reziduală, lumina, oxigenul din aer, deteriorările mecanice.

Cauza oxidării produselor liofilizate în cursul depozitării lor ca urmare a unei condiţionări deficitare, este oxigenul din aer. Acţiunea negativă a oxigenului este favorizată de unii componenţi prezenţi în mod accidental în aer. Principalii constituenţi din produsele liofilizate care suferă oxidări sunt lipidele, vitaminele, pigmenţii şi proteinele.

Umiditatea reziduală din produsele liofilizate, în cazul în care este mai mare

Fig.5.2. Variaţia temperaturii produsului (a), a sursei de încălzire (b), de vaporizare la condensator (c) şi a presiunii în incinta de uscare (d) în cazul unui

process de liofilizare

83

decât valorile uzuale de 2...5%, determină efecte negative ca urmare a reacţiilor enzimatice şi de oxidare, a dezvoltării microbiene ş.a.

Lumina, pe lângă efectul de decolorară asupra unor produse liofilizate poate favoriza unele reacţii cu efect negativ, prin rolul de catalizator în cadrul acestora.

Datorită structurii poroase, produsele liofilizate sunt foarte sensibile la deteriorări mecanice, şocuri, zdrobiri ş.a.

Pentru evitarea efectelor negative a factorilor amintiţi mai sus asupra produselor liofilizate, acestea din urmă sunt ambalate fie sub vid, fie în atmosferă de gaz inert (azot sau dioxid de carbon sau, pentru produsele mai puţin sensibile, aer uscat cu 10-20% umiditate relativă). Materialele utilizate pentru ambalaje sunt impermeabile la grăsimi, gaze.arome şi vapori de apă, iar ambalajele utilizate sunt perfect etanşe.

Sistemele utilizate în ambalarea produselor liofilizate sunt în general:- cutii metalice cu sau fără lăcuire interioară, cu sistem de închidere care

permite ambalarea sub vid sau în atmosferă de gaz neutru;- cutii de aluminiu acoperit sau nu cu lac interior, cu vid sau atmosferă de gaz

neutru la interior;- ambalaje din sticlă, sistem care permite utilizarea unei game largi de

atmosferă interioară, dar care prezintă deficienţe legate de influenţa razelor luminoase şi a etanşeităţii sistemelor de închidere, prezentând în plus şi dezavantajul unor greutăţi suplimentare importante;

- ambalaje pe bază de materiale plastice, sisteme care prezintă o serie de avantaje, fiind însă mai scumpe. În acest caz se utilizează materiale de ambalare complexe alcătuite din mai multe straturi de material plastic şi metalice. Dintre cele mai utilizate materiale sunt clorura de polivinil, polietilena, polipropilena împreună cu filme de poliesteri şi pelicule celulozice, hârtie carton şi aluminiu.

5.6. Depozitarea produsului liofilizat

În general, dacă liofilizarea şi condiţionarea produsului liofilizat s-au făcut în condiţii bune, atunci depozitarea nu determină nici un fel de efecte negative asupra calităţilor produsului liofilizat.

Nivelul temperaturii de depozitare influenţează conservabilitatea produselor liofilizate. Temperatura optimă de depozitare diferă de la produs la produs într-o gamă foarte largă. Există produse liofilizate care necesită temperaturi de depozitare de până aproape de 0°C, în timp ce marea majoritate pot fi depozitate şi la temperaturi de +30°C fără implicaţii negative asupra produsului.

Durata admisibilă de depozitare a produselor liofilizate depinde de natura produsului şi de nivelul temperaturii de depozitare. Prin scăderea temperaturii de depozitare se poate prelungi substanţial durata de păstrare, în unele cazuri cu de zece ori sau mai mult. Duratele de păstrare admisibile, la temperaturi obişnuite, ale produselor liofilizate şi corect ambalate pot varia între 1 an şi 5 ani. La temperaturi de circa 25°C la depozitare, durata de păstrare a produselor liofiliziate este cuprinsă între 6 luni şi 1 an în cazul cărnii grase şi peştelui, între 1,5 ani şi 2 ani în cazul păsărilor şi cărnii slabe, etc.

5.7. Rehidratarea produsului liofilizat

84

Calitatea unui produs alimentar liofilizat se apreciază, în primul rând, după rapiditatea cu care acesta poate fi reconstituit sau rehidratat.

În raport cu produsele alimentare uscate prin alte procedee, produsele liofilizate pot fi rehidratate mult mai repede şi mai complet. Sunt produse cum ar fi ceaiul, cafeaua, sucurile de fructe ş.a. care se rehidratează instantaneu, la cald sau la rece, prin simpla adăugare de apă. Produsele alimentare de origine animală şi în special preparatele culinare se rehidratează mai dificil şi necesită respectarea unor condiţii astfel încât să se evite accidente tehnologice ireversibile. Aceste condiţii se referă la cantitatea de apă, cantitatea de aer dizolvată în apa de rehidratare, duritatea apei de rehidratare, pH-ul apei, temperatura şi durata procesului.

Pentru produsele de origine animală (carne, peşte) viteza de rehidratare creşte cu scăderea temperaturii. Valoarea recomandată pentru temperatura de rehidratare este de 0°C. În cazul cărnii este recomandabilă adăugarea în timpul rehidratării a unor enzime cum ar fi papaina. Pentru preparatele culinare liofilizate se recomandă o rehidratare cu apă caldă pentru a se obţine o bună dispersie a grăsimilor, urmată de o răcire.

85

VI. INFLUENŢELE LIOFILIZĂRII ASUPRA PRODUSELOR

În raport cu alte metode de conservare, liofilizarea prezintă avantaje nete din punct de vedere al calităţilor produselor alimentare. Totuşi, ca urmare a perfecţionării metodelor de analiză şi a numeroaselor cercetări de laborator efectuate, s-au evidenţiat o serie întreagă de aspecte ale implicaţiilor liofilizării asupra calităţilor produselor alimentare, ceea ce face ca liofilizarea să nu mai poată fi considerată ca o metodă ideală de conservare, aşa cum a fost ea considerată o perioadă lungă de timp.

Influenţele liofilizării se manifestă prin modificări de natură fizică, chimică şi biochimică a produselor alimentare.

6.1.Modificări fizice

Modificările în aspectul unui produs în diversele etape ale liofilizării sunt relativ uşor de observat şi de evidenţiat. Dacă un produs este corect tratat, după liofilizare, forma şi aspectul diferă neesenţial de cele ale produsului iniţial. După considerente economice însă, liofilizarea se face în general nepăstrând forma şi dimensiunile produsului proaspăt pentru ca duratele procesului să fie cât mai mici şi deci, costul liofilizării să fie cât mai redus.

În funcţie de produs, de modul de congelare şi de condiţiile de liofilizare, se produce o micşorare a volumului cu 2% până la 10% faţă de produsul proaspăt.

Una din modificările fizice care se produc la produsele alimentare liofilizate şi care constituie un avantaj este micşorarea greutăţii după liofilizare. Această reducere variază în funcţie de produs între 50% şi 90%.

Modificările de culoare a produsului deşi sunt observate de foarte multe ori nu au până în prezent o explicaţie unanim acceptată. Modificările de culoare sunt puse pe seama îndepărtării apei din produs precum şi pe seama unor reacţii chimice şi biochimice. De multe ori, modificările accentuate de culoare se datoresc mai degrabă unor deficienţe tehnologice decât proceselor propriu-zise de liofilizare. De asemenea trebuie menţionat faptul că modificările de culoare pot fi accentuate printr-o ambalare, condiţionare şi depozitare defectuoase a produselor liofilizate. În multe cazuri însă culoarea mai închisă a produselor alimentare liofilizate în raport cu produsele proaspete nu antrenează consecinţe nefaste pentru produse, fenomenul datorându-se pur şi simplu eliminării apei.

După rehidratarea unui produs alimentar liofilizat se produce de cele mai multe ori o modificare în textura produsului reconstituit în raport cu produsul iniţial. Această modificare este mai pronunţată sau mai puţin pronunţată în funcţie de produs, de modul de congelare şi de condiţiile în care a avut loc liofilizarea propriu-zisă a produsului.

O congelare rapidă, în general, oferă produsului o bună textură, în timp ce o congelare lentă distruge textura, după rehidratare produsul fiind deseori moale şi flasc. Pierderea de textură se poate atenua printr-o subrehidratare care evită o deteriorare prea marcată a texturii produsului. În toate cazurile o suprarehidratare are consecinţe nedorite asupra calităţii produsului reconstituit şi accentuează consecinţele pierderii de textură.

Pierderea de textură este proprie produselor solide. În cazul produselor lichide se observă după rehidratare o vâscozitate mai mică, astfel încât produsul reconstituit este mai fluid decât cel iniţial. Fenomenul se poate agrava în timpul depozitării, fiind posibil ca produsul să devină granulos, o parte din masa sa devenind insolubilă.

Unele dintre cele mai importante modificări de natură fizică sunt cele legate de

86

gustul şi mirosul produselor liofilizate după rehidratare. Astfel se pot produce:- pierderi de gust şi miros;- concentrări de gust şi miros;- apariţia de gusturi străine faţă de cel al produsului iniţial.După rehidratare, la produsele alimentare liofilizate, sunt observabile şi alte

modificări fizice, de cele mai multe ori greu de explicat.

6.2. Modificări chimice şi biochimice

În cursul liofilizării şi depozitării produselor liofilizate se produc modificări chimice şi biochimice complexe pentru care nu există până în prezent explicaţii complete. Aceste modificări se evidenţiază, prin efectele lor, în calităţile produsului liofilizat după rehidratare.

Modificările chimice şi biochimice sunt urmare a unor reacţii de substituţie, de oxidare, de degradare, etc., care fac ca unii dintre constituenţii produsului iniţial să dispară la rehidratare precum şi să apară constituenţi care nu existau înainte de liofilizare.

Dintre constituienţii produselor alimentare, lipidele formează grupul care se modifică cel mai rapid, dând în produs unele substanţe oxidate şi gust de râncezire caracteristic.

Glucidele pot da reacţii cu aminoacizii sau cu proteinele care nu mai au apa de constituţie, în cazul unei uscări secundare prea intense.

Reacţiile chimice şi biochimice care conduc la denaturări ale produselor liofilizate sunt catalizate de radiaţiile ultraviolete.

6.3. Influenţe asupra valorii nutritive

Conservarea calităţilor nutritive ale produselor alimentare prin liofilizare este variabilă de la un produs la altul. În funcţie de condiţiile în care are loc liofilizarea, se pot produce variaţii importante în valoarea nutritivă.

Temperatura de desorbţie joacă un rol important asupra conservării caracteristicilor nutritive mai ales când acestea sunt termolabile şi când, din considerente economice, se reduce timpul de desorbţie prin creşterea temperaturii.

Viteza de congelare este un al doilea factor important în conservarea valorii nutritive a produselor alimentare liofilizate. Dacă în timpul congelării se produc rupturi ale pereţilor celulari, principiile active sunt eliberate şi puse în contact cu diferite substanţe, producându-se reacţii de denaturare care micşorează în final valoarea nutritivă a produsului.

Pierderile în proteine ca urmare a liofilizării sunt relativ mici (1,21% la carnea de viţel, 3,17% la carnea de vită, 2,96% la carnea de pasăre).

Riscul pe care îl prezintă proteinele de a se oxida este eliminat în cazul criodesicării propriu-zise, deoarece se efectuează sub vid. Pentru a se evita denaturările proteinelor prin şoc osmotic, congelarea produsului trebuie să fie rapidă. Proteinele fiind substanţe termolabile este indicată o temperatură cât mai scăzută în timpul desorbţiei.

În cele mai multe cazuri, glucidele sunt bine conservate prin liofilizare. Lipidele dacă depăşesc o anumită concentraţie în produs pot influenţa negativ buna desfăşurare a liofilizării şi rehidratării produsului liofilizat. Într-adevăr, lipidele au tendinţa de a urca

87

către suprafaţa produsului şi a forma o peliculă foarte subţire care se constituie într-o barieră pentru evacuarea vaporilor de apă în timpul liofilizării şi pentru rehidratarea produsului liofilizat. Lipidele sunt foarte sensibile la oxidare ceea ce face ca, în cazul produselor cu un conţinut ridicat de lipide, să se recomande o bună ambalare şi condiţionare a produsului liofilizat care să-l protejeze de oxigen, de aer.

Pierderile în săruri minerale, coloranţi ş.a., care sunt substanţe stabile în produse, sunt neglijabile în timpul liofilizării.

6.4. Instalaţii de liofilizare

Deoarece parametrii proceselor tratamentului de liofilizare variază mult în funcţie de tipul de produs alimentar, există tendinţa ca instalaţiile de liofilizare să fie concepute şi realizate în mod diferit ţinându-se seama de acest aspect. Astfel există două mari categorii de instalaţii: destinate liofilizării produselor alimentare lichide sau păstoase (lapte, iaurt ş.a.) şi respectiv destinate liofilizării produselor alimentare cu textură (carne, peşte ş.a.).

Pentru lichide se adoptă din ce în ce mai mult o congelare separată urmată de o mărunţire şi de o criodesicare continuă în aparate de volume mici şi în care produsul rămâne o perioadă mică de timp. Liofilizarea continuă a produselor lichide sau păstoase este denumită şi liofilizare "de particole în mişcare", deoarece într-un astfel de tip de instalaţie se liofilizează un produs congelat mărunţit şi care se prezintă sub formă de granule mai mari sau mai mici, granule care se deplasează la interiorul uneia sau mai multor incinte sub acţiunea vibraţiilor, antrenate de o bandă în mişcare sau prin rotaţia însăşi a incintei. Produsele intră în instalaţie printr-un sas de intrare şi sunt evacuate printr-un sas de ieşire. Avantajele acestui tip de instalaţie decurg din faptul că produsul de liofilizat, fiind granulat, are o suprafaţă mare de schimb de masă:

- îndepărtarea apei din produs este foarte rapidă datorată în plus şi mişcării care omogenizează uscarea;

- durata procesului este mică, produsul rămânând în aparat 20 ...30 minute;- la producţii egale, au gabarite mult mai mici în raport cu instalaţiile de

liofilizare discontinuă sau semicontinuă;- permit trecerea uşoară de la liofilizarea unui produs la liofilizarea altuia;- în cazul unor accidente tehnologice, datorită capacităţii lor reduse de

încărcare, pierderile economice sunt mai mici în raport cu alte tipuri de instalaţii.Pentru produsele cu textură sunt utilizate instalaţii de liofilizare de tipul

discontinuu, semicontinuu şi continuu.Instalaţiile cu congelare interioară şi condensator interior (în aceeaşi incintă în

care are loc criodesicarea propriu-zisă) sunt instalaţii discontinue, concepute astfel încât congelarea se realizează în aceeaşi incintă ca şi criodesicarea, iar condensatoarele sunt de asemenea interioare.

Principalul avantaj al acestor instalaţii este evitarea manipulărilor produsului congelat şi, deci, posibilitatea de realizare a unor incinte de volume mari. Ele prezintă însă o serie de dezavantaje. Astfel, dacă instalaţia este concepută pentru mai multe grupe de produse, atunci mărimile instalaţiei frigorifice aferente şi a grupului de vidare sunt importante, ceea ce atrage după sine costuri de investiţie mari. De asemenea, durata totală a procesului şi deci de imobilizare a aparatului este foarte mare, dat fiind faptul că în acelaşi aparat, în afara criodesicării propriu-zise, se realizează practic toate celelalte faze ale procesului de liofilizare.

88

Instalaţiile cu congelare exterioară şi condensator exterior sunt cu funcţionare discontinuă (fig. 6.1.), caz în care sunt prevăzute cu un singur condensator sau semicontinuă, caz în care incinta de criodesicare este prevăzută cu două condensatoare. Incintele de liofilizare au volume mai mici decât în cazul precedent. Acest tip de instalaţii necesită o cameră sau un tunel de congelare sau un aparat de congelare pe bandă şi poate fi precedat de o cameră de lucru răcită. Poate fi utilizat atât pentru produsele cu textură cât şi pentru produsele lichide sau păstoase, mărunţite după congelare. Avantajul acestor instalaţii de liofilizare, cu un sistem de condensare a vaporilor sublimaţi bine conceput este acela de a permite funcţionarea semicontinuă. Dezavantajul principal îl constituie necesitatea manipulării produselor congelate, fapt care poate antrena uneori începuturi de decongelări ale produselor la introducerea lor în incinta de criodesicare.

Instalaţiile cu funcţionare continuă pentru produsele cu textură cuprind un tunel format din unităţi de liofilizare standard cuplate în linie sau în formă de U. Fiecare unitate este separată de precedenta şi de următoarea şi este deservită de mai multe condensatoare exterioare care pot fi izolate prin robinete şi decongelate fără a opri liofilizarea. Produsul congelat este încărcat prin sasul de intrare şi trecut prin unităţile tunelului până la ieşirea prn sasul de ieşire când procesul de liofilizare este terminat. Produsele sunt aşezate în tăvi dispuse pe cărucioare suspendate pe şine care permit înaintarea lor progresivă către interiorul tunelului. Pe măsură ce un cărucior intră în tunel un altul iese. Acest tip de instalaţii este pretabil la producţii mari şi la un acelaşi tip de produs de liofilizat.

În cadrul tipurilor de instalaţii de liofilizare amintite mai sus există o mare diversitate de realizări practice a părţilor componente şi a sistemelor de încălzire, de producere a vidului şi de îndepărtare a vaporilor sublimaţi din produsul congelat. Ca sisteme de încălzire se utilizează: încălzirea cu plăci prin care circulă un fluid de încălzire, încălzirea cu rezistenţe electrice, încălzirea cu curenţi de înaltă frecvenţă, încălzirea prin inducţie, încălzirea cu radiaţii infraroşii. Transferul de căldură către produsul congelat în timpul crodesicării se poate realiza prin conductibilitate termică, prin convecţie termică sau prin radiaţie. Pentru a fi eficace sistemul de încălzire trebuie să asigure o distribuţie cât mai uniformă a căldurii pe toată suprafaţa produsului

Fig.6.1. Schema simlificată a instalaţiei de liofilizare cu congelare exterioară şi condensator exterior:

1 - incinta de uscare; 2 - produs aşezat în tăvi; 3,4 - intrarea şi ieşirea agentului de încălzire; 5 - condensator; 6 - robinet de laminare; 7 - compresor; 8 - condensator frigorific; 9 - pompă de vid; 10 - robinet de purjare condens; 11 - placă încălzitoare.

89

congelat şi să evite încălziri locale excesive care pot determina decongelări parţiale, cu efecte nedorite.

Ca sisteme de realizare a vidului în incinta de liofilizare se utilizează sisteme cu pompe mecanice de vid. Ca pompe mecanice se folosesc pompele rotative, cu lamele culisante în rotor, pompe cu piston oscilant, pompe cu rotoare profilate ş.a.

Toate instalaţiile de liofilizare a căror sisteme de vidare este cu pompe mecanice sunt prevăzute cu un condensator care acumulează vaporii de apă şi vaporii condensabili în condiţiile de lucru, care nu pot fi absorbiţi de către pompele mecanice de vid. Sistemul de condensare a vaporilor de apă cel mai răspândit cuprinde ca parte principală vaporizatorul unei instalaţii frigorifice. Temperaturile de vaporizare la condensatorul instalaţiilor de liofilizare sunt cuprinse între -40°C...-60 °C şi sunt realizate cu instalaţii frigorifice într-o treaptă, în două trepte sau în cascadă.

6.5. Aspecte energetice şi economice privind tehnologia de liofilizare

Ca metodă de conservare a produselor alimentare, liofilizarea oferă, aşa cum s-a văzut anterior, o serie de avantaje referitoare la calitatea produselor şi a duratelor admisibile de păstrare în stare liofilizată. Liofilizarea însă, chiar dacă aparatele de liofilizare au fost perfecţionate mult în ultima perioadă de timp, iar tehnologiile pentru diferite grupe de produse s-au îmbunătăţit simţitor, rămâne o tehnologie de conservare energofagă, întrecând cu mult consumurile specifice de energie în raport cu alte tehnologii de conservare.

Costurile totale pentru liofilizarea produselor alimentare variază foarte mult în raport cu tipul aparatului de liofilizare, cu tipul produsului şi mai ales cu capacitatea de liofilizare. Totuşi, chiar în condiţiile unor instalaţii industriale de liofilizare de mare capacitate, costul liofilizării întrece de câteva ori costul oricărei alte metode de conservare.

În perspectiva următoarelor decenii, liofilizarea va rămâne cu o sferă extrem de restrânsă pentru produsele alimentare. Ea va continua să fie aplicată doar la anumite categorii speciale de produse cum ar fi ingrediente pentru preparate culinare, unele specii de crustacee şi peşti, arome speciale, unele sortimente de cafea şi de ceai şi, în general, produse cu un preţ ridicat.

Există domenii cum ar fi industria farmaceutică, industriile biotehnologice, cercetarea ştiinţifică ş.a. unde liofilizarea se practică în mod curent la conservarea antibioticelor şi a altor medicamente, la conservarea microorganismelor şi enzimelor etc.

90

VII. CONDIŢIONAREA AERULUI

7.1. Aspecte generale privind condiţionarea aerului

În cazul general, prin condiţionarea aerului se înţelege tratarea aerului din spaţii închise, în scopul realizării şi menţinerii unei stări bine determinate de temperatură, umiditate, mişcare şi puritate a aerului, independent de condiţiile meteorologice exterioare spaţiului respectiv.

În vederea asigurării purităţii dorite a aerului, o anumită parte din aerul interior spaţiului condiţionat este evacuat către exterior iar o cantitate echivalentă de aer proaspăt este aspirat din exterior şi, după o tratare corespunzătoare, este introdus în spaţiul condiţionat.

În domeniile agroalimentare, condiţionarea aerului poate fi utilizată atât pentru confortul personal cât, mai ales, în scopuri tehnologice.

În cazul condiţionării utilizate în scopuri tehnologice pot fi distinse două mari situaţii şi anume:- condiţionare în scopuri exclusiv tehnologice, prin care se realizează, pentru aerul din spaţiul tehnologic, condiţiile impuse de tehnologia sau procesele care se realizează în spaţiul respectiv (diverse procese biotehnologice, măturări, fermentări etc;- condiţionări ale spaţiilor tehnologice în care există şi persoane fizice care desfăşoară activităţi legate de tehnologia respectivă. În acest caz, pe lângă condiţiile impuse de tehnologia sau procesul tehnologic care se desfăşoară în spaţiul respectiv, prin condiţionarea aerului trebuie realizate şi condiţiile impuse de prezenţa personalului muncitor (spaţii tehnologice de tranşare a cărnii, spaţii de ambalare, spaţii de tratamente preliminare în diverse tehnologii, spaţii de distribuţiea produselor finite, spaţii de temperarea unor produse refrigerate înainte de livrare ş.a.).

7.2.Procese de bază privind condiţionarea aerului

Aşa cum s-a mai arătat, aerul umed este un amestec de gaze în care se găseşte o anumită cantitate de vapori de apă, fapt care a determinat denumirea de "aer umed" utilizată în literatura de specialitate. Amintim faptul că şi vaporii de apă ca şi ai oricărei alte substanţe, sunt tot gaze. Diferenţa dintre gaze şi vapori este faptul că vaporii se găsesc în condiţii de temperatură şi presiune relativ aproape de condiţiile de saturaţie (deci de condiţiile în care se pot condensa) în timp ce gazele se găsesc foarte departe de condiţiile de saturaţie. În acest sens, denumirea de aer umed este sugestivă deoarece exprimă faptul că există posibilitatea ca, în diversele procese şi transformări de stare ale aerului, întâlnite în condiţionarea aerului, vaporii de apă prezenţi în aer să atingă stări de saturaţie cu separarea de apă sub formă de picături fine. Analog acestui proces este fenomenul natural de formare a ceţii care nu este altceva decât o stare de suprasaturaţie cu vapori de apă a aerului atmosferic.

Pentru a înţelege bine o tehnologie de condiţionare a aerului, este necesară o bună însuşire a elementelor de bază privind tratarea aerului umed, respectiv procesele de bază întâlnite în condiţionarea aerului care vor fi prezentate în continuare: încălzirea uscată a aerului umed, răcirea uscată, umidificarea, uscarea şi amestecarea a două mase de aer umed cu stări diferite.

91

7.3.Încălzirea uscată a aerului umed

Încălzirea uscată a aerului umed se realizează prin trecerea aerului umed peste suprafaţa caldă a unui schimbător de căldură (baterie de încălzire) la interiorul căruia circulă un agent de încălzire cu o temperatură.

Dacă se consideră aerul umed de stare 1, definită de parametrii , procesul de încălzire uscată a acestui aer este reprezentat în diagrama psihrometrică entalpie - umiditate absolută (i - x), denumită, după cum ştim, şi diagrama Mollier a aerului umed, prin segmentul de dreaptă 1-2 (fig. 7.1.)

Starea finală 2 a aerului la ieşirea din bateria de încălzire, este caracterizată de următorii parametri:

(7.2)

Deoarece variaţia umidităţii absolute de la starea 1 la starea 2 este nulă , rezultă că direcţia procesului de încălzire uscată este:

(7.3)

Cantitatea de căldură q fkJ/kg) absorbită de 1 kg de aer umed cu starea 1 pentru a ajunge în starea 2 este:

(7.4)7.4. Răcirea uscată a aerului umed

Fig.7.1. Procesul de încălzire uscată a aerului umed.

92

Răcirea uscată a aerului umed se realizează prin trecerea aerului peste suprafaţa rece a unui schimbător de căldură (baterii de răcire) la interiorul căruia circulă un agent de răcire cu o temperatură, [°C] mai mică decât temperatura [°C] a aerului.

Pot exista două situaţii de desfăşurare a procesului de răcire uscată a aerului umed:

a) atunci când temperatura suprafeţei de răcire , este mai mare decât temparatura , a punctului de rouă a aerului de stare iniţială 1

(7.5)

caz în care parametrii stării finale 2 a aerului la ieşire din bateria de răcire sunt următorii (v.fig. 8.1.,a):

(7.6)b) atunci când temperatura suprafeţei de răcire, , este mai mică decât

temperatura , a punctului de rouă a aerului de stare iniţială 1:

(7.7)

caz în care se produce şi o uscare a aerului prin depunere de umiditate pe suprafaţa de transfer a bateriei de răcire, astfel încât parametrii stării finale 2 sunt:

(7.8)

În

Fig. 8.1. Procesul teoretic de răcire uscată a aerului umed cu temperatura tSR a suprafeţei de răcire mai mare decât temperatura tr a punctului de rouă a aerului (a)

şi respectiv mai mică decât temperatura punctului de rouă (b).

93

primul caz, adică atunci când umiditatea absolută a aerului rămâne constantă şi deci variaţia acesteia este nulă , direcţia de desfăşurare a procesului este:

(7.9)

94

VIII. UMIDIFICAREAAERULUI

Creşterea conţinutului de umiditate a aerului condiţionat se poate obţineprin:

- tratarea aerului cu vapori saturaţi;- contactul direct cu apa.

Tratarea aerului cu vapori saturaţi (abur saturat) se poate realiza prin injectarea directă a aburului viu în circuitul aerului sau prin trecerea acestuia deasupra unui bazin cu suprafaţa liberă de apă încălzită cu o serpentină.

Soluţia de tratare a aerului cu vapori saturaţi se utilizează rar în instalaţiile de condiţionare a spaţiilor tehnologice din industria alimentară datorită pe de o parte mirosurilor ce se pot degaja ca urmare a descompunerii unor substanţe cu care se tratează apa în cazane, iar pe de altă parte, coroziunii şi depunerii de substanţe minerale pe suprafaţa generatoarelor de aburi. Menţinerea vaporilor în stare uscată la 100 ÷130°C constituie un alt inconvenient al metodei întrucât procesul de introducere aburului în circuitul de aer condiţionat este cel mai adesea discontinuu, existând pericolul ca între două introduceri succesive să se producă condensări.

Tratarea aerului prin contactul direct cu apa se aplica în două variante şi anume:- trecerea aerului supus umidificării printr-un spălător de aer;- pulverizarea apei în aerul ce trebuie umidificat.

Prima variantă are o răspândire din ce în ce mai limitată, fiind totuşi folosită în refrigerarea şi depozitarea fructelor şi legumelor. Umidificarea aerului se obţine la trecerea acestuia printr-un răcitor umed (turn de răcire) în contracurent, echicurent sau încrucişat într-un schimbător de căldură alăturat.

Cea de-a doua variantă se poate realiza prin pulverizarea apei în curentul de aer înainte ca acesta să ajungă în spaţiul tehnologic condiţionat sau prin pulverizarea apei direct în spaţiul condiţionat.

Pulverizarea apei în picături cât mai mici este necesară pentru a asigura o suparafaţă mare de contact a acesteia cu aerul supus umidificării, ceea ce permite o evaporare rapidă şi completă a picăturilor. Pulverizarea apei se obţine prin folosirea duzelor şi prin atomizare. Folosirea duzelor presupune ridicarea presiunii apei în amonte sau existenţa aerului comprimat spre a obţine în final starea de aerosol. În cele mai multe cazuri atomizarea apei este obţinută prin folosirea forţei centrifuge şi amestecarea picăturilor astfel formate într-un curent de aer distribuit în interiorul camerelor care necesită umidificare. Cel mai utilizat procedeu de umidificare a aerului este pulverizarea apei. Dacă întreaga cantitate de apă este preluată de aer ca urmare a vaporizării totale a picăturilor fine de apă, procesul de umidificare decurge după dreapta de entalpie constantă, aşa cum rezultă din reprezentarea în diagrama i - x redată în fig. 8.2.

Parametrii de stare ai stării finale 2 a aerului umed sunt următorii:

(8.1)

Dacă se consideră cazul general al umidificării aerului, atunci sunt posibile

95

următoarele cazuri teoretice ale procesului (fig. 8.3.) care se desfăşoară după următoarele direcţii:a) direcţia 1-2o (cazul limită a scăderii umidităţii relative şi încălzire a aerului la trecerea acestuia peste baterii de încălzire prin suprafaţă);b) direcţia 1-21, obţinută prin trasarea tangentei din punctul 1 la curba de saturaţie = 100%, în dreapta punctului 2o (cazul limită a umidificării aerului prin contact cu apa în exces, în spălătoare de aer, cu temperatura a apei, mai mare decât temperatura , a

aerului, );c) direcţia 1-22, care este direcţia izotermei = const. (cazul umidificării izoterme prin contact cu apa în exces, cu sau cazul introducerii de vapori de apă absorbiţi în totalitate de aer);d) direcţia 1-23, care este direcţia izentalpiei = const. (cazul umidificării adiabatice prin contactul aerului cu apa recirculată în exces, temperatura apei fiind egală cu temperatura termometrului umed a stării 1 sau cazul umidificării prin pulverizare de apă, întreaga cantitate de apă fiind preluată sub formă de vapori de către aer ca urmare a vaporizării totale a acesteia.

Fig.8.2. Procesul de umidificare adiabatică a aerului la entalpie constantă

Fig.8.3. Procese posibile de umidificare a aerului

96

IX. USCAREA AERULUI UMED

Considerând cazul general al uscării aerului, atunci sunt posibile următoarele cazuri ale procesului (fig. 9.1.) care se desfăşoară după următoarele direcţii:

a) direcţia 1-2o, care este direcţia perpendiculară pe axa abciselor, adică dreapta = const. (cazul limită a tratării aerului prin contact cu apă în exces,temperatura apei fiind egală cu temperatura punctului de rouă sau cazul răcirii în schimbătoare de căldură prin suprafaţa la care temparatura suprafeţei de transfer termic este mai mare sau egală cu temperatura punctului de rouă, );b) direcţia 1-21, din zona diagramei delimitată de direcţiile = const. şi tangenta din punctul 1 la curba de saturaţie = 100%, în stânga punctului 2o (cazul uscării aerului în baterii de răcire cu temperatura suprafeţei de transfer termic mai mică decât temperatura punctului de rouă sau cazul uscării aerului în spălătoare de aer cu temperatura apei mai mică decât temperatura punctului de rouă );c) direcţia 1-22, tangentă la curba de saturaţie = 100% (cazurile de la punctul b, la limită);d) direcţia 1-23, care este direcţia izotermei = const (cazul uscării izoterme prin contact cu substanţe lichide hidroabsorbante, cum ar fi soluţii CaCl2 - apă, LiCl2 - apă, MgCl2 apă ş.a.);e) direcţia 1-24, care este direcţia izentalpiei = const (cazul uscării prin contact cu substanţe solide higroscopice, cum ar fi de exemplu silicagelul).

9.1.Amestecarea a două mase de aer umed

Fig. 9.1. Procese posibile de uscare a aerului

97

Dacă se amestecă aerul umed de stare 1 (fig. 9.2.) în debit masic cu aerul umed de stare 2, în debit masic , rezultă un aer umed de stare 3, în debit masic .

(9.1)

Din bilanţul termic şi masic de umiditate rezultă:

(9.2)(9.3)

Din relaţiile de mai sus, rezultă parametrii de stare şi ai amestecului care fixează poziţia punctului 3, pe segmentul :

(9.4)

Se poate observa că punctul 3 împarte segmentul în părţi proporţionale cu debitele masice de aer amestecate astfel:- segmentul - proporţional cu debitul ;

- segmentul - proporţional cu debitul .

9.2. Transformări complexe de stare ale aerului umed

În instalaţiile de condiţionare a aerului în scopuri tehnologice sau de confort, aerul umed este supus unor transformări complexe care reprezintă succesiuni de

Fig. 9.2. Amestecarea a două mase de aer umed

98

transformări simple redate anterior.Ansamblul format din instalaţia de condiţionare a aerului şi spaţiul tehnologic

deservit de aceasta, asigură o succesiune ciclică a transformărilor de stare a aerului umed. Astfel, de exemplu, un aport de umiditate din spaţiul tehnologic ca urmare a degajărilor de umiditate, conduce la creşterea umidităţii absolute a aerului fapt care implică în instalaţia de condiţionare, asigurarea posibilităţilor de uscare a aerului şi readucere a acestuia la starea iniţială impusă de parametrii tehnologici din spaţiul condiţionat etc.

Indiferent de complexitatea ciclului de transformări de stare ale aerului într-un caz concret de condiţionare, procesele succesive se regăsesc printre transformările simple prezentate anterior. Ca o sinteză a posibilităţilor de tratare a aerului umed utilizabile în tehnologiile de condiţionare a aerului, în fig. 9.3. şi în tabelul 8.1. sunt prezentate procesele posibile de modificare a stării aerului umed, de stare 0 ().

Tabelul 8.1. Sinteza posibilităţilor de tratare a aerului (Fig. 8.7)

Fig.9.3. Sinteza principalelor procese care intervin în condiţionarea aerului, reprezentate

în diagrama (i – x)

99

9.3. Tipuri specifice de instalaţii de condiţionare a aerului în domenii agroalimentare

Instalaţiile de condiţionare a aerului sunt destinate atingerii şi menţinerii între anumite limite a temperaturii, umidităţii relative şi purităţii aerului. Ele cuprind, în caul general, elemente pentru răcirea, încălzirea, umidificare şi uscarea aerului, dispozitive de reglare a temperaturii şi umidităţii aerului. în cazuri particulare, instalaţiile de condiţionare asigură fie temperatura, fie umiditatea aerului din încăpere.

Instalaţiile de condiţionare în scopuri tehnologice, spre deosebire de instalaţiile de condiţionare pentru confort, au rolul realizării unor condiţii interioare care de multe ori nu corespund cu condiţiile optime de confort necesare omului. De aceea este necesar în aceste cazuri luarea unor măsuri suplimentare pentru ca personalul muncitor să-şi poată desfăşura în bune condiţii activitatea productivă (îmbrăcăminte adecvată, program

100

de lucru cu pauze ş.a.).În figura 9.4. este prezentată schema generală a unei instalaţii centralizate de

condiţionare a aerului. Trenul de condiţionare poate conţine toate elementele indicate în figură sau numai o parte, unele putând lipsi sau putând fi aşezate în altă ordine.

Cu excepţia unor cazuri care vor fi tratate în cadrul capitolelor de tehnologii frigorifice specifice, condiţionarea aerului în spaţiile tehnologice destinate efectuării de către personalul muncitor a unor operaţii de prelucrare şi ambalare a produselor alimentare (de exemplu săli de tranşare a cărnii, săli de ambalare etc.) constă în răcirea şi uscarea aerului. În aceste cazuri există mai multe sisteme de instalaţii de condiţionare a aerului.

a. Instalaţii de condiţionare cu răcitoare – de aer – unităţi independente şi introducere de aer proaspăt preparat separat în afara spaţiului tehnologic. Acest tip de instalaţie cuprinde mai multe răcitoare de aer amplasate pe pereţi şi pe plafon, fiecăruia revenindu-i o anumită zonă din spaţiul tehnologic în care aerul este circulat şi răcit.

Deoarece temperatura suprafeţelor de răcire şi a carcaselor acestora este de regulă sub punctul de rouă al aerului din spaţiul condiţionat, sub fiecare răcitor se montează câte o tavă colectoare de condens cu ştuţ de evacuare a acestuia.

Aerul proaspăt este preparat în afara spaţiului tehnologic şi introdus în acesta prin una sau mai multe guri de refulare. Se acceptă ideea că surplusul de aer datorat introducerii de aer proaspăt este evacuat prin uşi sau neetanşeităţi.

Dintre dezavantajele acestui sistem se menţionează: neuniformitatea temperaturilor şi vitezelor aerului, umidităţi ridicate ale aerului datorită condensului de pe carcasele răcitoarelor de aer şi a apei din tăvile colectoare a condensului, reîmprospătare diferenţiată cu aer în cazul unei singure guri de introducere a aerului proaspăt, consum ridicat de materiale.

b. Instalaţii de condiţionare cu un singur tren de condiţionare, cu cameră de

Fig. 9.4. Schema generală a unei instalaţii centrale de condiţionare a aerului:1 - filtru de aer; 2 - baterie de preâncălzire a aerului; 3 - cameră de umidificare;

4 – baterie de răcire; 5 - baterie de încălzire; 6 - ventilator de introducere; 7 - tren de condiţionare; 8 - spaţiu tehnologic; 9 - ventilator de evacuare;

10,11,12 - clapete de reglaj al debitului de aer evacuat, recirculat şi proaspăt

101

amestec a aerului recirculat cu aer proaspăt.Acest tip de instalaţii de condiţionare cuprinde bateria de răcire şi bateria de

încălzire montate într-un singur tren de climatizare. Aerul preparat este introdus în spaţiul tehnologic şi aspirat din acesta prin intermediul unor canale de aer aflate în interiorul sau în afara spaţiului tehnologic.

Principalul dezavantaj al acestui tip de instalaţii este introducerea unor rezistenţe aerodinamice relativ mari la trecerea aerului prin trenul de condiţionare şi implicit consum mare de energie electrică pentru antrenarea ventilatoarelor.

c. Instalaţii de condiţionare cu mai multe trenuri de condiţionare, cu camerede amestec a aerului recirculat cu aer proaspăt preparat însă într-un tren d econdiţionare central. Acest tip de instalaţii cuprinde mai multe tronsoane de tubulaturi, fiecare prevăzută cu cameră de amestec în care se află carcasată bateria de răcire, ventilatorul de recirculare şi priză de aer proaspăt preparat. Separat, se află un tren de condiţionare cu gură de aspiraţie a aerului proaspăt, filtru, baterii de răcire, baterii de încălzire şi tubulaturi care conduc aerul proaspăt preparat antrenat de către un ventilator către camerele de amestec ale fiecărui tronson de recirculare a aerului din spaţiul tehnologic.

Avantajele acestei instalaţii sunt: posibilitatea unei bune distribuţii a aerului prin folosirea unor guri de refulare corespunzătoare, posibilitatea de reglaj uşor pe circuitul de aer, rezistenţe aerodinamice mici.

Ca dezavantaje principale sunt: consum mare de materiale şi necesar mare de spaţiu pentru amplasarea instalaţiei.

d. Instalaţii de condiţionare cu mai multe trenuri de condiţionare independente. În acest caz spaţiul tehnologic este deservit de 2...6 trenuri de condiţionare cu funcţionare complet independentă. Fiecare dintre acestea cuprind cameră de amestec cu priză de aer proaspăt, filtru, ventilator,baterie de răcire, baterie de încălzire şi tubulaturi de distribuţie şi recircularea aerului. Consumul de materiale este mai redus decât în cazul precedent.

Indiferent de sistemul sau tipul de instalaţie de condiţionare, cel puţin în cazul spaţiilor tehnologice cu dimensiuni relativ mari, una dintre problemele tehnice importante care ridică o serie de probleme este sistemul de distribuţie a aerului în spaţiul respectiv. Dintre soluţiile tehnice cele mai reuşite trebuie menţionată, soluţia oferită de către Laboratorul Frigotehnic al Institutului de Chimie Alimentară Bucureşti şi care constă într-o tubulatură de distribuţie a aerului condiţionat realizat dintr-un material textil (ţesătură de bumbac Pirely). Aerul tratat şi recirculat de un ventilator este refulat într-o tubulatură din material textil care în anumite condiţii devine cameră de presiune constantă. Debitul de aer astfel recirculat este uniform distribuit prin reţeaua liberă a firelor textile, obţinându-se viteze mici la debite vehiculate mari.

În raport cu oricare alt sistem clasic de distribuţie, tubulatura de distribuţie din material textil (denumită TUBTEXT) prezintă următoarele avantaje:

- uniformitate a distribuţiei debitului de aer la lungimi de până la 15 m;- asigurarea unor viteze mici ale aerului la ieşirea din tubulatura de refulare, ceea ce conduce la evitarea apariţiei curenţilor deranjaţi la nivelul de lucru al lucrătorilor din spaţiul tehnologic;- evitarea apariţiei condensului datorită imposibilităţii atingerii tubulaturii de către aerul mai cald, întrucât, practic, se refulează pe toată suprafaţa TUBTEXT-ului;- preţ de cost redus în raport cu variantele clasice;- atenuarea zgomotelor datorită vitezelor mici la ieşirea din tubulatură şi calităţilor fonoabsorbante ale materialului textil;

102

se evită construirea spaţiului de deasupra spaţiilor tehnologice necesare amplasării sistemelor de distribuţie clasice (tubulaturi de refulare cu fante, anemostate etc);- materialul TUBTEXT-ului este lavabil şi uşor de întreţinut în condiţii de igienă cerute de legislaţia sanitară-veterinară.

103

X. CARNE ŞI PRODUSE DIN CARNE

10.1. Materie primă şi caracteristici tehnologice

Din punct de vedere tehnologic, prin termenul de „carne” se înţelege carcasa mamiferelor în condiţiile în care rezultă după sacrificarea animalelor, adică după îndepărtarea subproduselor comestibile şi necomestibile şi a părţilor utilizabile în alte domenii de activitate decât industria alimentară.

Comercializarea către consumator a cărnii se face însă sub formă tranşată, dezosată, porţionată şi ambalată şi aşa cum se va arăta, pe tot traseul de la sacrificare până la consum, frigul artificial are un rol esenţial în conservarea cărnii.

În afară de carne, din categoria subproduselor, cea mai mare importanţă pentru consumul uman o reprezintă organele: limba, ficatul, inima, creierul, rinichii, splina ş.a.

În mod curent, în alimentaţia umană este folosită carnea de porcine, de bovine şi de ovine.

Sub aspectul tehnologic şi comercial carnea este clasificată în funcţie de vârsta animalului la sacrificare, starea de îngrăşare, greutate ş.a. Astfel, în cazul porcinelor, există reglementări de încadrare în grupe de greutate în viu, cărora le corespund anumite grupe de greutăţi şi anumite caracteristici ale carcaselor rezultate după abatorizare. În cazul bovinelor şi ovinelor, există clasificări ale cărnii în special în funcţie de vârsta animalelor în momentul sacrificării.

Carnea este alcătuită din punct de vedere morfologic din ţesuturi musculare, conjunctive, cartilaginoase, adipoase şi osoase. Ponderea în greutate a fiecărei categorii de ţesut în ansamblul carcasei este determinată de o multitudine de factori: specie, rasă, sex, stare de îngrăşare, mod de furajare şi întreţinere ş.a.

În tabelul 10.1 este redată orientativ, proporţia diferitelor ţesuturi, în procente din greutatea totală a carcasei, pentru carnea de bovine adulte, de mânzat, de ovine şi de porcine, în funcţie de starea de îngrăşare a animalelor înainte de tăiere.

Tabelul 10.1. Proporţia diferitelor ţesuturi în carnea animalelor

Nr. crt. Calitatea cărnii şi specia

Ţesut muscular

%

Ţesut conjunctiv

%

Ţesut osos şi cartilaginos

%

Ţesut adipos

%

1 Carne grasă de bovine 56,6 11,6 15,7 16,1

2 Carne slabă de bovine 60,6 14 21,9 3,53 Carne grasă de mânzat 55,4 11,2 15,2 18,2

4 Carne slabă de mânzat 57,4 16,2 21,9 4,5

5 Carne grasă de ovine 56,9 10,9 15,3 15,86 Carne slabă de bovine 57,4 15,7 21,9 4,5

7 Carne de porc 48 - 73 7-12 20-40

Proporţia ţesuturilor şi distribuţia lor în cadrul carcasei determină proprietăţile fizico-chimice, valoarea nutritivă şi alte caracteristici ale cărnii.

104

10.2. Carne în carcase

10.2.1. Faze tehnologice care preced tehnologiile de răcire

Tehnologia generală de abatorizare cuprinde mai multe faze importante cum ar fi: pregătirea animalelor pentru sacrificare, suprimarea vieţii animalelor, sângerarea, îndepărtarea viscerelor, selectarea altor părţi anatomice în afara carcaselor, secţionarea carcaselor în două jumătăţi simetrice (la porcine şi bovine), toaletarea uscată şi umedă.

În faza de pregătire a animalelor pentru tăiere, trebuie acordată atenţie deosebită asigurării regimului de odihnă a acestora în vederea restabilirii echilibrului fiziologic perturbat în faza de transport. În cazul sacrificării animalelor stresate şi obosite, sângerarea este incompletă ceea ce determină riscul trecerii în sânge şi deci în carne a unor microorganisme patogene din conţinutul gastrointestinal.

Pentru a se asigura o calitate corespunzătoare a cărnii, este strict necesar ca operaţia de sângerare să se facă cât mai complet. De asemenea, se impune efectuarea corectă a operaţiei de îndepărtare a viscerelor din cavităţile abdominală şi toracică şi nu mai târziu de 30-40 minute după sacrificarea animalului.

Prin toaletarea uscată şi umedă a semicarcaselor (în cazul bovinelor şi a porcinelor) sau a carcaselor (în cazul ovinelor) se realizează îndepărtarea cheagurilor de sânge şi a altor aderenţe pe suprafaţa acestora. Temperatura apei calde cu care se realizează toaletarea umedă este de cea 43°C.

În final, carcasele se cântăresc, se duşează cu apă rece, urmând ca apoi să fie introduse în spaţiile de refrigerare.

10.2.2. Refrigerarea cărnii în carcase

După duşarea finală cu apă rece a carcaselor, efectuată după cântărire, urmează refrigerarea. Carcasele trebuiesc introduse în spaţiile de refrigerare cât mai repede posibil, dar nu mai târziu de o oră după fasonare şi toaletare. Acelaşi

normativ (Codex Alimentarius, S.U.A.) prevede că temperatura carcaselor trebuie scăzută sub 7°C, 10°C şi, respectiv, 15°C în mai puţin de 12 ore, 15 ore şi, respectiv, 20 ore pentru carnea de ovine, porcine şi, respectiv, bovine; carnea se consideră refrigerată atunci când temperatura în centrul termic scade sub 7°C, temperatură considerată ca limită inferioară de dezvoltare a unor patogeni cu care este contaminată frecvent carnea de porc.

Condiţiile de refrigerare pot influenţa, de asemenea, însuşirile organoleptice ale cărnii şi produselor de carne (frăgezime, suculenţă, aspect etc), pierderile de suc după tranşare şi capacitatea de reţinere a apei după preparare. Astfel, cu cât intervalul dintre tăiere şi introducere la refrigerare este mai scurt şi, cu cât procesul de răcire este mai rapid, cu atât pierderile de suc după tranşare sunt mai reduse.

La refrigerarea bovinelor în special, dar şi a ovinelor, pentru a face posibilă aplicarea promptă a răcirii fără pericolul apariţiei fenomenului de „rigiditate la rece”, se practică stimularea electrică a carcaselor. Stimularea electrică se face imediat după sacrificare şi conduce la îmbunătăţirea substanţială a calităţii permiţând, atât aplicarea refrigerării prompte şi rapide, cu temperaturi scăzute ale aerului dar şi aplicarea tehnologiei de tranşare la cald.

Refrigerarea promptă şi rapidă reduce simţitor pierderile în greutate prin evaporare, datorită, pe de o parte, scăderii presiunii parţiale a vaporilor de apă la

105

suprafaţa cărnii (şi implicit a diferenţei faţă de presiunea vaporilor de apă din aerul incintei răcite), iar pe de altă parte, datorită reducerii însemnate a duratei procesului de răcire.

Refrigerarea carcaselor se desfăşoară în spaţii frigorifice prevăzute cu linii aeriene.

Pentru a asigura o răcire uniformă şi rapidă a cărnii este necesarăcirculaţia aerului la parametrii corespunzători peste întreaga suprafaţă a

carcaselor.În acest sens, de o deosebită importanţă este alegerea sistemului de distribuţie a

aerului răcit.

10.2.3. Carne tranşată

În urma operaţiilor de tranşare, dezosare şi sortare a cărnii pe calităţi, din carcasele de carne refrigerată sau decongelată rezultă carne porţionată pe specialităţi, carne dezosată, oase şi slănină sau carne tranşată în porţiuni anatomice mari.

Operaţiile de tranşare, dezosare şi sortare se realizează în spaţii special amenajate, prevăzute cu instalaţii de condiţionare a aerului în care trebuie să se asigure:- temperatura aerului de 8...10°C;- umiditatea relativă a aerului astfel încât să se evite condensarea vaporilor de apă pe suprafaţa cărnii, adică temperatura punctului său de rouă să fie sub temperatura suprafeţei cărnii (de exemplu, dacă temperatura aerului este de 8°C, iar temperatura suprafeţei cărnii este 4°C, umiditatea relativă a aerului trebuie să fie de maximum 75%);- viteze ale aerului de maximum 0,25 m/s la nivelul de lucru al personalului muncitor;- un debit de aer proaspăt de 8... 16 m3/h şi persoană.

Secţiile de tranşare a carcaselor de carne cuprind, pe lângă sălile de tranşare în care se realizează condiţiile de mai sus şi alte spaţii tehnologice:- spaţii tampon pentru depozitarea cărnii în carcase refrigerate, în care temperatura aerului este -1...+1°C;- spaţii pentru sortare, porţionare, ambalare, cu temperatura aerului de 0°C;- spaţii de congelare (tunele de congelare sau aparate de congelare cu plăci);

- depozite tampon pentru produse finite refrigerate, cu temperatura aerului de 0°C;

- depozite tampon pentru produse finite congelate, cu temperatura aerului -18...-20°C.

10.3. Grăsimi

Grăsimile (slănina de la porcine, seul de la bovine şi ovine) sunt prelucrate prin sărare sau topire şi conservate prin refrigerare sau congelare. Sărarea slăninii se face în spaţii răcite cu temperatura aerului de maximum 8°C, prin metoda uscată sau umedă. De regulă, grăsimile topite se obţin în instalaţii cu funcţionare continuă.

Condiţiile de depozitare ale grăsimilor refrigerate sau congelate sunt redate în tabelul 10.2.

106

Tabelul 10.2. Caracteristici tehnologice la depozitarea grăsimilor

Nr. crt. Produsul

Depozitare în stare refrigerată Depozitare în stare congelatăTemperatura

aerului[°C]

Durata maximă de păstrare

[luni]

Temperatura aerului[°C]

Durata maximă de

păstrare[luni]

1 Slănină sărată 3... 5 2 -10...-18 6

0 3

2 Grăsimi topite -1...0 4... 8 -18 9... 12

10.4. Produse din carne

În tehnologiile de realizare a preparatelor din carne, frigul artificial este utilizat la: scurgerea şi zvântarea cărnii tocate sau mărunţite, prepararea şi maturarea semifabricatelor pentru mezeluri (bradt şi şrot), sărarea cărnii, uscarea şi maturarea salamurilor crude şi depozitarea produselor finite.

Pricipalele caracteristici tehnologice la depozitare a produselor din carne sunt redate în tabelul 10.3.

Tabelul 10.3. Caracteristici tehnologice la depozitarea produselor de carne

Nr. crt.

Grupa de produse Temperatura aerului [°C]

Umiditatea relativă a aerului

[%]

Durata maximă de

păstrare [zile]

Încărcarea specifică cu produse

[kg/m2]

1 Preparate din carne proaspete 0...4 75... 85 3

50... 100 (90...180 kg pe 1 m linie)

2 Preparate din carne semiafumate 12 75 10 150

3 Preparate din carne afumate şi uscate 12 75 15 150

4 Preparate din carne crudă (salamuri crude, cârnaţi cruzi, produse crude uscate)

10...12 max.80 180 -

107

XI. CARNE DE PASĂRE

Speciile de păsări cu valoare mai importantă în alimentaţia umană sunt: găinile, curcanii, reţele şi gâştele. Dintre acestea, în consumul intern şi mondial, ponderea cea mai mare o deţin găinile.

Cea mai mare parte din producţia de păsări conservate prin frig o reprezintă puii, în special cei de 9...12 săptămâni.

11.1. Materia primă

Carnea de pasăre, adică muşchii care acoperă scheletul, prezintă o serie de proprietăţi şi o anumită compoziţie chimică, dependente de specie, de vârstă, de gradul de îngrăşare, de porţiunea anatomică ş.a.

Compoziţia chimică a cărnii de pasăre este asemănătoare cu cea a cărnii de mamifere şi, într-o oarecare măsură, cu cea a peştilor.

În tabelul 11.1 sunt redate informativ conţinuturile de apă şi de grăsime pentru câteva specii de păsări.

Tabelul 11.1. Conţinuturile procentuale de apă şi de grăsime pentru câteva specii de păsări

Nr. crt. Specia Conţinut de apă%

Conţinut de grăsime%

1 Pui de găină 68 ... 72 4... 12

2 Găini 66 ... 71 7 ... 143 Curcani 60... 72 6... 19

4 Raţe 50... 59 23 ... 37

5 Gâşte 44 ... 59 23 ... 38

În ceea ce priveşte calitatea păsărilor, privite ca materie primă pentru prelucrările ulterioare, aceasta este determinată de conformaţia carcasei, aspectul şi culoarea pielii, conţinutul de grăsime, defectele de penaj ş.a. În general, modul de hrană nu afectează în mod important calitatea cărnii de pasăre. Din acest punct de vedere, o importantă excepţie reprezintă situaţia în care, în hrana păsărilor, se utilizează făina de peşte. În acest caz, untura de peşte conţinută în hrană, prin acizii graşi nesaturaţi pe care îi conţine, afectează negativ gustul şi aroma cărnii de pasăre, mai ales la carnea de curcan. De exemplu, dacă hrana păsărilor conţine făină de peşte (cod) în care substanţele grase reprezintă doar 2% din totalul hranei, se obţine un pronunţat gust de „peşte” în carnea proaspătă. Dacă însă, cu cca 2 săptămâni înainte de tăiere pentru puii de găină şi cu cca 4 săptămâni pentru curcani, din hrană se elimină complet făina de peşte, atunci gustul de „peşte” este în cea mai mare măsură eliminat.

În diverse ţări există reglementări privind clasificarea păsărilor şi a puilor de pasăre după criterii de vârstă, independent de sex şi de calitate. Se manifestă tendinţa ca, în cadrul acestor clasificări, să se micşoreze limitele de vârstă pentru încadrarea în categoriile respective. Trebuie menţionat faptul că vârsta nu reprezintă un criteriu absolut de clasificare a păsărilor, deoarece modul în care sunt întreţinute acestea (cantităţile de hrană distribuită şi ciclurile de iluminare în decurs de 24 ore a camerelor de creştere) determină diferenţe calitative, de stare de îngrăşare şi de greutate importante la o aceeaşi vârstă.

108

11.2. Refrigerarea cărnii de pasăre

11.2.1. Tratamente preliminare

Aplicarea corectă a tratamentelor tehnologice care preced refrigerarea are o importanţă deosebită asupra calităţii finale.

Tratamentele tehnologice preliminare, în marea majoritate a cazurilor, se desfăşoară în flux continuu, cu un grad avansat de mecanizare şi cuprind următoarele operaţii:- aplicarea şocului electric înainte de tăiere, prin care sunt reduse gradul de excitare şi de activitate musculară; trebuie avut în vedere faptul că aplicarea unui şoc electric prea puternic poate conduce ulterior la o sângerare incompletă sau defectuoasă, cu implicaţii negative asupra calităţii;- tăierea arterei şi venei jugulare prin care se asigură o îndepărtare cât mai completă a sângelui; o sângerare incompletă poate conduce la o pigmentare roşiatică de culoare închisă, nedorită a pielii, mai ales în zona aripilor şi bazinului;- opărirea în vederea îndepărtării penelor;- duşarea;- îndepărtarea penelor (deplumarea);- pârlirea;- duşarea;- tăierea şi îndepărtarea părţii inferioare a picioarelor;- eviscerarea;- controlul sanitar-veterinar;- tăierea şi îndepărtarea capului şi gâtului;- îndepărtarea traheii şi esofagului;- duşarea finală;

- curăţirea separată a măruntaielor (ficat, pipotă şi inimă), spălarea acestora, ambalarea şi, eventual, reintroducerea lor în interiorul carcasei răcite;- pregătirea carcaselor de pasăre în vederea refrigerării.

Operaţiile din cadrul tratamentelor preliminare răcirii pot diferi în funcţie de specie, categorie de vârstă, greutate, starea de îngrăşare şi destinaţia ulterioară. Astfel, de exemplu, în cazul raţelor şi gâştelor, îndepărtarea penelor se poate face şi prin metode care utilizează ceruirea.

De o deosebită importanţă în asigurarea după refrigerare sau congelare a unei calităţi finale corespunzătoare este aplicarea corectă a operaţiei de opărire, în strânsă corelare a acesteia cu metoda de refrigerare sau congelare ulterioară. Există trei metode principale de opărire:- opărire uşoară, care constă în menţinerea păsărilor pe o durată de 60...180 secunde la o temperatură de 51...54°C;- opărire moderată, care constă în menţinerea păsărilor pe o durată de 40...100 secunde la o temperatură de 56...60°C;- opărire puternică, metodă care constă în menţinerea păsărilor pe o durată de câteva secunde la o temperatură de 66...80°C.

Opărirea uşoară conduce la obţinerea unei suprafeţe complet intacte a pielii, dar presupune un consum suplimentar de manoperă pentru operaţiile de finisare şi costuri suplimentare pentru echipamentul de deplumare a păsărilor. Răcirea ulterioară cu aer rece nu conduce la decolorâri ale pielii.

109

Opărirea moderată conduce la obţinerea unor carcase complet deplumate, utilizând echipament uzual, cu afectarea, în general, a epidermei. Răcirea acestor păsări trebuie făcută cu exces de umiditate şi la temperaturi suficient de scăzute pentru a se evita pete specifice şi rupturi ale epidermei.

Opărirea puternică este recomandabilă în cazul raţelor şi gâştelor.Păsările sunt comercializate sub formă de carcase întregi sau sub formă tranşată

(piept, pulpe, măruntaie ş.a.).Raportat la grăsimea totală, la tranşarea puilor de găină (de 9...12 săptămâni)

se obţin următoarele ponderi în greutate: 22...25% piept; 14... 16% picioare; 15...16% pulpe; 12...14% aripi; 14...18% bazin; 5...8% gât; 6...8% măruntaie.

Procentul părţii comestibile obţinute după eviscerare, raportat la greutatea păsării vii, variază în general între 70 şi 73% în cazul puilor de găină, 75...79% în cazul curcanilor tineri (sub 1 an) şi 78...82% în cazul curcanilor mari.

11.2.2. Refrigerarea

După terminarea operaţiilor preliminare, carnea de pasăre trebuie răcită cât mai repede pentru a se evita dezvoltarea microorganismelor, oxidarea grăsimilor, pierderea de arome specifice, pentru a împiedica fenomenul de rigiditate la temperatură înaltă care se poate produce înaintea sau la începutul instalării stării de rigor mortis. Vitezele de răcire nu trebuie să fie exagerat de mari, deoarece pot conduce, în unele cazuri, la apariţia fenomenului de rigiditate la rece.

Refrigerarea se consideră terminată atunci când temperatura interioară a atins valoarea de 2...8°C.

Ca metodă de refrigerare a păsărilor se utilizează practic exclusiv, refrigerarea cu aer răcit.

Răcirea cu apă răcită, foarte mult utilizată prin anii '70 - '80, este în prezent complet interzisă în legislaţia Comunităţii Europene datorită riscurilor mari de infectare a carcaselor de pasăre de la apa de răcire recirculată.

Utilizarea refrigerării în aer necesită luarea în considerare a următoarelor aspecte:- necesitatea de a folosi temperaturi cât mai coborâte la operaţia de opărire, fapt care antrenează necesitatea unor echipamente speciale de deplumare; utilizarea unor temperaturi cât mai scăzute la opărire este impusă de faptul că, opărirea la temperaturi mai ridicate conduce la înrăutăţirea calităţii suprafeţei pielii în timpul răcirii în aer cu atât mai accentuat, cu cât viteza de răcire este mai mică;- necesitatea operaţiei de hidratare a pielii carcaselor înainte de răcire;- necesitatea realizării unor viteze ridicate de răcire, care să permită utilizarea refrigerării în flux continuu;- necesitatea realizării unor durate cât mai mici posibil ale procesului de răcire, în vederea reducerii pierderilor în greutate şi a obţinerii unei calităţi corespunzătoare a suprafeţei pielii;- necesitatea asigurării tuturor condiţiilor igienico-sanitare, în toate fazele de prelucrare anterioare răcirii, ştiut fiind faptul că, în cazul păsărilor eviscerate, controlul microbiologic este dificil, neexistând certitudinea necontaminării microbiologice.

Echipamentele de refrigerare cu aer răcit sunt cu funcţionare în flux continuu şi cuprind mai multe secţiuni în care au loc fazele procesului:

110

- faza de eliminare a excesului de umiditate, utilizându-se aer uscat, cu o temperatură de 15°C. Durata acestei faze este de cca. 15 minute, timp în care se obţine şi o prerăcire pe seama evaporării apei de la suprafaţa carcaselor de pasăre;

- faza I de răcire, în care se utilizează aer cu temperatura 0...-1°C.Durata acestei faze este de cca. 75 minute, timp în care puii de găină ajung la o temperatură medie de 10°C sau chiar mai coborâtă;- faza de ambalare;- faza de răcire finală în aparate cu funcţionare semicontinuă, în care păsările ambalate şi dispuse în tăvi aşezate pe cărucioare, sunt răcite cu aer de -2°C timp de aproape 3 ore. La sfârşitul acestei faze, păsările sunt complet refrigerate.

Refrigerarea cu apă răcită şi cu aer răcit. Există mai multe variante ale acestei metode de răcire, toate cuprinzând însă o primă fază de răcire cu apă răcită (prin stropire sau prin imersie), urmată de o a doua fază de răcire rapidă cu aer răcit.

Această metodă de refrigerare nu mai este practic utilizată în prezent, cel puţin în ţările din Comunitatea Europeană.

11.3.1. Aspecte specifice şi tratamente preliminare

Calitatea carcaselor de carne de pasăre congelate depinde în mare măsură de viteza de congelare şi de modul în care au fost aplicate tratamentele preliminare congelării. Tratamentele preliminare congelării sunt cele descrise anterior şi în plus operaţia de refrigerare.

De regulă, carnea de pasăre se congelează numai după ce a fost răcită până la o temperatură de 8°C sau mai scăzută.

Congelarea directă, din stare caldă, nu se practică datorită, pe de o parte, posibilităţii apariţiei unei rigidităţi şi, pe de altă parte, datorită costurilor mai ridicate de exploatare a instalaţiilor frigorifice aferente.

Rigiditatea care poate apare la congelarea din stare caldă se datoreşte neterminării proceselor din faza de rigor mortis. Din acest punct de vedere, se menţionează faptul că intervalele de timp post-mortem necesare desfăşurării complete a fazei de rigor şi, deci, de frăgezire a cărnii aflată în stare refrigerată, sunt de aproximativ:- 12 ore pentru puii de găină;- 12...16 ore pentru curcanii tineri;- cca. 4 ore pentru găini şi curcani maturi.

Dacă congelarea se face prin contact cu ageriţi intermediari, atunci ambalarea păsărilor este obligatorie. În cazul congelării în aer, mai ales dacă operaţia de opărire se face la temperaturi ridicată, ambalarea joacă un rol de o deosebită importanţă în asigurarea calităţii după congelare.

Materialele de ambalare trebuie să fie transparente, să îmbrace cât mai fidel produsul, să fie suficient de rezistente, să fie impermeabile la vaporii de apă şi al oxigen. Cele mai bune rezultate se obţin prin ambalare sub vid în pungi contractibile, dar costul ambalării este ridicat.

Dintre materialele de ambalare (polietilenă, poliamidă, polipropilenă sau celofan impermeabil) cel mai utilizat este polietilena sub formă de pungi care se vacuumează şi se închid după introducerea produsului.

Influenţa vitezei de congelare se manifestă în special asupra culorii suprafeţei carcasei. O congelare rapidă (viteza de răcire mai mare decât 2 cm/h)

111

îmbunătăţeşte aspectul suprafeţei şi micşorează pierderile de suc la decongelare. Congelarea rapidă determină deschiderea culorii suprafeţei, datorită reflexiei luminii de către straturile superficiale ale carcasei (cca 2...3 mm adâncime) în care s-au format cristale foarte mici de gheaţă. Congelarea rapidă care determină culoarea albicioasă a carcaselor congelate este esenţială, mai ales în căzut păsărilor opărite la temperaturi foarte ridicate şi a păsărilor cu puţină grăsime sub piele. În aceste cazuri, dacă se aplică o congelare lentă, se formează în straturile superficiale ale carcaselor cristale mari de gheaţă care nu mai reflectă lumina incidenţă, astfel încât se fac vizibile straturile superficiale ale muşchilor de culoare roşu-întunecat.

În literatura de specialitate sunt menţionate următoarele cazuri ale efectelor vitezei de congelare asupra culorii suprafeţei carcaselor de pasăre:

a) cazul congelării prin contact cu agenţi intermediari cu temperaturi de -15... -30°C sau a congelării în aer cu convecţie forţată cu temperatura de -70°C, în urma cărora se obţine o culoare alb foarte deschis, asemănătoare albului de calcar;b) cazul congelării prin contact cu agenţi intermediari cu temperaturi de -7...-12°C sau a congelării în aer cu convecţie forţată cu temperaturi de -40°C şi viteze ale aerului la nivelul carcaselor mai mari de 3 m/s,în urma cărora se obţine o culoare albicioasă;c) cazul congelării în aer cu convecţie forţată, cu temperaturi de cca -20°C, în urma căreia se obţine o culoare roz, apropiată de culoarea carcaselor refrigerate;d) cazul congelării în aer cu convecţie naturală, cu temperaturi mai mari de -30°C, în urma căreia se obţine o culoare maron-întunecată.

11.3.2. Congelarea

Pentru congelarea păsărilor se utilizează în principal două metode:- congelarea cu aer răcit;- congelarea prin contact cu agenţi intermediari răciţi.

În cazul curcanilor sau a păsărilor mari, se utilizează uneori o metodă combinată de congelare: prin contact cu agenţi intermediari răciţi şi cu aer răcit (aplicate succesiv).

În literatura de specialitate este menţionată şi metoda de congelare care utilizează succesiv răcirea cu azot lichid şi răcirea cu aer, metodă care, însă, prezintă dezavantajul unor costuri specifice mai ridicate în raport cu celelalte metode de congelare.

Congelarea cu aer răcit este cea mai utilizată metodă de congelare apăsărilor.

11.4. Aspecte igienico-sanitare şi de calitate

11.4.1. Măsuri igienico-sanitare la aplicarea tehnologiilor frigorifice

La aplicarea tehnologiilor frigorifice, precum şi în cadrul tuturor fazelor de prelucrare tehnologică a păsărilor, trebuie respectate cu rigurozitate toate prescripţiile sanitar-veterinare în vigoare.

Contaminarea microbiologică a cărnii de pasăre se poate produce, în special, în timpul refrigerării prin imersie sau stropire cu apă răcită, sau în timpul operaţiilor de eviscerare.

112

Conservabilitatea păsărilor creşte substanţial dacă ambalarea este făcută sub vid în folii de material plastic, impermeabile la oxigen.

11.4.2. Asigurarea calităţii produselor la aplicarea tehnologiilor de conservare prin frig

Principalele modificări de calitate la aplicarea tehnologiilor frigorifice sunt legate de aspectul comercial, aromă, gust, frăgezime şi suculentă.

Din punct de vedere al aspectului comercial, principalele modificări ale calităţii păsărilor conservate prin frig sunt cele redate în continuare.

a) Închiderea culorii suprafeţei carcaselor de pasăre care se poate produce atât în cazul păsărilor refrigerate, cât şi în cazul celor congelate. Această închidere a culorii se datoreşte în cazul păsărilor congealte, formării de cristale mari de gheaţă în straturile superficiale, ca urmare a unor viteze mici de congelare sau unor pierderi în greutate exagerat de mari.

b) Arsurile de congelare, manifestate în fază incipientă prin apariţia de pete gălbui-gri care persistă şi după congelare, sunt frecvente în cazul depozitării de lungă durată a păsărilor neambalate sau ambalate în folii permeabile la vapori, la temperaturi de depozitare ridicate şi fluctuante şi la umidităţi relative scăzute ale aerului. Dacă arsurile de congelare sunt pronunţate, atunci ele sunt însoţite şi de alte modificări de calitate, cum ar fi pierderea aromei specifice ş.a.

c) Închiderea culorii oaselor se manifestă prin apariţia, în special la păsările tinere, a culorii violet la oase şi la ţesuturile adiacente acestora, culoare care devine maronie atunci când carnea este gătită.

Acest defect de calitate poate fi micşorat prin aplicarea unei viteze de congelare cât mai mari, prin gătire directă fără decongelare prealabilă şi prin gătire promptă, imediat după congelare.

d) Pierderile de aromă specifică şi de gust specific şi apariţia unora străine sunt determinate de mai multe cauze, dintre care amintim: intervale prea mari între tăierea şi eviscerarea păsărilor sau între tăiere şi răcire, contaminări microbiologice iniţiale, oxidarea grăsimilor ca urmare a depozitării păsărilor congelate la temperaturi prea ridicate pe perioade prea lungi, ambalare deficitară, arsuri de congelare accentuate, metabolizarea de acizi graşi foarte nesaturaţi care se găsesc în făina de peşte utilizată în hrana păsărilor, administrarea unor medicamente păsărilor înainte de tăiere.

Alte modificări de calitate ale păsărilor la aplicarea tehnologiilor frigorifice sunt similare cu cele din cazul cărnii de mamifere sau peştilor.

113

XII. PEŞTE ŞI FRUCTE DE MARE

12.1. Materia primă

Peştii prezintă o mare importanţă în alimentaţia umană. La nivel mondial, peştele reprezintă peste 15% din totalul proteinelor consumate. Din cele peste 20.000 de specii de peşte, în Europa se pescuiesc doar câteva sute, dintre care, mai puţin de 100 de specii reprezintă importanţă economică deosebită.

În ţara noastră, în apele dulci şi Marea Neagră, din cele aproape 200 de specii existente, sunt valorificate în prezent cca. 25 de specii.

Sub denumirea de fructe de mare sunt valorificate şi utilizate în alimentaţia umană vieţuitoarele acvatice reprezentate de specii de crustacee sau de moluşte.

Crustaceele reprezintă o clasă de artropode, în general acvatice, cu respiraţie branhială, a căror carapace este formată din chitină impregnată în calcar, cuprinzând şase subclase. Dintre acestea, subclasa reprezentată de crabi, creveţi, homari, languste ş.a. prezintă importanţă alimentară.

Crabii sunt crustacee decapode, care trăiesc în mări, oceane, în apropierea coastelor sau în ape dulci. Au abdomenul scurt şi o pereche de cleşti mari. Dintre cele peste 2000 de specii de crab, cele care sunt comestibilie, de regulă, trăiesc în apropierea litoralului.

Creveţii sunt crustacee decapode marine care trăiesc aproape de suprafaţa apei. Cele mai multe specii de creveţi sunt comestibile.

Homarul este un crustaceu decapod marin, al cărui corp poate atinge lungimi de până la 50 cm, este prevăzut cu doi cleşti foarte mari şi are o culoare cu nuanţe albastre şi galbene. Trăieşte pe fundul apei la adâncimi de până la 50 de metri.

Langusta este un crustaceu marin decapod, cu antene puternice, fără cleşti, ajungând la o lungime de până la 40 cm. Este foarte apreciată pentru carnea sa gustoasă.

Racul este un crustaceu de apă dulce, cu corp alungit, prevăzut cu doi cleşti, cu lungimi de până la 10 cm. El poate fi crescut şi în cultură. Este comestibil, are o carne gustoasă, iar după preparare culinară se pigmentează în roşu.

Moluştele sunt animale nevertebrate, acvatice sau de medii umede, cu un corp moale şi purtând la partea dorsală o cochilie. Ele cuprind trei clase principale: gastropode (melci), lamelobranhiate (stridii, midii) şi cefalopode (calamarul ş.a.).

Dintre speciile de melci cu cochilii, o bună parte sunt comestibili. Dintre acestea, cel mai utilizat în alimentaţie este melcul de mare, foarte răspândit în mările europene, cu o lungime de 1...3 cm.

Stridiile sunt moluşte bivalve, comestibile, care trăiesc fixate pe rocile marine. Ele sunt mai puţin digestibile în perioada de reproducţie (lunile mai-august) ceea ce implică pescuirea lor în lunile septembrie-aprilie.

Midiile sunt moluşte bivalve, comestibile, de culoare închisă, care trăiesc fixate pe roci, în mări sau estuare. Există şi se practică cultura de midii pe coastele mărilor şi oceanelor.

Calamarul este o moluscă marină înrudită cu sepia, cu cochilie internă, cu o lungime de 8...50 cm, foarte răspândită în apele coastelor mediteraneene. Calamarul este foarte căutat pentru carnea sa foarte gustoasă.

114

12.1.1. Structura fizico-chimică şi proprietăţile termo-fizice

Peştii sunt constituiţi în principal din scheletul interior, piele şi muşchi.Scheletul interior are o pondere volumică mică şi este incomplet osificat, ceea ce

determină o slabă rezistenţă la zdrobire. LaTe leos t een i , care cuprind marea majoritate a peştilor de consum curent, scheletul este mai osificat în raport cu ceilalţi peşti.

Pielea este constituită din dermă şi epidermă şi, deseori este acoperită de formaţii externe (solzi la Teleosteeni). Pielea secretă abundent un mucus care izolează peştele de mediul ambiant şi a cărui structură variază în funcţie de specie.

Muşchii reprezintă partea cea mai importantă din punct de vedere alimentar ei conţinând proteine în procente de 12%, până la 24%. Muşchii trunchiului, din care se fac fileuri, reprezintă 35...65% din greutatea totală a peştelui (în funcţie de specie, anotimp şi sex).

Numeroase specii de peşte, diferenţiate prin particularităţile lor morfologice, au compoziţii chimice diferite. Din punct de vedere al constituienţilor chimici, peştii se aseamănă cu mamiferele şi păsările. Principalele diferenţe există în ceea ce privesc lipidele şi proteinele. Lipidele peştilor sunt lichide la temperaturi ambiante obişnuite datorită ponderii însemnate pe care o au acizii graşi foarte nesaturaţi pe care-i conţin şi care le fac foarte oxidabile. Compoziţia lipidelor din peşte este mult mai variabilă faţă de compoziţia lipidelor mamiferelor, fiind funcţie, în special, de modul de hrană, ciclu sexual şi anotimp. Proteinele din muşchii peştelui cuprind proteine extracelulare care sunt insolubile în soluţii saline (colagen, elastină, keratină), proteinele fibrilare (actină, miozină, tropomiozină) şi proteinele globulare (globuline şi albumine).

După procentul de lipide pe care îl conţin, peştii pot fi împărţiţi în mod convenţional în: peşti slabi (cu un conţinut de grăsime de 5%), peşti moderaţi (cu un conţinut de grăsime de 5...15%) şi peşti graşi (cu un conţinut de grăsime mai mare de 15%).

Aspecte generale privind proprietăţile termo-fizice sunt redate în cap.6.Variaţiile foarte mari ale compoziţiei chimice antrenează după sine şi mari

variaţii în proprietăţile termo-fizice ale peştilor. Orientativ se menţionează următoarele valori medii ale unor proprietăţi termo-fizice ale peştilor:- densitatea, în stare neeviscerată, este puţin sub 1 kg/dm3, iar după eviscerare, ajunge la 1,05... 1,07 kg/dm3;- coeficientul de conductibilitate termică este de cea 0,5 W/m.K la temperaturi mai mari decât 0 °C şi de 1,2...1,6 W/m.K la temperaturi mai mici decât -20°C;- temperatura de congelare este cuprinsă între -0,6°C şi -1,8°C;- căldura latentă specifică de congelare este cuprinsă între 200 kJ/kg şi 285 kJ/kg.

12.2. Refrigerarea peştelui

Spre deosebire de mamifere şi păsări, peştii nu sunt dotaţi cu sisteme de termoreglare, fiind vieţuitoare poikiloterme. Datorită acestui fapt, temperatura lor interioară este apropiată de cea a mediului ambiant în care se găsesc, atât înainte cât şi după moarte. Cele mai multe specii de peşte au metabolismul adaptat a se desfăşura în condiţii optime în domenii foarte înguste de temperatură. Temperaturile apelor din oceane şi mări, precum şi a râurilor, în zonele în care trăiesc peştii, în general, sunt inferioare valorii de +5°C. Prin urmare, temperaturile uzuale pentru refrigerarea cărnii de

115

mamifere sau de păsări reprezintă domeniul în care, atât enzimele, cât şi microorganismele specifice peştilor, acţionează în mod nestingherit. Excepţie fac peştii de suprafaţă, mai ales, din zonele tropicale şi ecuatoriale.

Răcirea peştelui până aproape de 0°C reduce activitatea microorganismelor, deşi multe dintre bacteriile specifice peştilor se dezvoltă încă rapid la această temperatură.

Diferitele manifestări ale alterării peştelui sunt încetinite în mod inegal prin acţiunea temperaturilor scăzute. Formarea de indol, histamină şi acid sulfhidric în scrumbii şi heringi este rapidă în intervalul 25...30 °C, dar devine neglijabilă la 0°C. Dimpotrivă, peroxidarea grăsimilor, care nu apare decât puţin la 25°C, se produce, împreună cu alterarea microbiană sau proteoliza la 0...-1°C. La hering, procentul de aminoacizi liberi creşte la 0°C faţă de 2,5°C, proteoliza adăugându-se efectului de sinteză bacteriană. Proteoliza şi formarea de trimetilamină sau acizi graşi volatili evoluează în mod comparabil pe întreg intervalul -2°C...+30°C, atât timp cât peştele rămâne consumabil.

Evoluţia diferită a proceselor care concură la degradarea peştelui, în raport cu temperatura, explică dificultatea evaluării obiective şi fidele a stării de alterare a peştelui.

Prelungirea duratei de conservare prin refrigerare este mai mare dacă contaminarea bacteriană iniţială este slabă. Dacă numărul iniţial de bacterii este mare, atunci perioada de timp în care se atinge limita admisibilă pentru consum este relativ mică chiar dacă peştele este refrigerat. De aceea este foarte important ca peştele să fie refrigerat imediat după pescuire.

Calitatea diferitelor metode de refrigerare şi implicaţiile acestora asupra duratei de conservare a peştelui depind de viteza de răcire, riscurile de contaminare microbiologică şi riscurile de deteriorări mecanice sau chimice. Informativ, în fig. 12.1., sunt redate duratele maxime acceptabile de depozitare pentru peştii slabi (a) şi pentru peştii graşi (b) în funcţie de temperatură.

12.2.1.

Tratamente preliminare

În perioada de timp cuprinsă între pescuire şi momentul începerii refrigerării propriu zise, peştelui i se pot aplica anumite tratamente care pot fi grupate în două categorii: tratamente mecanice şi tratamente fizico-chimice.

Tratamentele mecanice cuprind: spălarea, sortarea, eviscerarea, filetarea ş.a.Peştii de dimensiuni mici şi fragili, cum sunt sardinele, deoarece ar suferi

deteriorări prin înmuierea solzilor, nu sunt supuşi operaţiei de spălare. Unii peşti, cum

Fig. 12.1. Durate maxime acceptabile de depozitare a peştelui în funcţie de temperatură: a - peştele slab; b - peştele gras.

116

ar fi heringii, sunt supuşi spălării după o perioadă de câteva zile după pescuire, tratamentul de spălare conducând la o îmbunătăţire apreciabilă a calităţii. Operaţia de spălare este avantajoasă, mai ales, pentru peştii pescuiţi cu traulere, la care contaminarea iniţială cu microorganisme este mai mare în raport cu peştii pescuiţi prin alte mijloace. De o deosebită importanţă pentru operaţia de spălare este calitatea apei. Dacă apa de spălare are un grad ridicat de poluare, atunci spălarea poate conduce chiar la mărirea numărului de microorganisme de pe peşte.

Prin eviscerare se elimină ţesuturi prin excelenţă alterabile şi enzimele viscerelor care sunt deosebit de active. La peştii graşi eviscerarea poate avea şi efecte negative favorizând râncezirea datorită aerării rezervelor, de grăsime abdominale. Eviscerarea poate fi mai mult sau mai puţin avantajoasă în funcţie de talia şi specia peştelui. În cazul peştilor de talie mică (şproturi, sardine, sardele, heringi ş.a.) nu se practică eviscerarea.

Pentru speciile marine, cum ar fi macrourile, la care autodigestia datorată enzimelor este foarte activă, în special înainte de depunerea icrelor, eviscerarea este necesară datorită riscului de râncezire. De asemenea, în cazul peştilor graşi din mările calde, cum ar fi tonul, care sunt prevăzuţi cu un sistem digestiv dezvoltat, eviscerarea devine necesară. Eviscerarea trebuie efectuată fără rănirea muşchilor, fără a lăsa urme de viscere în cavitatea abdominală sau pe peştii vecini.

Filetarea este o operaţie care conduce la reducerea încărcăturii bacteriene a peştelui şi-i măreşte durata de conservare dacă este efectuată în condiţii igienice. Filetarea mecanizată reduce riscurile contaminărilor. Calitatea operaţiei de filetare creşte dacă este precedată de o spălare, mai ales dacă această spălare este făcută după mai multe zile de la pescuire deoarece mucusul se îndepărtează mai uşor.

Tratamentele fizico-chimice constau în utilizarea substanţelor antiseptice, antibioticelor şi a radiaţiilor ionizante. Efectul acestor tratamente este cu atât mai eficace, cu cât sunt aplicate mai repede, imediat după pescuire, adică, atunci când gradul de contaminare cu microorganisme este mai redus.

Dintre substanţele antiseptice utilizate mai frecvent sunt acizii organici, sărurile şi esterii acestora, oxidanţii (în special compuşii cloruraţi) şi nitritul de sodiu. Ele se adaugă în gheaţă, permiţând tratarea peştilor la bord sau în apa de spălare, mai ales pentru fileuri.

12.3. Aspecte igienico-sanitare şi de calitate

12.3.1.Măsuri igienico-sanitare la aplicarea tehnologiilor frigorifice

Pentru asigurarea unor condiţii igienico-sanitare care să asigure salubritatea peştelui, la aplicarea tehnologiilor frigorifice este necesar să se respecte normele necesare de igienă, care include curăţirea, spălarea şi dezinfectarea spaţiilor şi utilajelor frigorifice, asigurarea strictă a igienei personalului muncitor, îndepărtarea resturilor care rezultă în urma diverselor faze de prelucrare a peştelui şi dezodorizarea spaţiilor.

Intensitatea mirosurilor degajate de peşte este puternic influenţată de nivelul temperaturii. De exemplu, o cantitate de merlan, care degajă la 20°C, timp de 24 ore 1 mg de trimetilaminâ, la 0°C va degaja doar 0,015 g în aceeaşi perioadă de timp. Mirosurile sunt puternic preluate de atmosfera umedă din depozitele de peşte şi impregnate în materialele din interior (pereţi, pardosea, zăpada formată pe răcitoarele de

117

aer ş.a.). Diferitele tipuri de ciment sunt toate poroase şi, practic, imposibil de dezodorizat dacă nu sunt acoperite cu straturi impermeabile la mirosuri (emulsii apoase de cauciuc clorurat singure sau asociate cu clorură de polivinil).

Dezodorizarea cea mai eficace a unei camere frigorifice de depozitare a peştelui se poate face prin spălare cu o soluţie diluată de formol (20 ml la un litru de apă), spălare cu o soluţie de hipoclorit de sodiu filtrat (35 g de clor activ la un litru de apă) sau prin ozonizare (20 ppm) urmată de o bună aerisire.

12.3.2. Asigurarea calităţii produselor la aplicarea tehnologiilor de conservare prin frig

Principalele modificări de calitate care pot apărea la aplicarea tehnologiilor frigorifice (refrigerare, congelare, depozitare în stare răcită şi congelată) şi a decongelării sunt legate de râncezirea lipidelor, denaturarea proteinelor, arsurilor de congelare şi rigiditatea la decongelare.

În tabelul 12.1. sunt redate sintetic principalele modificări de calitate care pot apărea la aplicarea tehnologiilor de conservare prin frig a peştelui oceanic, cauzele acestora şi mijloacele de evitare sau remediere.

Tabelul 12.1. Modificări de calitate ale peştelui la aplicarea tehnologiilor frigorifice

Nr.crt.

Modificarea de calitate Cauzele posibile care determină modificarea calităţii

Mijloace de evitare sau de remediere*

1 Suprafaţă uscată şi culoare modificată

Arsură de congelare a, b, c

2 Culoare roşie-brună a suprafeţei

Reacţie carbonil-aminică Impurificare cu sânge

b, c, f d, c

3 Contractarea şi deformarea fileurilor de peşte

Tranşarea prerigor, urmată de instalarea rigidităţii înainte de congelare Rigiditate de decongelare

g

h, i

4 Gust iute sau rânced ca urmare a hidrolizării şi oxidării lipidelor

Depozitare necorespunzătoare Cataliza oxidării de către pigmentul porfirinic din sânge Pierderea prospeţimii înainte de congelare

a, b, c,f

a

g, j

5 Miros aminic sau amoniacal Acţiuni ale microorganismelor înainte de congelare Degradarea spontană a oxidului de trimetilamină şi adeninnucleotidelor în timpul depozitării Acţiuni ale enzimelor bacteriene înainte de decongelare

j

g

b

6 Miros de hidrogen sulfurat sau de putrefacţie

Acţiuni ale enzimelor bacteriene înainte de decongelare

g, j

7 Consistenţă întărită (lipsă de frăgezime însoţită de pierderi mari de suc şi lipsă de suculentă)

pH prea scăzut

Rigiditate de temperatură ridicată

k, l, m, t, u

j, r

118

8 Idem cu structură fibroasă (aţoasă)

Denaturarea unor substanţe proteice b, r

9 Idem cu structură aglomerată, granulară

Rigiditate de temperatură ridicată p, h, i, q

10 Consistenţă moale, vâscoasă pH prea ridicat datorat flămânzirii peştelui pH prea ridicat datorat întârzierii prelucrării, mai ales când temperatura, înainte de prelucrare este ridicată

t, s

o, j, g

a – scăderea temperaturii de congelare; b – scăderea temperaturii de depozitare în stare congelată; c – glasare, ambalare bună; d – sângerare bună, eviscerare imediat după prindere, introducere în apă de mare răcită; e – amânarea filetării până la sfârşitul rigidităţii; f – utilizarea de antioxidanţi; g – urgentarea operaţiilor de prelucare înaintea congelării; h - ridicarea temperaturii de depozitare înaintea decongelării; i - decongelarea lentă; j – refrigerare după prindere; k – schimbarea metodei de pescuit; l – lăsarea peştelui să se zbată cât mai mult înainte de moarte; m – admiterea unui început de autoliză înainte de congelare; o – eviscerare rapidă, congelare imediată; p – admiterea instalării rigidităţii înaintea congelării peştelui întreg; q – prepararea culinară numai după decongelare lentă; r – imersare în soluţie mixtă de clorură de sodiu şi tripolifosfat; s – ridicarea temperaturii şi prelungirea duratei de depozitare în stare congelată; t – schimbarea zonei de pescuit; u – ridicarea pH-ului cu ajutorul polifosfaţilor.

119

XIII. LAPTE ŞI PRODUSE LACTATE

13.1. Materia primă

Laptele constituie materia primă de bază în obţinerea industrială a laptelui de consum, a produselor lactate acide (iaurt, lapte bătut, lapte acidofil, chefir), a smântânii, a untului, a brânzeturilor şi a conservelor de lapte (produse lactate concentrate şi produse lactate uscate).

Prin lapte se înţelege în general laptele de vacă, iar când este vorba de laptele altor animale se indică de obicei şi specia respectivă.

13.1.1. Compoziţia chimică

Laptele are o compoziţie complexă conţinând în medie 87,2% apă, 3,7% grăsime, 4,9% lactoză, 3,5% proteine şi 0,7 substanţe minerale. Substanţele solide negrase (lactoza, proteinele şi substanţele minerale) reprezintă în medie 9,1%, iar totalul substanţelor solide cca 12,8%.

Compoziţia laptelui depinde de o serie de factori dintre care cei mai importanţi sunt: rasa, anotimpul, vârsta şi modul de furajare a vacii şi stadiul lactaţiei.

Conţinutul de proteine şi de grăsime în lapte variază în limite largi, în timp ce lactoza şi substanţele minerale sunt în general în proporţie de cca 5% şi respectiv 0,7%.

Laptele concentrat la aproximativ o treime din volumul iniţial are următoarea compoziţie medie: 65% apă, 10,5% grăsime, 9,4% proteine, 13,0% lactoză şi 2,1% săruri minerale.

Smântâna conţine în general între 20% şi 55% grăsime; un conţinut de peste 55% grăsime determină o vâscozitate prea mare a smântânii care afectează în mod defavorabil unele faze tehnologice ale procesului de fabricaţie.

Grăsimea din lapte conţine 97 până la 98% trigliceride şi o serie întreagă de componenţi cu o pondere mică cum ar fi mono şi digliceride, fosfolipide şi steride.

Conţinutul de acizi graşi în lapte este în funcţie de rasă, modul de furajare şi anotimp.

Proteinele din lapte sunt reprezentate de cazeină, care ajunge până la 85% din totalul proteinelor la laptele smântânit, lactalbumină (10... 12%) şi lactoglobulină (5...8%).

Lactoza reprezintă un dizaharid constând din D-glucoză şi D-galactoză, având o slabă solubilitate.

Substanţele minerale din lapte cuprind săruri de calciu, potasiu, magneziu, sodiu (în special cloruri, fosfaţi şi citraţi).

13.1.2. Proprietăţi chimice şi fizice

Laptele integral lichid este un complex dispers constând în special din globule sferice de grăsime şi particule de cazeină ca faze dispersate şi zerul ca fază continuă. Aspectul opalescent al laptelui este atribuit particulelor de cazeinat şi globulelor de grăsime dispersate. Globulele de grăsime au în mod obişnuit diametre mai mici decât 4µ putând ajunge până la 10µ. Dimensiunile globulelor sunt influenţate de rasă şi stadiul lactaţiei. Particulele de cazeinat sunt de formă sferică cu diametre între 40µ şi 300µ.

120

Proprietăţile termofizice ale laptelui şi produselor lactate depind de conţinutul de grăsime, de conţinutul de substanţe solide negrase şi de nivelul temperaturii. În tabelul 13.1. sunt redate câteva proprietăţi termofizice mai importante pentru lapte şi unele produse lactate.

Pentru calculul necesarului de frig în procesele de răcire, de o deosebită importanţă este entalpia specifică iar pentru calculele hidrodinamice la curgerea laptelui şi produselor lactate fluide, este vâscozitatea dinamică (tabel 13.1.)

Tabelul 13.1. Proprietăţi termo-fizice pentru lapte şi produse lactate

Nr.Crt.

Produsul Grăsi-me[%]

Substanţe solide negrase [%]

Densitate la +15°Cρ[kg/dm3]

Căldură specificăCpkcal/kg o C kJ/kgK

Coeficient de conductibilitate termică la +15°Ckcal/mh o C W/mK

Vâsco-zitate dinamicăη la+10°C [CP]

1 Lapte integral

3 8,33 1,031 0,920/3,851 0,416/0,4837 2,7

4 8,79

2 Lapte smântânit

0 8,80 1,036 2,05

3 Smântână 20 7.13 1,013 0,626/2,620 0,300/0,3488 5,630 6,24 1,002 0,581/2,432 9,540 5,35 0,991 0,492/2,059

50 4,45 0,980

4 Unt nesărat 82,5 0,50 0,944 0,512/2,143 0,174/0,2023

13.2. Laptele de consum

13.2.1. Aspecte generale

Laptele constituie un produs de bază în alimentaţia umană (lapte de consum) şi materie primă pentru produsele lactate (produse lactate acide, smântână, unt, conserve de lapte, brânzeturi şi îngheţată pe bază de lapte).

Deşi laptele proaspăt muls constituie un mediu favorabil dezvoltării microoganismelor, numărul acestora nu creşte o perioadă de timp după mulgere datorită prezenţei unor substanţe care inhibă dezvoltarea microorganismelor şi chiar le distrug parţial. Durata maximă a acestei perioade de timp, denumită fază bactericidă, este influenţată de nivelul temperaturii de păstrare a laptelui, fiind cu atât mai mare cu cât temperatura este mai scăzută. De aici rezultă rolul şi importanţa răcirii cât mai rapide, imediat după mulgere şi la o temperatură cât mai scăzută a laptelui.

Alegerea temperaturii finale de răcire a laptelui depinde de intervalul de timp dintre mulgere şi momentul începerii răcirii şi de gradul de igienă. În tabelul 13.2. se pot observa influenţele încărcăturii microbiene iniţiale şi a temperaturii de păstrare asupra creşterii numărului de microorganisme.

Tabelul 13.2. Influenţa încărcăturii microbiene iniţiale şi a temperaturii de păstrare asupra

121

numărului de microorganisme în lapte

Nr crt

Numărul iniţial de microorga nisme la

1 ml lapte

Temperatura de păstrare [ °C ]

4,5 10 16

După24 h

După48 h

După24 h

După48 h

După24 h

După48 h

1 4 000 4 000 4 500 12 000 120 000 1 500 000 33 000 000

2 40 000 80 000 120 000 200 000 840 000 4 500 000 100 000 000

3 150 000 300 000 600 000 1 200 000 15 000 000 27 000 000 700 000 000

Dacă laptele este recoltat în condiţii igienice riguroare şi ajunge într-un interval de 4...5 ore de la mulgere la beneficiar, temperatura finală de răcire a laptelui poate fi de 10...12°C, transportul făcându-se cu mijloace izoterme. Dacă însă laptele este păstrat o perioadă mai mare până ajunge la beneficiar, de exemplu laptele recoltat seara şi expediat a doua zi dimineaţa, atunci răcirea trebuie făcută până la 4...5°C. O astfel de răcire făcută imediat după mulgere asigură o prelungire a fazei bactericide până la circa 2 zile. Dacă răcirea se face până la o temperatură apropiată de 0°C (aşa cum se practică de exemplu în ţările scandinave şi cum există tendinţa şi în alte ţări), atunci perioada de păstrare a laptelui până când ajunge la fabricile de prelucrare poate fi de 6...7 zile.

Neaplicarea corespunzătoare a tratamentului de răcire precum şi recoltarea în condiţii neigienice a laptelui pot conduce la deprecieri importante ale laptelui datorate acidifierii provocate de bacteriile lactice care transformă lactoza în acid lactic.

Procese de răcire a laptelui intervin în faza iniţială, imediat după mulgere (refrigerare până la 4...5°C în 0,5...2,5 ore din momentul mulgerii) sau imediat după recepţia la fabrică a laptelui colectat de la surse unde nu există mijloace de răcire şi în faza care urmează pasteurizării sau sterilizării. După fiecare fază de răcire trebuie asigurate condiţiile de depozitare tampon a laptelui răcit.

13.3. Produse lactate

13.3.1. Smântână

Compoziţia smântânii este asemănătoare cu cea a laptelui faţă de care diferă conţinutul de grăsime. Conţinutul de grăsime este, în general, cuprins între 20% şi 60%. Smântâna se obţine din smântânirea laptelui proaspăt în separatoare centrifugale şi poate fi destinată fabricării untului sau a smântânii de consum.

122

Smântâna destinată consumului poate fi nefermentată (smântâna dulce) sau fermentată. Smântâna dulce conţine 18% grăsime (smântâna pentru cafea) sau 30...40% grăsime. Smântâna fermentată conţine mai mult de 20% grăsime.

Principalele faze tehnologice ale obţinerii smântânii de consum şi de preparare a culturilor selecţionate lactice pentru maturarea biochimică (în cazul smântânii fermentate) sunt redate în fig. 13.1.

Aparatele şi instalaţiile utilizate pentru realizarea fazelor de omogenizare, pasteurizare şi răcire sunt similare cu cele folosite în cazul preparării laptelui de consum.

Temperaturile necesare în fazele de maturare sunt mai scăzute în cazul smântânii obţinute din lapte de primăvară sau vară în raport cu laptele de iarnă.

Ambalarea smântânii de consum se face în borcane de sticlă, pahare de carton cerat, pahare din material plastic (cu capacităţi de până la 250 de grame).

Conservarea smântânii prin refrigerare constă în răcirea acesteia până la 0 ... 6°C

Fig. 13.1. Schema generală a tehnologiei de obţinere a smântânei de consum

123

şi depozitarea în spaţii frigorifice corespunzătoare din punct de vedere igienico-sanitar şi care nu au mirosuri străine.

Durata admisibilă de păstrare în stare refrigerată a smântânii dulci şi fermentate este de câteva zile, la o temperatură de 0...6°C. După acest interval de timp pot apărea modificări nedorite (defecte de gust şi miros ca urmare a activităţii microorganismelor dezvoltate ulterior pasteurizării).

Conservarea prin congelare se aplică numai în cazul smântânii de calitate superioară, bine pasteurizată. Pentru smântâna destinată fabricării îngheţatei, înainte de congelare se adaugă zahăr (10% la smântână cu 50% grăsime) în scopul protejării emulsiei de grăsime şi gustului pe perioada depozitării în stare congelată, a uşurării decongelării şi a menţinerii capacităţii de înglobare a aerului în mixul de îngheţată.

În vederea micşorării destabilizării emulsiei de grăsime, mai ales la smântână cu un conţinut mai redus de grăsime, se recomandă viteze cât mai mari de congelare (mai mari decât 10 cm/h).

Pentru congelarea smântânii se utilizează aparate de congelare prin contact, în granule, cu funcţionare continuă (Pelletfreezers), aparate de congelare cilindrice, cu suprafaţă raclată (Cyllndricalfreezers), aparate de congelare cu plăci, prin contact şi tunele de congelare rapidă. Ambalarea sub vid permite prelungirea duratei admisibile de depozitare a smântânii congelate.

Durata maximă admisibilă de depozitare în stare congelată a smântânii depinde de nivelul temperaturii la care se face depozitarea şi este de 18 luni la 30°C, 12 luni la -25°C şi 6 luni la -18°C. Decongelarea smântânii se realizează prin utilizarea laptelui integral sau smântânit cald sau a smântânii proaspete, prin stropire sau imersare.

13.3.2. Untul

Untul se obţine din smântână prin batere. El conţine 75 până la 83% grăsime. Ca materie primă pentru fabricarea industrială a untului se utilizează, de obicei, smântână cu un conţinut de grăsime cuprins, în general, între 30 şi 40%. În cazul în care se utilizează ca materie primă smântâna congelată, aceasta este în prealabil decongelată şi amestecată cu smântână propaspătă. Utilizarea smântânii de vară la fabricarea untului iarna conduce la obţinerea unei calităţi îmbunătăţite (rigiditate şi fragilitate mai mici, proprietăţi mai bune de curgere, conţinut mai ridicat de caroten şi vitamina A).

Principalele faze tehnologice ale fabricării untului, plecând de la smântână, sunt redate în schema din fig. 13.2. Obţinerea untului din smântână prin baterea acesteia se realizează fie prin procedeul clasic (discontinuu), fie prin procedee continue.

În cazul procedeului clasic, baterea se realizează cu ajutorul putineiului, urmată fiind de spălarea şi malaxarea untului şi, în final, eventuala adăugare de apă pentru realizarea compoziţiei dorite.

Procedeele continue de fabricare a untului se pretează la producţii zilnice mari.Temperaturile de lucru corespunzătoare diferitelor faze tehnologice depind de

metoda de fabricare a untului şi de anotimpul în care a fost produsă smântâna. Smântâna de primăvară şi vară necesită temperaturi mai scăzute şi durate mai mari ale fazelor în raport cu smântâna de iarnă.

Nivelele medii de temperatură sunt: 7...10°C vara şi 10...14°C iarna, pentru baterea smântânii; 6...10°C vara şi 10...12°C iarna pentru apa utilizată la spălarea untului şi 2...10°C pentru malaxare.

124

Răcirea în diferitele faze tehnologice ale fabricării untului se realizează cu apă răcită sau apă şi gheaţă.

Materialele utilizate la ambalarea untului trebuie să îndeplinească o serie de condiţii: impermeabilitate la vapori de apă şi la grăsimi, să asigure protecţia contra luminii şi oxigenului, să nu absoarbă mirosuri şi să nu degaje mirosuri ş.a. Ca materiale de ambalare se folosesc hârtia tratată, pergamentul şi foliile de aluminiu.

Refrigerarea untului după ambalare se realizează prin răcire până la temperaturi de 0...5°C. Durata maximă admisibilă de depozitare în stare refrigerată este de 4...8 săptămâni la temperaturi de 0...2°C şi de 2...3 săptămâni la temperaturi de 4°C (umiditatea relativă a aerului recomandată în depozit este de 70...80%, iar vitezele de aer la nivelul produselor trebuie să fie cât mai mici posibil).

Congelarea untului se realizează în aparate de congelare prin contact, cu plăci sau în tunete de congelare. Durata procesului de congelare este de câteva ore în cazul congelatoarelor cu plăci (necesarul de frig fiind de cea 140 kJ/kg unt) şi de 24...48 ore în cazul tunelelor de congelare (necesarul de frig fiind cca 200 kJ/kg unt).

Depozitarea untului congelat se face în camere frigorifice cu temperatura aerului de -30...-10°C. Comportarea untului la depozitare în stare congelată depinde de calitatea materiei prime utilizate la fabricare, de condiţiile în care a fost produs, de intervalul de timp dintre producere şi introducere la congelare, de modul de ambalare şi de condiţiile de depozitare. Mărirea stabilităţii la depozitarea untului congelat este asigurată de o bună pasteurizare a materiei prime, un pH cât mai ridicat, conţinuturi cât mai mici de ioni de cupru şi fier.

Deoarece untul împrumută uşor mirosuri străine, ambalarea sa trebuie realizată

Fig. 13.4. Schema generală a tehnologiei de obţinere a untului din smântână

125

cât mai etanş.Duratele maxime admisibile de depozitare a untului sunt de 15 luni la -30°C,

12 luni la -25°C, 8 luni la -18°C şi 3 luni la -10°C.

13.3.3. Produse lactate acide

Produsele lactate acide se obţin din lapte prin fermentarea lactozei sub acţiunea culturilor de bacterii lactice care determină mărirea acidităţii şi coagularea laptelui. Ca produse lactate acide se fabrică iaurtul, laptele bătut, chefirul şi laptele acidofil. Aceste produse se caracterizează printr-o conservabilitate mai ridicată în raport cu laptele şi printr-o valoare nutritivă ridicată, componentele proteice fiind mai uşor asimilabile.

Materia primă utilizată la fabricarea produselor lactate acide este laptele integral, normalizat sau smântânit. Este necesară asigurarea unei anumite calităţi a laptelui utilizat pentru a se obţine o calitate corespunzătoare a produselor. Astfel, laptele trebuie să aibă o încărcătură microbiană cât mai redusă, să fie cât mai proaspăt, să nu provină de la animale care au fost tratate cu antibiotice, deoarece acestea împiedică dezvoltarea şi acţiunea bacteriilor lactice asupra lactozei, să nu provină de la animale aflate în primele 7 zile de lactaţie sau în ultimele 15 zile ale lactaţiei, deoarece compoziţia modificată a acestui lapte împiedică acţiunea bacteriilor lactice.

Principalele faze tehnologice la fabricarea produselor lactate acide sunt, în general, următoarele: recepţia materiei prime, cu verificarea calităţii acesteia; curăţirea laptelui cu ajutorul curăţitorului centrifugal; normalizarea conţinutului de grăsime; la anumite produse, omogenizarea laptelui; pasteurizarea laptelui; răcirea, până la 45...48°C în cazul iaurtului, până la 40...42°C în cazul laptelui acidofil, până la 22...26°C în cazul chefirului, până la 30...35°C în cazul laptelui bătut; însămânţarea laptelui cu culturi de bacterii lactice; distribuirea în ambalaje; termostatarea în vederea asigurării condiţiilor de dezvoltare a bacteriilor lactice şi a fermentării laptelui (în cazul chefirului procesul de fermentare cuprinde 2 faze, una de fermentare lactică şi una de fermentare alcoolică); prerăcire la 18...20°C; răcire până la 2...8°C în cazul iaurtului şi a laptelui bătut şi până la 10...14°C în cazul laptelui acidofil (în acest din urmă caz se evită răcirea sub 10°C deoarece bacteria specifică acestui produs, Lactobacillus acidophilus nu rezistă la temperaturi mai scăzute); depozitare la 2...8°C de minimum 10...12 ore în cazul iaurtului şi chefirului şi de minimum 6 ore în cazul laptelui bătut, respectiv depozitarea la 10...14°C de maximum 12 ore în cazul laptelui acidofil; livrarea.

Fazele de prerăcire, răcire şi depozitare în stare răcită au un rol important în tehnologia de fabricare. Astfel, prerăcirea iaurtului după termostatare de la 43...45°C până la 18...20°C în timp de 3...4 ore asigură întărirea coagului şi evită separarea zerului. Răcirea iaurtului până la 3...4 °C asigură compactizarea coagului, îmbunătăţeşte calităţile de aromă şi gust. Se evită depozitarea iaurtului mai mult de 48 ore (la o temperatură de 2...8°C), deoarece pot surveni unele modificări calitative.

13.3.4. Brânzeturi

Brânzeturile sunt produse lactate obţinute prin procese de fermentare a laptelui ca urmare a microorganismelor. Datorită conţinutului ridicat de proteine uşor asimilabile de către organismul uman, a conţinutului de grăsimi şi a altor componente, brânzeturile constituie un aliment de bază în alimentaţia umană.

Brânzeturile reprezintă o categorie de alimente care se produc şi se consumă

126

practic în toate zonele geografiec ale globului. Există o mare diversitate de brânzeturi, în lume producându-se în mod curent peste 800 de sortimente.

Procesele de fabricare a brânzeturilor pe baza acţiunii microorganismelor depind în mare măsură de umiditatea relativă a aerului şi temperatura în spaţiile în care au loc diferitele faze tehnologice. În consecinţă asigurarea condiţiilor de microclimat reprezintă o cerinţă de bază în tehnologiile de fabricare a brânzeturilor.

Brânzeturile pot fi clasificate după mai multe criterii.După procentul de grăsime din substanţa uscată, brânzeturile pot fi împărţite

convenţional în :- brânzeturi slabe, cu mai puţin de 10% grăsime;- brânzeturi grase, cu până la 45% grăsime;- brânzeturi foarte grase, cu un procent de grăsime de 45...55%, sau chiar mai mult, procentele foarte ridicate de grăsime corespunzând sortimentelor de brânză cu smântână.

După procentul de apă conţinut, brânzeturile obţinute prin fermentare şi închegare direct din lapte pot fi împărţite în mod convenţional în următoarele categorii:a) brânzeturi moi, cu un conţinut de 55...80% apă, caracterizate printr-o durată mai mică de fermentare, dar cu o durată mai mare de închegare în raport cu brânzeturile semitari şi tari. Această categorie cuprinde brânzeturile care se conservă în saramură (brânză telemea), brânzeturi care se preparăprinacidulare naturală (brânză proaspătă de vacă), brânzeturile cu mucegai (brânză Roquefort, brânză Cammembert);b) brânzeturi semitari, cu conţinut de 35...55% apă, care au o durată ceva mai mare de fermentare. Ca tipuri reprezentative din această categorie sunt trapisturile, brânzeturile olandeze Edam şi Gauda;c) brânzeturi tari, cu un conţinut de apă sub 35% apă, care au o durată mare de fermentare şi o durată foarte mică de închegare.

Din această categorie fac parte brânza Parmezan, brânza Şvaiţerşa.În afara brânzeturilor obţinute direct din lapte, există brânzeturi preparate din caş

prin tratare termică (caşcavalurile de Penteleu şi Dobrogea), brânzeturi preparate din alte brânzeturi, caş ş.a. prin topire (brânză topită Şvaiţer, Carpaţi, Mixtă etc.) şi brânzeturi frământate (brânza de Moldova ş.a.).

Laptele folosit la fabricarea brânzeturilor trebuie să îndeplinească o serie de condiţii de calitate, acestea determinând în final calitatea brânzei obţinute (un număr mic de microorganisme, fără defecte de gust şi miros etc.)

În toate fazele tehnologice de fabricare a brânzeturilor este necesar a se realiza un anumit nivel al temperaturii şi al umidităţii relative a aerului, iar în unele cazuri, nu trebuie să se depăşească o anumită viteză a aerului la nivelul produsului. Ca faze importante în care intervine necesitatea răcirii sunt scurgerea, presarea, sărarea, fermentaţia (maturarea), uscarea, refrigerarea, congelarea şi depozitarea brânzeturilor.

Scurgerea şi presarea reprezintă faze prin care se realizează în principal, eliminarea zerului din masa de caş. Ele se realizează în diverse moduri, în funcţie de sortimentul de brânză.

Spaţiile în care se realizează scurgerea şi presarea brânzeturilor au temperaturi ale aerului cuprinse, în general, între 15 şi 20°C, cu mici excepţii la care temperatura este mai ridicată. Temperaturi mai scăzute prelungesc perioada de eliminare a zerului, iar temperaturi mai ridicate conduc la creşteri însemnate ale acidităţii brânzeturilor.

Sărarea brânzeturilor se aplică majorităţii brânzeturilor în scopul măririi conservabilităţii, reglarea proceselor de fermentaţie, influenţarea dezvoltării

127

microorganismelor, a culorii şi gustului, întărirea cojii, corectarea unor defecte.Sărarea se poate face înainte de punerea coagului în forme sau după punerea în

forme şi presare. Concentraţia saramurii utilizate la sărare este de 20...23% sare pentru brânzeturi tari şi 16...20% sare pentru brânzeturi moi. Temperatura saramurii trebuie menţinută cât mai constantă la valori, în general, de 12...14°C la brânzeturile moi şi 14...16°C la brânzeturile tari. Deoarece în timpul sărării continuă eliminarea de zer, este necesară reconcentrarea saramurii. Pentru obţinerea unei sărări cât mai uniforme, saramura răcită este recirculată, filtrată şi se corectează aciditatea acesteia în mod permanent. Durata procesului de sărare variază de la câteva ore până la mai multe zile, duratele mai mari corespunzând brânzeturilor tari, saramurilor mai puţin concentrate şi temperaturilor mai scăzute ale saramurii. În spaţiile de sărare, temperaturile aerului sunt mai scăzute decât în spaţiile de scurgere şi presare fiind menţinute la valori, în general, de 10...16°C. Umidităţile relative ale aerului sunt de 85...95%.

Fermentaţia (maturarea) brânzeturilor se realizează, după sărare, scoaterea din saramură şi zvântare, în încăperi cu microclimat bine determinat, asigurându-se o anumită temperatură şi o anumită umiditate relativă a aerului. Fermentaţia brânzeturilor constă într-o serie de procese care conduc la transformări care modifică aspectul, proprietăţile organoleptice şi chimice ale caşului crud, sărat.

Temperaturile aerului în spaţiile de fermentaţie sunt de 8...16°C pentru brânzeturile semitari şi 20...22°C pentru brânzeturile tari, iar umidităţile relative ale aerului sunt de 85...95%. Vitezele aerului nu trebuie să depăşească 0,3 m/s la nivelul produselor.

Există unele sortimente de brânză la care procesul de fermentaţie se realizează în două faze, prima cu o temperatură a aerului ceva mai ridicată şi cea de-a doua cu o temperatură mai scăzută.

Durata procesului de fermentare este determinată de tipul de brânză şi de condiţiile de microclimat şi poate fi de la câteva zile la câteva luni.

Refrigerarea şi depozitarea în stare refrigerată a brânzeturilor se realizează în camere frigorifice special amenajate. De obicei, brânzeturile sunt introduse la refrigerare când au ajuns spre sfârşitul procesului de fermentaţie, acesta desăvârşindu-se în condiţiile unor temperaturi mai scăzute ale aerului faţă de cele existente în spaţiile de fermentaţie.

Nivelul temperaturii aerului în spaţiile de refrigerare este funcţie de gradul de fermentaţie cu care brânzeturile sunt introduse în aceste spaţii, de tipul şi caracteristicile produsului. Temperaturile aerului sunt de 0...8°C în cazul brânzeturilor moi şi de 4...12°C în cazul brânzeturilor semitari şi tari. Umidităţile relative ale aerului sunt cuprinse între 70...90% în funcţie de sortimentul de brânză şi nivelul temperaturii aerului.

Duratele de depozitare maxim admisibile ale brânzeturilor refrigerate variază în limite largi în funcţie de sortimentul şi nivelul temperaturii de depozitare.

Astfel, brânzeturile nefermentate (brânza proaspătă de vaci) poate fi depozitata maximum 2 zile la 0...5°C, brânza proaspătă presată poate fi menţinută 10... 15 zile la o temperatură de 0...5°C, în timp ce brânzeturile fermentate pot fi depozitate la temperaturi de cca 4°C perioade de timp mult mai mari, de ordinul lunilor de zile..

În tabelul 15.3 sunt prezentate orientativ, câteva elemente tehnologice principale ale fazelor de fermentare pentru câteva tipuri de brânzeturi precum şi duratele de depozitare admisibile în condiţii date de temperatură şi umiditate relativă ale aerului.

Parafinarea şi ambalarea în folii de aluminiu sau de material plastic pot prelungi

128

considerabil duratele de depozitare maxim admisibile.Conservarea prin congelare a brânzeturilor este utilizată numai în cazul brânzei

proaspete de vacă, deoarece la toate celelalte categorii de brânzeturi, congelarea determină modificări nedorite ale structurii ca urmare a formării cristalelor de gheaţă.

Brânza proaspătă de vaci poate fi conservată 6 luni la temperaturi de -18...-23°C. După o decongelare lentă, aceasta poate fi utilizată ca materie primă la fabricarea unor sortimente de brânză.

13.3.5. Conserve de lapte

Conservele de lapte cuprind în principal sortimente de lapte concentrat şi sortimente de lapte praf şi se obţin prin îndepărtarea parţială sau aproape totală a apei conţinute în lapte.

În cazul produselor concentrate, pentru mărirea conservabilităţii se practică fie adăugarea de zahăr (lapte concentrat cu zahăr), fie sterilizarea.

Tehnologia de fabricare a laptelui concentrat cu zahăr cuprinde următoarele faze mai importante: curăţirea centrifugală a laptelui răcit; normalizarea; pasteurizarea în aparate cu plăci la 85...95°C timp de 10...20 min.; amestecarea cu sirop de zahăr; concentrarea prin evaporare sub vid la temperaturi de 50...60°C; o primă fază de răcire rapidă până la 30°C care determină o cristalizare a lactozei; o a doua fază de răcire la 17...18°C cu adăugare de lactoză sau lapte concentrat şi cu agitare continuă timp de 40...60 min; distribuirea în ambalaje şi depozitarea în spaţii cu temperaturi de 15°C.

Fabricarea laptelui concentrat sterilizat cuprinde, pe lângă curăţirea centrifugală a laptelui răcit şi normalizare, următoarele faze tehnologice: pasteurizare la 95...100°C timp de 10 min; concentrarea prin evaporare sub vid până la 23...31% substanţă uscată; omogenizarea; răcirea până la 10...12°C şi depozitarea în vane timp de maximum 12...15 ore; ambalare, de obicei în ambalaje metalice; sterilizare la 115°C timp de 15 min în aparate cu funcţionare continuă sau în autoclave; răcirea până la 20...25°C în timp de 15...20 minute; omogenizare; termostatare la 37°C timp de 10 zile urmată de îndepărtarea cutiilor care prezintă defecte de închidere sau bombaje; depozitarea la temperaturi sub 15°C, dar nu sub 0°C şi umiditate de 85%.

Produsele lactate uscate (lapte praf, lapte praf instant, zară praf şi zer praf) se obţin prin eliminarea aproape totală a apei, prin uscare în peliculă pe valţuri sau prin pulverizare (atomizare).

129

Tabelul 15.3. Elemente tehnologice orientative la fermentarea şi depozitarea brânzeturilor

Tipul debrânzeturi

Fermentare Depozitare

Faza Temp. [°C]

Umiditatea relativa [%]

Durata [zile]

Observaţii Temp. [°C]

Umiditatea relativa [%]

Durata [zile]

Observaţii

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cu pastă moale, în saramură: telemea din lapte de oaie, vacă, bivoliţă

14-16 20-25 Tehnologie clasică. Ambalare în cutii sau butoaie din material plastic

2-6 85 210-270 Spaţii fără lumină naturală şi fără iluminare directă

Cu pastă moale, în saramură: telemea din lapte de oaie, vacă, bivoliţă

8-10 30-60 Tehnologie la temperatură redusă

2-6 85 210-270 Spaţii fără lumină naturală şi fără iluminare directă

Cu pastă moale, în saramură: fetta din lapte de oaie sau de vacă

123

14-15 10-122-6

3-41090

Ambalaje în cutii sau butoaie din material plastic

2-6 85-90

Cu pastă moale, tip Cammembert din lapte de vaca

12

12-144-10

80-85 70-75

10 - 12 7-10

După faza 1, se ambalează 2-5 70-75 15

Semitari, tip Olanda, din lapte de vacă

1 2 3 13-15 14-16 10-12

90-93 89-90 85-87

2113-15 10-12

Periodic, bucăţile de brânză se întorc Periodic bucăţile se spală cu soluţie apă-NaC110% şi temperatură de 20°C. După apariţia unei coji dure galbenă, se parafinează

2-8 80-85 60 Nu se admite suprapunerea bucăţilor de brânză

130

Semitari, tip Olanda, din lapte de vacă

10-12 85-90 peste 50

Tehnologie simplificată 2-8 80-85 60 Nu se admite suprapunerea bucăţilor de brânză

Tari, tip CEDAR 4-6 75 90 Se pot aplica diferite modalităţi de preambalare

2-6 75 180-210

Tari, tip ŞVAIŢER 1

2

3

4

14-16

23-25

14-15

8-10

80-85

85-90

85

80-85

15

50

15

10

Zilnic, bucăţile se întorc, se spală cu soluţie apă-NaCI şi se presară cu sare.

La fiecare două zile bucăţile se întorc, se spală cu soluţie apă NaCI şi se şterg.

O dată pe săptămână bucăţile se întorc şi se spală

2-6 80 - 85 270

Cu pastă opărită, tip caşcaval Dobrogea din lapte de oaie, tip caşcaval Dalia din lapte de vacă

1

2

17-18

12-14

max. 85

max. 85

8-10

90-60

În primele 4-5 zile se fac 2 întoarceri zilnic. În ultimele 4-5 zile se fac coloane de câte 2 bucăţi care se întorc odată la două zile

Bucăţile se aşează în coloane de câte 2-3 şi se întorc odată la 3-4 zile. Spre sfârşitul maturării se pot forma coloane de câte 3-4 bucăţi

2-6 80-85 150-180

Spaţii fără iluminare directă. Stivuirea roţilor sau bucăţilor de caşcaval se face pe maximum 4-5 bucăţi/stivă

131

13.4. Aspecte igienico-sanitare şi de calitate

Deoarece laptele şi produsele lactate reprezintă medii favorabile de dezvoltare a microorganismelor este necesar ca în toate fazele tehnologiilor de fabricare a laptelui de consum şi a produselor lactate să se asigure o stare de igienă riguroasă prin respectarea cu stricteţe a tuturor normelor igienico - sanitare specifice. În acest sens, operaţiile de spălare şi dezinfecţie a aparatelor, utilajelor şi instalaţiilor tehnologice, a spaţiilor de producţie şi mijloacelor de transport, precum şi asigurarea stării de igienă a personalului productiv, reprezintă condiţii indispensabile obţinerii unei calităţi corespunzătoare a produselor.

O deosebită importanţă în vederea asigurării calităţii produselor lactate o constituie asigurarea unei calităţi corespunzătoare a laptelui proaspăt şi o răcire cât mai rapidă aplicată imediat după mulgere.

Controlul calităţii laptelui constă în verificarea proprietăţilor organoleptice, fizico-chimice şi microbiologice, astfel încât, acestea să corespundă normelor stabilite prin standardele în vigoare care să permită utilizarea în procese de prelucrare tehnologică.

Verificarea proprietăţilor organoleptice cuprinde controlul aspectului şi consistenţei, a culorii, a gustului şi a mirosului. Laptele trebuie să fie omogen, fără sedimente. Culoarea laptelui normal este alb mat, iar a laptelui gras este alb gălbuie. Gustul, apreciat la temperatura ambiantă de cea 20°C, este dulceag, plăcut, caracteristic. Mirosul, mai uşor de apreciat la temperaturi mai ridicate, de cea 60°C, este caracteristic şi lipsit de mirosuri străine.

Verificarea proprietăţilor fizico-chimice cuprinde determinarea gradului de impurificare (cu ajutorul lactofiltrului), a densităţii (cu ajutorul termolactodensi-metrului), a pH-ului, a acidităţii, a conţinutului de grăsime.

Verificarea microbiologică cuprinde determinarea numărului total de germeni, a numărului de bacterii coliforme ş.a.

Pentru toate produsele lactate se execută, pe faze tehnologice, controlul calităţii conform standardelor şi legislaţiei în vigoare.

132

XIV. OUĂ

14.1. Materia primă

Ouăle reprezintă o componentă importantă în alimentaţia omului. Dată fiind valoarea lor nutritivă ridicată, conservarea ouălelor prezintă un deosebit interes, deoarece producerea lor este sezonieră, iar consumul lor este permanent şi practic constant în timpul anului.

Dintre ouă, ponderea cea mai mare şi importanţă deosebită pentru industria alimentară şi pentru consum o reprezintă ouăle de găină.

14.1.1. Compoziţia ouălor

Ouăle reprezintă celule de reproducere a căror capacitate vitală se conservă o anumită perioadă de timp în funcţie de condiţiile de microclimat în care sunt păstrate după ouat. Ele au o formă caracteristică, cu diametrul maxim cuprins între 35 şi 45 mm, înălţimea cuprinsă între 53 şi 66 mm şi greutatea totală variind între 35 şi 75 grame.

Oul este alcătuit în principal din albuş şi gălbenuş, protejate la exterior printr-o coajă calcaroasă (fig. 14.1.). Albuşul sau albumina reprezintă 55...60% din greutatea totală a unui ou şi cca 65% din greutatea conţinutului acestuia, conţinând cca 86% apă. El cuprinde trei straturi: un strat lângă coajă, un strat intermediar net mai vâscos decât primul şi un strat subţire lângă gălbenuş. Albuşul de ou proaspăt este dificil de divizat şi puţin opalescent. Gălbenuşul, mai puţin dens decât albuşul, este separat de acesta printr-o membrană numită membrană vitelină. La această membrană aderă două cordoane spiralate numite şalaze constituite din albumină, dirijate către cele două extremităţi ale oului situate pe axa mare a acestuia. Rolul şalazelor este de a servi drept suport elastic gălbenuşului şi de a proteja discul germinativ împotriva agitărilor care i-ar putea fi dăunătoare. Gălbenuşul reprezintă 25...35% din greutatea totală a unui ou, conţinând cca. 50% apă în cazul ouălor proaspete.

Cantitatea de apă legată reprezintă cca 6% din greutatea totală a gălbenuşului. Conţinutul în lipide al gălbenuşului variază între 32 şi 36% din greutatea acestuia, cuprinzând trigliceride (65,5%), fosfolipide (28,3%) şi colesterol (5,2%). Conţinutul de proteine reprezintă 15,7...16,6% din greutatea gălbenuşului.

Substanţele minerale din gălbenuş sunt calciu (0,144...0,262 %), potasiu (0,112...0,360%), magneziu (0,032...0,128%), sodiu (0,07...0,093%), fier (0,0001%) şi zinc (0,000088%).

Dintre vitamine, gălbenuşul de ou conţine vitamina A, provitamina A,

133

Fig.14.1. Schemă cu structura oului de găină:

1- gălbenuşul; 2 – membrană vitelină; 3 – disc germinativ; 4 – membrană de

albumină densă; 5 – albuş exterior; 6 – albuş intermediar dens; 7 – albuş interior; 8, 10 – membrane cochilifere; 9 – cameră

de aer; 11 – cochilie; 12 – şalaze

vitaminele Bl, B2, PP, D, E.Coaja oului reprezintă 10...15% din greutatea totală a oului şi conţine 93,7%

carbonat de calciu, 1,3% carbonat de magneziu, 0,75% fosfaţi şi 4,25% substanţe organice.

14.1.2. Proprietăţi termofizice şi chimice ale ouălor

Principalele proprietăţi ale ouălor întregi, ale conţinutului fără coajă, ale albuşului şi ale gălbenuşului sunt redate în tabelul 14.1.

Tabelul 14.1. Proprietăţi ale ouălor

Nr.crt.

Caracteristica Ouă întregi Conţinut (fără coajă)

Gălbenuş Albuş

1 Greutatea, [%] 100 85...90 25... 35 55...65

2 Conţinut de apă, [%] 67 73 50 863 Conţinut de lipide, [%] - - 32...36 0,34 Conţinut de proteine, [%] - - 15,7...16,6 135 Densitate, [kg/dm3] 1,080 1,0406 Temperatura de congelare, [°C] - -0,4 -0,6 -0,47 Căldura specifică, [kcal/ kg°C]

[kJ/ kgK] - înainte de congelare- după congelare

0,82/3,432-

0,89/3,725 0,42/1,758

0,85/3,558 0,36/1,507

0,91/3,809 0,46/1,925

8 Căldura latentă specifică de solidificare, [k cal/ kg] [kJ/kg] 59/246,9 44/184,2 70/293,0

9 Coeficient de conductibilitate termică, [kcal/mh °C] [W/mK]

0,25/0,291

10 pH 6,0 7,6

Culoarea gălbenuşului de ou este variabilă de la galben-deschis până la galben-închis, fiind determinată exclusiv de modul de hrănire al găinilor, respectiv de conţinutul de pigmenţi carotenoizi. Modul de hrănire influenţează de asemenea mirosul şi rezistenţa la spargere a ouălor.

Gălbenuşul de ou poate fi separat prin centrifugare puternică în granule sedimentare şi plasmă. Conţinutul de umiditate a granulelor este de cea 44%, iar cel al plasmei de 49%. Din punct de vedere reologic, gălbenuşul de ou este un fluid vâscos, nenewtonian. Vâscozitatea depinde de conţinutul de umiditate şi temperatură. Gălbenuşul de ou proaspăt cu cca 47% umiditate are o vâscozitate cuprinsă între 2 500 cP (la 18°C) şi 2 100 cP (la 25°C).

Coaja ouâlor prezintă pori vizibili repartizaţi neregulat pe toată suprafaţa sa şi în număr mai mare în zona capătului mai plat, acolo unde se află camera de aer. Coaja este permeabilă la gaze şi lichide şi are o culoare alb-deschis, iar uneori cu o tentă brună mai mult sau mai puţin accentuată. În cazul unor culori mai închise, coaja este mai rezistentă şi mai puţin permeabilă.

134

14.2. Conservarea prin refrigerare a ouălor în coajă

14.2.1. Aspecte generale

Ouăle întregi (în coajă) sunt conservate prin refrigerare. După durata de depozitare în stare refrigerată se practică conservarea de scurtă durată (până la cca 30 zile) şi conservarea de lungă durată (până la 6...7 luni).

Atât ouăle destinate consumului imediat cât şi cele destinate conservării trebuie să prezinte aceleaşi calităţi de prospeţime, igienico-sanitare şi de greutate. Pentru asigurarea acestor calităţi, ouăle sunt triate şi verificate.

Trierea ouălor are drept scop constituirea de loturi omogene ca dimensiuni, greutăţi şi nuaţă a culorii cojii şi de a elimina ouăle murdare, sparte sau a căror cochilii prezintă anomalii.

Controlul proprietăţilor fizice ale ouălor se poate realiza printr-un examen optic, utilizând o sursă luminoasă suficient de intensă. Dacă oul este proaspăt, lumina îl traversează uniform, iar culoarea evidenţiată este roz-deschis, albuşul dând impresia unui fluid destul de ferm şi clar, gălbenuşul nu este aparent, iar camera de aer are dimensiuni mici (tabelul 14.2.). Înclinând oul, nici gălbenuşul, nici zona care delimitează albuşul şi nici camera de aer nu îşi modifică poziţiile în interiorul cochiliei care nu trebuie să prezinte nici o fisură.

Tabelul 14.2. Limite de apreciere a stării de prospeţime a ouălor

Nr. crt.

Starea de prospeţime a

ouălor (calitatea)

Diametrul camerei de aer, d[ mm ]

Înălţimea camerei de aer, h[mm]

Rapoarte faţă de înălţimea oului

d/H h/H1 Excelentă ≤17 <4 ≤ 0,45 <0,082 Foarte bună ≤23 ≤6 ≤0,60 ≤0,10

3 Bună ≤27 >6 <0,60 >0,10

Cu cât oul este mai vechi, cu atât transparenţa este mai diminuată, albuşul este mai fluid, gălbenuşul formează o pată îmtunecată, iar camera de aer este mai mare. Verificarea stării de prospeţime a ouălor stocate la temperaturi de 8...15°C poate fi făcută prin imersarea lor într-un vas cu soluţie de sare de bucătărie cu densitatea de 1,066 kg/dm3 (100 g sare la 1 litru de apă). Cum densitatea oului proaspăt în prima zi după ouat este de cca 1,090 kg/dm3, iar greutatea sa scade continuu în timp datorită evaporării apei, volumul camerei de aer crescând, rezultă:- oul proaspăt în prima zi va sta orizontal pe fundul vasului;- oul de 8 zile va sta puternic înclinat;- oul de 15...30 zile va sta aproape vertical;- oul mai vechi de 30 zile va pluti, densitatea sa de 1,035 kg/dm3 rezultând dintr-o pierdere zilnică de 1 ...2 decigrame.

Pentru manipulare şi depozitare, ouăle sunt ambalate, cel mai utilizat sistem de ambalare fiind platourile alveolare din material celulozic sau poliestiren. În platourile alveolare, ouăle se aşază cu camera de aer în sus pentru a se preveni ridicarea şi aderarea gălbenuşului de coajă, ceea ce ar conduce la accelerarea procesului de depreciere şi alterare. Platourile se aşază suprapuse unele peste altele şi se introduc în cutii de carton.

Transportul ouălor proaspăt ouate trebuie realizat cu mai multă prudenţă deoarece sunt mult mai fragile, ele neavând formată încă această cameră de aer care

135

reprezintă un amortizor al şocurilor şi trepidaţiilor. În cazul ouălor cu camera de aer formată, un transport la distanţe mari şi cu multe trepidaţii poate conduce la mărirea camerei de aer şi deci la învechirea accelerată a ouălor.

14.2.2. Refrigerarea şi depozitarea în stare refrigerată

Conservarea de scurtă durată a ouălor se practică pe scară foarte largă în ţările în care, datorită dezvoltării sistemului industrial de creştere a păsărilor, s-a eliminat în mare măsură variaţiile de producţie de-a lungul anului.

În perioada menţinerii ouălor la temperaturi de 8...15°C (fig. 14.2.) pierderile în greutate sunt estimate la 0,1...0,2 g pe ou şi zi. În vederea micşorării acestor pierderi şi pentru menţinerea calităţii la locul de producţie, pe durata transportului, a desfacerii către consumator şi până la consum este recomandabilă răcirea ouâlor.

În vederea conservării de scurtă durată, răcirea trebuie făcută cât mai repede până la temperaturi de cca 8°C. În general, nu se utilizează temperaturi mai scăzute din cauza accentuării fenomenului de condensare a vaporilor de apă din aerul ambiant pe ouă la manipularea acestora. În stare răcită, ouăle se păstrează în incinte în care umiditatea relativă a aerului este de maximum 85% pentru a nu se favoriza dezvoltarea mucegaiurilor, dar nu mai scăzută de 65% pentru ca pierderile în greutate prin evaporare să nu fie prea ridicate.

Conservarea de lungă durată a ouălor necesită o refrigerare până la temperaturi apropiate de punctul de congelare.

Dintre toate metodele cunoscute şi utilizate, conservarea ouălor prin frig oferă cele mai bune rezultate practice. Conservarea prin frig nu îmbunătăţeşte calitatea ouălor dar permite menţinerea pe o perioadă lungă de timp a calităţii lor, reducând la minimum acţiunea tuturor cauzelor de învechire.

136

Pentru ca rezultatele conservării prin frig să fie dintre cele mai bune, trebuie asigurate calităţile iniţiale ale ouălor: să fie proaspete, curate, sănătoase, fără defecte vizibile şi fără spărturi sau fisuri. În acest sens este necesar un control amănunţit al ouălor care urmează a fi refrigerate şi depozitate.

Ca şi în cazul refrigerării pentru conservarea de scurtă durată şi în cazul refrigerării pentru conservarea de lungă durată, răcirea trebuie făcută cât mai repede după momentul ouatului, sau dacă acest lucru nu este posibil, ouăle să fie păstrate la temeperaturi de cca. 8°C până în momentul introducerii în camerele sau tunelele de refrigerare.

14.3. Aspecte igienico-sanitare şi de calitate

14.3.1. Aspecte igienico-sanitare şi de control al calităţii la conservarea prin frig a ouălor

Cu foarte mici excepţii, imediat după ouare, conţinutul oului are o încărcătură microbiană nulă, în timp ce coaja sa, mai ales în cazul ouălor murdare, este puternic contaminată microbiologic.

Cuticula (pelicula care acoperă coaja oului) îşi pierde rezistenţa sa la gaze şi lichide după aproximativ trei săptămâni. La ouăle proaspete, spălarea sau curăţirea uscată distrug cuticula, ceea ce conduce la posibilitatea penetrării microorganismelor prin coajă în interior, unde, găsind un mediu favorabil, se pot dezvolta relativ rapid.

De o mare importanţă în asigurarea unor condiţii igienico-sanitare corespunzătoare sunt operaţiile preliminare aplicării tratamentelor frigorifice care presupun îndepărtarea ouălor cu fisuri ale cojii, sparte, murdare, cu pete de sânge ş.a. Un singur ou necorespunzător din punct de vedere sanitar poate fi purtătorul unui număr imens de microorganisme, de ordinul bilioanelor de bacterii. Introducerea lui într-un spaţiu de depozitare poate conduce la compromiterea întregului lot din care face parte.

Există standarde care stabilesc elementele de control al calităţii şi control

137

Fig. 14.2. Domeniile de temperaturi referitoare la

conservarea ouălor

microbiologic al ouălor, conservate prin frig şi al melanjului de ou, gălbenuşului şi albuşului refrigerate sau congelate.

14.3.2. Modificări de calitate în timpul conservării prin frig

În timpul conservării ouălor în coajă în stare refrigerată, se produc anumite modificări care depind de condiţiile de depozitare. Cauzele acestor modificări de calitate sunt de natură microbiologică şi fizico-chimică.

Principalele microorganisme care determină alterări ale ouălor refrigerate sunt bacteriile din genurile Pseudomonas, Proteus, Escherichia, Alcaligenes şi Aerobacter, mucegaiurile Penicillium, Monilia şi Cladosporium şi drojdia Rhodotorula. În condiţiile unei depozitări corecte aceste alterări nu se produc decât după 5...6 luni de depozitare în stare refrigerată.

Unele alterări sunt însoţite de o pigmentare intensă. Astfel, alterarea produsă albuşului de Pseudomonas determină o pigmentare de culoare verde denumită alterare verde. Alterarea produsă albuşului de anumite bacterii de acelaşi gen Pseudomonas determină o pigmentare de culoare roşie denumită alterare roşie. Bacterii din genul Proteus pot provoca aşa-numita alterare neagră, cu pigmentare de culoare închisă, manifestată prin lichefierea albuşului şi dispersarea gălbenuşului în albuş sau întărirea gălbenuşului.

Alterările provocate de către mucegaiuri apar mai frecvent în cazul condensărilor de vapori de apă pe cochiliile ouălor şi în cazul unor umidităţi excesiv de mari ale aerului din spaţiul de depozitare.

Cazurile de infectări cu Salmonella sunt mai rare în cazul ouălor în coajă, dar pot apărea uneori la melanjul de ou nepasteurizat.

Ca modificări fizico-chimice în timpul depozitării ouălor refrigerate se pot produce: micşorarea vâscozităţii albuşului (fluidizare), mărirea dimensiunilor camerei de aer, aplatizarea gălbenuşului, slăbirea rezistenţei membranei viteline, pierderi în greutate şi deci reducerea densităţii, creşterea pH-ului, modificări de gust şi miros (miros tipic de ouă conservate prin frig care apare după patru luni de depozitare). Toate aceste modificări pot fi reduse printr-o răcire promptă, printr-o acoperire cu o peliculă de ulei mineral a ouălor (aplicată nu mai târziu de 24 de ore după ouat) şi prin utilizarea unei atmosfere modificate.

138

XV. FRUCTE Şl LEGUME

Datorită caracterului sezonier şi limitat geografic al producţiei de legume şi fructe se impune conservarea acestora astfel încât să se asigure necesarul de consum atât pentru perioadele de timp dintre recolte cât şi pentru alte zone geografice decât cele în care se cultivă.

Din acest punct de vedere, frigul artificial joacă un rol hotărâtor în valorificarea legumelor şi fructelor.

15.1. Materia primă

Legumele şi fructele reprezintă organisme vii, în ţesuturile cărora au loc şi după recoltare procese metabolice complexe (respiraţia, maturarea ş.a.) sub acţiunea catalizatoare a enzimelor proprii. Rolul tehnologiilor frigorifice de conservare constă în reducerea intensităţii acestora şi în special a respiraţiei şi în eliminarea sau diminuarea proceselor de descompunere datorate microorganismelor. Modul în care o tehnologie frigorifică îşi atinge scopul de a conserva calitatea legumelor şi fructelor depinde în mod esenţial de caracteristicile şi calitatea iniţială a acestora.

Caracteristicile legumelor şi fructelor care influenţează asupra conservabilităţii prin frig sunt în principal următoarele:- specia, soiul;- caracteristicile fizice şi termofizice (mărimea, forma, culoarea, gradul de integritate fizică, densitatea, căldura specifică, conductibilitatea termică ş.a.);- caracteristicile chimice (conţinutul în apă, substanţă uscată, glucide, lipide, aciditate, celuloză, pigmenţi, gust, aromă ş.a.);- caracteristici biochimice şi fiziologice (intensitatea respiraţiei, intensitatea transpiraţiei ş.a.);- gradul de creştere şi dezvoltare la recoltare şi în momentul aplicării tehnologiei de răcire.

Trebuie menţionat faptul că, pe lângă caracteristicile propriu-zise ale materiei prime, conservabilitatea legumelor şi fructelor tratate prin frig este influenţată şi de încărcătura microbiologică iniţială a acestora .

Din punct de vedere al perisabilităţii, conform recomandărilor Comisiei Economice O.N.U. pentru Europa, produsele horticole se împart în patru grupe şi anume:a) produse extrem de perisabile (afine, căpşuni, agrişe, coacăze, mure, zmeură, dude, smochine proaspete, spanac, măcriş, creson şi ţelină pentru peţiol);b) produse foarte perisabile (caise, cireşe, gutui, mere timpurii, nuci proaspete, pere timpurii, piersici, prune, struguri cu pieliţă fină, ceapă verde, ciuperci, castraveţi Comichon, dovlecei, fasole verde boabe, mazăre verde boabe, morcovi cu frunze în legături, morcovi timpurii, pătrunjel pentru frunze, praz timpuriu, ridichi de lună, salată, sfeclă roşie, sparanghel, ţelină verde, usturoi proaspăt, varză timpurie);c) produse perisabile (pere de vară, struguri, măsline, anghinare, ardei, bame, bob, conopidă de toamnă, fasole verde păstăi, morcov, pepene galben, praz, ţelină, tomate, varză de toamnă, varză de Bruxelles, vinete);

d) produse mai puţin perisabile (mere de toamnă, pere de toamnă, castane, cartofi, ceapă, dovlecei, hrean, păstârnac rădăcini, sfeclă roşie, usturoi).

139

15.2. Conservarea prin refrigerare

Dacă refrigerarea se realizează rapid (cu durate ale procesului de ordinul a câtorva ore sau chiar minute) ca fază tehnologică de sine stătătoare, imediat după recoltare şi înainte de depozitare sau de expediere spre consum sau industrializare, atunci refrigerarea mai este denumită şi prerăcire sau prerefrigerare.

Dacă depozitarea este de lungă durată, în special în cazul merelor şi citricelor, refrigerarea se realizează în acelaşi spaţiu în care se face şi depozitarea, în aceste cazuri, refrigerarea propriu-zisâ se realizează în perioade de timp mai mari, de cel puţin câteva zile.

În cadrul lanţului frigorific al fructelor şi legumelor prerăcirea are o deosebită importanţă. Scopul prerăcirii este de a scădea rapid temperatura produselor după recoltare, prin aceasta încetinindu-se procesele vitale şi menţinându-se calitatea iniţială. Produsele cu intensitate mare a respiraţiei trebuie prerăcite cât mai rapid după recoltare. Pentru produsele din grupa celor excesiv de perisabile sau foarte perisabile (de exemplu fructele de pădure, căpşuni, spanacul, sparanghelul ş.a.) se recomandă, în general, ca perioadele de timp dintre recoltare şi începerea răcirii să nu depăşească 2...9 ore .

15.2.1. Tratamente preliminare

Înainte de refrigerare legumele şi fructele sunt supuse la o serie de tratamente preliminare cum ar fi: spălare, sortare, calibrare, ambalare, tratamente termice pentru prevenirea atacului de putregai, ceruire, iradiere, tratamente cu substanţe fungicide şi cu hormoni pentru încetinirea maturării ş.a.

15.2.2. Refrigerarea

Principalele metode de refrigerare a fructelor şi legumelor sunt refrigerarea cu aer răcit, refrigerarea cu apă răcită, refrigerarea în vacuum şi refrigerarea cu gheaţă hidrică.

De o deosebită importanţă în alegerea metodei de refrigerare şi a condiţiilor de răcire este cunoaşterea duratei procesului şi a vitezei de răcire necesară. Pentru evaluarea duratei de răcire este util să se cunoască aşa numita durată de înjumătăţire a diferenţei de temperatură, definită ca fiind timpul necesar pentru a reduce la jumătate diferenţa iniţială dintre temperatura medie a produsului şi cea a mediului de răcire. Această durată de înjumătăţire depinde de:- dimensiunile produsului;

-modul de preluare a căldurii de la produs (modul de ambalare, mediul de răcire, modul de aranjare a produselor ş.a.);

- diferenţa de temperatură produs-mediu de răcire;- viteza de circulaţie a mediului de răcire;- natura mediului de răcire.

Se poate afirma că durata de înjumătăţire a diferenţei de temperatură este independentă de temperatura iniţială şi este constantă pe toată durata procesului de răcire.

140

BIBLIOGRAFIE

[1] Arădău,D., Costiuc,L. "Ciclul maşinii frigorifice într-o treaptă cu R134a" Conferinţa naţională de termotehnică ediţia a III-a, Bucureşti (1993), pp. 367-370.[2] Ataer,O.E., Gogus,Y. "Comparative study of irreversibilities in an aqua-ammonia absorption refrigeration system" Int. J. Refrig. (1991), Vol. 14, March, pp. 86-92.[3] Baehr,H.D., Kältechnik, 17, nr. 5, (1965), pp. 143.[4] Barret,M. "La modélisation thermodynamique des fluides frigorigènes" Revue Générale du Froid 12, dec. (1989) pp. 690-695.[5] Bălan,M. "Complemente de proces calcul şi construcţie a instalaţiilor frigorifice. Modelarea ciclurilor frigorifice", At. de multiplicare al UT Cluj-Napoca, 1997.[6] Bălan,M. "Instalaţii frigorifice. Teorie şi programe pentru instruire", Ed. Todesco, Cluj- Napoca, 2000.[7] Bălan,M., Mădărăşan,T. "Software for Thermal Calculus and Teaching of Refrigerating Cycles", Proceedings of the IASTED International Conference Modeling and Simulation, Colombo, Sri Lanka, July 26-28, (1995), ISBN: 0-88986-222-2, pp. 68-71.[8] Bălan,M., Mădărăşan,T., Mrenes,M. "Asupra calculului termic al unor cicluri frigorifice cu freoni în două trepte de comprimare". Conferinţa Naţionala de Termotehnică ediţia a V-a, Cluj- Napoca 26-27 mai (1995), vol. II, pp. 381-388.[9] Bălan,M., Mădărăşan,T. "Pedagogical software for the study of the refrigerating cycles" Meeting of International Institute of Refrigeration, Commissions B1, B2, E1, E2. Research, Design and Construction of Refrigeration and Air Conditioning Equipments in Eastern European Countries, Bucharest, Romania, September 10-13, (1996), ISBN: 2 903 633-89-4, pp. 374-379.[10] Bernier,J. "La réserve de liquide haute pression. Pourquoi? Quand? Combien?" Revue Pratique du froid et du Conditionnement d'air nr. 732, 25 juin (1991), pp. 104-107.[11] Breidert,H.J. "Calcul des chambres froides" PYC Edition, Paris 1998.[12] Casari,R., Marchio,D. "L'enseignement du conditionnement d'air assiste par ordinateur familiarise aux nouvelles techniques de conception et d'exploitation des installations" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1416-1420.[13] Chan,C.Y., Haselden,G.G. "Computer-based refrigerant thermodynamic properties. Part 1: Basic equations" Int. J. Refrig. (1981), Vol. 4, No. 1, January, pp. 7-12.[14] Chan,C.Y., Haselden,G.G. "Computer-based refrigerant thermodynamic properties. Part 2: Program listings" Int. J. Refrig. (1981), Vol. 4, No. 2, March, pp. 52-60.[15] Chan,C.Y., Haselden,G.G. "Computer-based refrigerant thermodynamic properties. Part 3: Use of the program in the computation of standard refrigeration cycles" Int. J. Refrig. (1981), Vol. 4, No. 3, May, pp. 131-134.[16] Chapom,C., Mondot,M. "Water loop heat pump system modelling" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1476-1480.[17] Chiriac,F. "Instalaţii frigorifice", Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti 1981.[18] Chiriac,F., Leca,A., ş.a. "Procese de transfer de căldură şi de masă în instalaţiile industriale", Ed. Tehnică, Bucureşti, 1982.

141

[19] Cleland,A.C. "Computer subroutines for rapid evaluation of refrigerant thermodynamic properties" Int. J. Refrig. (1986), No. 9, pp. 346-351.[20] Cleland,A.C. "A rapid empirical method for estimation of energy savings resulting from refrigeration plant alterations" Refrig. Sci. Technol. (1988), No. 3, pp. 215-221.[21] Cleland,A.C. "Food refrigeration processes: analysis, desidn and simulation" Elsevier Science Publishers, London, (1990), pp. 191-231.[22] Cleland,A.C. "Polynomial curve-fits for refrigerant thermodynamic properties: extension to include R134a" Int. J. Refrig. (1994), Vol. 17, No. 4, pp. 245-249.[23] Colding,L., Holst,J., Danig,P.O., Thuesen,S.E. "Dynamic model of refrigerating systems using air cooled condensers" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1208-1212.[24] Conde,M.R., Suter,P. "HPDesign - A computer program for simulation of domestic heat pumps" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1448-1453.[25] Conde,M.R., Suter,P. "The simulation of direct expansion evaporator coils for air-source heat pumps" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1459-1464.[26] Darrow,J.B., Lovatt,S.J., Cleland,A.C. "Assessment of a simple mathematical model for predicting the transient behaviour of a refrigeration system" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1189-1192.[27] Davidescu,A., Mucica,H. "Schimbul de căldură în instalaţiile industriale", Ed. Tehnică, Bucureşti, 1964.[28] Dănescu,A., ş.a. "Termotehnică şi maşini termice", Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1985.[29] deRossi,F., Mastrullo,R., Mazzei,P. "Exergetic and thermodynamic comparison of R12 and R134a as vapour compression refrigeration working fluids" Int. J. Refrig. (1993), Vol. 16, No. 3, pp. 156-160.[30] Domanski,P.A., McLinden,M.O. "A simplified cycle simulation model for the performance rating of refrigerants and refrigerant mixtures" Int. J. Refrig. (1992), Vol. 15, No. 2, pp. 81-88.[31] Escanes,F., Perez-Segarra,C.D., Oliva,A. "Numerical simulation of capillary-tube expansion devices" Int. J. Refrig. (1995), Vol. 18, No. 2, pp. 113-122.[32] Fikiin,K.A., Fikiin,A.G. "Modèle numérique du refroidissement de matières alimentaires et d'autres corps solides de forme géométrique variée" Int. J. Refrig. (1989), Vol. 12, July, pp. 224-231.[33] Finer,S.I., Cleland,A.C., Lovatt,S.J. "Simple mathematical model for predicting the transient behaviour of an ice-bank system" Int. J. Refrig. (1993), Vol. 16, No. 5, pp. 312-320.[34] Goodwin,A.R.H., Defibaugh,D.R., Weber,L.A. "The vapor pressure of 1, 1, 1, 2- Tetrafluorethane (R134a) and Chlorodifluoromethane (R22)" Int. J. Thermophysics, (1992) Vol.13, No. 5, pp. 837-857.[35] Guallar,J. "Curso sobre aire acondicionado" Universidad de Zaragoza, (1996).[36] Hafner,J., Gaspersic,B. "Simplified model of closed piston compressor" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1265-1268.

142

[37] Hara,T., Shibayama,M., Kogrue,H., Ishiyama,A. "Computer simulation of cooling capacity for a domestic refrigerator-freezer" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1193-1197.[38] Henrion,M., Feidt,M. "Comportement en régime transitoire de divers type d'échangeurs de chaleur; modélisation et conséquences" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1260-1264.[39] Herbas,T.B., Dalvi,E.A., Parise,J.A.R. "Heat recovery from refrigeration plants: Meeting load and temperature requirements" Int. J. Refrig. (1990), Vol. 13, July, pp. 264-269.[40] Huber,M.L., Ely,J.F., "An equation of state formulation of the thermodynamic properties of R134a (1, 1, 1, 2-tetrafluorethane)" Int. J. Refrig. (1992), Vol. 15, No. 6, pp. 393-400.[41] James,S.J., Bailey,C. "Process design data for beef chilling" Int. J. Refrig. (1989), Vol. 12,January, pp. 42-49.[42] Jung,D.S., Radermacher,R. "Performance simulation of single-evaporator domestic refrigerators charged with pure and mixed refrigerants" Int. J. Refrig. (1991), Vol. 14, July, pp. 223-232.[43] Jung,D.S., Radermacher,R. "Performance simulation of a two-evaporator refrigerators charged with pure and mixed refrigerants" Int. J. Refrig. (1991), Vol. 14, September, pp. 254-263.[44] Kabelac,S. "A simple set of equations of state for process calculations and its application to R134a and R152a" Int. J. Refrig. (1991), Vol. 14, July, pp. 217-222.[45] Khan,S.H., Zubair,S.M. "Thermodynamic analyses of the CFC-12 and HFC-134a refrigeration cycles" Energy, (1993), Vol. 18, No. 7, pp. 717-726.[46] Kicighin,M.A., Kostenko,G.N. "Schimbătoare de căldură şi instalaţii de vaporizare", Ed. Tehnică, Bucureşti, 1958.[47] Kotzaoglanian,B. "Manuel du depaneur" Kotzaoglanian SARL, 1998.[48] Kuijpers,L., Miner,S.M. "The CFC issue and the CFC forum at the 1989 Purdue IIR conference" Int. J. Refrig. (1989), Vol. 12, May, pp. 118-124.[49] Lavrenchenko,G.K., Ruvinskij,G.Y., Iljushenko,S.V., Kanaev,V.V. "Thermo physical properties of refrigerant R134a" Int. J. Refrig. (1992), Vol. 15, No. 6, pp. 386-392.[50] Leca,A., Badea,A., ş.a. "Procese si instalatii termice in centrale nucleare electrice", Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucuresti, 1979.[51] MacArthur,J.W. "Transient heat pump behaviour: a theoretical investigation" Int. J. Refrig. (1984), Vol. 7, No. 2, March, pp. 123-132.[52] MacArthur,J.W. "Analytical representation of the transient energy interactions in vapor compression heat pumps"; ASHRAE Transactions, (1984), Vol. 90, No. 1-B, pp. 982-996.[53] MacArthur,J.W., Grald,E.W. "Prediction of cyclic heat pump performance with a fully distributed model and a comparison with experimental data"; ASHRAE Transactions, (1987), Vol. 93, Pt. 2, pp. 1159-1178.[54] Manole,D.M., Lage,J.L. "Thermodynamic optimization method of a triple effect absorption system with wasted heat recovery" Int. J. Heat and Mass Transfer, (1995) Vol. 38, No. 4, pp. 655-663.

143

[55] Marinescu,M., Baran,N., Radcenco,V. "Termodinamică tehnică" Vol.II, Ed. Matrix Rom, Bucureşti, 1998.[56] Martin,J.J., You,Y.C. "Development of an equation of state for gases" AiChe J. (1955) nr. 1, pp. 142-151.[57] Mădărăşan,T., Bălan,M. "Termodinamica tehnică" Ed. Sincron, Cluj-Napoca, 1999.[58] Mădărăşan,T., Bălan,M. "Program for Teaching and Computer Aided Analysis of the Working Cycles of One-Step Refrigerating Plants with R12 in Permanent Regime", Modern Training Methods in Engineering International Symposium Cluj-Napoca (1993), pp. 39-43.[59] Mădărăşan,T., Bălan,M. "Program pentru analiza asistată de calculator a ciclurilor instalaţiilor frigorifice". Conferinţa Naţionala de Termotehnică ediţia a III-a, Bucureşti 28-29 mai (1993), vol. II, pp. 358-361.[60] Mădărăşan,T., Bălan,M. "Set de programe pentru calculul termic al instalaţiilor frigorifice şi reprezentarea proceselor de lucru în diagrame termodinamice", Termotehnică şi maşini termice - 45 de ani de învăţământ superior la Galaţi, Galaţi (1993), pp. 90-97.[61] Mădărăşan,T., Bălan,M. "FRIG-M. Produs informatic pentru calculul termic şi predarea asistată de calculator a ciclurilor de funcţionare ale instalaţiilor frigorifice. Precizie si performanţe". Rev. Termotehnica an II, nr. 1/(1994), pp. 17-67.[62] Mădărăşan,T., Bălan,M. "FRIG-M. Produs informatic pentru calculul termic şi predarea asistată de calculator a ciclurilor de funcţionare ale instalaţiilor frigorifice. Organizare si rezultate". Rev. Termotehnica an II, nr. 1/(1994), pp. 90-126.[63] Mădărăşan,T., Bălan,M., Bălan,G. "Cu privire la optimizarea calculului termic al ciclurilor frigorifice cu comprimare mecanică de vapori". Conferinţa Naţionala de Termotehnică ediţia a IV-a, Timişoara 3-4 iunie (1994), vol. IV, pp. 58-63.[64] Miron,V. "Aparate schimbatoare de calduă. Recomandări privind calculul termic", Ed. Zigotto, Galati,1999.[65] Miyara,A., Koyama,S., Fujii,T. "Performance evaluation of a heat pump cycle using NARMs by a simulation with equations of heat transfer and pressure drop" Int. J. Refrig., (1993), Vol. 16, No. 3, pp. 161-168.[66] Morrison,G., McLinden,M.O. "Azeotropy in refrigerant mixtures" Int. J. Refrig. (1993), Vol. 16, No. 2, pp. 129-137.[67] Morsy, T.E. "Extended Benedic-Webb-Rubin equation of state, application to eight fluorine compounds" J. Chem. Data (1970) nr. 15, pp. 256-265.[68] Moujaes,S.F. "Cyclic simulation of a model describing heat transfer from a ground-coupled water source heat pump, considering transient effects on both soil and water sides" Int. J. Refrig. (1990), Vol. 13, September, pp. 330-335.[69] Mulapi,W., Pilatte,A., Jadot,R. "Algorithmes simples pour l'évaluation rapide des propriétés des mélanges binaires de fluides frigorigènes" Int. J. Refrig. (1990), Vol. 13, November pp. 364-370.[70] Murphy,W.E., Goldschmidt,V.W. "Cyclic characteristics of a typical residential air conditioner - modeling of start-up transients" ASHRAE Transactions, (1985), Vol. 91, pp. 427-444.[71] Murphy,W.E., Goldschmidt,V.W. "Cyclic characteristics of a typical residential air conditioner - modeling of shutdown transients" ASHRAE Transactions, (1986), Vol. 92, pp. 186-202.

144

[72] Niculiţă,P. "Îndrumătorul specialiştilor frigotehnişti din industria alimentară", Ed Ceres, Bucureşti, 1991.[73] Niculiţă,P., Ceangă,E., Bumbaru,S. "Automatizarea în tehnica frigului", Ed. Teora, Bucuresti, 1999.[74] Noack,H., Seidel. "Pratique des installations frigorifiques", PYC Edition, Paris 1991.[75] Nyers,J., Stoyan,G. "A dynamical model adequate for controlling the evaporator of a heat pump" Int. J. Refrig. (1994), Vol. 17, No. 2, pp. 101-108.[76] Peculea,M. “Instalaţii criogenice în zece lecţii”, Ed. Conphys, Rm. Vâlcea, 1997.[77] Pop,M.G, Leca,A. s.a. "Îndrumar. Tabele, nomograme si formule termodinamice" vol I-III, Ed. Tehnică Bucureşti (1987).[78] Popa,B., Vintilă,C. "Termotehnică şi maşini termice", Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1977.[79] Porneală,S. "Stabilirea cu ajutorul calculatorului electronic a condiţiilor optime de funcţionare a instalaţiilor frigorifice cu freon 12" Rev. Chim. 27, nr 2, (1976), pp. 140-146.[80] Porneală, S. s.a "Tehnologia utilizării frigului artificial" Univ. Galati (1986).[81] Porneală, S. "Procese in instalaţii frigorifice. Culegere de probleme" Univ. Galaţi (1989).[82] Porneală,S., Porneală,D. "Instalaţii frigorifice şi climatizări în industria alimentară. Teorie şi aplicaţii numerice" Ed. Alma, Galaţi, 1997.[83] Porneală,S., Porneală,D., Dinache,P. "Tehnica frigului şi climatizării în industria alimentară. Teorie şi aplicaţii numerice", Ed. Fundatiei Universitare “Dunărea de Jos”, Galaţi, 2000.[84] Radcenco,V. s.a. "Procese în instalaţii frigorifice" EDP Bucureşti (1983).[85] Radcenco, V. s.a. "Instalaţii de pompe de căldura" ET Bucureşti (1985).[86] Radcenco,V., Grigoriu,M., Duicu,T., Dobrovicescu,A. "Instalaţii frigorifice si criogenie - Probleme si aplicaţii". Ed. T., Bucureşti (1987).[87] Rane,M.V., Amrane,K., Radermacher,R. "Performance enhancement of a two-stage vapour compression heat pump with solution circuits by eliminating the rectifier" Int. J. Refrig., (1993), Vol. 16, No. 4, pp. 247-257.[88] Rane,M.V., Radermacher,R. "Feasibility study of a two-stage vapour compression heat pump with ammonia-water solution circuits: experimental results" Int. J. Refrig., (1993), Vol. 16, No. 4, pp. 258-264.[89] Rapin,P., Jacquard,P. "Formulaire du froid" 11 édition, Ed. Dunod, Paris 1999.[90] Rajendran,N., Pate,M.B. "A computer model of the startup transients in a vapor-compression refrigeration system" I.I.F.-I.I.R.- Commissions B1, B2, E1, E2 - Purdue (U.S.A.) - (1986)/1 pp. 201-213.[91] Raznjevic,K. "Tabele şi diagrame termodinamice" Bucureşti ET (1978).[92] Răşenescu,I. "Fenomene de transfer", Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti,1984.[93] Rogers,S., Tree,D.R. "Algebraic modelling of components and computer simulation of refrigerator steady state operation" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1225-1230.[94] Rooke,S., Goldschmidt,V.W. "Modeling the transient behavior of heat pump systems: considerations for control" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1465-1470.

145

[95] Serge,S. "SEF: Un système expert pour le froid" Revue Générale du Froid, 5, juin (1991), pp. 49-53.[96] Setlacec,V., Zaharia,C. "Maşini, utilaje si instalaţii din industria alimentară" EDP, Bucureşti, 1978.[97] Sherif,S.A., Raju,S.P., Padki,M.M., Chan,A.B. "A semi-empirical transient method for modelling frost formation on a flat plate" Int. J. Refrig. (1993), Vol. 16, No. 5, pp. 321-329.[98] Stamatescu,C. "Tehnica frigului" vol 1. ET Bucureşti (1972).[99] Stamatescu,C. s.a. "Tehnica frigului" vol 2. Calculul si construcţia maşinilor si instalaţiilor frigorifice industriale. ET Bucureşti (1979).[100] Sugalski,A., Jung,D.S., Radermacher,R. "Quasi-transient simulation of domestic refrigerators" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1244-1248.[101] Svensson,C. "On-line steady-state optimizing control of continuous processes. Application to a heat pump" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1471-1475.[102] Tamatsu,T., Sato,H., Watanabe,K. "An equation of state for 1, 1-difluorethane (HFC 152a)" Int. J. Refrig. (1993), Vol. 16, No. 5, pp. 347-352.[103] Vargas,J.V.C., Parise,J.A.R. "Simulation in transient regime of a heat pump with closed-loop and on-off control" Int. J. Refrig., (1995), Vol. 18, No. 4, pp. 235-243.[104] Vidmar,V., Gaspersic,B. "Dynamic simulation of domestic refrigerators with refrigerants R12 and R134a" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1250-1254.[105] Vlădea,I. "Tratat de termodinamică tehnică şi transmiterea căldurii", Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucuresti, 1974.[106] Votsis,P.P., Tassou,S.A., Wilson,D.R., Marquand,C.J. "Dynamic characteristics of an air-towater heat-pump system" Int. J. Refrig (1992), Vol15, No. 2, pp. 89-94.[107] Wang,H., Touber,S. "Saving energy with better capacity control systems" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1218-1224.[108] Wenxue,H., Kraft,H. "A mathematical model of an evaporator based on the step exciting method" Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Aug. 10-17, (1991), Montreal, Canada, Vol. III, pp. 1213-1217.[109] *** "Manualul inginerului termotehnician", Vol.II, Ed. Tehnică, Bucureşti,1986.

Congelarea alimentelor

Ai observat ca mancarea congelata nu prea are gust? Iata cum sa procedezi pentru ca alimentele din congelatorul tau sa-si pastreze calitatile.

IMPORTANT DE STIUT

Bacteriile nu se inmultesc in alimentele congelate, dar gustul, culoarea, aroma si textura/fibra alimentelor congelate se pot modifica.

Congelarea nu este o garantie in sine: daca inainte de congelare un aliment a fost contaminat cu mucegaiuri sau bacterii, acestea vor deveni active in momentul decongelarii.

Congelarea poate modifica gustul si aroma alimentelor - de aceea, gustul se potriveste cand alimentele sunt gatite.

146

Niciodata nu recongela un aliment dupa ce l-ai decongelat.

GHID RAPID PENTRU CONGELARE SI DECONGELARE

ALIMENT CONGELARE CUM SE

CONGELEAZA

TIMP MAXIM DE

CONGELARE

DECONGELARE IN FRIGIDER

PESTE

Alege peste congelat industrial: fiind extrem

de rapid, procedeul implica formarea unei cantitati minime de

gheata, iar acest lucru nu afecteaza fibra

carnii.

Congeleaza numai pestele eviscerat si

foloseste pungi speciale din plastic. Pestele mic sau cel

taiat felii se congeleaza in tavi.

Crud: 5 luniGatit: 3 luni

6-8 ore/500 g

PASARE

Indeparteaza excesul de grasime, care se deterioreaza mai

repede decat carnea macra.

Bucatile mari se congeleaza mai bine. Impacheteaza in folie

adeziva.

Crud: 3 luniGatit: 2 luni

Pasare intreaga: 24 ore

Piept de pasare: 6 ore/200 g

CARNE

Friptura se congeleaza mai bine in sos, caci

altfel se usuca. Indeparteaza excesul de

grasime inainte de congelare. Atat carnea impanata, cat si rasolul

se congeleaza bine.

Impacheteaza in film alimentar si

congeleaza carnea gatita separat de cea cruda. Fierbe carnea

sau rasolul cu 10 minute mai putin ca de

obicei, lasa sa se raceasca si congeleaza

in cutii speciale.

Cruda: 9 luniGatita sau

marinata: 4 luni

Rasol intreg: 12-24 ore

Cruda: 5 ore/500 g

Gatita sau marinata: 6 ore/500 g

FRUCTE SI LEGUME

Opareste legumele inainte de congelare (mazarea:1 minut, fasolea: 2 minute,

broccoli si morcovii: 3 minute). Scurge si pune in apa rece ca gheata. Apoi scurge si usuca

complet.

Congeleaza rapid bucatile de legume pe

tava si apoi, o data congelate, pune-le in

pungi de plastic. Fierbe legumele pentru piure cu 10 minute mai putin

decat e necesar, raceste si pune-le in tavile pentru cuburi sau in cutii speciale.

12 luni 6-8 ore/500 gConsuma-le

gatite.

UNT SI BRANZA

Untul nesarat se congeleaza mai bine; branza veche/tare se congeleaza mai bine

decat cea proaspata/noua; bucatile mici se

congeleaza mai bine decat cele mari.

Congeleaza in ambalajul original, in

pungi de plastic.

Smantana: 3 luni

Lapte: 4 luni

Smantana: 8 ore/ 500 ml

Lapte: 8 ore/500 ml

SMANTANA SI LAPTE

Congeleaza doar smantana cu un continut mare de

grasimi, lapte pasteurizat si frisca

lichida.

Ca sa eviti orice fel de neplaceri, bate frisca

pe jumatate inainte de congelare. Congeleaza doar 500 ml-1 l lapte.

3 luni 8 ore/200 g

PAINE Majoritatea sortimentelor de paine

se congeleaza bine

Congeleaza in pungi de plastic sau in folie

adeziva.

Intreaga: 6 luni

Chifle: 3 luni

8 ore/200 g

147

daca sunt proaspete; in schimb, painea cu coaja

groasa si cornurile se aplatizeaza dupa o saptamana. Painea

taiata felii se poate praji si congelata fiind.

Coapta pe jumatate: 4

luni

PRAJITURI

Blaturile de tort si checurile cu fructe se

congeleaza bine. Torturile pot fi glasate cu crema de unt, dar

neglasate se pastreaza mai mult timp.

Blaturile se pastreaza ca atare (fara nici o umplutura, neunse). Foloseste pungi de

plastic ori folie adeziva.

Blaturi simple: 4 luni

Glasate cu crema de unt:

3 luni

Mari: 2 oreMici: 1 ora

Alimentele congelate costituie mese sanatoase?

De cativa ani, alimentele congelate au navalit practic in congelatoarele bacaniilor. Se gasesc sub forme diferite (paste, carne sau feluri vegetariene), in ambalaje practice si atragatoare. La prima vedere, alimentele congelate pot reprezenta o solutie rapida si avantajoasa pentru oamenii grabiti sau pentru copiii care iau pranzul la scoala.

Totusi, valoarea nutritiva a acestor mese la cutie lasa adesea de dorit. Este deci de preferat ca acestea sa constutuie ultima solutie. Iata anumite criterii dupa care puteti face cele mai bune alegeri dintre produsele congelate, dar si sfaturi despre cum le puteti face mai nutritive:

Principalul defect al alimentelor congelate este continutul lor ridicat in sodiu (sare), care variaza de la 300 la 1200 mg la o portie, echivalentul a 1 pana la 4 pliculete de sare (1 pliculet de sare = 300 mg de sodiu). Va sfatuim sa le cautati pe acelea care contin mai putin de 500 mg de sodiu la o portie si, mai ales, nu adaugati niciodata sare la aceste preparate!

Alimentele congelate nu contin suficiente proteine pentru a sustine o persoana o dupa-amiaza intreaga. Acesta este de obicei cazul pastelor si al sosurilor. De maniera ideala, o masa ar trebui sa contina cel putin 15 g de proteine. Daca aceasta contine mai putin, atunci putem completa cu o bucata de branza, nuci sau un iaurt.

Desi alimentele congelate vandute au in general dimensiuni mici, unele dintre ele pot ascunde uneori cantitati mari de materii grase. Este de preferat sa se aleaga cele care contin mai putin de 10 g de grasime la o portie.

Continutul in calorii este foarte variabil de la un produs la altul. Anumite

148

alimente „mici” contin mai putin de 200 calorii pe unitate comerciala, ceea ce este insuficient pentru o masa completa, care ar trebui sa ofere de la 600 la 700 calorii. In majoritatea cazurilor, este de preferat ca pranzul sa se completeze cu alte alimente.

Daca alimentul congelat nu contine un raport adecvat intre cele patru grupe alimentare (caz intalnit frecvent), atunci masa trebuie completata cu alimente din grupele care se gasesc in cantitate insuficienta. De exemplu, putem adauga o felie de paine cu cereale integrale, un produs lactat, cruditati sau un fruct.

Fructele si legumele, dar mai ales fructele, sunt practic absente din alimentele congelate. Cu toate acestea, datorita continutului lor slab in calorii si ridicat in fibre, ele ar trebui sa ocupe un loc important, cu atat mai mult in alimentatia acelora care doresc sa slabeasca. Fibrele continute in fructe si legume maresc satietatea, ceea ce dimineaza riscul senzatiei de foame de dupa-amiaza.

In aceeasi ordine de idei, alimentele congelate pe baza de leguminoase sau de proteine de soia sunt in general bogate in fibre si furnizeaza de obicei destule proteine. Totusi, aceste alimente pot insa ascunde o doza destul de importanta de sodiu: depinde de fiecare dintre noi sa fie vigilent!

In concluzie, este posibil sa se prepare o masa echilibrata utilizand alimente congelate, cu conditia ca acestea sa fie bine alese si completate corespunzator. Ele ne pot scoate din impas in diminetile grabite, dar nu trebuie sa devina un obicei.

149