Universitatea din Craiovaold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate/FloreacCristina.pdf · Investeşte în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN . Programul Operaţional Sectorial

Investeşte în oameni!

FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013 Axa prioritară 1 „Educaţie şi formare profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere” Domeniul major de intervenţie 1.5. „Programe doctorale şi post-doctorale în sprijinul cercetării” Titlul proiectului: „Burse doctorale pentru dezvoltare durabila” BD-DD Numărul de identificare al contractului: POSDRU/107/1.5/S/76945 Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov

Universitatea Transilvania din Brasov

Scoala Doctorala Interdisciplinara

Departament: Ingineria şi Managementul Alimentaţiei şi

Turismului

Ing. ec. Constanţa-Cristina FLOREA

Contribuţii la perfecţionarea tehnologiei şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure înainte de

procesare

Contributions to the improvement of technology and equipment used for the conditioning of herbs and berries before processing

Conducător ştiinţific

Prof.dr.ing. Gheorghe BRĂTUCU

BRASOV, 2013

MINISTERUL EDUCAŢIEI NAŢIONALE

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-410525

RECTORAT

D-lui (D-nei) ..............................................................................................................

COMPONENŢA Comisiei de doctorat

Numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov Nr. 5973 din 26.07.2013

PREŞEDINTE:

Prof. univ. dr. ing. Carol CSATLOS

Decan - Facultatea de Alimentaţie şi Turism Universitatea „Transilvania” din Braşov

CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: Prof. univ. dr. ing. Gheorghe BRĂTUCU Universitatea „Transilvania” din Braşov

REFERENŢI: Prof. univ. dr. ing. Adrian MITROI Universitatea de Ştiinţe Agronomice şi Medicină Veterinară Bucureşti

Cerc. şt. pr. I dr. ing. Ion PIRNĂ Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Maşini şi Instalaţii destinate Agriculturii şi Industriei Alimentare Bucureşti

Prof. univ. dr. Angela MĂRCULESCU Universitatea „Transilvania” din Braşov

Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: 27.09.2013, ora 11.00, sala RP6, la Facultatea de Alimentaţie şi Turism Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să le transmiteţi în timp util, pe adresa [email protected] Totodată vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de doctorat.

Vă mulţumim.

Contribuţii la perfecţionarea tehnologiei şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor…

CUPRINS

Pg.

teza

Pg.

rezumat

1. ROLUL PLANTELOR MEDICINALE ŞI AL FRUCTELOR DE PĂDURE ŞI IMPORTANŢA CONDIŢIONĂRII ACESTORA……………………………………………

9 5

1.1. Rolul şi importanţa plantelor medicinale şi a fructelor de pădure…………..…….... 9 5 1.2. Stadiul actual privind preocupările în România în domeniul valorificării plantelor medicinale şi aromatice………………………………………………………………….

10 5

1.3. Stadiul actual privind preocupările în România în domeniul valorificării fructelor de pădure…………………………….…………………………………………….……..

33 9

1.4. Importanţa condiţionării plantelor medicinale şi a fructelor de pădure……..….….. 54 12 2. STADIUL ACTUAL ŞI TENDINŢE ÎN DOMENIUL TEHNOLOGIILOR ŞI ECHIPAMENTELOR PENTRU CONDIŢIONAREA PLANTELOR MEDICINALE ŞI FRUCTELOR DE PĂDURE ………………………………………………………………..…

63 13

2.1. Aspecte generale privind condiţionarea plantelor medicinale…………..…….……. 63 13 2.2. Stadiul actual şi tendinţe în domeniul tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale……………………………………………..…….….

65 13

2.3. Aspecte generale privind operaţia de condiţionare a fructelor de pădure……...…… 90 17 2.4. Stadiul actual şi tendinţe în domeniul tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea fructelor de pădure……………………………………………….…….…

91 17

3. NECESITATEA ŞI OBIECTIVELE LUCRĂRII…………………………………………. 113 21 3.1. Necesitatea lucrării ………………………………………………..……………..…. 113 21 3.2. Obiectivele lucrării…………………………………………………..………….….. 114 22 3.3. Metodica generală de cercetare în lucrare……………………….………….…….... 114 22

4. CONTRIBUŢII TEORETICE LA PERFECŢIONAREA TEHNOLOGIILOR ŞI ECHIPAMENTELOR PENTRU CONDIŢIONAREA PLANTELOR MEDICINALE ŞI FRUCTELOR DE PĂDURE ÎN VEDEREA PROCESĂRII ULTERIOARE…………………………………………………………………………….……..

117 24

4.1. Operaţii şi tehnologii aplicabile plantelor medicinale………………..……….……. 117 24 4.2. Operaţii şi tehnologii aplicabile fructelor de pădure..…………………..……….…. 119 25 4.3. Cercetări teoretice privind perfecţionarea operaţiilor specifice condiţionării plantelor medicinale şi fructelor de pădure…………………………………..…….……

121 26

4.4. Contribuţii la perfecţionarea echipamentelor de condiţionare a plantelor medicinale şi fructelor de pădure prin proiectarea unui echipament tehnic multifuncţional……………………………………………………………………..……

162 39

5. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND PERFECŢIONAREA TEHNOLOGIILOR ŞI ECHIPAMENTELOR PENTRU CONDIŢIONAREA PLANTELOR MEDICINALE ŞI A FRUCTELOR DE PĂDURE………….…………..….

165 42

5.1. Obiectivele cercetărilor experimentale……………………………………………… 165 42 5.2. Obiectele cercetării experimentale………………………………………..……..….. 165 42 5.3. Metodica cercetării experimentale……………………………………………….….. 166 43 5.4. Echipamentele şi aparatura folosite la cercetarea experimentală………….........…... 166 44 5.5. Desfăşurarea cercetărilor experimentale…………………………..…………..……. 177 48 5.6. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor cercetărilor experimentale………..……. 214 64

6. CONCLUZII FINALE………………………………………………………………………. 223 68 6.1. Concluzii generale…………………………...……………………………………… 223 68 6.2. Concluzii privind cercetările teoretice şi experimentale…………………………..... 225 70 6.3. Contribuţii personale…………….………………………………………………….. 229 73 6.4. Direcţii viitoare de cercetare……………………………………………………..…. 230 74

BIBLIOGRAFIE……………………………………………………………………………..… 231 75

Autor: ing. ec. Florea Constanţa-Cristina Conducător ştiinţific: Prof. univ. dr. ing. Brătucu Gheorghe

1


CONTENT

Pg.

teza

Pg.

rezumat

1. ROLE OF MEDICINAL PLANTS AND BERRIES AND THE IMPORTANCE OF THEIR CONDITIONING………………………………………………………….….………

9 5

1.1. The role and importance of medicinal plants and berries……………..……….….... 9 5 1.2. Current status regarding concerns about the valorisation of medicinal and aromatic plants in Romania …………………………………..………….………………………..

10 5

1.3. Current status regarding concerns about the valorisation of berries……………….. 33 9 1.4. The importance of conditioning medicinal plants and berries……………….….….. 54 12

2. CURRENT STATE AND TRENDS REGARDING TECHNOLOGIES AND EQUIPMENT FOR THE CONDITIONING OF MEDICINAL PLANTS AND BERRIES

63 13

2.1. General aspects concerning the conditioning of medicinal plants………………….. 63 13 2.2. Current status and trends regarding technologies and equipment used for conditioning medicinal plants………………………………..……………………….….

65 13

2.3. General aspects concerning the conditioning operation for berries…….……...…… 90 17 2.4. Current status and trends regarding technologies and equipment used for conditioning berries………………………………………….……..………………….…

91 17

3. NECESSITY AND OBJECTIVES OF THE THESIS……………………………………. 113 21 3.1. Necessity ……………………………………………………………...……………. 113 21 3.2. Objectives……………………………………………..………….……..………….. 114 22 3.3. General methods of research…………………………………….…..………….….. 114 22

4. THEORETICAL CONTRIBUTIONS FOR IMPROVING THE TECHNOLOGIES AND EQUIPMENT USED FOR CONDITIONING MEDICINAL PLANTS AND BERRIES FOR FURTHER PROCESSING………………………………………………………………..……..

117 24

4.1. Operations and technologies applicable to medicinal plants..…….………..………. 117 4 4.2. Operations and technologies applicable to berries……..…………...………………. 119 25 4.3. Theoretical research regarding the improvement of specific operations for conditioning medicinal plants and berries………………………………………..………

121 26

4.4. Contributions to improve the conditioning equipment for medicinal plants and berries by designing a multifunctional technical equipment……………………….……

162 39

5. EXPERIMENTAL RESEARCH ON IMPROVING EQUIPMENT AND TECHNOLOGIES USED FOR CONDITIONING MEDICINAL PLANTS AND BERRIES………………………………………………………………………………………..

165 42

5.1. Experimental research objectives……………..………………………………..…… 165 42 5.2. Experimental research objects…………...……..……………………………..…….. 165 42 5.3. Experimental research methodology………………..…………………………...….. 166 43 5.4. Equipment and machinery used in the experimental research………..………...…... 166 44 5.5. Conducting the experimental research……………………………………...………. 177 48 5.6. Processing and interpretation of the results from the experimental research………. 214 64

6. FINAL CONCLUSIONS……………………………………………………………………. 223 68 6.1. General conclusions……………...……………………………………….........…… 223 68 6.2. Conclusions regarding theoretical and experimental research…..……………..…... 225 70 6.3. Personal contributions…….…………………………………………….…….....….. 229 73 6.4. Future research directions……………………………………..……………………. 230 74

BIBLIOGRAPHY……………………………………………………………………….……… 231 75


2


PREFAŢĂ

Aşezarea geografică a României, condiţiile pedo-climatice şi de relief specifice acesteia, au făcut posibilă apariţia şi dezvoltarea unei flore spontane extrem de valoroase, în care se includ şi circa 3630 de specii superioare de plante medicinale şi arbuşti fructiferi, dintre care 10…12% au caracteristici fizico-biologice valorificate în scopuri terapeutice sau alimentare din cele mai vechi timpuri. Evoluţia cunoştinţelor referitoare la importanţa principiilor active sau valorii nutritive ale acestora au condus la cereri tot mai mari de asemenea produse vegetale, ceea ce ar putea periclita existenţa unora dintre speciile respective, motiv pentru care, unele dintre ele au început să fie cultivate pe baze ştiinţifice temeinice. Pe lângă recoltele mari, s-au constatat şi creşteri importante ale constituenţilor valoroşi conţinuţi de aceste plante. În plus, a apărut posibilitatea mecanizării unora dintre lucrările din tehnologiile de cultivare (ex. recoltarea), ceea ce rezolvă problema forţei de muncă necesară la momentele la care trebuie recoltate plantele respective.

Indiferent cât de atent s-ar recolta aceste produse, ele nu vor putea avea puritatea fizico-biologică necesară procesării şi transmiterii directe către consumatori. Practic, în toate situaţiile se impune o condiţionare a plantelor medicinale şi fructelor de pădure înainte de procesare, cu scopul înlăturării materialului vegetal străin sau degradat, a unor impurităţi minerale sau organice şi chiar pentru distrugerea unor microorganisme sau germeni, care nu trebuie să ajungă în produsele finite. Referinţele din standarde sau norme legate de limitele purităţii fizico-biologice ale plantelor medicinale şi fructelor de pădure destinate consumului nu sunt în toate cazurile bine precizate. În plus, operaţiile de condiţionare pot conduce la pierderea unei părţi a principiilor active sau pot mări costurile pentru valorificarea acestor materii prime. Din acest motiv tehnologia de condiţionare specifică fiecărei plante trebuie să includă operaţii care să satisfacă simultan cerinţele de puritate, nedegradarea elementelor valoroase şi costuri minime, astfel încât produsul final să aibă caracteristicile cele mai bune, la preţuri acceptabile. Un rol important în acest ansamblu revine echipamentelor tehnice folosite, care trebuie perfecţionate în permanenţă şi adaptate la cerinţele specifice fiecărei plante.

Această problemă a fost abordată în prezenta teză de doctorat, al cărei obiectiv principal se referă la perfecţionarea tehnologiei şi echipamentelor necesare condiţionării plantelor medicinale şi fructelor de pădure înainte de procesarea finală.

Pentru atingerea acestui obiectiv lucrarea a fost structurată pe şase capitole, dezvoltate pe 246 pagini şi ilustrată cu 217 figuri, 82 tabele şi 232 relaţii de calcul. De asemenea, la realizarea lucrării au fost consultate 165 titluri bibliografice, constând din cele mai noi publicaţii mondiale referitoare la acest subiect şi realizările de dată recentă ale firmelor care au preocupări în producerea de echipamente tehnice pentru condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure în vederea procesării finale.

În capitolul 1, intitulat “Rolul plantelor medicinale şi al fructelor de pădure şi importanţa condiţionării acestora” se prezintă o sinteză asupra stadiul actual privind preocupările în România în domeniul valorificării plantelor medicinale şi fructelor de pădure. Se face o descriere morfologică a principalelor specii de plante medicinale din flora spontană (urzica, coada şoricelului, valeriana, angelica etc.) şi a celor cultivate (chimenul, lavanda, menta, muşeţelul etc.) în special în zona montană, precum şi a speciilor de arbuşti fructiferi din flora spontană (afinul, merişorul, zmeurul, murul) sau introduşi în cultură. Se prezintă evoluţia principalilor indicatori economici referitori la suprafaţa cultivată şi la producţia totală de plante medicinale şi aromatice în România şi o situaţie la nivel naţional şi mondial a acestor indicatori în ceea ce priveşte fructele de pădure. După o prezentare a caracteristicilor fizico-chimice sunt evidenţiaţi factorii modificatori ai calităţii plantelor medicinale şi fructelor de pădure după recoltare, cerinţele de calitate impuse acestor categorii de produse şi necesitatea condiţionării lor înainte de procesare.

În capitolul 2, intitulat “Stadiul actual şi tendinţe în domeniul tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure” sunt evidenţiate diverse tehnologii pentru condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure, de la sortarea manuală, până la cea mai complexă tehnologie de condiţionare cu ajutorul laserului. Este prezentată o gamă largă de echipamente realizate de firme de renume la nivel mondial din Germania, Danemarca, Italia, Serbia, Elveţia etc. De asemenea, sunt evidenţiate şi unele linii complexe de prelucrare primară a plantelor medicinale precum şi variante tehnologice de condiţionare a fructelor de pădure.


3


În capitolul 3, intitulat “Necesitatea şi obiectivele lucrării” se prezintă o scurtă sinteză a aspectelor tratate în capitolele anterioare din care rezultă că tema acestei teze de doctorat este de actualitate şi că necesitatea şi obligativitatea condiţionării plantelor medicinale şi a fructelor de pădure înainte de procesare constituie o cerinţă pentru a se asigura condiţiile optime de păstrare, comercializare, consum şi prelucrare a acestei categorii de produse. Obiectivul principal al lucrării de doctorat îl constituie perfecţionarea tehnologiei şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi a fructelor de pădure înainte de procesarea finală, rezolvarea acestuia presupunând parcurgerea secvenţială a cel puţin nouă obiective subsidiare. Metodica generală de studiu din această lucrare a fost astfel concepută încât să se evidenţieze atât stadiul actual şi tendinţele în domeniul tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure, dar mai ales să se găsească soluţii teoretice şi aplicaţii experimentale pentru atingerea obiectivului principal al tezei de doctorat.

Capitolul 4, intitulat “Contribuţii teoretice la perfecţionarea tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure în vederea procesării ulterioare” abordează tehnologiile şi operaţiile procesului de condiţionare al produselor vegetale care constituie obiectele acestei teze de doctorat, în scopul perfecţionării acestora. Este studiată influenţa parametrilor constructivi ai echipamentelor de tăiere, sortare, transport interoperaţional, uscare şi tratare cu UV-C asupra calităţii condiţionării şi consumurilor energetice. Este prezentat proiectul unui echipament multifuncţional conceput de autoare, capabil să execute o serie de operaţii de condiţionare pentru diferite produse horticole.

Capitolul 5, intitulat “Cercetări experimentale privind perfecţionarea tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi a fructelor de pădure” este cel mai amplu din această lucrare de doctorat. Este definit obiectivul principal al cercetărilor experimentale, precum şi obiectivele complementare de a căror îndeplinire este condiţionată realizarea obiectivului principal, metodica cercetărilor din laborator şi exploatare, compararea rezultatelor cercetărilor teoretice şi experimentale şi precizarea soluţiilor pentru perfecţionarea tehnologiilor şi echipamentelor utilizate la condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure înainte de procesarea finală. La cercetările experimentale desfăşurate în laboratoarele Universităţii Transilvania din Braşov, I.N.M.A. Bucureşti şi D.S.V.-Braşov s-au folosit echipamente şi aparatură de ultimă generaţie.

În capitolul 6, intitulat „Concluzii finale” se face o sinteză a concluziilor prezentate în fiecare capitol din lucrare, acestea fiind grupate în concluzii generale şi concluzii privind cercetările teoretice şi experimentale. Sunt evidenţiate contribuţiile personale ale autoarei şi se prezintă propuneri privind direcţiile viitoare de cercetare pe această temă.

***

Prezenta lucrare de doctorat a fost realizată sub îndrumarea ştiinţifică a domnului prof. univ. dr. ing.

Gheorghe BRĂTUCU, căruia îi adresez deosebite mulţumiri pentru sprijinul, încrederea şi înalta competenţă cu care m-a îndrumat pe tot parcursul elaborării tezei de doctorat.

Adresez, de asemenea, mulţumiri cadrelor didactice şi colegilor din cadrul Facultăţii de Alimentaţie şi Turism a Universităţii Transilvania din Braşov pentru asigurarea cadrului organizatoric de desfăşurare a activităţii de doctorat, conducerii Departamentului Ingineria şi Managementul Alimentaţiei şi Turismului, precum şi colectivelor de profesori care au participat în comisiile de evaluare la examenele şi referatele pe perioada parcurgerii programului de pregătire la doctorat, pentru sfaturile pertinente şi de înaltă valoare ştiinţifică acordate.

De asemenea, adresez mulţumiri conducerii Institutului Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Maşini şi Instalaţii destinate Agriculturii şi Industriei Alimentare – I.N.M.A. Bucureşti, precum şi colectivului din cadrul laboratorului “Tehnologii în industria alimentară”, pentru asigurarea cadrului organizatoric desfăşurării cercetărilor experimentale din exploatare.

Mulţumesc, de asemenea, conducerii Direcţiei Sanitar Veterinare - Braşov, în special domnului şef lucrări dr. Gheorghe PUCHIANU pentru sfaturile deosebit de utile şi asigurarea condiţiilor de desfăşurare a cercetărilor experimentale din laborator.

Nu în ultimul rând, mulţumesc familiei mele pentru sprijinul moral şi afectiv şi pentru înţelegerea pe care mi-au arătat-o pe toată această perioadă.

Braşov, septembrie 2013 Constanţa-Cristina FLOREA


4


1. ROLUL PLANTELOR MEDICINALE ŞI AL FRUCTELOR DE PĂDURE ŞI IMPORTANŢA CONDIŢIONĂRII ACESTORA

1.1. Rolul şi importanţa plantelor medicinale şi a fructelor de pădure

Plantele medicinale şi fructele de pădure sunt produse horticole folosite de oameni în alimentaţie sau

în terapeutică. Aceste produse pot fi clasificate după caractere generale comune, dar şi din punct de vedere botanic, comercial, tehnologic, horticol, precum şi după modul de întrebuinţare al acestora. Delimitarea între plantele medicinale şi fructele de pădure se poate face din punct de vedere tehnologic, după posibilităţile lor de utilizare ca materie primă în industria alimentară sau farmaceutică, sau după componentul chimic cu ponderea cea mai mare.

Sub denumirea de plante medicinale şi fructe de pădure se înţeleg, în această lucrare, organele plantelor şi arbuştilor fructiferi care conţin substanţe active capabile să exercite o influenţă pozitivă asupra organismului uman.

1.2. Stadiul actual privind preocupările în România în domeniul valorificării

plantelor medicinale şi aromatice

Plantele medicinale au reprezentat din toate timpurile materii prime pentru tratarea diverselor afecţiuni, fiind remedii de bază sau, uneori, aproape singurul remediu în vremurile de demult. La începuturile medicinei, tratarea bolilor se făcea, în principal, cu ajutorul plantelor medicinale şi, alături de materialul vegetal, erau folosite materii de origine animală sau altele de origine minerală.

Folosirea plantelor medicinale pentru vindecare sau prevenirea unor boli datează de circa 7000 de ani, cele mai vechi date scrise referitoare la utilizarea plantelor medicinale fiind întâlnite la popoarele din Egiptul antic şi China antică. Popoarele din Grecia antică au moştenit bogate cunoştinţe medicale de la cele din India, Babilon, China şi Egipt.

Rezultatele cercetărilor efectuate de-a lungul timpului în acest domeniu au demonstrat că valoarea terapeutică a plantelor medicinale se datorează relaţiei stabilite între structura chimică a substanţelor active identificate şi extrase din materialul vegetal şi acţiunea farmacodinamică pe care acestea o exercită asupra elementelor reactive ale organismului.

Din punct de vedere biogeografic, România este situată la contactul a trei subregiuni şi anume: euro-siberiană, pontico-central asiatică şi mediteraneană. Datorită aşezării sale geografice, a unui relief variat şi a climei favorabile dezvoltării unei bogate vegetaţii, România se situează în primele 6 ţări europene în ceea ce priveşte biodiversitatea speciilor de plante. Din zona de stepă şi până în cea montană, se întâlnesc felurite specii ierboase şi lemnoase, plante care cresc spontan şi un număr însemnat de plante cultivate [138]. Speciile vegetale sunt estimate la aproximativ 20000, dintre care 3630 sunt cormofite spontane, ceea ce reprezintă 40% din cormoflora Europei [149].

Câteva dintre aceste specii se vor prezenta în continuare.

1.2.2.1. Plante medicinale din familia Urticaceae

Urzica (Urtica dioica L.) din familia Urticaceae, genul Urtica, specia Urtica dioica L. (fig. 1.1) este o plantă erbacee, perenă, foarte răspândită prin locuri necultivate de la câmpie, deal sau munte, în Europa, nordul Africii, Asia şi America de Nord. Prezintă în pământ un rizom târâtor, iar tulpina aeriană, înaltă până la 1,5 m este patrunghiulară, cu frunze opuse, ovale sau lanceolate, dinţate pe margini şi cu numeroşi peri urticanţi rigizi. Florile dioice, de culoare verzuie sunt reunite în panicule la subţioara frunzelor superioare. Înfloreşte din iunie până toamna târziu [59].

Fig. 1.1. Urzică [123] În tabelul 1.1 sunt prezentate sintetizat principiile active conţinute în organul vegetal care prezintă

importanţă farmacologică, precum şi acţiunile pe care acestea le produc asupra organismului uman.


5


Tabelul 1.1 Caracterizarea medicinală a urzicii [59]

Produsul vegetal utilizat frunzele (folium urticae) recoltate din mai până în octombrie; rădăcina (radix urticae ).

Principii active conţinute provitamina A (β-carotena), vitamina B2 (riboflavina), vitamina C (acid ascorbic), vitamina K1 (filochinona), vitamina K2 (menachinona), flavonoide, mucilagii etc.

Acţiune farmacologică hemostatică, datorită conţinutului de vitamine K1 şi K2; de fluidizare a secreţiilor bronşice, datorită mucilagiilor; diuretică, datorată prezenţei flavonoidelor.

1.2.2.2. Plante medicinale din familia Violaceae

Fig. 1.2. Trei fraţi pătaţi [141]

Trei fraţi pătaţi (Viola tricolor L.) din familia Violaceae, genul Viola, specia Viola tricolor L. (fig. 1.2) este o plantă anuală, înaltă de 8...40 cm. Rădăcina este subţire, puţin dezvoltată. Tulpinile sunt simple sau ramificate, unghiulare, acoperite cu peri scurţi, drepţi şi distribuiţi uniform. Frunzele inferioare sunt lung peţiolate şi ovate, iar cele superioare sunt alungit lanceolate. Florile au corola formată din 5 petale, cele superioare având culoare violacee, cele laterale galben deschis, iar petala inferioară fiind galbenă. Planta creşte, de regulă, în locuri parţial umbroase şi înfloreşte din aprilie până în septembrie [59].

În tabelul 1.2 sunt prezentate sintetizat principiile active conţinute în organul vegetal care prezintă importanţă farmacologică, precum şi acţiunile pe care acestea le produc asupra organismului uman.

Tabelul 1.2

Caracterizarea medicinală a plantei trei fraţi pătaţi [59]

Produsul vegetal utilizat partea aeriană (herba violae tricoloris), recoltată în timpul înfloririi şi uscată la umbră, în locuri bine aerisite.

Principii active conţinute saponine triterpenice, flavonozide, provitamina A (β-carotena), mucilagii etc.

Acţiune farmacologică expectorantă, diuretică şi depurativă.

1.2.3. Principalele specii de plante medicinale şi aromatice cultivate în România

1.2.3.1. Plante medicinale din familia Umbelliferae

Fig. 1.14. Chimen [123]

Chimenul (Carum carvi L.) din familia Umbelliferae, genul Carum, specia Carum carvi L. (fig. 1.14) este o plantă erbacee bi- şi plurianuală spontană prin fâneţele din regiunile deluroase şi muntoase, însă mai mult cultivată în aceleaşi regiuni. Are rădăcina fuziformă, tulpina dreaptă, ramificată la bază, înaltă de 30...60 cm, purtând frunze divizate adânc [75]. Atât tulpina, cât şi ramurile se termină cu umbele de flori albe sau roşiatice, care înfloresc din mai până în iulie. Chimenul se cultivă, de obicei, în zonele mai umede şi răcoroase, fiind puţin pretenţios faţă de sol.

Suportă soluri cu un pH de la 4,8 la 7,8. De asemenea, este puţin pretenţios faţă de căldură, temperatura medie de germinaţie fiind de 6...8 ºC. Chimenul trebuie semănat după culturi care lasă terenul bogat în substanţe nutritive şi curat de buruieni. Bune premergătoare pot fi prăşitoarele, leguminoasele pentru boabe sau cerealele păioase de toamnă sau de primăvară (grâu, secară, orz) [86].

În tabelul 1.14 sunt prezentate sintetizat principiile active conţinute în organul vegetal care prezintă importanţă farmacologică, precum şi acţiunile pe care acestea le produc asupra organismului uman.


6


Tabelul 1.14 Caracterizarea medicinală a chimenului [86]

Produsul vegetal utilizat fructele (fructus carvi) recoltate atunci când 50...60% din fructele de pe umbela principală au ajuns la completa lor maturitate şi au devenit galben-brune.

Principii active conţinute principiul activ cel mai important din chimen este uleiul eteric (3...7%) format din carvonă (până la 60%), limonen (circa 40%), carveol, şi dihidrocarvonă;

în fructe s-au pus în evidenţă macro şi microelemente precum: K, Na, Ca, Mg, Pb, Fe, Ni, Co, Cr, Mo etc.;

mai conţine uleiuri grase, glucide, proteine, taninuri. Acţiune farmacologică prezintă proprietăţi carminative, stomahice şi stimulente.

1.2.4. Compoziţia chimică a plantelor medicinale

Plantele medicinale îşi datorează acţiunea terapeutică uneia sau mai multor substanţe chimice elaborate de celulele lor şi denumite principii active. Principalele clase de substanţe organice din organismele vii, respectiv glucidele, lipidele şi protidele, formează aşa numitul metabolism principal, din care derivă apoi toţi compuşii metabolismului secundar, între care se găsesc şi principiile active.

În tabelul 1.19 este precizat conţinutul în glucide al organelor unor plante medicinale şi aromatice.

Tabelul 1.19 Conţinutul în glucide al unor specii de plante medicinale şi aromatice [59], [10]

Specia Glucide, % Organ Coriandru 20 Fructe Anason 3...6 Fructe Fenicul 4...5 Fructe Revent 12...15 Rădăcini, Rizomi Coada şoricelului 3 Inflorescenţe Chimion 20...25 Fructe Lemn dulce 3...5 Rădăcini Săpunariţă 1,5...3 Rădăcini, rizomi

În tabelul 1.22 este prezentat conţinutul în flavonozide al unor specii de plante medicinale şi

aromatice. Tabelul 1.22

Conţinutul în flavonozide al unor specii de plante medicinale şi aromatice [10], [107]

Specia Flavonozide, % Organ Sunătoare 1,3...3 Herbă Muşeţel 5,7...7,2 Flori Coada şoricelului 0,15 Flori Lemn dulce 1...1,5 Rădăcini Mătrăgună urme Frunze

În tabelul 1.23 este prezentat conţinutul în glicozide cardiotonice al unor specii de plante medicinale

şi aromatice. Tabelul 1.23

Conţinutul în glicozide cardiotonice al speciilor de plante medicinale din genul Digitalis [75] Specia Glicozide cardiotonice, % Organ Degeţel roşu 0,14...0,66 Frunze Degeţel lânos 0,10 Frunze

În tabelul 1.28 se prezintă conţinutul în ulei volatil al unor specii de plante medicinale şi aromatice.


7


Tabelul 1.28 Conţinutul în ulei volatil al unor specii de plante medicinale şi aromatice [75], [93]

Specia Ulei volatil, % Organ Specia Ulei volatil, % Organ Busuioc 0,5...1,5 Herbă Negrilică 0,5...1,5 Seminţe Sunătoare 0,05...0,1

0,4...0,5 Herbă Flori

Mentă 1,5...3,5 1,75...2,25

Frunze Herbă

Coriandru 0,15...1,7 Fructe Cimbru de cultură

0,12...2 Herbă

Anason 1,5...6 Fructe Chimen 2,73...6,5 Fructe Fenicul 3,44...7,2 Fructe Angelică 0,3...1 Rădăcini şi

rizomi Nalbă mare 0,022

0,024 Frunze Flori

Salvie 0,38...2,5 Frunze

Gălbenele 0,2 Flori Pelin 0,25...1,32 Herbă Coada şoricelului

0,34...1,40 0,051...0,27

Herbă Frunze

Valeriană 0,15...2,43 Rădăcini şi rizomi

Muşeţel 0,30...1,5 Flori Măghiran 0,7...3,5 Herbă Rozmarin 0,3...0,4 Herbă Roiniţă 0,1...0,15 Flori Lavandă 0,55...1,5 Flori Obligeană 1,5...3,9 Rizomi Isop 0,07...0,15 Herbă

1.2.5. Evoluţia cultivării plantelor medicinale şi aromatice în România

Întrucât flora spontană nu poate asigura necesarul de materie primă vegetală pentru procesare, s-a trecut treptat la cultivarea unui număr însemnat de specii de plante medicinale şi aromatice. Situaţia statistică evidenţiază faptul că din cele 350 de specii de plante medicinale şi aromatice utilizate în România, aproximativ 50 sunt cultivate.

Evoluţia principalilor indicatori economici referitori la suprafaţa cultivată şi la producţia totală de plante medicinale şi aromatice, în perioada 2005...2012, în România, este prezentată în figurile 1.19 şi 1.20.

11,8

6,2

12.9

8.97.37.4

23.7

4.6

0

5

10

15

20

25

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Anul

Sup

rafaţa

cul

tivată,

mii

ha

Fig. 1.19. Evoluţia suprafeţei cultivate cu plante medicinale şi aromatice în România,

în perioada 2005…2012 [136]

1715,8

11,2

4,93.3 2.9

7.5 6.5

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Anul

Prod

ucţia

tota

lă,

mii

tone

Fig. 1.20. Evoluţia producţiei totale de plante medicinale şi aromatice în România,

în perioada 2005…2012 [136]


8



9

Producţia medie de plante medicinale şi aromatice a înregistrat în perioada 2005...2012 un maxim (1027 kg/ha) în anul 2008 şi cea mai scăzută valoare (392 kg/ha) în anul 2007, după cum se poate remarca din graficul din figura 1.21.

717 717

392

1027

703

993 949

790

0

200

400

600

800

1000

1200

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Anul

Prod

ucţia

med

ie,

kg/h

a

Fig. 1.21. Evoluţia producţiei medii la hectar de plante medicinale şi aromatice în România,

în perioada 2005…2012 [136]

1.3. Stadiul actual privind preocupările în România în domeniul valorificării fructelor de pădure

Printre produsele pădurii un loc important îl ocupă fructele de pădure. Recoltarea lor i-a preocupat pe oameni încă din timpuri străvechi, ele constituind o însemnată resursă de hrană. Multe din speciile de arbori şi arbuşti fructiferi au fost adaptate cu timpul în culturi, făcând obiectul pomiculturii.

Datorită conţinutului ridicat în vitamine (A, B1, B2, B6, C, D, E, K, PP) şi substanţe nutritive (protide, lipide, glucide, săruri minerale), fructele de pădure completează şi diversifică alimentaţia omului. Astfel, necesarul zilnic de vitamine reclamat de buna funcţionare şi dezvoltare a organismului poate fi satisfăcut în cea mai mare parte prin consumul de fructe.

Valoarea nutritivă a unor specii de fructe de pădure este prezentată în tabelul 1.32. Tabelul 1.32

Valoarea nutritivă a unor specii de fructe de pădure [22]

Specia Calorii/ 100 g Specia Calorii/ 100 g Castane comestibile 372 Măceşe 131 Corcoduşe 72 Zmeură 40 Coacăze, fragi, mure 46 Afine 56 Coarne 81 Agrişe 48 Alune 682

1.3.3. Principalele fructe de pădure din flora spontană a României

.

Afinul negru (Vaccinium myrtillus L.), din familia Ericaceae, este arbustul cel mai des întâlnit pe păşunile pietroase ale regiunilor alpine şi prin locurile umede şi stâncoase din pădurile montane şi subalpine din România, formând deseori pădurici dense sau afinişuri. Înalt până la 50 cm, are ramurile verzi, cu muchii ascuţite, purtând frunze alterne, scurt peţiolate, ovale sau oval eliptice, cu vârful ascuţit şi marginea fin dinţată, lungi de cel mult 3 cm şi late de 2 cm (fig. 1.22).

Afinul înfloreşte din mai până la sfârşitul lui iunie. Florile sunt de formă globuloasă, de culoare alb-roz, cu petalele unite sub formă de clopoţel, dispuse câte 1...2 la axila frunzelor [90].

Fig. 1.22. Afin negru [123]

Componentele active principale identificate în fructele de afin sunt următoarele: proteine, lipide, glucide, în special glucoza, fructoza, zaharoza, vitamine precum C, B3, B2, B1, B5, B6, acizi organici, acizi fenolici, pigmenţi coloranţi de natură glicozidică, cei mai reprezentativi fiind delfinidina,


cianidina, malvidina, mirtillina, taninuri catechinice. Conţinutul în substanţe minerale este relativ scăzut, în 100 g fructe fiind determinate: 65 mg potasiu, 10 mg calciu, 9,1 mg fosfor, 5,0 mg clor, 2,4 mg magneziu şi 1,0 mg sodiu [76].

1.3.4.Principalele specii de arbuşti fructiferi introduşi în cultură în România

Deşi cea mai mare parte din producţia de fructe de pădure este obţinută din flora spontană, în vederea conservării biodiversităţii şi a echilibrului ecologic, unele specii de arbori şi arbuşti fructiferi au fost adaptate în cultură, creându-se soiuri noi, cu o productivitate mai mare.

Datorită plasticităţii ecologice şi a pretenţiilor relativ reduse faţă de condiţiile pedoclimatice, înfiinţarea plantaţiilor de arbuşti fructiferi poate fi extinsă în aproape toate zonele ţării, contribuind astfel la valorificarea terenurilor rămase necultivate şi la creşterea producţiei de fructe de pădure.

1.3.5. Evoluţia producţiei de fructe de pădure şi a suprafeţelor cultivate cu arbuşti fructiferi în România

În România, conform datelor statistice ale FAOSTAT, în perioada 2006...2010, valoarea maximă a producţiei totale de fructe de pădure (6917 tone) a fost înregistrată în anul 2006. În anul 2008, producţia totală s-a diminuat cu 27%, ajungând la 5054 tone, iar în 2010 s-a înregistrat cea mai scăzută valoare a producţiei totale de fructe de pădure (5010 tone) (fig. 1.33).

6917 6757

50545393

5010

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

2006 2007 2008 2009 2010

Anul

Pro

du

cţia

de

fru

cte

de

pă

du

re, î

n to

ne

Fig. 1.33. Evoluţia producţiei de fructe de pădure în România, pe perioada 2006...2010 [125]

Următoarele grafice reprezintă evoluţia producţiei principalelor specii de fructe de pădure din

România, în perioada 2006...2010.

2000 2000

2220

2353

2200

1800

1900

2000

2100

2200

2300

2400

Pro

ducţ

ia d

e af

ine,

în to

ne

2006 2007 2008 2009 2010

Anul

Fig. 1.34. Evoluţia producţiei de afine în România, pe perioada 2006…2010 [125]

Producţia de afine (fig. 1.34) a avut o evoluţie relativ constantă pe perioada 2006...2010, cu un maxim de 2353 tone, reprezentând 43,63% din producţia totală de fructe de pădure a anului 2009.


10


115

29

1118 19

0

20

40

60

80

100

120

Pro

ducţ

ia d

e co

acăz

e, în

tone

2006 2007 2008 2009 2010

Anul

Fig. 1.35. Evoluţia producţiei de coacăze în România, pe perioada 2006…2010 [125]

Producţia de coacăze (fig. 1.35) s-a diminuat cu 75% în anul 2007, comparativ cu anul 2006, urmând ca trendul descrescător să se menţină până în 2010, când valoarea producţiei a fost 19 tone. La nivelul anului 2010 ponderea coacăzelor în producţia totală de fructe de pădure a reprezentat doar 0,38%.

402

328

364386

360

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Pro

ducţ

ia d

e m

eriş

oare

, în t

one

2006 2007 2008 2009 2010

Anul

Fig. 1.36. Evoluţia producţiei de merişoare în România, pe perioada 2006…2010 [125]

Merişoarele au înregistrat o evoluţie relativ constantă a producţiei (fig. 1.36) pe perioada analizată, 2006...2010, cu mici fluctuaţii, producţia cea mai mare fiind înregistrată în 2006 şi cea mai mică în anul 2007. Ponderea producţiei de merişoare în totalul producţiei de fructe de pădure la nivelul anului 2010 a reprezentat 7,19%.

Dintre toate fructele de pădure, zmeura a avut o evoluţie descendentă evidentă în perioada 2006...2010, înregistrând o producţie de doar 31 tone în 2010, comparativ cu 2200 tone în 2006 (fig. 1.37). Ponderea zmeurei în totalul producţiei fructelor de pădure în perioada analizată a reprezentat un procent de 15,43%.

2200 2200

17 48 31

0

500

1000

1500

2000

2500

Pro

ducţ

ia d

e zm

eură

, în t

one

2006 2007 2008 2009 2010

Anul

Fig. 1.37. Evoluţia producţiei de zmeură în România, pe perioada 2006…2010 [125]

Situaţia suprafeţei cultivate cu fructe de pădure pe perioada analizată, 2006...2010, este prezentată în figura 1.38.

Suprafaţa cultivată cu afin s-a menţinut aproape constantă pe perioada celor 5 ani, dar a înregistrat un trend descrescător. O evoluţie asemănătoare s-a înregistrat şi în cazul suprafeţelor cultivate cu merişor şi cu alte fructe de pădure.


11


300285 291 285 280

59

8 12 16

50

87 83 85 83 80100 100

426 15

348330 337 330 320

0

50

100

150

200

250

300

350

400

2006 2007 2008 2009 2010Anul

Supra

faţa

culti

vată

, în h

a

Af in

Coacăz

Merişor

Zmeur

Altele

Fig. 1.38. Suprafaţa cultivată cu fructe de pădure în România, pe perioada 2006…2010 [125]

Suprafaţa cultivată cu coacăze a înregistrat o scădere bruscă în anul 2007 comparativ cu anul 2006, înregistrând în următorii 2 ani o creştere foarte uşoară, ajungând în 2010 la o valoare aproximativ egală cu cea din 2006.

Cultura de zmeur a înregistrat o scădere dramatică a suprafeţei cultivate în anul 2008, ajungând la numai 15 hectare în anul 2010.

1.4. Importanţa condiţionării plantelor medicinale şi a fructelor de pădure

1.4.3. Necesitatea condiţionării plantelor medicinale şi fructelor de pădure Calitatea şi siguranţa produselor alimentare au devenit un drept al consumatorilor, cu efecte

directe asupra calităţii vieţii, iar problematica axată pe calitatea şi siguranţa produselor alimentare se află în centrul atenţiei organismelor constituite pentru apărarea intereselor consumatorilor.

După recoltare, diferitele organe ale plantelor medicinale şi ale arbuştilor fructiferi sunt dirijate pe un anumit flux, după destinaţia de folosinţă, şi anume: desfacere pe piaţă pentru consum imediat, depozitare pentru distribuţia eşalonată către procesator şi distribuţia imediată către procesator.

Fiecare din destinaţiile de folosinţă necesită un anumit mod de pregătire prealabilă, mai sumar sau mai complex, cunoscut sub numele de condiţionare.

Operaţiile de condiţionare a diferitelor organe ale plantelor medicinale şi arbuştilor fructiferi au un rol deosebit de important în pregătirea produsului pentru diverse destinaţii ulterioare.

Prezenţa în masa de produs a impurităţilor şi corpurilor străine implică numeroase aspecte negative, care generează pierderi pentru producătorii sau procesatorii de plante medicinale şi fructe de pădure. Dintre acestea se pot enumera următoarele: degradarea masei principale de produs în timpul depozitării, întrucât corpurile străine organice

prezintă o umiditate mai mare şi determină alterarea acesteia; asigurarea unui mediu favorabil pentru dezvoltarea microorganismelor şi a dăunătorilor; diminuarea sau compromiterea recoltei de plante medicinale şi aromatice, deoarece buruienile

influenţează negativ nu numai creşterea şi dezvoltarea plantelor, dar în acelaşi timp contribuie în mare măsură şi la scăderea calităţii, prin diminuarea conţinutului în principii active; pierderea calităţilor nutritive şi organoleptice (gust, miros, aromă etc.); riscul apariţiei uzurii accidentale la organele de lucru ale utilajelor de curăţare, tocare şi măcinare,

în categoria acestor corpuri străine intrând pietrele şi fragmente metalice. reducerea valorii de utilizare a materialului săditor datorată prezenţei organismelor dăunătoare; creşterea consumului de energie electrică a echipamentelor de condiţionare şi prelucrare, prin

antrenarea corpurilor străine în acelaşi timp cu masa de produs. Având în vedere toate aceste aspecte, necesitatea şi obligativitatea condiţionării plantelor medicinale şi a

fructelor de pădure constituie o cerinţă pentru a se asigura condiţiile optime de păstrare, comercializare, consum şi prelucrare a acestei categorii de produse.


12


2. STADIUL ACTUAL ŞI TENDINŢE ÎN DOMENIUL TEHNOLOGIILOR ŞI ECHIPAMENTELOR PENTRU CONDIŢIONAREA PLANTELOR

MEDICINALE ŞI FRUCTELOR DE PĂDURE

2.1. Aspecte generale privind condiţionarea plantelor medicinale

Legea plantelor medicinale şi aromatice nr. 491 din 18 noiembrie 2003, cu modificările şi completările ulterioare stabileşte cadrul general privind producţia, procesarea şi organizarea pieţei plantelor medicinale şi aromatice în România.

În sensul acestei legi, operaţia de condiţionare a plantelor medicinale şi aromatice în ceaiuri, condimente naturale şi în materii prime pentru procesare este definită prelucrare, iar transformarea materiilor prime obţinute prin prelucrare în produse care se comercializează, precum: medicamente, cosmetice, suplimente nutritive şi dietetice, aditivi alimentari de aromatizare reprezintă operaţia de procesare [25].

Prelucrarea primară cuprinde întreg ansamblul de operaţii tehnice prin care se realizează pregătirea, respectiv trecerea materialului vegetal recoltat într-o stare corespunzătoare depozitării, ambalării sau prelucrării ulterioare. Prin aceste operaţii realizate cu utilaje specializate, materia primă este transformată succesiv, cantitativ şi calitativ din starea iniţială S0 într-o stare de produs finit SK.

2.2. Stadiul actual şi tendinţe în domeniul tehnologiilor şi echipamentelor

pentru condiţionarea plantelor medicinale

La nivel mondial, firme de renume precum: Franz Sagemüller GmbH din Germania, GEA Process Engineering din Danemarca, Tecnolab din Italia, Hans Binder din Germania, Euro Prima din Serbia etc. au realizat o gamă largă de echipamente tehnice capabile să asigure o prelucrare primară eficientă, prin curăţare de fineţe şi sortare după dimensiuni, proprietăţi aerodinamice etc. De asemenea, pentru realizarea unei separări intensive, cele mai multe firme au adoptat soluţii mixte, realizând echipamente complexe sau chiar linii de prelucrare primară a plantelor medicinale.

2.2.2.2. Echipamente pentru condiţionarea plantelor medicinale prin sortare în curenţi de aer Separatoarele pneumatice separă materialele după diferenţa de masă specifică şi după însuşirile

aerodinamice ale acestora. Un echipament folosit pentru condiţionarea în curenţi de aer a plantelor medicinale uscate, realizat de firma EURO PRIMA din Serbia, este prezentat în figura 2.4.

F-1000 este un separator pneumatic a cărui funcţionare se bazează pe principiul separării particulelor în curent de aer. Acest echipament este prevăzut cu un regulator electronic de debit, ceea ce permite reglarea rapidă şi în limite largi a vitezei curentului de aer şi poate fi utilizat pentru separarea unei mari varietăţi de produse (boabe de ienupăr, măceşe, mentă, melisă, oregano, salvie etc.).

Fig. 2.4. Separatorul pneumatic F-1000, produs de firma Euro Prima [124]


13


Fig. 2.6. Selectorul aerodinamic SAD, produs

de firma Aeromeh [139]

Alimentarea se realizează prin gura de alimentare legată la conducta centrală inferioară. Un curent de aer suplimentar, provenit de la un ventilator situat tot în partea inferioară a echipamentului, separă seminţele, care sunt evacuate şi colectate.

Curentul de aer, împreună cu particulele foarte uşoare îşi continuă mişcarea ascendentă, fiind separate aerodinamic şi eliminate prin partea superioară a echipamentului.

Acest tip de selector este destinat atât pentru pregătirea de înaltă calitate a produsul semincier, curăţindu-l şi selectându-l, cât şi pentru separarea materialelor vegetale de impurităţi şi corpuri străine.

2.2.3. Tehnologii şi echipamente pentru condiţionarea plantelor medicinale prin mărunţire Mărunţirea poate fi definită ca operaţia care are ca obiect reducerea dimensiunilor materiilor prime

sub acţiunea unor forţe mecanice. Materialele solide supuse mărunţirii au iniţial forme şi dimensiuni geometrice foarte variate şi proprietăţi fizico-mecanice specifice naturii acestora. Procesul de mărunţire trebuie să se realizeze în aşa fel, încât materialul prelucrat să nu sufere modificări nedorite, cum ar fi impurificarea sau încălzirea excesivă [146].

FS 3004 Machine (fig. 2.8) este un echipament multifuncţional care poate realiza mai multe operaţii de condiţionare a plantelor medicinale. Acesta efectuează tocarea plantelor medicinale şi sortarea semiproduselor obţinute.

Fig. 2.8. Echipamentul universal FS 3004 Machine, produs de firma Euro Prima [124]

2.2.4.4. Echipamente pentru condiţionarea plantelor medicinale prin uscare convectivă

Fig. 2.13. Uscătorul convectiv

R-5 Harvest Saver, produs de firma C.D.S [122]

Uscătorul convectiv R-5 Harvest Saver (fig. 2.13), produs de firma COMMERCIAL DEHYDRATOR SYSTEMS, Inc. din S.U.A., este un echipament de uscare de capacitate mică. Este confecţionat din oţel inoxidabil, ceea ce asigură condiţii igienice pentru obţinerea unor produse de calitate şi sigure. Controlul temperaturii şi al umidităţii este automatizat. Este prevăzut cu un ventilator care poate funcţiona în mai multe trepte de viteză, oferind astfel condiţii optime de uscare pentru o gamă largă de produse, precum fructe, condimente, plante medicinale etc.


14


2.2.4.8. Echipamente de condiţionare a plantelor medicinale prin uscare cu microunde Firma PÜSCHNER din Germania realizează uscătoare cu microunde modulate pentru optimizarea

procesului de uscare, ţinând cont că acesta depinde de caracteristicile produselor vegetale (implicit de caracteristicile plantelor medicinale şi aromatice) procesate, de distribuţia energiei etc. În figura 2.19 este prezentat uscătorul cu 5 module de câte 12 kW/2450 MHz fiecare, lăţimea benzii fiind de 0,5 m.

Fig. 2.20. Uscătoarele cu microunde sub vid MIVAP, produse de firma Hans Binder [113]

2.2.4.10. Echipamente de condiţionare a plantelor medicinale prin uscare prin liofilizare În figura 2.21 este prezentată schema unei instalaţii de liofilizare în flux continuu produsă de firma

GEA PROCESS ENGINEERING din Danemarca. Instalaţia este compusă din următoarele componente: 1 – cabinet de liofilizare Conrad, 2 - camera rece de încărcare, 3 - transportor tăvi, 4 - sas de admisie, 5 - sas de evacuare, 6 – sistem de golire tăvi, 7 - sistem aşezare tăvi, 8 - elevator de ieşire şi 9 - sistem de reîntoarcere tăvi goale.

Fig. 2.21. Instalaţia de liofilizare ATLAS CONRAD™, produsă de firma G.P.E. [145]

2.2.5.2. Echipamente pentru condiţionarea plantelor medicinale prin separare cu site plane Separatorului vibrator cu excentric (fig. 2.24) produs de firma FRANZ SAGEMÜLLER GmbH

din Germania poate fi executat cu una sau două site plane cu ochiuri diferite, suprapuse, înclinate faţă de orizontală cu un unghi de 15…30.

Fig. 2.24. Separatorul vibrator cu excentric produs de firma Franz Sagemüller [128]

2.2.6.2. Tipuri constructive de echipamente folosite pentru spălarea plantelor medicinale Echipamentele folosite pentru condiţionarea diverselor organe vegetale ale plantelor medicinale sunt

variate şi fabricate de diferiţi producători.


15


Ortoget 6500 Washing Machine este un echipament de spălat prin stropire. Acesta poate funcţiona independent sau poate fi integrat într-o linie tehnologică de prelucrare, realizând operaţia de spălare. Echipamentul este realizat din oţel inoxidabil în conformitate cu regulamentele U.E.

Fig. 2.27. Echipamentul pentru spălat rădăcini prin stropire Ortoget 6500 Washing Machine, produs

de firma DP Food Technology [121]

2.2.7.2. Echipamente pentru condiţionarea prin stabilizare enzimatică a plantelor medicinale Firma SAFESTERIL din Franţa produce o instalaţie complexă de sterilizare cu abur, dotată cu un uscător

melcat cu abur, un sistem rapid de răcire cu apă şi aer, un sistem de anticondensare, precum şi cu un sistem automat de monitorizare şi control, care permite urmărirea funcţionării şi comanda de la distanţă.

Fig. 2.29. Instalaţia de sterilizare cu abur Safesteril [155]

În figura 2.32 este prezentată linia de procesare primară a plantelor medicinale, compusă din următoarele echipamente: 1 - dozator, 2 - selector de corpuri străine, 3 – echipament de tăiere, 4 – separator pneumatic, 5 – sortator vibrator.

Fig. 2.32. Linia de procesare primară a plantelor medicinale,

aparţinând firmei Franz Sagemüller [128]


16


2.3. Aspecte generale privind operaţia de condiţionare a fructelor de pădure Prin condiţionarea fructelor de pădure se urmăreşte creşterea duratei de conservabilitate a acestora,

concomitent cu menţinerea calităţilor nutritive, a proprietăţilor organoleptice şi a compoziţiei chimice cât mai apropiate de cele ale fructelor în stare proaspătă.

2.4. Stadiul actual şi tendinţe în domeniul tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea fructelor de pădure

Pentru sortarea fructelor de pădure se folosesc echipamente ale căror operaţii principale se bazează pe separarea după dimensiune, separarea în curenţi de aer după proprietăţile aerodinamice ale particulelor sau separarea după culoare etc.

2.4.1.2. Echipamente pentru condiţionarea fructelor de pădure prin sortarea după dimensiune Echipamentul Stick Eliminator (figura 2.36) produs de firma LAKEWOOD PROCESS

MACHINERY separă şi înlătură impurităţile şi corpurile străine din masa de fructe de pădure recoltate. Principiul de funcţionare al acestui echipament se bazează pe existenţa rulourilor cilindrice profilate, care, prin poziţionarea lor, permit separarea impurităţilor mici (pământ, resturi vegetale etc.) din masa de fructe de pădure. Antrenarea rolelor prin transmisia cu lanţ asigură deplasarea longitudinală a produsului supus sortării.

Fig. 2.36. Separatorul cu rulouri cilindrice profilate Stick Eliminator, produs de firma L.P.M. [134]

Firma CHARLOTTETOWN METAL PRODUCTS LIMITED din Canada produce separatorul vibrator cu site perforate (fig. 2.38). Pentru intensificarea procesului de separare, suprafaţa de lucru prezintă o mişcare vibratorie, produsă de un motor electric cu excentric.

Fig. 2.38. Separatorul vibrator cu site perforate produs de firma C.M.P.L. [118]

2.4.2.2. Echipamente pentru condiţionarea fructelor de pădure prin sortare în curent de aer Echipamentul Air Cleaner 14130 (fig. 2.39) produs de firma LAKEWOOD PROCESS

MACHINERY funcţionează pe principiul separării particulelor în curent de aer şi este folosit pentru eliminarea din fluxul principal de produs recoltat a fructelor neajunse la maturitate, a frunzelor, tulpinilor, precum şi a altor resturi nedorite.


17


Fig. 2.39. Separatorul în curent de aer Air Cleaner 14130, produs de firma L.P.M. [134]

2.4.3. Tehnologii şi echipamente pentru condiţionarea fructelor de pădure prin separarea impurităţilor feroase şi neferoase Separarea corpurilor feroase din masa de produs vegetal recoltat se realizează cu ajutorul unor

dispozitive speciale sub formă de planuri înclinate sau tambure cu magneţi permanenţi sau electromagneţi.

Fig. 2.41. Echipamentul pentru detectarea şi eliminarea corpurilor străine metalice,

produs de firma L.P.M. [134]

2.4.4.2. Echipamente pentru condiţionarea fructelor de pădure prin sortarea după culoare Sortatorul optic SORTEX K realizat de producătorul BÜHLERGROUP din Elveţia utilizează tehnologie

de vârf pentru a oferi soluţii eficiente tuturor procesatorilor de fructe.

Fig. 2.43. Principiul de funcţionare al sortatorului optic SORTEX K [115]


18


Firma BEST din Belgia este lider mondial în producţia de echipamente de sortare bazate pe tehnologia laser şi a camerelor video de înaltă precizie. Echipamentele realizate de această companie asigură detectarea şi eliminarea corpurilor străine nedorite din masa de produse, precum şi a fructelor care nu corespund din punct de vedere al maturităţii de recoltare.

O realizare recentă a acestei firme este dezvoltarea unei tehnologii de sortare în funcţie de caracteristicile biologice ale produselor. Aceste caracteristici nu pot fi detectate de ochiul uman, de exemplu aflatoxina, dar sunt deosebit de periculoase pentru sănătate.

Tehnologia Detox™ de sortare cu laser foloseşte un design optic special, care permite detectarea şi eliminarea produselor contaminate cu aflatoxină.

Cu tehnologia SWIR (Shortwave Infrared 0,9…1,7 μm) se efectuează o sortare pe baza conţinutului de apă din produse. Produsele cu conţinut ridicat în apă, precum fructele congelate, absorb lumina, în timp ce corpurile străine din plastic, lemn reflectă lumina şi în acest fel sunt detectate şi înlăturate.

Având în vedere proprietăţile fluorescente ale anumitor produse, echipa de cercetători a firmei BEST, în colaborare cu Universitatea din Bruxelles, a patentat tehnologia laser FLUO™. Această tehnologie este folosită pentru a sorta produsele care nu conţin clorofilă sau al căror conţinut în clorofilă diferă de cel al produselor de bază, oferind un contrast mai bun pentru a detecta diferenţele de culoare şi de textură. Astfel, obiecte precum pietre, plastic, sticlă metal etc. sunt detectate şi înlăturate.

Fig. 2.45. Sortatorul cu laser HELIUSTM produs de firma Best [112]

2.4.5.2. Echipamente pentru condiţionarea fructelor de pădure prin spălare Firma CESARE TAVALAZZI SRL din Italia este specializată în producţia unor diverse tipuri de

echipamente de spălat fructe. Echipamentul din figura 2.48 este format din două cuve fabricate în întregime din oţel inoxidabil. Spălarea se efectuează prin vibrarea suprafeţelor celor două cuve.

Fig. 2.48. Echipamentul de spălat prin vibrarea suprafeţelor cuvelor, produs de firma C.T. [161]

2.4.6. Linii complexe pentru condiţionarea fructelor de pădure Firma LAKEWOOD PROCESS MACHINERY din S.U.A. are o vechime de treizeci de ani în

industria de procesare a fructelor de pădure, în special a afinelor de cultură. Această societate oferă spre


19


comercializare echipamente individuale sau linii complexe de prelucrare şi ambalare a acestor fructe. În continuare este prezentată una din variantele de linii de procesare primară a afinelor realizată de această companie.

Fig. 2.50. Linie de procesare afine de cultură, produsă de firma L.P.M.,

Varianta A [134]

În tabelul 2.7 sunt prezentate echipamentele şi operaţiile de condiţionare aferente variantei A a liniei de procesare.

Tabelul 2.7 Echipamentele şi operaţiile aferente liniei de procesare Varianta A

Echipamente Operaţii A Sortator pneumatic Eliminarea corpurilor străine uşoare B Sortator cu cilindri profilaţi Eliminarea resturilor vegetale C Precurăţător Eliminarea pietrelor, nisipului etc. D Bandă transportoare Realizarea transportului produselor E Echipament de spălare Eliminarea contaminanţilor F Sită vibrantă cu curent de aer Zvântarea produselor G Sortator după culoare şi formă Eliminarea fructelor necoapte sau deteriorate H Masă de sortare manuală Asigurarea controlului produselor I Echipament de ambalat Ambalarea produselor J Bandă transportoare Realizarea transportului produselor ambalate


20


3. NECESITATEA ŞI OBIECTIVELE LUCRĂRII

3.1. Necesitatea lucrării

Aşezarea geografică a României şi caracteristicele climei şi reliefului acesteia au favorizat creşterea şi dezvoltarea unei flore extrem de variate şi interesante. Un număr mare de specii de plante şi arbuşti fructiferi din flora spontană prezintă importanţă deosebită datorită principiilor active pe care le conţin, utilizabile în terapeutica umană sau în domenii de rafinament ale alimentaţiei. Aceste plante au fost încadrate în categoriile de plante medicinale sau aromatice, iar arbuştii fructiferi acoperă un spectru larg de utilităţi prin gust, aromă, culoare etc.

În scopul protejării împotriva dispariţiei a unor specii din flora spontană intens recoltate s-a trecut la cultivarea acestora, ceea ce a permis dirijarea evoluţiei lor spre recolte superioare, îmbogăţirea în principii active şi mecanizarea tehnologiilor lor de cultură.

Proiectul Programului de Dezvoltare Durabilă a Agriculturii Româneşti până în anul 2030, supus recent dezbaterii publice acordă o atenţie deosebită valorificării superioare a plantelor medicinale şi fructelor de pădure, în concordanţă şi cu tendinţa mondială de promovare a agriculturii ecologice şi diversificării surselor de materii prime pentru industria farmaceutică şi de fructe cu caracteristici deosebite pentru alimentaţie.

Calitatea şi siguranţa produselor alimentare au devenit un drept al consumatorilor, cu efecte directe asupra calităţii vieţii, iar problematica axată pe acest aspect se află în centrul atenţiei organismelor constituite pentru apărarea intereselor consumatorilor.

Prezenţa în masa de plante medicinale sau fructe de pădure a impurităţilor şi corpurilor străine implică numeroase aspecte negative, care generează pierderi pentru producătorii sau procesatorii de plante medicinale şi fructe de pădure. Dintre acestea se pot enumera următoarele:

degradarea masei principale de produs în timpul depozitării, întrucât corpurile străine organice prezintă o umiditate mai mare şi determină alterarea acesteia;

asigurarea unui mediu favorabil pentru dezvoltarea microorganismelor şi a dăunătorilor. Pe suprafaţa fructelor există un număr de microorganisme, care poate prezenta variaţii foarte largi şi care creşte pe măsură ce acestea găsesc condiţii propice de dezvoltare. Microorganismele provin din mediul înconjurător, majoritatea din aer, fiind aduse de praf, insecte sau animale, dar şi din sol sau din apa pluvială sau cea de irigare. În funcţie de caracteristicile fizico-chimice ale fructelor, microflora dezvoltată pe suprafaţa acestora este foarte diversă, atât ca număr, cât şi din punct de vedere al speciilor. Variabilitatea este în funcţie de un mare număr de factori, cum ar fi condiţiile de mediu, stadiul de dezvoltare al fructelor, gradul de coacere, zona de amplasare a culturilor (în cazul fructelor de pădure provenite de la arbuşti fructiferi cultivaţi), starea de sănătate şi tratamentele fitosanitare aplicate plantaţiilor de arbuşti fructiferi.

Majoritatea microflorei patogene dezvoltate pe suprafaţa fructelor face parte din familia Enterobacteriaceae. Astfel, genul Escherichia provoacă infecţiile colibacilare, genul Shigella produce infecţia dizenterică, genul Salmonella determină salmonazele, genurile Proteus, Aerobacter, Klebsiella şi altele produc infecţii specifice. În aceste condiţii, consumarea sau prelucrarea fructelor poate deveni periculoasă pentru sănătatea oamenilor;

diminuarea sau compromiterea recoltei de plante medicinale şi aromatice, deoarece buruienile influenţează negativ nu numai creşterea şi dezvoltarea plantelor, dar contribuie în mare măsură şi la scăderea calităţii, prin diminuarea conţinutului în principii active;

pierderea calităţilor nutritive şi organoleptice (gust, miros, aromă etc.); riscul apariţiei uzurii accidentale la organele de lucru ale utilajelor de curăţare, tocare şi

măcinare, în categoria acestor corpuri străine intrând pietrele şi fragmente metalice. reducerea valorii de utilizare a materialului săditor datorată prezenţei organismelor

dăunătoare; creşterea consumului de energie electrică a echipamentelor de condiţionare şi prelucrare, prin

antrenarea corpurilor străine în acelaşi timp cu masa de produs.


21


Având în vedere toate aceste aspecte, necesitatea şi obligativitatea condiţionării plantelor medicinale şi a fructelor de pădure înainte de procesare constituie o cerinţă pentru a se asigura condiţiile optime de păstrare, comercializare, consum şi prelucrare a acestei categorii de produse.

3.2. Obiectivele lucrării

Obiectivul principal al lucrării de doctorat îl constituie perfecţionarea tehnologiei şi

echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi a fructelor de pădure înainte de procesarea finală.

Atingerea acestui obiectiv presupune parcurgerea secvenţială şi rezolvarea unor obiective subsidiare, cele mai importante dintre acestea fiind:

analiza rolului şi importanţei plantelor medicinale, cu evidenţierea compoziţiei chimice a unor specii reprezentative din flora spontană a zonei montane a României, precum şi a unor specii de plante medicinale cultivate;

analiza rolului şi importanţei fructelor de pădure, cu evidenţierea proprietăţilor fizice şi a compoziţiei chimice a unor specii reprezentative din flora spontană a României, precum şi a unor fructe de pădure provenite de la arbuşti fructiferi cultivaţi;

analiza stadiului actual al cunoştinţelor teoretice, preocupărilor şi rezultatelor din România şi de pe plan mondial pentru condiţionarea plantelor medicinale şi a fructelor de pădure înainte de procesarea finală;

analiza stadiului actual al realizărilor în domeniul echipamentelor tehnice pentru condiţionarea plantelor medicinale şi a fructelor de pădure;

cercetarea teoretică a posibilităţilor de perfecţionare a tehnologiei şi echipamentelor de condiţionare a plantelor medicinale şi a fructelor de pădure;

proiectarea unui echipament complex utilizabil la condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure pentru sortarea manuală, tratarea cu radiaţii neionizante UV-C, tratarea cu abur, exhaustarea particulelor minerale sau organice contaminante etc.;

cercetarea experimentală a procesului de condiţionare a plantelor medicinale prin luarea în considerare a mai multor tehnologii şi echipamente care să conducă la rezultate finale similare sub aspectul purităţii fizico-biologice şi al păstrării principiilor active;

cercetarea experimentală a procesului de condiţionare a fructelor de pădure prin tratare cu radiaţii neionizante UV-C;

analiza, interpretarea şi compararea rezultatelor cercetărilor teoretice şi experimentale în scopul stabilirii tehnologiilor şi echipamentelor care să asigure perfecţionarea condiţionării plantelor medicinale şi fructelor de pădure înainte de procesarea finală.

3.3. Metodica generală de cercetare în lucrare

Pentru îndeplinirea obiectivului principal şi a obiectivelor subsidiare precizate pentru această lucrare

este necesară o examinare riguroasă a modului de desfăşurare a cercetărilor teoretice şi experimentale şi o permanentă corectare a eventualelor erori care ar putea să se manifeste pe parcursul acestor cercetări.

În figura 3.1 se prezintă schema metodicii generale de cercetare în această lucrare, în care se observă şi bucla de corectare permanentă a modelelor teoretice ale procesului de condiţionare prin compararea rezultatelor concrete obţinute în cadrul cercetărilor experimentale desfăşurate în laborator şi în exploatare.

Din studiile efectuate în capitolele 1 şi 2 referitoare la stadiile actuale ale cercetărilor şi realizărilor la nivel mondial în domeniul condiţionării prin sortare a plantelor medicinale şi prin tratare cu radiaţii neionizante UV-C a fructelor de pădure, precum şi în domeniul construcţiei de echipamente pentru aplicarea acestei tehnologii, a rezultat că se pot efectua cercetări care să conducă la implementarea unei tehnologii de condiţionare a fructelor de pădure cu ajutorul căreia se poate obţine o prelungire a duratei de păstrare a acestora, cu implicaţii asupra reducerii pierderilor cauzate de microflora epifită specifică acestor specii de fructe.


22


De asemenea, procesul de condiţionare al plantelor medicinale prin sortare poate fi optimizat energetic prin reducerea duratei operaţiei de condiţionare, prin stabilirea parametrilor optimi necesari unei sortări eficiente, astfel încât produsele finale să îndeplinească criteriile calitative impuse prin standarde, şi în acelaşi timp, calitatea acestora să nu fie afectată.

Analiza rolului şi importanţei plantelor medicinale şi a fructelor de pădure în alimentaţie şi terapeutică

Analiza stadiului actual al tehnologiilor de condiţionare a plantelor medicinale şi a fructelor de pădure

Analiza stadiului actual al realizării de echipamente tehnice pentru condiţionarea plantelor medicinale şi a fructelor de pădure

Cercetarea teoretică a procesului de condiţionare a plantelor medicinale şi fructelor de pădure

Fig. 3.1. Metodica generală de cercetare în lucrarea de doctorat

Principiile de bază care au stat în permanenţă la baza cercetărilor din această lucrare au avut în

vedere: asigurarea purităţii fizice şi biochimice a plantelor medicinale şi fructelor de pădure destinate

procesării ulterioare; păstrarea integrităţii structo-texturale şi menţinerea principiilor valoroase şi calităţilor

organoleptice ale acestora; perfecţionarea tehnologiei şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi

fructelor de pădure înainte de procesarea finală; Pe baza metodicii generale de cercetare din lucrare s-au abordat şi studiat aceste aspecte, structura

tezei de doctorat fiind astfel concepută încât să asigure rezolvarea obiectivului principal şi a celor auxiliare, în concordanţă cu principiile specificate anterior.

Cercetarea experimentală a procesului de condiţionare a plantelor medicinale şi fructelor de pădure

În laborator În exploatare

Analiza şi interpretarea rezultatelor cercetării experimentale

Îmb

ună

tăţi

re

Compararea rezultatelor cercetărilor teoretice şi experimentale

Concluzii finale


23


4. CONTRIBUŢII TEORETICE LA PERFECŢIONAREA TEHNOLOGIILOR ŞI ECHIPAMENTELOR PENTRU CONDIŢIONAREA PLANTELOR MEDICINALE ŞI FRUCTELOR DE PĂDURE ÎN VEDEREA

PROCESĂRII ULTERIOARE

4.1. Operaţii şi tehnologii de condiţionare aplicabile plantelor medicinale

4.1.1. Operaţii de condiţionare aplicabile plantelor medicinale Condiţionarea plantelor medicinale reprezintă un ansamblu de operaţii executate manual sau

mecanizat, în scopul obţinerii unui material vegetal de calitate, care să corespundă criteriilor privitoare la conţinuturile maxime de impurităţi, corpuri străine, umiditate.

Succesiunea operaţiilor în cadrul procesului de prelucrare primară a plantelor medicinale este determinată, în primul rând, de materia primă (specie, organ al plantei etc.), precum şi de scopul urmărit pentru valorificarea acestora (ambalare şi comercializare sub formă de ceaiuri, depozitare sau prelucrare ulterioară în diverse industrii).

În tabelul 4.1 se prezintă o sinteză a operaţiilor de condiţionare aplicabile plantelor medicinale. Tabelul 4.1

Operaţii de condiţionare aplicabile Produsul vegetal

medicinal Spălare Mărunţire

prin tăiere Stabilizare prin tratare cu abur

Uscare Sortare manuală

Separare mecanică

Tratare cu UV-C

Seminţe X X X Fructe X X X X X Partea aeriană

X X X X X X

Rădăcini X X X X X X

Indiferent de complexitatea procesului tehnologic, acesta este format dintr-o succesiune logică de operaţii unitare, majoritatea fiind operaţii de divizare şi separare, după modul în care acţionează asupra materialului şi de natură fizică sau mecanică. În afara operaţiilor unitare, procesul tehnologic de condiţionare a plantelor medicinale mai cuprinde şi operaţii auxiliare, precum transportul, producerea aburului, dozarea, depozitarea materialelor etc., operaţii care nu sunt reprezentate în fluxurile tehnologice din figurile 4.1 şi 4.2.

Fig. 4.1. Fluxul tehnologic de condiţionare a herbei în stare proaspătă [149]


24


Figura 4.2. prezintă fluxul tehnologic de condiţionare a părţii aeriene a unei plante medicinale în stare uscată.

Fig. 4.2. Fluxul tehnologic de condiţionare a herbei în stare uscată [149]

4.2. Operaţii şi tehnologii de condiţionare aplicabile fructelor de pădure

4.2.1. Operaţii de condiţionare aplicabile fructelor de pădure Fructele de pădure pot fi considerate produse finite atunci când sunt consumate în stare proaspătă şi

materie primă pentru industrie, când sunt supuse prelucrării într-o gamă largă de produse. Condiţionarea fructelor de pădure reprezintă un proces tehnologic care presupune succesiunea unor

operaţii specifice, precum: separarea de impurităţi, sortarea după diferite criterii (formă, culoare, grad de vătămare, sănătate), calibrarea după mărime sau masă, iradierea, spălarea etc. Spălarea este o operaţie cu caracter limitat, aplicată numai acelor specii care prezintă membrane rezistente şi texturi corespunzătoare, care să nu permită zdrobirea sub presiunea jetului de apă (măceşe, porumbe etc.). Celelalte specii cu membrane subţiri şi suculente (zmeură, mure, afine fragi, coacăze) nu sunt supuse spălării, deoarece se înregistrează pierderi mari [6].

În tabelul 4.2 se prezintă o sinteză a operaţiilor de condiţionare aplicabile fructelor de pădure pentru consum în stare proaspătă, precum şi a fructelor de pădure destinate procesării.

Tabelul 4.2

Operaţii de condiţionare aplicabile Fructe de pădure

Spălare Tratare cu radiaţii neionizante UV-C

Sortare manuală

Sortare mecanică

Fructe de pădure pentru procesare în industria alimentară

X X X

Fructe de pădure pentru consum în stare proaspătă

X X X

4.2.2. Tehnologii de condiţionare aplicabile fructelor de pădure În funcţie de destinaţia materiei prime, tehnologiile pentru condiţionarea fructelor de pădure pot fi

constituite dintr-un număr mai mare sau mai mic de operaţii. De asemenea, echipamentele folosite pentru condiţionarea fructelor de pădure pot îndeplini o singură operaţie sau pot fi echipamente complexe care pot executa mai multe operaţii.

De exemplu, în figura 4.4 este prezentat un flux tehnologic de condiţionare a afinelor de cultură. În funcţie de situaţia concretă se poate aplica şi un tratament cu radiaţii neionizante UV-C.


25


Fig. 4.4. Fluxul tehnologic de condiţionare a afinelor de cultură

4.3. Cercetări teoretice privind perfecţionarea operaţiilor specifice condiţionării

plantelor medicinale şi fructelor de pădure

4.3.1. Cercetări teoretice privind perfecţionarea operaţiei de mărunţire prin tăiere Mărunţirea poate fi definită ca operaţia care are ca obiect reducerea dimensiunilor materiilor prime sau

materialelor sub acţiunea unor forţe mecanice. Materialele solide supuse mărunţirii au iniţial forme şi dimensiuni geometrice foarte variate şi proprietăţi fizico-mecanice specifice naturii acestora.

Procesul de mărunţire sau reducere a dimensiunii se bazează pe studii probabilistice. Atât alimentarea unui utilaj cu materia primă, cât şi produsul rezultat se definesc cu ajutorul funcţiei de distribuţie a dimensiunilor particulelor, ceea ce exprimă probabilitatea ca o particulă de o anumită mărime să fie prezentă într-un eşantion de material de măcinare.

Fig. 4.5. Factorii care influenţează procesul de mărunţire [146]


26



27

4.3.1.2. Cercetări teoretice privind reducerea consumului energetic necesar pentru mărunţirea prin tăiere În principal, consumul de energie pentru mărunţire depinde de proprietăţile fizico-mecanice, de tipul

de solicitare în procesul de mărunţire şi de gradul de mărunţire. Cu cât gradul de mărunţire este mai mare, cu atât energia necesară pentru mărunţire este mai mare.

Energia consumată la mărunţire este numai în parte utilă, o parte importantă pierzându-se prin producerea deformaţiilor elastice şi plastice şi prin frecarea bucăţilor de material între ele şi de organele active ale utilajului. În vederea realizării unor consumuri reduse de energie, la executarea operaţiei de mărunţire trebuie să se stabilească corect dimensiunile până la care să se facă mărunţirea şi să se aleagă corespunzător schema cinematică a utilajului, în funcţie de proprietăţile fizico-mecanice ale materialului de mărunţit.

Potrivit teoriei Rebinder, consumul specific de energie pentru mărunţirea materialului, poate fi exprimat prin relaţia (4.2):

1s 2E L L , (4.2)

unde: este lucrul mecanic consumat de maşină; – lucrul mecanic consumat în procesul de mărunţire.

1L 2L

Fiecare dintre cei doi termeni poate fi descompus:

1 11 12

2 21 2

L L L

L L L

2

, (4.3)

unde: este lucrul mecanic furnizat maşinii pentru deformarea elastică a elementelor ce o compun;

- lucrul mecanic consumat pentru generarea de noi suprafeţe, prin uzură, pe elementele active ale

maşinii; - lucrul mecanic necesar deformării elastice a bucăţii de material, până la rupere; - lucrul mecanic care duce la generarea de suprafeţe noi ale materialului de mărunţit.

11L

L12L

21 22L

Util, în sens strict limitat, este numai lucrul mecanic L22. Pentru partea care revine materialului se poate scrie:

2L

2

21 21 2rL N kE

; (4.4)

22 22L k A , (4.5)

unde: N este numărul ciclurilor de deformare a materialului până la fragmentare; r - rezistenţa specifică de rupere care condiţionează procesul; E - modulul de elasticitate al materialului; A - aria specifică nou creată; şi – coeficienţi de proporţionalitate. 21k 22k

Mărimea se defineşte ca:

2

1

nA

A

, (4.6)

unde: este aria suprafeţei particulelor rezultate prin mărunţire; - aria suprafeţei particulei iniţiale. Exponentul n depinde de condiţiile mărunţirii, pentru mărunţire fină şi suprafină, n>0. Se ajunge astfel la legea generalizată a mărunţirii:

2A 1A

2

1 21 222r

sE L N k k AE

. (4.7)



28

În relaţia (4.7), gradul de mărunţire se reflectă în mărimea , iar condiţiile în care are loc operaţia de mărunţire, în mărimea N şi exponentul . n

La concasare grosieră, este simţitor mai mare decât , iar la măcinare situaţia se inversează. Randamentul fizic al mărunţirii este:

21L 22L

fef

A

E

, (4.8)

unde: este energia superficială specifică a materialului supus mărunţirii; A - aria specifică nou creată;

e fE - energia transmisă particulelor; sA E - energia specifică necesară mărunţirii efective.

Randamentul fizic al mărunţirii este cuprins între 0,1…1%. Partea cea mai însemnată a mărimii e fE

revine lucrului mecanic de deformare şi frecărilor grăuntelui individual care se mărunţeşte. Randamentul tehnic este:

ttotala

A

E

, (4.9)

unde cuprinde în plus faţă de totalaE e fE , pierderile la mersul în gol al maşinii şi pierderile la

transmiterea energiei de la colectivul de particule din spaţiul de lucru al maşinii către particula individuală. În consecinţă, %.1,0...01,0t

Charles a stabilit o teorie generală care permite calcularea energiei utile de mărunţire, valabilă pentru orice material supus mărunţirii. Conform acestei teorii, raportul dintre variaţia energiei de mărunţire,

şi variaţia dimensiunii granulei, este negativ şi invers proporţional cu dimensiunea dE dx x a granulei ridicată la o putere , care depinde de natura materialului şi condiţiile de mărunţit: m

m

dE C CdE dx

dx x x

m, (4.10)

unde: C este o constantă de proporţionalitate. Energia utilă de mărunţire va fi:

0

E d

s mD

CE dE d

x x . (4.11)

Pentru valoarea relaţia (4.11) se integrează şi astfel se obţine legea Kick-Kirpicev: 1m

1

1 1lg lgsE C

d D

. (4.12)

Potrivit legii Kick-Kirpicev, energia necesară pentru mărunţirea unor corpuri asemănătoare şi omogene variază direct proporţional cu volumele sau greutăţile acestor corpuri. Coeficientul corespunde consumului de energie pentru mărunţirea unei unităţi de greutate a materialului de mărunţit cu un grad de mărunţire multiplu de zece.

1C

Legea Kirpicev a fost verificată experimental şi s-a constatat o bună concordanţă în cazul materialelor de dimensiuni mari, nu şi în cazul materialelor de dimensiuni mici.

Pentru valoarea din relaţia (4.11) se obţine legea Rittinger: 2m

2

1 1sE C

d D

. (4.13)

Potrivit legii Rittinger, energia utilă de mărunţire este proporţională cu creşterea suprafeţei specifice a materialului. Coeficientul este egal cu consumul de energie necesar pentru formarea unei unităţi noi de suprafaţă specifică.

2C



29

Legea Rittinger, verificată experimental, dă bune rezultate în cazul materialelor de dimensiuni mici. Pentru valoarea din relaţia (4.11) se obţine legea Bond: 1,5m

3

1 1sE C

d D

. (4.14)

Potrivit legii Bond, energia utilă mărunţire este egală cu diferenţa dintre energiile conţinute de material după şi înainte de mărunţire. Constanta poate fi scrisă sub forma: 3C

3 100C W . (4.15)

Atunci când dimensiunile se exprimă în microni, iar W este indicele de mărunţire şi reprezintă energia necesară pentru măcinarea unui material de la dimensiunea infinită la dimensiunea de 100 m,

variază în limite foarte largi în funcţie de material şi se determină experimental. WDacă se înlocuieşte relaţia (4.14) în (4.15) se obţine:

1 1 10100s

D dE W W

dd D D

0 (4.16)

sau:

100s

DW E

D d

d . (4.17)

Legea Bond are aplicabilitate mai largă decât legile Kirpicev şi Rittinger. Pentru a se introduce aria specifică, , invers proporţională cu pătratul dimensiunii particulei, relaţia

(4.10) devine: A

1

dAC x

dE , (4.18)

unde: 2n este o constantă; - constantă. 1C

Tatsuo Tanaka propune o variantă detaliată a relaţiei (4.18):

c a

dAK P P P x

dE

, (4.19)

unde: este probabilitatea ciocnirii particulelor; cP P - probabilitatea ca rezistenţa de rupere a

materialului să fie depăşită; - probabilitatea propagării fisurii; - constantă. aP K

Prin această relaţie se evidenţiază parametrii cei mai importanţi care caracterizează funcţionarea maşinilor de mărunţire a materialelor solide.

Pe lângă aceste teorii de mărunţire considerate clasice, există şi teorii moderne, cum ar fi teoria termodinamică, teoria liberei mărunţiri şi teoria modelelor.

Teoria termodinamică a lui Djingenzhian porneşte de la ideea că suma dintre energia cinetică necesară pentru mărunţirea unui material şi energia calorică internă a materialului mărunţit, care este transformată în lucru util, este o constantă, potrivit relaţiei:

intcE Q k Q , (4.20)

unde: cE este energia cinetică de mărunţire; - energia calorică internă transformată în lucru util; - căldura care ia naştere în timpul mărunţirii; - constantă termodinamică ce caracterizează materialul supus mărunţirii.

intQ

k

Q

Teoria liberei mărunţiri a lui Carey şi Stairmand porneşte de la ideea că în timpul mărunţirii forţele exterioare sunt aplicate particulelor supuse mărunţirii, astfel încât se produce o repartiţie granulometrică a fragmentelor obţinute, caracteristică materialului, care se poate numi “repartiţie naturală”.

Diferenţa dintre energia asociată produsului obţinut după mărunţire şi energia asociată materiei prime este egală cu energia consumată pentru realizarea mărunţirii.

Teoria liberei mărunţiri se poate transpune în relaţia:



30

p mE E Ec , (4.21)

unde: pE este energia produsului de mărunţire; mE - energia materiei prime; cE - energia consumată de

utilajul de mărunţire; - randamentul energetic al utilajului. Teoria modelelor a lui Adreasen porneşte de la ideea că se poate determina cantitativ variaţia unei

anumite proprietăţi a materialului de mărunţit atunci când se schimbă raportul dimensiunilor. Condiţiile care trebuie respectate în cazul mărunţirii pe maşini model sunt: cele două maşini să fie

riguros identice; să se respecte raportul dintre dimensiunile geometrice; particulele de alimentare să aibă aceleaşi dimensiuni; materialele nu trebuie să fie fragile, adică să nu se rupă înainte de limita de elasticitate [146].

La modul general, consumul specific total de energie E se poate calcula cu relaţia:

22211211 EEEEE , (4.22) unde: E11 este consumul specific de energie pentru învingerea forţelor de frecare dintre elementele utilajului prin deformarea elastică a elementelor utilajului de mărunţit; E12 - energia specifică consumată pentru generarea de noi suprafeţe pe organele active ale utilajului; E21 – energia specifică consumată prin deformarea elastică a materialului supus mărunţirii; E22 – energia specifică consumată pentru generarea de noi suprafeţe prin dezintegrarea particulelor de material.

Randamentul utilizării energiei în cadrul operaţiei de mărunţire se determină prin relaţia:

%1...1,022211211

2222

EEEE

E

E

E . (4.23)

Relaţia (4.23) evidenţiază faptul că o foarte mare parte din energie se pierde inutil pentru învingerea forţelor interne dintre elementele instalaţiei, dintre particulele cu care se alimentează instalaţia sau dintre particulele şi elementele active ale instalaţiei, diminuarea acestor pierderi reprezentând principalele direcţii de reducere a consumurilor energetice în procesul de mărunţire, respectiv de creştere a randamentului acestei operaţii.

4.3.1.5. Modelarea matematică a procesului de tăiere folosind un cuţit cu ascuţire unilaterală

Variaţia valorii forţei de rezistenţă la tăiere în timpul deplasării cuţitului în cadrul procesului de tăiere permite obţinerea unor informaţii cu privire la producerea mecanismului de rupere a materialului.

Forţa de rezistenţă la tăiere are următoarele componente: forţa consumată pentru deformarea plastică şi elastică, forţa care învinge forţele de frecare şi adeziune şi forţa de dezintegrare consumată de către tăişul cuţitului în structura materialului.

Fig. 4.15. Schema procesului de tăiere executat de către cuţitul în formă de pană [21]

În momentul iniţial, prin atingerea suprafeţei materialului de către tăişul cuţitului, în material apar

tensiuni de contact concentrate în zona de contact cu muchia tăietoare a cuţitului, de grosime . La atingerea valorilor limită ale tensiunilor, după învingerea forţelor moleculare de coeziune, structura materialului se distruge, iar cuţitul începe să se deplaseze în adâncime, organul de tăiere în formă de


pană afundându-se în material. Forţa concentrată Ft care acţionează asupra tăişului cuţitului, la care integritatea materialului se

distruge, se determină cu relaţia: ,lF ct (4.49)

în care: σc este tensiunea admisibilă de contact, în Pa; δ – grosimea tăişului, în m; l – lungimea activă a tăişului, în m.

Cu cât δ este mai mare, cu atât este mai mare forţa de separare. Mărimea σc caracterizează rezistenţa materialului la separarea lui în părţi. Literatura de specialitate nu dispune de informaţii practice privind valorile tensiunii admisibile de contact, caracteristică diferitelor materiale, fapt pentru care valoarea forţei Ft se determină pe cale experimentală în funcţie de caracteristicile materialului şi de unghiul de ascuţire a tăişului. În general, relaţia empirică are forma:

,mt lBF (4.50)

în care: B este un coeficient care depinde de caracteristicile materialului primar; l – lungimea muchiei tăietoare, în m; m – exponent.

În condiţiile unui material elastic, din momentul intrării cuţitului în masa acestuia, faţa înclinată a cuţitului deformează materialul cu precădere pe direcţia laterală, perpendiculară pe direcţia de deplasare, ca urmare a efectului de pană, fiind o funcţie de adâncimea de pătrundere. Pentru o pătrundere elementară dh a cuţitului în material, acesta este deformat pe direcţia transversală cu valoarea dx (fig. 4.15), între cele două deformaţii elementare existând dependenţa:

tgdhdx . (4.51)

Valoarea curentă absolută dx a deformaţiei pe direcţia transversală este proporţională cu grosimea b a cuţitului (penei), iar deformaţia curentă relativă se determină cu relaţia:

,L

dx (4.52)

unde L este lungimea iniţială a materialului pe direcţia transversală, în m. Grosimea b a cuţitului este mică în comparaţie cu lungimea iniţială L a materialului care va fi

deformat, de aceea pentru determinarea valorii efortului unitar care caracterizează starea de tensiune din material, se poate folosi legea lui Hooke :

,EL

dxE (4.53)

unde E este modulul de elasticitate, în Pa. Efortul unitar maxim max, generat de pătrunderea cuţitului la adâncimea H, când deformarea pe

direcţia transversală a materialului este egală cu lăţimea b a cuţitului, se determină prin relaţia:

.max EL

b (4.54)

În condiţiile specifice unui materialului omogen şi elastic, distribuţia eforturilor unitare pe suprafaţa cuţitului, înclinată cu unghiul este liniară. Forţa rezultantă N a eforturilor unitare , normală pe suprafaţa cuţitului, aplicată în centrul de masă al distribuţiei, se determină din epura tensiunilor şi suprafaţa de contact a suprafeţei laterale cu materialul procesat, prin relaţia:

,cos2

1

2

1max l

HE

L

blABN

(4.55)

Forţa de frecare dintre suprafaţa nou creată a aşchiei de material şi suprafaţa înclinată cu unghiul a cuţitului este:

,2 NT (4.56) unde: µ este coeficientul de frecare dintre material şi cuţit, care înglobează şi coeficientul de adeziune.

Rezultanta celor două forţe care acţionează pe suprafaţa înclinată cu unghiul , se determină cu relaţia:

21cos

NN

FR . (4.57)


31



32

Conform schemei prezentată în figura 4.15, forţa FH normală pe direcţia de deplasare a cuţitului, se determină prin relaţia:

,cos1cos 2 NFF RH (4.58)

iar forţa FV paralelă cu direcţia de deplasare a cuţitului, se determină prin relaţia:

sin1sin 2NFF RV . (4.59)

Pe faţa laterală posterioară a cuţitului, deformaţia materialului se consideră că este nulă. Ca urmare a rigidităţii suportului cuţitului, deplasării cuţitului în masa de material i se opun forţele de

frecare şi de adeziune dintre această suprafaţă şi suprafaţa materialului de bază:

cos1 21 NFT H . (4.60)

Forţa întâmpinată de cuţit în procesul de tăiere, conform schemei prezentată în figura 4.10, se determină în baza ecuaţiilor de echilibru ale cuţitului:

.10 TFFF Vt (4.61)

Primul termen al ecuaţiei reprezintă partea utilă a forţei de tăiere, orientată pentru învingerea forţelor moleculare de coeziune. Ceilalţi doi termeni sunt pierderi neproductive pentru deformaţiile laterale a materialului şi pentru învingerea frecărilor. Introducând relaţiile (4.49), (4.59) şi (4.60) în relaţia (4.61), aceasta devine [21].

,cos1sin1 220 NNlF c (4.62)

în care dacă se introduce relaţia (4.55), F0 devine:

cossin1

cos2

1 20

HE

L

lblF c . (4.63)

Întrucât componentele Fv şi T1 ale forţei F0 reprezintă pierderi neproductive, este de preferat ca acestea să aibă valori cât mai mici. Unghiul de ascuţire β al tăişului cuţitului trebuie astfel ales încât forţele de frecare dintre materialul vegetal şi cuţit să fie cât mai mici.

4.3.2. Cercetări teoretice privind perfecţionarea transportului interoperaţional al plantelor medicinale şi fructelor de pădure

În transportul interoperaţional al plantelor medicinale şi fructelor de pădure pot fi folosite transportoare cu acţiune continuă, cu organe de tracţiune. În componenţa acestor transportoare sunt cuprinse o serie de organe cu funcţii similare, dar de construcţii specifice, precum: organe de tracţiune active, organe de reazem, organe de ghidare, dispozitive de încărcare-descărcare, mecanisme de acţionare, mecanisme de întindere şi cadrul sau scheletul de rezistenţă care susţine părţile componente ale transportoarelor. Dintre organele de tracţiune active şi de susţinere a sarcinilor în timpul deplasării acestora cel mai mult se utilizează benzile şi lanţurile, într-o mulţime de variante constructive.

4.3.2.1. Calculul puterii de antrenare a transportoarelor cu bandă şi cu lanţuri

Fig. 4.16. Schema de calcul a puterii de acţionare a transportoarelor [15]

Considerând un transportor ca cel din figura 4.16, în care I este tamburul de antrenare, II – tamburul de întindere şi III – banda (sau lanţul) de transport, calculul puterii de antrenare se face cu relaţia generală:

pentru transportoarele cu bandă:

t

RR vFFP

1000

,

[kW], (4.64)

în care: RF

,RF

reprezintă suma forţelor de

rezistenţă care se exercită de-a lungul traseului de

transport; - forţa de rezistenţă la deplasarea organului de tracţiune pe tamburul de antrenare;



33

v– viteza de deplasare a benzii, în m/s; t - randamentul transmisiei de la motorul de acţionare la

tamburul I de antrenare. Forţele de rezistenţă de-a lungul traseului, RF , se pot determina pe porţiuni specifice şi însumări

consecutive. Astfel, în punctul 2 se poate scrie:

2112 RFFF , (4.65)

unde: F1 este forţa de tracţiune din bandă în punctul de desfăşurare de pe tamburul de antrenare; F2 – forţa de întindere din organul de tracţiune în punctul de înfăşurare a acestuia pe tamburul de întind

21RF -

forţa de rezistenţă la deplasarea organului de tracţiune pe porţiunea rectilinie 1-2 a ramurii descărc

ere;

ate.

În punctul 3, la desfăşurarea de pe tamburul de întindere se poate scrie:

3223 RFFF , (4.66)

în care: F3 este forţa de întindere din organul de tracţiune în punctul de desfăşurare de pe tamburul de întindere; - forţa de rezistenţă la deplasarea organului de tracţiune pe tamburul de întindere.

32

În punctul 4 se poate scrie: RF

4334 RFFF , (4.67)

unde: F4 este forţa de tracţiune din bandă în punctul de înfăşurare pe tamburul de antrenare; - forţa

de rezistenţă la deplasarea organului de tracţiune, pe porţiunea 3-4 rectilinie a ramurii încărcate. 43RF

Având în vedere relaţiile (4.65), (4.66) şi (4.67) se poate scrie:

rRRR FFFFFFF 114 433221

. (4.68)

Dar F1 = Fd şi F4 = Fî , Fî şi Fd fiind forţele de tracţiune în punctele de înfăşurare şi desfăşurare pe şi de pe tamburul de antrenare.

Pe porţiunea 4-1 se notează , astfel că suma rezistenţelor totale din transportor va fi

.

,

14 RR FF

,RR FFR

pentru transportoarele cu lanţ:

t

R

t

mR vFvFP

100010000

,

[kW], (4.69)

unde: vm este viteza de deplasare a lanţurilor; v0 – viteza periferică a punctelor situate pe cercul de divizare al roţilor de lanţ de acţionare.

Dacă se notează m

v v

vk 0 , relaţia (4.69) are forma:

,

1000 RvRt

m FkFv

P [kW] . (4.70)

Pentru cele trei tipuri de reazeme utilizate în construcţia transportoarelor cu bandă şi cu lanţuri (de alunecare, pe roţi alergătoare şi pe role) forţele specifice relaţiei (4.68) au expresii concrete, în care se regăsesc parametrii constructivi şi funcţionali ai transportoarelor, precum şi influenţele materialului transportat.

Puterea calculată cu relaţiile prezentate reprezintă puterea de regim la care funcţionează motoarele electrice. La alegerea motoarelor electrice este necesar să se ţină seama de perioada de pornire a transportorului încărcat, când puterea absorbită datorită forţelor de inerţie este mai mare decât cea de regim [15].

4.3.3. Cercetări teoretice privind perfecţionarea operaţiei de sortare cu site plane a

materialului vegetal medicinal mărunţit Procesul tehnologic de separare, denumit şi cernere, se realizează prin trecerea amestecurilor care au

în componenţă particule de dimensiuni diferite peste suprafeţe prevăzute cu ochiuri de anumite forme şi dimensiuni, respectiv prin site plane sau cilindrice [89].


Procesul de lucru al sitei plane constă în deplasarea pe suprafaţa de sortare a materialului supus separării şi trecerea fracţiunilor care au dimensiunea mai mică decât cea a orificiilor de lucru. Restul de fracţiuni din componenţa amestecului rămâne la nivelul suprafeţelor de separare şi este transportat de către acestea. Fracţiunea care trece prin sită se numeşte cernut, iar cea rămasă pe suprafaţa de separare poartă denumirea de refuz.

4.3.3.2. Dinamica mişcării relative a materialului supus separării pe sita plană oscilantă

Pentru a se realiza separarea prin cernere, pe suprafaţa sitei materialul trebuie să se afle în continuă mişcare. Se dă astfel posibilitatea particulelor de mici dimensiuni să vină în contact cu suprafaţa de separare şi să treacă, dacă este cazul, în cernut. La sitele cu mişcare vibratorie, mişcarea oscilatorie, caracterizată prin frecvenţa şi amplitudinea oscilaţiilor, se produce pe o direcţie ce formează cu planul sitei un unghi . Caracteristic pentru aceste suprafeţe de separare este faptul că deplasarea particulelor pe suprafaţa sitei se realizează în salturi [103].

Fig. 4.20. Schema forţelor care acţionează asupra particulei situată pe suprafaţa de separare şi

căreia i se imprimă o mişcare oscilatorie [103]

Regimul cinematic al sitelor şi distribuţia forţelor de inerţie pe lungimea acestora sunt influenţate semnificativ de tipul mecanismului de acţionare, de parametrii săi constructivi, precum şi de turaţia manivelei mecanismului de acţionare, care dă frecvenţa de oscilaţie a sitelor. Amplitudinea oscilaţiei trebuie să fie în concordanţă cu lăţimea lamelelor sitei în care sunt practicate orificiile, astfel încât mişcarea particulelor de material să fie în ambele sensuri, dar cu tendinţă de deplasare către capătul posterior al sitei, pentru ca aceasta să-şi îndeplinească funcţia de transport pentru materialul rămas pe sită.

Mişcarea sitei poate fi considerată ca o mişcare oscilatorie armonică pe direcţia x-x şi definită de relaţia: trrx coscos , (4.108)

unde: r este raza manivelei; θ – unghiul de rotaţie al manivelei; ω – viteza unghiulară de rotaţie a manivelei.

Viteza unui punct de pe sită poate fi determinată cu ajutorul relaţiei:

trdt

dx sin . (4.109)

Acceleraţia unui punct de pe sită va fi calculată pe baza relaţiei:

trdt

xd cos22

2

. (4.110)

În timpul procesului de lucru (fig. 4.20, a), asupra unei particule de masă m acţionează următoarele forţe: G = m·g, greutatea materialului supus separării, FN – reacţiunea normală a suprafeţei sitei, Fi – forţa de inerţie şi Ff – forţa de frecare dintre material şi suprafaţa sitei.

Forţa de reacţiune normală se determină cu relaţia:


34



35

cossin gmFF iN . (4.111)

Forţa de inerţie, Fi se calculează cu relaţia: tmamFi cos2 , (4.112)

unde a este acceleraţia în mişcare de translaţie oscilatorie. Forţa de inerţie are direcţia după axa x-x şi sensul este invers acceleraţiei. Forţa de frecare a materialului faţă de suprafaţa de separare este dată de relaţia:

tggmFFF iNf cossin , (4.113)

unde: μ = tgφ este coeficientul de frecare al materialului pe sită; φ – unghiul de frecare. Materialul se poate deplasa în amontele sitei, în intervalul [3π/2, π/2], numai dacă este îndeplinită

condiţia: fi FgmF sincos , (4.114)

sau, folosind expresiile prin care sunt definite forţele Fi şi Ft, se determină relaţia:

.cossincossin

coscos2

2

tggmtrmgm

trm

(4.115)

Înlocuind tgφ cu sinφ/ cosφ, se obţine în relaţia (4.106) se obţine:

.sincoscossin

sinsincoscoscos2

g

tr (4.116)

Ţinând cont de relaţiile trigonometrice, se stabileşte că:

cos

sincos

2

tg

r

sau

tr

g

coscos

sin2

.

Materialul începe să se deplaseze spre amontele suprafeţei de separare atunci când cosωt = 1, respectiv pentru θ = ωt = 2·k·π, ceea ce înseamnă că viteza unghiulară minimă este dată de relaţia:

cos

sin1 r

g. (4.117)

Acestei viteze unghiulare îi corespunde o turaţie a manivelei, dată de relaţia:

cos

sin301 r

gn . (4.118)

Din relaţia (4.1118) rezultă că materialul, indiferent de masa lui, se deplasează spre amontele sitei numai pentru turaţii ale manivelei egale sau mai mari de n1 (n ≥ n1).

Materialul poate să se deplaseze pe suprafaţa sitei, în avalul acesteia pentru 2/3,2/ (fig. 4.20, b), conform relaţiei:

fi FgmF sincos . (4.119)

Forţa de reacţiune normală este dată de relaţia: sincos iN FgmF , (4.120)

iar forţa de frecare se calculează cu formula: .sincos tgFgmFF iNf (4.121)

După transformări şi simplificări ale relaţiilor (4.119, 4.120 şi 4.121) se obţine relaţia: sincoscos2 gtr , (4.122)

de unde rezultă: tr

g

coscos

sin2

. (4.123)



36

În această situaţie, materialul începe să se deplaseze către avalul sitei pentru cos ωt = -1, respectiv atunci când θ = ωt = (2k+1)·π şi

cos

sin2 r

g, (4.124)

iar turaţia manivelei va fi:

cos

sin302 r

gn . (4.125)

Deci materialul se deplasează pe suprafaţa sitei în avalul acesteia pentru turaţii ale manivelei mai mari decât n2 (n ˃ n2). Pentru n = n2, materialul rămâne în repaus pe suprafaţa sitei.

Materialul poate să se desprindă de pe suprafaţa sitei (fig. 4.20, b) pentru 2/3,2/ şi FN ≤ 0, iar condiţia de desprindere va fi dată de relaţia:

0sincos iFgm (4.126)

sau sincoscos 2 trmgm . (4.127)

Pentru cosωt = -1 se obţine valoarea minimă ω3 a vitezei unghiulare când începe să se realizeze desprinderea, respectiv:

sin

cos3 r

g. (4.128)

Acestei viteze unghiulare îi corespunde turaţia minimă a manivelei:

sin

cos303 r

gn . (4.129)

Materialul vegetal medicinal aflat pe sită se va desprinde de suprafaţa de separare numai pentru turaţii ale manivelei mai mari de n3 (n ˃ n3).

Pentru sitele cu orificii dreptunghiulare este necesar să se asigure un regim cinematic care să permită deplasarea particulelor pe suprafaţa de separare fără desprindere.

În cazul sitelor cu orificii rotunde, regimul cinematic trebuie să asigure desprinderea materialului de pe suprafaţa de separare, uşurând trecerea particulelor de impurităţi prin orificii [103].

4.3.3.4. Reprezentarea grafică a rezultatelor procesului de separare a materialului vegetal medicinal mărunţit prin tăiere

Prezentarea grafică a rezultatelor obţinute în urma procesului de separare, pe baza prelucrării matematice corespunzătoare a datelor determinărilor experimentale, se poate realiza prin două diagrame care permit obţinerea unor informaţii asupra caracteristicilor amestecurilor eterogene.

Prima diagramă, denumită curba integrală sau curba funcţiei de repartiţie, reprezintă curba frecvenţelor relative cumulate şi permite obţinerea de informaţii cu privire la cantitatea de particule, exprimată prin număr, dimensiune, suprafaţă, volum sau masă conţinute într-un amestec eterogen, care au dimensiuni mai mici sau mai mari decât o valoare dată, cuprinsă între dimensiunea minimă şi maximă a particulelor. Cea de-a doua diagramă, denumită curba diferenţială sau curba densităţii de repartiţie, reprezintă curba frecvenţelor relative din fiecare clasă de dimensiuni şi asigură obţinerea informaţiilor cu privire la cantităţile de particule conţinute în fiecare clasă de dimensiuni.

În ambele diagrame, pe abscisă sunt reprezentate dimensiunile particulelor (lăţimea intervalelor claselor de dimensiuni) care intră în compoziţia amestecului eterogen. Pe ordonată, pentru curba integrală sunt reprezentate cantităţile procentuale cumulate ale conţinutului claselor de dimensiuni şi pentru curba diferenţială sunt reprezentate cantităţile procentuale simple.

Relaţiile generalizate pe baza cărora se calculează frecvenţa relativă cumulată şi densitatea de distribuţie pe clase de dimensiuni sunt următoarele:



37

F

f

f

ffQ i

n

i

iikik

1

,,

; (4.166)

i

in

ii

i

i

ikik x

f

Ffx

f

x

Qq

1

1

,,

, (4.167)

unde: Δfi reprezintă numărul evenimentelor pentru fiecare clasă de dimensiuni, evenimente care pot fi exprimate funcţie de numărul, lungimea, suprafaţa, volumul sau masa particulelor din fiecare clasă; F –

numărul total de evenimente observate, ; k – indice a cărui valoare este caracteristică unei

anumite mărimi de referinţă în raport cu care se exprimă rezultatele analizei; i – ordinul clasei de dimensiuni, i (0, n) [88].

n

ifF1

Tabelul 4.3 Prelucrarea statistică a datelor experimentale rezultate în urma operaţiei de separare

Nr crt.

Dim. ochiurilor

sitei

Frecvenţa absolută a refuzurilor

Frecvenţa relativă a refuzurilor

Frecvenţa relativă cumulată a refuzurilor

Frecvenţa relativă cumulată a cernuturilor

Lăţimea intervalului de clasă

Densitatea de distribuţie

Valoarea medie a clasei de dimensiuni

i xi ΔRi M

RQ i

ik

,

M

RR

p

i

ik

1

,iik ,3,

RC 1

iii xxx 1

Mx

Rq

i

iik

,

2

1 iii

xxx

1 2 3 4 5 6 7 8 9 UM mm g - - - mm mm-1 mm

În figura 4.27 sunt prezentate diferite reprezentări ale curbelor frecvenţelor cumulate care caracterizează preponderenţa particulelor diverselor clase de dimensiuni în amestecul supus separării.

Fig. 4.27. Reprezentări tipice pentru curbele frecvenţelor cumulate [88]

Din analiza formei curbelor frecvenţelor cumulate a refuzurilor sau a cernuturilor obţinute în urma procesului de separare se pot deduce unele caracteristici în ceea ce priveşte compoziţia amestecului analizat.

4.3.3.5. Determinarea amplitudinii vibraţiilor sortatorului cu ajutorul software-ului

LabVIEW Software-ul LabVIEW este un limbaj de programare grafică produs de National Instruments, SUA

destinat achiziţiei, analizei, prelucrării şi afişării datelor. Principiul fundamental pe baza căruia este scris codul LabVIEW este fluxul de date. Datele sunt trecute prin noduri, în interiorul cărora programul


determină ordinea de execuţie a diverselor funcţii. LabVIEW este un limbaj modular, cu ajutorul căruia utilizatorul poate dezvolta o aplicaţie prin construcţia ierarhizată de instrumente virtuale (Virtual Instruments, VI-uri) [92].

Instrumentele virtuale fac uz de traductoare şi senzori pentru a intra în contact cu mărimea fizică măsurată, de eventuale sisteme de condiţionare a semnalelor, precum şi de circuite pentru conversia analog-digitală.

Pentru determinarea semnalelor şi spectrelor de vibraţii ale sitei sortatorului vibrator, va fi amplasat un accelerometru cu măsurare simultană pe trei axe în 6 puncte importante, poziţionarea acestuia fiind astfel aleasă încât să ofere posibilitatea măsurării amplitudinii vibraţiilor în cele patru colţuri ale cadrului sortatorului şi în două puncte simetrice în planul median. În vederea determinării influenţei amplitudinii oscilaţiilor asupra mişcării vibratorii a sitei sortatorului, măsurătorile vor fi efectuate atât la mersul în gol, cât şi în sarcină.

Schema bloc a lanţului de măsură care va fi utilizată pentru desfăşurarea cercetărilor experimentale este prezentată în figura 4.28. Aceasta cuprinde traductoarele de vibraţii 1, amplificatorul de semnal 2, placa de achiziţie date National Instruments 3, pentru achiziţia semnalelor de vibraţii de la cele şase traductoare şi laptop-ul 4, pentru prelucrarea datelor achiziţionate.

Fig. 4.28. Schema bloc a lanţului de măsură a amplitudinii vibraţiilor sortatorului vibrator

Cu ajutorul sistemului de achiziţie date şi a diagramei-bloc (fig. 4.29) realizate în software-ul LabVIEW, vor fi achiziţionate semnalele de vibraţii furnizate de accelerometrul poziţionat pe suprafaţa de separare a sitei sortatorului vibrator.

Fig. 4.29. Realizarea diagramei - bloc pentru achiziţia de date

4.4. Contribuţii la perfecţionarea echipamentelor de condiţionare a plantelor

medicinale şi fructelor de pădure prin proiectarea unui echipament tehnic multifuncţional

În cadrul acestei lucrări a fost proiectat un echipament multifuncţional (fig.4.30) capabil să execute o

serie de operaţii de condiţionare pentru diferite produse horticole. Acest echipament reprezintă o soluţie tehnică cu potenţial de lansare pentru comercializare.


38


Echipamentul este proiectat astfel încât părţile componente, modulare, să poată fi utilizate la executarea diferitelor operaţii de condiţionare, precum: sortarea, calibrarea, selectarea şi eliminarea corpurilor străine şi a impurităţilor, tratarea cu abur sau cu radiaţii neionizante UV-C a produselor. Toate părţile componente ce intră în contact cu produsele vor fi realizate din oţel inoxidabil acceptat în domeniul alimentar (AISI 304), pentru evitarea coroziunii suprafeţelor active ale acestora.

O primă funcţiune pe care o poate îndeplini transportorul cu role cu mişcare de rotaţie în jurul axelor proprii, proiectat în această lucrare, este aceea de echipament de sortare. Rotirea rolelor determină antrenarea produselor şi, astfel, se realizează expunerea totală a suprafeţelor acestora, ceea ce determină creşterea calităţii operaţiei de sortare. În părţile laterale ale transportorului se ataşează coşuri pentru colectarea fracţiunilor necorespunzătoare.

Fig. 4.30. Transportor cu role cu mişcare de rotaţie în jurul axelor proprii

Fiecare rolă transportoare este antrenată în mişcare de translaţie prin intermediul unui cilindru de teflon (care joacă şi rol de lagăr) care este fixat pe eclisa corespunzătoare a unui lanţ Galle cu elemente auxiliare (fig. 4.31).

Fig. 4.31. Tipul de lanţ Galle cu elemente auxiliare utilizat [159]

În momentul în care rola ajunge pe calea de rulare din cauciuc, aceasta va căpăta şi o mişcare de rotaţie în jurul axei proprii, care va fi transmisă şi produselor, în acest fel realizând expunerea acestora pe întreaga suprafaţă (fig. 4.32).


39


Fig. 4.32. Principiul de funcţionare al transportorului

Funcţionarea transportorului ca şi echipament de sortare – calibrare, prin inserarea unor rulouri cilindrice profilate. Pentru uniformizarea grosimii stratului de produse supuse acestei operaţii de condiţionare, în zona de alimentare se vor păstra rulouri cilindrice neprofilate. Concomitent cu operaţia de sortare-calibrare se va realiza şi separarea corpurilor străine mici (pământ, resturi vegetale, praf), întrucât, prin poziţionarea lor, rulourile cilindrice asigură spaţii de trecere, permiţând astfel eliminarea impurităţilor din masa de produs principal.

Utilizarea modulului pentru tratarea cu radiaţii neionizante UV-C a produselor horticole (fig. 4.33) va permite asigurarea unei distribuţii omogene a radiaţiei germicide UV-C pe suprafaţa exterioară a produselor supuse procesului de decontaminare. Procesul poate fi automatizat şi, de asemenea, poate fi dezvoltat un software pentru programarea şi controlul parametrilor înregistraţi (timp, viteză, distanţă faţă de sursa de iradiere, doza de iradiere aplicată).

Fig. 4.33. Modulul proiectat pentru tratarea produselor horticole cu radiaţii neionizante UV-C


40


5. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND PERFECŢIONAREA TEHNOLOGIILOR ŞI ECHIPAMENTELOR PENTRU CONDIŢIONAREA

PLANTELOR MEDICINALE ŞI A FRUCTELOR DE PĂDURE

5.1. Obiectivele cercetărilor experimentale

Obiectivul principal al cercetărilor experimentale este reprezentat de analiza procesului de condiţionare a plantelor medicinale şi fructelor de pădure în vederea perfecţionării acestuia, în scopul asigurării unei calităţi corespunzătoare a produselor finite.

În vederea îndeplinirii obiectivului principal a fost necesară parcurgerea şi îndeplinirea secvenţială a următoarelor obiective complementare:

alegerea corectă a obiectelor cercetării experimentale; conceperea unei metodici generale de cercetare experimentală şi a metodicilor activităţilor

preliminare, de cercetare experimentală în laborator şi de cercetare experimentală pe o linie de prelucrare primară a plantelor medicinale;

alegerea aparaturii folosite la cercetarea experimentală; desfăşurarea cercetărilor experimentale de laborator conform metodicii stabilite anterior; desfăşurarea cercetărilor experimentale în exploatare conform metodicii stabilite anterior; analiza caracteristicilor fizico – chimice ale plantelor medicinale proaspete şi a celor uscate şi

compararea acestora în vederea stabilirii influenţelor procesului de condiţionare prin tăiere şi sortare asupra acestora;

analiza caracteristicilor fizico – chimice ale fructelor de pădure, anterior şi ulterior tratării cu radiaţii neionizante UV-C şi compararea acestora, în vederea stabilirii influenţelor procesului de condiţionare prin iradiere asupra acestora;

înregistrarea, analiza şi prelucrarea datelor cercetărilor experimentale din laborator şi din exploatare;

compararea rezultatelor cercetărilor experimentale cu studiile teoretice; Restricţiile calitative impuse procesului de condiţionare a plantelor medicinale şi fructelor de

pădure se referă la: asigurarea unei purităţi fizico-biologice cât mai înalte a materialelor vegetale condiţionate; păstrarea sau chiar îmbunătăţirea principiilor active din plantele medicinale şi fructele de

pădure condiţionate; reducerea la minimum a costurilor implicate în operaţiile de condiţionare.

5.2. Obiectele cercetării experimentale

Obiectele cercetării experimentale sunt reprezentate de produsele vegetale supuse procesului de condiţionare, în acest caz, sunătoarea, menta, coada şoricelului, afinele provenite din flora spontană şi de cultură, precum şi zmeura provenită din flora spontană şi de cultură.

Fig. 5.1. Sunătoare Fig. 5.2. Mentă Fig. 5.3. Coada şoricelului

În cazul plantelor medicinale (fig.5.1, 5.2 şi 5.3), au fost alese trei specii provenite din flora

spontană: sunătoare, mentă şi coada şoricelului. S-au folosit două loturi de plante medicinale, un lot format din plante proaspete şi un lot format din plante uscate. Operaţiile premergătoare procesului de prelucrare primară propriu-zis sunt operaţiile de condiţionare manuală, cântărire şi măsurarea dimensiunilor. În cazul fructelor de pădure, au fost alese patru specii: afine şi zmeură provenite din flora


41


spontană şi afine şi zmeură provenite de la arbuşti fructiferi cultivaţi. Ca şi în cazul plantelor medicinale au fost efectuate operaţii premergătoare de condiţionare manuală, cântărire şi măsurarea dimensiunilor.

5.3. Metodica cercetării experimentale

În vederea atingerii obiectivului general al cercetărilor experimentale, precum şi a obiectivelor subsidiare specificate în capitolul 5.1, s-a conceput şi urmărit metodica generală de cercetare experimentală prezentată în figura 5.8.

Locul de desfăşurare a cercetărilor experimentale

Laborator Exploatare

Obiectele cercetării experimentale

Fig. 5.8. Metodica generală de cercetare experimentală

Zmeură din flora spontană

Zmeură de cultură

Aparatura şi echipamentele folosite

Echipament pentru testarea materialelor Zwick/Roell 5.0 N; Etuvă de laborator model Froilabo AC60; Balanţă analitică KERN EG 420-3NM; Termobalanţă OHAUS MB45; Cuptor de calcinare Nabertherm cu controler P 320; Refractometru KRÜSS OPTRONIC tip ABBE AR 2; Aparat MidasAn Air; Exsicator.

Echipament de tăiere a plantelor medicinale Herbcut TS 1340; Transportor înclinat cu raclete; Sortator vibrator; Aparat pentru măsurarea consumului de energie electrică CA 8334B; Placă de achiziţie date NI 9233.

Mărunţire prin tăiere a plantelor medicinale

Mentă proaspătă Mentă uscată

Coada şoricelului proaspătă

Coada şoricelului uscată

Sunătoare proaspătă

Sunătoare uscată

Afine din flora spontană

Afine de cultură

Tratare cu radiaţii neionizante UV-C

Mărunţire prin tăiere a plantelor medicinale

Sortarea materialului biologic cu site plane

Parametrii următiţi

Puritatea fizico-biologică a materialelor condiţionate; Gradul de păstrare a principiilor active; Costurile totale specifice diferitelor tehnologii şi echipamente

Analiza calitativă a materialului biologic înainte de condiţionare

Desfăşurarea operaţiilor de condiţionare

Analiza calitativă a materialului biologic după condiţionare

Analiza şi interpretarea rezultatelor cercetărilor experimentale

Concluzii privind perfecţionarea tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure


42


În vederea îndeplinirii metodicii generale au fost realizate următoarele activităţi: acţiuni preliminare cercetărilor experimentale; cercetări experimentale în laborator; cercetări experimentale în exploatare.

5.4. Echipamentele şi aparatura folosite la cercetarea experimentală În vederea efectuării cercetărilor experimentale s-au utilizat mai multe echipamente, aparate şi

instrumente, precum: echipament de tăiere a plantelor medicinale Herbcut TS 1340; transportor înclinat cu raclete; sortator vibrator; echipament pentru testarea materialelor Zwick/Roell 5.0 N; aparat pentru măsurarea consumului de energie electrică CA 8334B; etuvă de laborator model Froilabo AC60; balanţă analitică KERN EG 420-3NM; termobalanţă OHAUS MB45; placă de achiziţie date NI 9233; cuptor de calcinare Nabertherm cu controler P 320; refractometru KRÜSS OPTRONIC tip ABBE AR 2; aparat MidasAnAir; exsicator, eprubete, reactivi chimici etc.

5.4.1. Echipamentele tehnice utilizate la desfăşurarea cercetărilor experimentale

Pentru efectuarea cercetărilor experimentale au fost folosite următoarele: echipamentul de tăiere a plantelor medicinale Herbcut TS 1340 (fig. 5.9), transportorul înclinat cu bandă casetată, cu raclete (fig. 5.10), sortatorul vibrator (fig. 5.11) şi echipamentul pentru testarea materialelor Zwick/Roell 5.0 N(5.13).

5.4.1.1. Maşina de tăiat plante Herbcut TS 1340 (fig. 5.9) este fabricată din oţel inox alimentar şi realizează tocarea materialului vegetal proaspăt recoltat sau uscat, la dimensiuni reglabile, prin modificarea pasului benzii transportorului. Dispozitivul de tăiere este prevăzut cu cuţit din oţel inoxidabil.

5.4.1.2. Transportorul înclinat cu bandă casetată, cu raclete (fig. 5.10) are rolul de a prelua produsul mărunţit de către maşina de tăiat plante şi de a-l transfera către sortatorul vibrator, la înălţimea corespunzătoare alimentării acestuia.

5.4.1.3. Sortatorul vibrator (fig. 5.11) efectuează separarea materialului vegetal mărunţit în patru sorturi (intervale de dimensiuni), ale căror dimensiuni depind de mărimea ochiurilor celor trei site montate pe cadrul oscilant, prin metoda refuzurilor.

Fluxul de lucru al liniei pentru procesarea primară a plantelor medicinale formată din maşina de tăiat plante, transportorul înclinat cu raclete şi sortatorul vibrator este prezentat în figura 5.12.

Fig. 5.12. Fluxul de lucru al echipamentelor pentru procesarea primară

a plantelor medicinale [74]


43


5.4.1.4. Echipamentul de laborator Zwick/Roell 5.0 N În cadrul cercetărilor experimentale pentru determinarea rezistenţei la tăiere a plantelor medicinale

s-a utilizat echipamentul universal de testare a materialelor Zwick/Roell 5.0 N, produs de firma Zwick-Roell din Germania. Procesul de lucru al echipamentului Z 5.0 este asistat şi controlat prin intermediul unui calculator numeric. Comunicarea dintre echipament şi calculatorul numeric este realizată prin softul "TestXpert II", soft care asigură stocarea valorilor mărimilor fizice urmărite, obţinute în urma efectuării încercărilor experimentale, fapt care permite analiza ulterioară a acestora.

Toate datele înregistrate de softul echipamentului se pot exporta în programul Microsoft Excel, unde pot fi supuse unor operaţii de prelucrări matematice şi apoi prezentate sub formă tabelară sau reprezentări grafice.

Cuţitele folosite pentru desfăşurarea cercetărilor experimentale de laborator sunt executate în varianta constructivă cu tăiş drept, ascuţit unilateral, cu unghiurile de ascuţire de 15°, 30° şi 45° (fig. 5.14) şi sunt realizate din oţel aliat de scule, marca MCV 14 STAS 3611-80, grosimea materialului fiind de 1,4 mm.

5.4.2. Aparatura şi instrumentele folosite la desfăşurarea cercetărilor experimentale Pentru acurateţea rezultatelor cercetărilor experimentale s-au folosit aparate şi instrumente de

măsură performante, care sunt prezentate în continuare.

5.4.2.1. Aparatul pentru măsurarea consumului de energie electrică CA 8334B Acest aparat (fig. 5.15) este prevăzut cu un software profesional, care afişează în timp real pe

calculatorul conectat la aparat formele de undă şi rezultatele măsurătorile efectuate de către operator. Software-ul DataView generează automat rapoarte de măsurare şi poate crea, de asemenea, şi noi

rapoarte personalizate. Aparatul oferă o gamă largă de funcţii adiţionale pentru efectuarea unor analize precise. Datele înregistrate pot fi exportate în programul Microsoft Excel.

5.4.2.2. Etuva de laborator model Froilabo AC60

Modelul Froilabo AC60 (fig. 5.16) este o

etuvă de laborator cu ventilaţie forţată care funcţionează în gama de temperatură cuprinsă între +5...250C. În general, acest model este folosit pentru determinarea conţinutului de apă şi de substanţă uscată din produse, prin încălzirea lor la 105C, pentru sterilizare la temperaturi ridicate, dar şi pentru uscarea unor cantităţi relativ mici de produse vegetale.

Fig. 5.16. Etuva Froilabo AC60 [150]

5.4.2.3. Termobalanţa OHAUS, model MB45 Această termobalanţă (fig. 5.17) oferă performanţă, precizie pentru încălzire şi rezultate finale

rapide. Este destinată aplicaţiilor din industria farmaceutică, chimică şi cercetare, precum şi în domeniul alimentar, controlul calităţii mediului etc. Termobalanţa OHAUS, model MB45 prezintă următoarele caracteristici: încălzire cu halogen; software performant pentru operare cât mai simplă; afişaj mare cu software în cinci limbi; interfaţă RS 232; calibrare cu kit opţional. dispune de o bază de date de până la 50 de proceduri de uscare pentru maximizarea productivităţii cu funcţie de reapelare din memorie; afişaj cu indicaţie pentru % de umiditate, % solid, cântărire, temperatură, timp, timp real al curbei de uscare, statistică; opţiuni Auto Shut – off;


44


Fig. 5.17. Termobalanţa OHAUS model

MB45 [137]

Fig. 5.18. Cuptorul de calcinare Nabertherm cu controler P 320 [143]

5.4.2.4. Cuptorul de calcinare Nabertherm cu controler P 320 Cuptorul de calcinare model Nabertherm (fig. 5.18) este controlat integral de un microprocesor,

care permite programarea temperaturii de lucru, a timpului de aşteptare înainte de pornire, precum şi a timpului de creştere a temperaturii.

Temperatura maximă de operare este de 1400C, care poate fi atinsă în maximum 40 minute. Dimensiunile interioare (Lxlxh) sunt 170x290x170 mm.

5.4.2.5. Exsicatorul de laborator

Exsicatorul (fig. 5.19) este un recipient de sticlă cu

capac, în partea inferioară având o substanţă higroscopică (CaCl2, silicagel, Na2SO4 anhidru). Exsicatorul este prevăzut cu o placă de porţelan cu orificii, pe care se aşază vasele conţinând substanţele care trebuie menţinute în stare uscată. Închiderea şi deschiderea exsicatorului se face trăgând capacul prin alunecare.

Fig. 5.19. Exsicatorul de laborator [111] 5.4.2.6. Şublerul electronic Erba

Şublerul electronic Erba (fig. 5.20) este un instrument de măsurare cu afişare numerică, utilizat pentru măsurarea cu precizie a dimensiunilor la interior şi exterior şi a adâncimii găurilor.

Fig. 5.20. Şublerul electronic Erba


45


5.4.2.7. Refractometrul KRÜSS OPTRONIC ABBE AR2 Refractometrul KRÜSS OPTRONIC ABBE AR2 (fig. 5.21)

este constituit dintr-un stativ metalic prevăzut cu un postament masiv pe care se fixează un sistem de prisme, una fixă şi alta mobilă, între care se pune proba de analizat, un ocular cu scală gradată în indici de refracţie şi concentraţie de zahăr şi un ocular pentru determinare. Caracteristicile tehnice ale refractometrului ABBE AR2 sunt următoarele: domeniu de măsurare index refractiv nD: 1300…1700; concentraţia de zahăr : 0…95%; precizia şi rezoluţia: indexul refractiv: 0,0003 nD; concentraţia de zahăr: 0,2%; greutate: 4,9 kg.

Fig. 5.21. Refractometrul KRÜSS OPTRONIC ABBE AR2 [111]

5.4.2.8. Echipamentul de decontaminare cu UVC MidasAnAir

Fig. 5.22. Echipament MidasAnAir [140]

Echipamentul MidasAnAir (fig. 5.22) este prevăzut cu 2 lămpi Philips TUV 15W G13 având următoarele caracteristici: - putere lampă: 15 W; - tensiune lampă: 54 V; - curent lampă: 0.34 A; - putere radiaţie: UV-C 4,9 W - vârf de emisie UV-C: 253,7 nm; - aplicaţie principală: dezinfecţie; - mercur (Hg): 2 mg; - tip soclu: G13; - tip bec: T26; - filtru special pe lungimea de undă de 185 nm împotriva emisiei de ozon; - durata de viaţă: 9000 h; - doza de iradiere la distanţa standard de 1 m: 48 μW/cm2.

5.4.2.9. Placa de achiziţie date, tip NI 9233

Fig. 5.23. Placa de achiziţie date pe 4 canale, tip

NI 9233 [144]

Principalele funcţii ale plăcii de achiziţie date tip NI 9233 produsă de National Instruments, SUA (fig. 5.23) sunt următoarele: intrare analogică (măsurarea unui semnal, sub forma unei tensiuni electrice, provenit de la un traductor aflat în sistemul studiat); ieşire analogică (generarea unui semnal, sub forma unei tensiuni electrice care să comande un element de acţionare din sistemul monitorizat); comunicaţii digitale (primirea şi emiterea de valori în formă binară, reprezentând date sau coduri ale unor comenzi; numărare/ cronometrare (primirea şi emiterea de semnale în care informaţia este conţinută în numărul de impulsuri din serie sau în frecvenţa acestora).


46


5.4.2.10. Balanţa analitică KERN EG 420-3NM

Caracteristicile tehnice ale balanţei

analitice KERN EG 420-3NM (fig. 5.24) sunt următoarele: precizie la citire: 0,001 g; calibrare: internă; cantitatea minimă: 0,02 g; dimensiunea platanului: 118 mm; reproductibilitatea: 0,001 g; liniaritatea: +/-0,003 g.

Fig. 5.24. Balanţa analitică KERN EG 420-3NM [154] 5.5. Desfăşurarea cercetărilor experimentale

Conform precizărilor din subcapitolul 5.3 cercetările experimentale s-au desfăşurat în mai multe etape: acţiuni preliminare, cercetări în laborator şi cercetări în exploatare.

5.5.1. Metodica de lucru privind acţiunile preliminare cercetărilor experimentale Activităţile preliminare desfăşurării cercetărilor experimentale sunt prezentate în schema din figura 5.25.

Analizarea documentelor de referinţă şi conexe (legi, standarde etc.)

Alegerea obiectelor supuse cercetărilor experimentale

Alegerea aparatelor şi echipamentelor pentru cercetările experimentale

Aparatura pentru cercetarea de laborator

Aparatură pentru cercetarea din exploatare

Stabilirea schemelor de măsurare

Pregătirea pentru cercetările experimentale de laborator

Pregătirea pentru cercetarea experimentală din exploatare

Fig. 5.25. Metodica de lucru privind acţiunile preliminare cercetărilor experimentale

5.5.3. Desfăşurarea cercetărilor experimentale în laborator Cercetările experimentale din laborator s-au efectuat în cadrul laboratoarelor RP7, RI4 şi RI8 ale

Facultăţii de Alimentaţie şi Turism din cadrul Universităţii Transilvania din Braşov, în perioada iunie-iulie 2013 şi în laboratorul de specialitate de la D.S.V. - Braşov, în aceeaşi perioadă, conform metodicii de cercetare prezentată în figura 5.26 şi au avut ca obiectiv perfecţionarea tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi a fructelor de pădure.


47


Pregătirea produselor

Fig. 5.26. Metodica desfăşurării cercetărilor experimentale în laborator

5.5.3.1. Desfăşurarea cercetării experimentale a procesului de tăiere, folosind aparatul

Zwick/Roell 5.0 N

Primele operaţii efectuate au constat în analiza cantitativă prin cântărire a plantelor medicinale şi analiza calitativă prin examinarea organoleptică a acestora. S-a cercetat aspectul exterior, respectiv culoarea, mărimea, starea de curăţenie, impurităţile, starea de prospeţime etc.

Fig.5.27. Măsurarea dimensiunilor plantelor medicinale

5.5.3.2. Determinarea umidităţii probelor de plante medicinale

Pentru determinarea umidităţii s-au folosit două metode: metoda prin uscare în etuvă şi metoda de determinare folosind termobalanţa.

Determinarea procentului de umiditate s-a făcut cu ajutorul relaţiei:

Mentă proaspătă Mentă uscată

Coada şoricelului proaspătă Sunătoare proaspătă Sunătoare uscată Coada şoricelului uscată

1 buc

3 buc

9 buc

1 buc

3 buc

9 buc

1 buc

3 buc

9 buc

Cântărirea produselor

Tăierea produselor folosind aparatul Zwick/Roell 5.0 N

Analiză calitativă a produselor după condiţionare

Înregistrarea, prelucrarea şi analiza datelor

Afine

Determinarea indicelui refractometric, a conţinutului de zahăr şi a numărului

total de germeni înainte de condiţionare

Analiză calitativă a produselor înainte de condiţionare

Tratarea produselor cu radiaţii neionizante UV-C

Determinarea indicelui refractometric, a conţinutului de zahăr şi a numărului

total de germeni după condiţionare

Zmeură


48


100

ab

cbU [%], (5.2)

în care: U reprezintă umiditatea probei, în %; a – masa recipientului din sticlă pe care se aşază proba, în g, b – masa recipientului cu produs, în g; c – masa recipientului de cântărire cu produs uscat, în g.

În cazul părţii aeriene proaspătă provenită de la mentă valorile lui a, b, c şi U sunt: a = 57,97 g; b = 60,80g; c = 58,67 g

100

ab

cbU = 26,75100

83,2

13,2100

97,5780,60

67,5880,60

[%]

Metoda prin utilizarea termobalanţei. O altă metodă mult mai rapidă foloseşte în acest sens o

termobalanţă. În această lucrare, pentru determinarea umidităţii s-a folosit termobalanţa Ohaus MB 45. Se aşază câteva grame de produs mărunţit pe balanţă, după ce s-a luat tara şi se citeşte umiditatea, după ce proba a fost încălzită la 105C.

În cazul părţii aeriene proaspătă provenită de la mentă umiditatea medie citită a fost de 75,26%. Rezultatele determinărilor pentru cele trei specii de plante medicinale în stare proaspătă şi uscată

sunt prezentate tabelar sub forma unor buletine de analiză calitativă (tab. 5.7).

5.5.3.3. Determinarea substanţei uscate din probele de plante medicinale Substanţa uscată reprezintă substanţa organică şi minerală prezentă într-un produs şi se calculează

cu relaţia: Substanţa uscată = 100 – U [%] (5.3)

În cazul părţii aeriene proaspătă provenită de la mentă substanţa uscată este 100 - 75,26 = 24,74 [%]. În mod similar s-a determinat conţinutul de substanţă uscată din toate probele de plante medicinale, care constituie obiectele cercetărilor experimentale de laborator.

5.5.3.4. Determinarea substanţelor minerale totale (cenuşii)

Principiul metodei. Determinarea cenuşii se efectuează, în mod obişnuit, prin calcinarea probei în condiţii stabilite, prin metoda lentă la 550…650°C.

Determinarea conţinutului de cenuşă s-a determinat cu formula:

100

ba

bcCenusa [%], (5.4)

unde: a este masa creuzetului cu produs iniţial, în g; b - masa creuzetului gol, în g; c - masa creuzetului cu produs, după calcinare, în g.

În cazul părţii aeriene proaspătă provenită de la mentă valorile lui a, b, c şi conţinutul de cenuşă sunt:

a = 31,19 g; b = 28,25 g; c = 28,31 g

Cenuşa = 041,210094,2

06,0100

25,2819,31

25,2831,28100

ba

bc[%]

5.5.3.5. Determinarea conţinutului de ulei volatil prin metoda antrenării cu vapori de apă

Uleiurile volatile sunt amestecuri complexe de hidrocarburi alifatice şi aromatice şi derivaţii lor oxigenaţi (alcooli, aldehide, cetone, acizi), predominând compuşii din clasa terpenoidelor. Sunt, în general, lichide, insolubile în apă, solubile în solvenţi organici. Prezenţa uleiurilor volatile într-un produs vegetal este percepută foarte uşor prin prezenţa mirosului, care, în parte, se volatilizează în mediul exterior.


49


Principiul metodei constă în faptul că substanţele volatile din compoziţia produsului vegetal sunt antrenabile în prezenţa vaporilor de apă, chiar dacă, de regulă, temperaturile lor de fierbere sunt mult mai mari decât temperatura de fierbere a apei. Vaporii de apă antrenează substanţele volatile din produsul vegetal, care nefiind solubil în apă, se separă de aceasta prin stratificare.

În cazul părţii aeriene proaspătă provenită de la mentă volumul de ulei volatil extras este 0,36 ml, iar randamentul de extracţie este 0,36 ml la 100 g produs.

5.5.3.6. Efectuarea cercetărilor experimentale cu aparatul Zwick/Roell 5.0N

A fost testată rezistenţa la tăiere a plantele medicinale luate în studiu. S-au efectuat trei seturi de determinări, luându-se în lucru 1 bucată, 3 bucăţi şi 9 bucăţi de plante. S-au folosit cuţite cu tăiş drept unilateral cu unghiuri de ascuţire de 15, 30 şi 45° şi trei viteze de lucru, respectiv 50, 150 şi 300 mm/min. Baza de date a fost salvată şi ulterior s-au prelucrat rezultatele, cu ajutorul programului Microsoft Excel.

Fig. 5. 29. Imagini din timpul desfăşurării cercetărilor experimentale de laborator

Influenţa vitezei de tăiere asupra forţei de rezistenţă la tăiere Pentru evidenţierea influenţei vitezei asupra forţei de rezistenţă la tăiere a celor trei specii de

plante medicinale care constituie obiectul cercetărilor experimentale de laborator, operaţia de tăiere s-a efectuat folosind trei viteze de lucru, şi anume 50, 150 şi 300 mm/min şi cuţite de tăiere cu tăiş drept unilateral cu unghi de ascuţire de 15, 30 şi respectiv 45.Graficele preluate din soft-ul testXpert II al echipamentului de testare a materialelor sunt de forma celui prezentat în figura 5.30.

Fig. 5.30. Diagrama care evidenţiază forţele de rezistenţă la tăiere a materialului în raport cu

deplasarea cuţitului Această diagramă evidenţiază forţele de rezistenţă la tăierea cozii şoricelului – plantă proaspătă (1

bucată, 3 bucăţi şi 9 bucăţi) cu un cuţit cu tăiş drept unilateral cu unghiul de ascuţire de 30 şi la vitezele de tăiere de 50, 150 şi 300 mm/min.

1 buc, v=300 mm/min

1 buc, v=150 mm/min

1 buc, v=50 mm/min

3 buc, v=50 mm/min 9 buc, v=300 mm/min

3 buc, v=150 mm/min

3 buc, v=300 mm/min

9 buc, v=50 mm/min

9 buc, v=150 mm/min


50


5.5.3.7. Cercetarea experimentală a procesului de iradiere cu radiaţíi neionizante UV-C a fructelor de pădure

Primele operaţii efectuate au constat în analiza cantitativă prin cântărire a fructelor de pădure şi analiza calitativă prin examinarea organoleptică. S-a cercetat aspectul exterior, respectiv culoarea, mărimea, starea de curăţenie, impurităţile, starea de prospeţime etc.

Pentru determinarea culorii, mirosului şi gustului s-a procedat în acelaşi mod ca şi la plantele medicinale. Măsurarea diametrelor fructelor s-a făcut cu ajutorul şublerului electronic, exprimarea acestei valori făcându-se în mm.

5.5.3.8. Determinarea indicelui refractometric şi a conţinutului de glucide al probelor de fructe de pădure

Refractometria este o metodă optică de analiză, care constă în măsurarea indicilor de refracţie ai substanţelor (n) şi are la bază fenomenul de refracţie.

Fig.5.31. Imagini din timpul determinării indicelui refractometric şi a concentraţiei de

zahăr din fructele de pădure

5.5.3.9. Desfăşurarea cercetărilor privind tratarea cu radiaţii UV-C a fructelor de pădure Pentru a studia influenţa radiaţiilor neionizante UV-C asupra fructelor de pădure s-a utilizat

echipamentul din figura 5.32, prevăzut cu o lampă bactericidă tip SU 215, căruia i s-au ataşat 4 picioare de susţinere reglabile.

Fig. 5.32. Echipamentul folosit pentru iradierea fructelor cu radiaţii neionizante UV-C

Distanţa de la lampa UV-C la produsul supus decontaminării a fost reglată din picioarele de susţinere la 20 cm. Valoarea intensităţii radiaţiei (I) la această distanţă este, conform specificaţiilor tehnice ale producătorului, de 1,75 mW/cm2 şi ţinând cont de faptul că doza de iradiere D = I·t, rezultă că timpul minim necesar decontaminării va fi:

ssI

Dt 386,2

75,1

5


51


Fig. 5.34. Variaţia intensităţii radiaţiei UV-C cu distanţa []

Calculul este valabil pentru o suprafaţă plană, dar în ipoteza că produsele iradiate, respectiv fructele de pădure, au forma aproximativ sferică, atunci şi distribuţia radiaţiei pe suprafaţă va fi variabilă, având valoarea maximă în extremul superior („la pol”) şi descrescând către zero la „ecuator” (fig. 5.34).

Pentru a determina efectul bactericid al radiaţiilor neionizante UV-C asupra fructelor de pădure, s-au iradiat timp de 10 secunde 4 probe de zmeură şi afine, din flora spontană şi de cultură. După 10 secunde fructele au fost rotite manual cu 180o şi s-a continuat procesul încă 10 secunde.

Fructele tratate cu radiaţii neionizante UV-C au fost comparate zilnic cu probele martor netratate, timp de 5 zile. Temperatura medie la care s-au efectuat cercetările experimentale a fost de 25°C. Pentru a nu apărea fenomenul de fotoreactivare, în tot acest timp, fructele au fost menţinute la întuneric.

Eficienţa cea mai mare a tratamentului cu radiaţii neionizante UV-C s-a dovedit a fi în cazul zmeurei de cultură, după cum se poate vedea în fig. 5.35.

Fig. 5.35. Dezvoltarea microorganismelor pe zmeura de cultură netratată, după o perioada de 5 zile

Prin tratarea produselor cu radiaţii neionizante UV-C se constată o creştere a indicelui refractometric şi a concentraţiei de zahăr a fructelor de pădure.

5.5.3.10. Determinarea numărului total de germeni aerobi prin numărarea coloniilor

dezvoltate la 30C Determinarea numărului total de germeni aerobi (N.T.G.) s-a efectuat în cadrul Laboratorului

Sanitar Veterinar şi pentru Siguranţa Alimentelor, aparţinând Direcţiei Sanitară Veterinară şi pentru Siguranţa Alimentelor Braşov.

Standardul SR EN ISO 4833:2003, care stabileşte o metodă orizontală pentru enumerarea microorganismelor, prin numărarea coloniilor crescute pe un mediu solid, după incubarea aerobă la 30C, a reprezentat documentul de referinţă în conformitate cu care s-a desfăşurat această cercetare experimentală.


52


După expirarea perioadei de incubare, pentru numărarea coloniilor dezvoltate au fost reţinute plăcile Petri care conţineau 15…300 colonii la nivelul a două diluţii succesive. Numărarea coloniilor s-a efectuat folosind aparatul de numărare a coloniilor cu sistem de iluminare din figura 5.38.

Fig. 5.38. Aparatul folosit pentru numărarea coloniilor dezvoltate pe plăcile Petri

În figura 5.40 este prezentată distribuţia procentuală a numărului total de germeni dezvoltaţi pe zmeura netratată, cu valori cuprinse între 1·104…9,9·104 (30%) şi mai mari de 1,0·105 (70%) şi distribuţia procentuală a numărului total de germeni dezvoltaţi pe zmeura tratată cu radiaţii neionizante UV-C, cu valori cuprinse între 1,0·102…9,9·102 (70%) şi mai mari de 1,0·103 (30%).

ufc/g 10^4 30%

ufc/g 10^5 70%

ufc/g 10 2̂ 70%

ufc/g 10 3̂ 30%

Fig. 5.40. Distribuţia procentuală a N.T.G. aerobi dezvoltaţi pe zmeura netratată

şi pe zmeura tratată cu UV-C

Din datele înscrise în tabelele 5.11 şi 5.12 se poate constata că tratamentul cu UV-C asupra fructelor proaspete de zmeură de cultură determină reducerea semnificativă a numărului total de germeni aerobi, acest lucru influenţând pozitiv calităţile organoleptice ale acestora, precum şi durata lor de păstrare. Astfel, se constată că în timp ce la zmeura netratată cu UV-C numărul maxim de germeni aerobi a crescut până la valoarea de 1,8·105 ufc/g, la zmeura tratată acesta a ajuns la valoarea de 5,9·103 ufc/g.

5.5.4. Desfăşurarea cercetărilor experimentale în exploatare

Cercetările experimentale în exploatare s-au efectuat în cadrul Laboratorului de cercetare „Tehnologii în Industria Alimentară” din cadrul Institutului Naţional de Maşini Agricole (I.N.M.A.) Bucureşti, în perioada iunie-august 2013, conform metodicii de cercetare prezentate în figura 5.42 şi au avut ca obiectiv perfecţionarea tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi a fructelor de pădure.


53


Pregătirea produselor

Coada şoricelului proaspătă Sunătoare proaspătă Mentă proaspătă Coada şoricelului uscată Sunătoare uscatăMentă uscată

Fig. 5.42. Metodica desfăşurării cercetărilor experimentale în exploatare

Pentru desfăşurarea operaţiei de tăiere, plantele proaspete au fost cântărite cu balanţa analitică KERN EG 420-3NM şi s-a determinat numărul de plante corespunzător celor 250 g luate în lucru. S-a întocmit un tabel cu măsurătorile respective. În cazul plantelor medicinale uscate, a fost selectat un număr egal de plante cu cel corespunzător plantelor proaspete şi ulterior au fost cântărite. Măsurătorile efectuate sunt prezentate în tabelul 5.13. Plantele medicinale proaspete şi uscate au fost tăiate la două dimensiuni de 5 şi 12 mm. Pe durata procesului a fost monitorizat consumul energetic cu ajutorul aparatului CA 8334B (fig. 5.43).

Fig.5.43. Imagini din timpul desfăşurării cercetării experimentale din exploatare

Stabilirea regimului de tăiere

Tăiere la dimensiunea de 5 mm

Tăiere la dimensiunea de 12 mm

Efectuarea măsurătorilor şi analizei calitative

Determinarea influenței parametrilor procesului de sortare

Analiză calitativă

Stabilirea regimului de sortare

Sortare cu site cu orificii de

6,30/4,00/2,15 mm

Sortare cu site cu orificii de

13,20/8,00/5,00 mm

Analiză calitativă

Centralizarea şi prelucrarea datelor obţinute

Interpretarea datelor cercetărilor experimentale


54


În timpul procesului de sortare a fost monitorizat consumul energetic cu ajutorul aparatului de măsurare CA 8334B. De asemenea, a fost efectuată şi o măsurare a consumului energetic în gol. Datele au fost înregistrate într-o bază de date, pe baza cărora au fost întocmite diagrame cu consumul de energie al celor trei echipamente, în gol şi în sarcină.

5.5.4.1. Determinarea consumului energetic la prelucrarea primară a materialului vegetal

medicinal Aparatul folosit pentru determinări este un analizor trifazic de energie tip CA8334B Chauvin

Arnoux MN93A, care permite măsurarea, afişarea, memorarea, dar şi exportul înregistrărilor parametrilor urmăriţi (fig. 5.46) către un laptop sau PC prevăzut cu port serial.

Pentru achiziţia de date pe PC s-a utilizează software-ul QualiStar View v. 2.3, care permite atât vizualizarea graficelor rezultate (fig. 5.47), cât şi exportul de date în programul Microsoft Excel.

Fig. 5.47. Graficele vizualizate cu ajutorul software-ului Qualistar View v. 2.3

S-au măsurat tensiunile de fază şi de linie şi s-a urmărit variaţia în timp a puterilor active, reactive şi reale, precum şi a factorului de putere FP (cos φ). Măsurările s-au făcut în condiţiile în care tensiunile efective de fază, Vrms, precum şi cele de linie Urms au avut valorile din graficele din fig. 5.48. Se poate observa că diferenţele maxime de tensiune între faze nu depăşesc 1%.

Într-o primă etapă s-a măsurat puterea activă la mersul în gol pentru echipamentul de tăiat plante. Valoarea înregistrată a fost de 179 W.

În următoarea etapă, echipamentul a fost reglat pentru tăierea succesivă, la lungimea de 5 şi respectiv 12 mm, a celor trei specii de plante medicinale în stare proaspătă şi uscată. Toate speciile de plante au fost aduse printr-o ajustare prealabilă la lungimi egale de 210 mm.

Cu echipamentul de tăiere a materialului vegetal în sarcină, puterile active măsurate în cazul tăierii celor trei specii de plante medicinale au avut valorile din graficele din fig. 5.50…5.52.


55


150

160

170

180

190

200

210

220

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Timp, s

Pu

tere

a ac

tiva

, W

Sunatoare proaspata Sunatoare uscata Mers in gol

Fig. 5.59. Puterea activă măsurată la tăierea sunătorii proaspete şi uscate

la dimensiunea de 12 mm

Din graficele din figurile 5.50, 5.51 şi 5.52 se constată că puterile active măsurate în procesul de taiere au fost, în toate cazurile, mai mari pentru plantele proaspete, comparativ cu cele uscate. Astfel, de exemplu, în cazul tăierii mentei proaspete puterea activă a înregistrat valoarea maximă de 188 W, în timp ce la menta uscată aceasta a fost de maximum 183 W.

De asemenea, se remarcă faptul că puterea nu are o variaţie uniformă şi prezintă un trend descendent pentru toate speciile de plante medicinale tăiate.

Această variaţie în timp se datorează mai multor cauze şi anume: pentru orice plantă, diametrul tulpinii, dar şi rezistenţa ramificaţiilor scade ca valoare dinspre

rădăcină spre vârf, determinând trendul descendent al puterii măsurate. Această tendinţă de variaţie a forţei de rezistenţă la taiere de-a lungul unei tulpini a fost constatată şi în cadrul experimentelor efectuate în laborator, aşa cum se poate observa în graficul din figura 5.53;

Fig. 5.53. Variaţia forţei de tăiere de-a lungul unei tulpini de sunătoare

Fig. 5.54. Influenţa unghiului de intrare sub cuţit asupra forţei de rezistenţă la tăierea mentei

proaspete

15˚ 30˚

45˚

60˚

Sunătoare - 17 tăieri transversale la distanţa de 12 mm între ele


56


Forţa de rezistenţă la tăiere creşte cu unghiul de tăiere deoarece, odată cu mărirea acestuia, creşte proporţional şi aria secţiunii tăiate. Astfel, în cazul tăierii mentei proaspete cu unghiul de intrare sub cuţit de 60 forţa de rezistenţă la tăiere are valoarea de 43 N, în timp ce la unghiul de intrare sub cuţit de 15 este de 37 N.

Studiind graficul din figura 5.56 se poate constata că energia activa Wp consumată pentru tăierea plantelor, într-un timp de 17 secunde este aria suprafeţei cuprinsă între graficul de variaţie a puterii şi axa ox şi reprezintă suma ariilor celor „n” dreptunghiuri formate. Această energie se poate calcula cu ajutorul formulei:

n

kkp tPW

1

. (5.13)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Timp, s

Pu

tere

a ac

tiva

, W

Sunatoare proaspata

Fig. 5.56. Variaţia puterii active în cursul procesului de tăiere a sunătorii proaspete

Exemplificând, în timpul procesului de tăiere a 0,25 kg sunătoare proaspătă, respectiv a 66 de fire de plantă, s-a calculat o energie activă consumată Wp= 3244 W·s. În această energie totală este cuprinsă şi energia consumată şi în afara tăierii propriu-zise, măsurată ca fiind energia consumată în gol (fig. 5.57), respectiv 3048 W·s sau J. Dacă se scade din energia activă consumată în sarcină, cea consumată în gol, se obţine energia activă utilizată pentru procesului de tăiere, şi anume 196 J.

Pe baza cercetării experimentale din laborator efectuată cu aparatul Zwick/ Roell 5.0N, având ridicate diagramele de variaţie a forţei de rezistenţă la tăiere în funcţie de deplasarea cuţitului, se poate calcula energia de tăiere, ca fiind aria suprafeţei cuprinse între graficul de variaţie a forţei şi axa ox, care reprezintă deplasarea. Graficele s-au realizat în Microsoft Excel, folosindu-se şi facilităţile acestui program pentru efectuarea calculelor (fig. 5.58).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Numar bucati plante taiate

En

erg

ia d

e ta

iere

, J

Coada soriceluluiproaspata

Coada soriceluluiuscata

Menta proaspata

Menta uscata

Sunatoare proaspata

Sunatoare uscata

Fig. 5.59. Variaţia energiei de tăiere în funcţie de numărul de plante tăiate


57



58

Valoarea energiei rezultată din calcule (163 J) a fost mai mică decât cea măsurată (196 J) deoarece, în procesul de tăiere mai apar şi alte consumuri energetice, precum: energia consumată pentru transportul produselor şi cea datorată frecării dintre plante şi banda transportorului în procesul de comprimare a acestora înaintea tăierii (fig. 5.60).

În mod similar s-au calculat energiile de taiere pentru toate plantele care fac obiectul cercetării experimentale, datele rezultate fiind prezentate în figura 5.61.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Ene

rgia

de

taie

re, J

Energia de taiere masurata in sarcina peechipamentul de taiere Herbcut TS 1340

Energia de taiere masurata in laboratorpe aparatul Zwick/Roell 5.0N

Sunătoare proaspătă

Sunătoare uscată

Coada şoricelului proaspătă

Coada şoricelului uscată

Mentă proaspătă

Mentă uscată

Fig. 5.61. Energiile de tăiere a celor trei specii de plante măsurate în cercetările experimentale

din exploatare şi din laborator

În urma calculelor efectuate a rezultat că energia activă consumată efectiv în procesul de tăiere este foarte mică, reprezentând circa 1,4…6,4% din energia totală consumată.

O concluzie importantă a cercetărilor experimentale efectuate este că, deşi puterile active măsurate au fost foarte apropiate ca valoare în cazul tuturor plantelor (fig. 5.63), valoarea energiei consumate pentru separarea pe sorturi de dimensiuni a fost mai mare pentru plantele proaspete, acest lucru datorându-se faptului că acestea au necesitat o durată mai mare de sortare în comparaţie cu cele uscate.

280

290

300

310

320

0 10 20 30 40 50 6Timp, s

Pu

tere

a ac

tiva

, W

0

Sunatoare uscata Sunatoare proaspata Coada soricelului uscata

Coada soricelului proaspata Menta uscata Menta proaspata

Mers in gol

Fig. 5.63. Variaţia puterilor active în timp, în procesul de sortare


Se observă că puterile active prezintă o variaţie aproape sinusoidală, cu o amplitudine relativ mică, lucru datorat faptului că acţionarea sortatorului este asigurată de două motoare cu excentric.

Mers in gol

303,6 W

Sunatoare uscata

313,8 W

Sunatoare proaspata317,1 W

Coada soricelului

uscata313,9 W

Coada soricelului proaspata318,1 W

Menta uscata

313,5 W

Mentaproaspata317,4 W

Fig. 5.64. Valorile medii calculate ale puterilor active în procesul de sortare

S-a constatat faptul că energia activă aferentă numai procesului de sortare reprezintă între

3,16…4,56% din energia activă totală consumată în sarcină (fig. 5.65).

Energia totala/efectiv consumata sunatoare

uscata

Energia totala/efectiv consumata, sunatoare

proaspata

Energia totala/efectiv consumata, coada soricelului uscata

Energia totala/efectiv consumata, coada

soricelului proaspata

Energia totala/efectiv consumata, menta uscata

Energia totala/efectiv consumata, menta

proaspata

0

5000

10000

15000

20000

25000

En

erg

ia c

on

sum

ata,

J

Fig. 5.65. Comparaţie între energia totală consumată şi energia efectiv consumată în cadrul

procesului de sortare

5.5.4.2. Determinarea calităţii materialului mărunţit Pentru determinarea calităţii mărunţirii materialului au fost întocmite tabelele 5.15…5.17 cu

masele celor patru categorii de sorturi obţinute în urma sortării. Pe baza datelor au fost trasate şi diagramele reprezentând gradul de sortare obţinut pentru cele două lungimi de tăiere de 5 şi 12 mm.

Reprezentarea grafică a gradului de sortare pentru cele trei specii de plante medicinale din cele două categorii proaspete şi uscate este prezentată în figurile 5.66…5.69.


59


0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

50,00%

Gra

dul d

e so

rtar

e, %

peste 6,3 mm 4,01…6,3 mm 2,16…4,0 mm sub 2,15 mm

Dimensiunea sorturilor, mm

Coada şoriceluluiproaspătă, 5 mm

Mentă proaspătă,5 mm

Sunătoareproaspătă, 5 mm

Fig. 5.66. Gradul de sortare pentru plantele medicinale proaspete,

tocate la dimensiunea de 5 mm

Datele obţinute experimental sunt prelucrate în tabelul 5.18 în vederea reprezentării grafice şi a interpretării acestora. În coloanele 2 şi 3 sunt prezentate dimensiunile ochiurilor sitelor folosite la operaţia de sortare şi cantităţile de material colectate pe sorturi de dimensiuni. Pentru exemplificare se consideră datele obţinute la sortarea sunătorii tocată la 12 mm. În coloana 4 se calculează frecvenţele relative pe clase de dimensiuni, iar în coloanele 5 şi 6 frecvenţele relative cumulate pentru refuzuri, respectiv pentru cernuturi.

Tabelul 5.18 Prelucrarea datelor obţinute experimental la sortarea sunătorii tocate la 12 mm

Nr. crt. xi ΔRi

M

RQ i

i

4

1 M

RQ i

Ri RiCi QQ 1

1 2 3 4 5 6 UM mm g - - -

1 - 0 0 0 1 2 13,20 21,3 0,0852 0,0852 0,9148 3 8,00 60,7 0,2428 0,328 0,672 4 5,00 123,4 0,4936 0,8216 0,1784 5 0 44,6 0,1784 1 0

4

1

250 gRM i

În figura 5.70 este reprezentată curba frecvenţelor relative cumulate a refuzurilor, obţinută pe baza datelor din tabelul 5.18.

Fig. 5.70. Curba frecvenţelor relative cumulate a refuzurilor la sortarea sunătorii proaspete,

tocate la dimensiunea de 12 mm


60


5.5.4.3. Determinarea influenţei amplitudinii oscilaţiilor asupra procesului de sortare

Pentru calcularea amplitudinii mişcării oscilatorii efectuate de sitele sortatorului s-a amplasat un accelerometru cu măsurare simultană pe trei axe în 6 puncte importante, respectiv în cele patru colţuri ale ramei şi în două puncte simetrice în planul median (fig. 5.71).

a b

Fig. 5.71. Amplasarea accelerometrului pe rama sitei în colţul stânga-jos a – vedere generală; b - detaliu privind amplasarea accelerometrului

Pentru efectuarea măsurătorilor s-au folosit: accelerometru piezoelectric cu măsurare pe 3 axe tip amplificator pe 3 canale tip 480B21, producător PCB Piezotronics, SUA, (fig. 5.72), care

realizează condiţionarea semnalelor primite de la accelerometru şi amplificarea acestora în trei game posibile (x1, x10, x100);

Fig. 5.72. Amplificator de semnal tip 480B21 Fig. 5.73. Placă de achiziţie pe 4 canale tip NI 9233

placa de achiziţie pe 4 canale tip NI 9233 produsă de National Instruments, SUA (fig. 5.73),

care realizează conversia semnalului de intrare analog în semnal digital, semnal care este transmis mai departe către PC (laptop).

Pentru a putea realiza cuplarea ieşirii seriale a plăcii de achiziţie la una dintre intrările USB ale laptop-ului s-a utilizat un adaptor tip NI USB-9162 produs de National Instruments.

Pentru achiziţia de date s-a folosit o diagramă - bloc (fig. 5.75) realizată cu ajutorul software-ului LabVIEW. Pentru realizarea schemei logice s-a configurat instrumentul de măsurare şi s-au creat înregistratoarele grafice. Reprezentarea instrumentelor fizice s-a realizat cu ajutorul elementelor grafice existente în biblioteca limbajului de programare grafică LabVIEW.

Perioada de eşantionare a fost aleasă 0,5 ms. Timpul de măsurare a fost de 9 secunde pentru fiecare punct în parte, în graficele din figura 5.76, prezentându-se primele 3 secunde de măsurare.

Variaţia acceleraţiei pe fiecare axă în parte, în gol şi în sarcină, într-un interval de 0,5 secunde, este prezentată în figura 5.77.


61


Variaţia acceleraţiei pe axa ox, in gol

-10

-5

0

5

100

0,02

0,04

0,07

0,09

0,11

0,13

0,15

0,18 0,2

0,22

0,24

0,26

0,29

0,31

0,33

0,35

0,37 0,4

0,42

0,44

0,46

0,48

Timp, s

Acc

eler

aţia

, m

/s²

Acceleraţia pe axa ox

g

Variaţia acceleraţiei pe axa ox, in sarcină

-10

-5

0

5

10

0

0,02

0,04

0,07

0,09

0,11

0,13

0,15

0,18 0,2

0,22

0,24

0,26

0,29

0,31

0,33

0,35

0,37 0,4

0,42

0,44

0,46

0,48

Timp, s

Acc

eler

aţia

, m

/s²

Acceleraţia pe axa ox

Variaţia acceleraţiei pe axa oy, in gol

-30

-20

-10

0

10

20

30

0

0,02

0,04

0,07

0,09

0,11

0,13

0,15

0,18 0,2

0,22

0,24

0,26

0,29

0,31

0,33

0,35

0,37 0,4

0,42

0,44

0,46

0,48

Timp, s

Acc

eler

aţia

, m

/s²

Acceleraţia pe axa oy

g

Variaţia acceleraţiei pe axa oy, in sarcină

-30

-20

-10

0

10

20

30

0

0,02

0,04

0,07

0,09

0,11

0,13

0,15

0,18 0,2

0,22

0,24

0,26

0,29

0,31

0,33

0,35

0,37 0,4

0,42

0,44

0,46

0,48

Timp, s

Acc

eler

aţia

, m

/s²

Acceleraţia pe axa oy

Variaţia acceleraţiei pe axa oz, in gol

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

0

0,02

0,04

0,07

0,09

0,11

0,13

0,15

0,18 0,2

0,22

0,24

0,26

0,29

0,31

0,33

0,35

0,37 0,4

0,42

0,44

0,46

0,48

Timp, s

Acc

eler

aţia

, m

/s²

Acceleraţia pe axa oz

g

Variaţia acceleraţiei pe axa oz, in sarcină

-40

-30

-20

-10

0

10

20

300

0,02

0,04

0,07

0,09

0,11

0,13

0,15

0,18 0,2

0,22

0,24

0,26

0,29

0,31

0,33

0,35

0,37 0,4

0,42

0,44

0,46

0,48

Timp, s

Acc

eler

aţia

, m

/s²

Acceleraţia pe axa oz

Fig. 5.77. Variaţia acceleraţiei pe axele ox, oy şi oz, în gol şi în sarcină

Amplitudinile maxime, pe cele trei direcţii, în gol au fost calculate cu relaţiile:

mmaa

Agxgx

xg 7,0164

05,7

4 2222max

2max

, (5.17)

mmaa

Agygy

yg 37,2164

96,23

4 2222max

2max

, (5.18)

mmaa

Agzgz

zg 46,2164

88,24

4 2222max

2max

. (5.19)

Calculând similar acceleraţia medie a sitei vibratoare pe direcţiile ox, oy şi oz, în sarcină, s-au obţinut următoarele valori pentru amplitudinile maxime:

2max /55,5 sma sx ; , mmAxs 55,0

2max /99,22 sma sy ; , mmAys 27,2

2max /89,19 sma sz ; mmAzs 97,1 ,

unde: sxa max , sya max , sza max reprezintă media acceleraţiilor maxime pe direcţiile ox, oy şi oz, în

intervalul considerat, în sarcină, iar , , - amplitudinile maxime pe cele trei direcţii, în

sarcină. În urma efectuării calculelor s-a concluzionat că amplitudinile oscilaţiilor pe direcţiile oy şi oz se înscriu în valorile prescrise de literatura de specialitate respectiv, între 1 şi 6 mm.

xsA ysA zsA


62


5.6. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor cercetărilor experimentale În urma prelucrării datelor înregistrate de către echipamentul de testare a materialelor Zwick/

Roell 5.0N au fost întocmite diagramele care evidenţiază variaţia valorilor forţelor de rezistenţă la tăiere a plantelor medicinale în stare proaspătă şi uscată, folosind cuţite de tăiere cu tăiş drept unilateral cu unghi de ascuţire de 15, 30 şi respectiv 45, precum şi trei viteze de lucru de 50, 150 şi 300 mm/min.

Diagramele 5.78…5.80 reprezintă variaţia valorilor forţelor de rezistenţă obţinute la tăierea celor trei specii de plante medicinale în stare proaspătă şi uscată folosind cuţite cu tăiş drept cu unghiuri de ascuţire de 15, 30 şi 45.

35,9936,19

22,28

35,7438,04

57,78

34,9835,39

21,96

30,1529,84

49,07

31,3434,4

21,55

26,4826,12

35,35

0

10

20

30

40

50

60

Forţ

a m

aximă,

N

50 mm/min 150 mm/min 300 mm/min

Coada şoriceluluiproaspătă

Coada şoriceluluiuscată

Mentă proaspătă

Mentă uscată

Sunătoareproaspătă

Sunătoare uscată

Fig. 5.78. Variaţia valorilor forţelor de rezistenţă obţinute la tăierea celor trei specii de plante

medicinale cu un cuţit cu tăiş drept cu unghi de ascuţire de 15

Graficele prezentate evidenţiază faptul că viteza influenţează procesul de tăiere a plantelor medicinale, în sensul că forţa de rezistenţă la tăiere se diminuează odată cu creşterea vitezei de lucru.

Influenţa unghiului de ascuţire a cuţitelor asupra forţei de rezistenţă la tăiere Influenţa pe care o are unghiului de ascuţire a tăişului cuţitului folosit în procesul de tăiere asupra

forţei de rezistenţă la tăiere a celor trei specii de plante medicinale s-a evidenţiat prin folosirea cuţitelor cu tăiş drept unilateral, cu unghiuri de ascuţire de 15, 30 şi 45.

Diagramele din figurile 5.81…5.84 reprezintă variaţia valorilor forţelor de rezistenţă obţinute la tăierea celor trei specii de plante medicinale aflate în stare proaspătă şi uscată, cu folosirea unor cuţite cu tăiş drept unilateral, cu unghiuri de ascuţire de 15, 30 şi 45, la viteza de lucru de 50, 150 şi 300 mm/min.

35,9936,19

22,28

35,7438,04

57,7851,1749,6

37,05

67,45

77,7

91,15

6368,32

53,42

67,59

95,04

116,94

0

20

40

60

80

100

120

Forţa

max

imă,

N

15 30 45

Unghiuri de ascuţire, grade

Coada şoriceluluiproaspătă, v=50mm/min

Coada şoriceluluiuscată, v=50 mm/min

Mentă proaspătă, v=50 mm/min

Mentă uscată, v= 50mm/min

Sunătoare proaspătă,v= 50 mm/min

Sunătoare uscată, v=50 mm/min

Fig. 5.81. Variaţia valorilor forţelor de rezistenţă obţinute la tăierea celor trei specii de plante medicinale cu folosirea unor cuţite cu tăiş drept cu unghiuri de ascuţire de15, 30 şi 45, la viteza de 50

mm/min


63


Se constată faptul că unghiul de ascuţire al cuţitului influenţează procesul de tăiere, în sensul că valorile forţei de rezistenţă la tăiere cresc direct proporţional cu creşterea valorii unghiului de ascuţire a cuţitului. Astfel, la tăierea mentei proaspete cu un cuţit având unghiul de ascuţire de 15 s-a înregistrat o forţă de rezistenţă la tăiere de 21,55 N, în timp ce la tăierea cu un cuţit având unghiul de ascuţire de 45, forţa de rezistenţă la tăiere înregistrată a avut valoarea de 40,24 N.

Alegerea variantei optime a tehnologiei de prelucrare a plantelor medicinale

În scopul alegerii unei variante optime de tehnologie de prelucrare a plantelor medicinale s-au studiat variantele I şi a II-a din figura 5.84.

VARIANTA I VARIANTA a II-a

Fig. 5.83. Variante tehnologice de condiţionare a plantelor medicinale

Pe baza datelor obţinute din cercetările experimentale din laborator şi din exploatare şi studiind

cele două variante tehnologice pentru prelucrarea plantelor medicinale se poate constata că la sortarea plantelor proaspete, durata procesului este mai mare, cu implicaţii asupra creşterii consumului energetic. Tăierea plantelor proaspete şi uscarea ulterioară a acestora poate aduce o uşoară diminuare a consumului energetic în procesul de uscare (dacă se efectuează uscarea în cuptoare electrice), datorită micşorării dimensiunilor acestora.

În situaţia în care plantele medicinale cu conţinut ridicat de uleiuri volatile urmează a fi procesate pentru extracţia uleiurilor volatile, este de preferat ca acestea să fie tăiate în stare proaspătă. Pentru celelalte specii de plante a căror utilizare ulterioară este aceea de comercializare sub formă de ceaiuri este mai avantajoasă varianta a II-a.

Perfecţionarea variantelor tehnologice de prelucrare primară a plantelor medicinale se poate realiza prin scăderea consumului energetic specific (energie consumată/ tonă de produs) sau prin creşterea capacităţii de lucru.

Capacitate de lucru maximă a liniei de condiţionare este determinată de capacitatea de lucru maximă a echipamentului de tăiere, deoarece acesta este primul echipament al liniei de prelucrare.

Capacitatea de lucru a echipamentului depinde la rândul ei de mai mulţi factori printre care debitul transportorului propriu şi frecvenţa de cădere a cuţitului.

SORTARE MANUALĂ

ANALIZĂ CALITATIVĂ

TOCARE

SORTARE ŞI ELIMINARE CORPURI STRĂINE


RECOLTARE RECOLTARE

SORTARE MANUALĂ


USCARE

TOCARE

SORTARE ŞI ELIMINARE CORPURI STRĂINE

USCARE ANALIZĂ CALITATIVĂ


64


Materialul este transportat de la gura de alimentare prin intermediul a două benzi de cauciuc continue, cea superioară presând plantele cu o forţă din ce în ce mai mare atunci când acestea se apropie de cuţitul de tăiere (fig. 5.84).

Fig. 5.84. Modul de funcţionare al transportorului echipamentului de tăiere

şi gura de ieşire spre cuţitul de tăiere

Dacă se alege un alt tip de motoreductor, care sa aibă o turaţie a arborelui de ieşire superioară celui existent, se poate realiza concomitent, atât mărirea vitezei benzii, cât şi frecvenţa de cădere a cuţitului în procesul de tăiere, mărindu-se implicit capacitatea de lucru a echipamentului.

Studiind variaţia factorului de putere cos φ, s-a constatat că acesta are o valoare foarte mică (0,28…0,32), ceea ce determină o valoare mare a puterii reactive, şi implicit un preţ de achiziţie al energiei electrice mai mare. Astfel, de exemplu, pentru tăierea sunătoarei proaspete, puterea reactivă medie măsurată a fost de 596 VAR.

Micşorarea valorii puterii reactive se poate obţine prin utilizarea raţională a motorului electric, astfel încât să fie încărcat, pe cât posibil, la o putere de cel puţin 75% din puterea lui nominală.

Ţinând cont de acest lucru se recomandă alegerea cu atenţie a motoreductorului, în sensul că acesta să nu fie supradimensionat.

De asemenea, se recomandă alegerea unei benzi transportoare din cauciuc cu faţa striată (fig. 5.86), care să aibă un coeficient mare de frecare cu plantele şi să permită înaintarea acestora spre cuţitul de tăiere simultan cu banda, fără alunecare.

Fig. 5.86. Tipuri de benzi transportoare pentru produse alimentare, cu faţă striată, antiderapantă

Pe baza datelor măsurate se poate compara energia electrică consumată în cazul prelucrării plantelor în stare proaspătă sau după uscarea acestora (cele două variante tehnologice de condiţionare)

În figura 5.87 este prezentat un grafic comparativ al energiilor consumate în cele două variante tehnologice de condiţionare.


65


Sunatoare uscata

Sunatoare proaspata

Coada soricelului uscata

Coada soricelului proaspata

Menta uscata Menta proaspata0

0,2

0,4

0,6

0,8

1E

ne

rgia

co

ns

um

ata

, KW

h

Fig. 5.87. Energiile consumate în cele două variante tehnologice de condiţionare

În urma analizei datelor înregistrate a rezultat faptul că prelucrarea plantelor în stare uscată aduce

o economie de energie electrică de 1,7% …3% faţă de prelucrarea acestora în stare proaspătă.


66


6. CONCLUZII FINALE

6.1. Concluzii generale

1. Plantele medicinale şi fructele de pădure sunt produse horticole folosite de oameni în alimentaţie şi în terapeutică. Aceste produse pot fi clasificate după caractere generale comune, dar şi din punct de vedere botanic, comercial, tehnologic, horticol, anatomo-structural, precum şi după modul de întrebuinţare al acestora. Delimitarea între plante medicinale şi fructe de pădure se poate face din punct de vedere tehnologic, după posibilităţile lor de utilizare ca materie primă în industria alimentară sau farmaceutică, sau după componentul chimic cu ponderea cea mai mare.

2. Cele mai importante plante medicinale şi aromatice care cresc în flora spontană din România şi care sunt prezentate în lucrare sunt: urzica, trei fraţi pătaţi, păducelul, creţişoara, creţuşca, ghinţura galbenă, cimbrişorul, coada şoricelului, valeriana, angelica, sunătoarea şi coada calului. De asemenea, cele mai importante plante medicinale şi aromatice cultivate în România, prezentate în lucrare sunt: chimenul, lavanda, menta, muşeţelul şi echinacea.

3. Apa este un constituent de bază al celulelor din plantele medicinale şi nicio reacţie chimică nu se produce în absenţa ei. Conţinutul de apă din planta verde este cuprins între 40...90% şi variază în funcţie de organele acesteia. Astfel, herba, frunzele şi florile au un conţinut în apă cuprins între 70...85%, tulpinile între 50...65%, iar rădăcinile între 50...65%.

4. Cele mai importante substanţe organice conţinute de plantele medicinale şi aromatice sunt glucidele, lipidele, substanţele proteice, acizii organici, substanţele tanante, vitaminele, enzimele, uleiurile eterice etc. Dintre substanţele minerale se remarcă compuşii principalelor metale: potasiu, sodiu, calciu, magneziu, fier, zinc etc. Conţinutul în substanţe minerale variază de la o specie la alta şi este influenţat de condiţiile pedo-climatice şi de tehnologia de cultură.

5. Fructele de pădure se remarcă printr-un conţinut ridicat în apă, datorită căruia contribuie la asigurarea necesarului hidric al organismului. De asemenea, datorită conţinutului bogat în vitamine şi săruri minerale, precum şi a aportului în glucide, protide, şi lipide, fructele de pădure reprezintă alimente cu o valoare nutritivă importantă.

6. Datorită particularităţilor fizico-chimice, a structurii morfologice şi fiziologice, fructele de pădure se încadrează în categoria fructelor excesiv de perisabile. Conţinutul ridicat în apă (circa 86%) şi în zaharuri (circa 12%) al fructelor de pădure constituie un substrat nutritiv favorabil înmulţirii şi activităţii microorganismelor, atât în timpul creşterii şi maturării, cât şi în timpul păstrării şi depozitării.

7. Fructele de pădure se consumă în stare proaspătă, dar au şi o largă utilizare ca materie primă în industria alimentară, pentru prepararea sucurilor naturale şi concentrate, siropurilor, dulceţurilor, a băuturilor răcoritoare, pentru aromatizarea băuturilor alcoolice, precum şi în industria farmaceutică.

8. Deşi cea mai mare parte din producţia de fructe de pădure este obţinută din flora spontană, în vederea conservării biodiversităţii şi a echilibrului ecologic, unele specii de arbori şi arbuşti fructiferi au fost adaptate în cultură, creându-se soiuri noi, cu o productivitate mai mare.

9. Cei mai importanţi arbuşti fructiferi din flora spontană a României, prezentaţi în lucrare, sunt: afinul negru, merişorul, cătina albă, măceşul, zmeurul şi murul. De asemenea, cei mai importanţi arbuşti fructiferi cultivaţi în România şi prezentaţi în lucrare sunt: afinul negru, cătina, zmeurul şi murul.

10. În România, conform datelor statistice ale FAOSTAT, în perioada 2006...2010, valoarea maximă a producţiei totale de fructe de pădure (6917 tone) a fost înregistrată în anul 2006. În anul 2008, producţia totală s-a diminuat cu 27%, ajungând la 5054 tone, iar în 2010 s-a înregistrat cea mai scăzută valoare a producţiei totale de fructe de pădure (5010 tone).

11. În ultimii ani, merişorul a devenit un arbust fructifer cu perspectivă de a fi introdus în cultură. Conform datelor publicate de FAOSTAT, în anul 2010, România se plasa pe locul 7 în topul producţiei de merişor la nivel mondial, pe locul 8 în topul producătorilor mondiali de afine şi pe locul 10 la suprafaţa cultivată cu acest arbust fructifer.

12. Producţia mondială de zmeură în perioada 2000...2002 a fost de circa de 400 mii tone, din care 75% s-au obţinut în Europa. Printre principalele ţări producătoare de zmeur din Europa se pot aminti: Polonia,


67


Germania, Italia, Marea Britanie etc. Suprafaţa cultivată cu zmeur, în România, în perioada 2000...2002 s-a încadrat între 150...250 hectare, obţinându-se o producţie de maximum 4 mii tone.

13. La nivelul anului 2010, România s-a situat pe locul 36 în topul ţărilor cultivatoare de zmeur, cu o suprafaţă cultivată de 15 ha, şi pe locul 39 în clasamentul producătorilor mondiali de zmeură, cu 31 de tone. Comparativ cu anul 2002, se constată o diminuare semnificativă atât a suprafeţei cultivate, cât şi a producţiei obţinute din această cultură. Datele FAOSTAT mai evidenţiază faptul că în România se recoltează circa 2000 tone anual zmeură provenită din flora spontană.

14. Datorită condiţiilor de cultură şi de recoltare, în masa de plante medicinale şi fructe de pădure se pot găsi o serie de impurităţi şi corpuri străine care trebuie înlăturate pentru a fi respectate cerinţele tehnice de calitate cu privire la conţinutului maxim al acestora.

15. Calitatea plantelor medicinale şi a fructelor de pădure este definită de suma proprietăţilor fizice, chimice şi tehnologice ale acestora şi care le determină gradul de utilitate, adică măsura în care pot satisface cerinţele consumului. Pentru a fi satisfăcute aceste cerinţe, plantele medicinale şi fructele de pădure trebuie să îndeplinească anumite condiţii de calitate. Aceste condiţii au un caracter complex, întrucât pe lângă caracteristicile fizice şi chimice, cerinţa de calitate include şi capacitatea plantelor medicinale şi a fructelor de pădure de a rezista la transport, la păstrare etc.

16. Păstrarea pe perioade mai îndelungate a plantelor medicinale şi fructelor de pădure în stare proaspătă este însoţită în mod inevitabil de o serie de modificări de natură microbiologică, biochimică sau fizico-chimică, care determină scăderea calităţii produselor.

17. Condiţionarea, efectuată imediat recoltare sau concomitent cu aceasta constă în îndepărtarea impurităţilor şi a corpurilor străine din masa produsului. Cu toate că la recoltarea fructelor se separă o bună parte din impurităţile de origine vegetală sau minerală din masa de produs, îndepărtarea celor care rămân este una din operaţiile importante ale procesului de condiţionare.

18. Prezenţa în masa de produs a impurităţilor şi corpurilor străine implică numeroase aspecte negative, care generează pierderi pentru producătorii sau procesatorii de plante medicinale şi fructe de pădure. Având în vedere toate aceste aspecte, necesitatea şi obligativitatea condiţionării plantelor medicinale şi a fructelor de pădure constituie o cerinţă pentru a se asigura condiţiile optime de păstrare, comercializare, consum şi prelucrare a acestei categorii de produse.

19. Produsele vegetale proaspăt recoltate conţin diverse impurităţi, reprezentate de componentele degradate biologic, componentele cu dimensiuni sub limita admisă, precum şi de corpurile străine constituite din diverse particule necomestibile (pietre, bulgări de pământ, praf, alte resturi vegetale etc.).

20. În funcţie de specii şi de dotarea tehnică avută la dispoziţie, condiţionarea plantelor medicinale se poate executa manual sau mecanizat (cu echipamente, denumite separatoare, destinate separării după anumite criterii, a uneia sau a mai multor componente dintr-un amestec eterogen solid – solid.

21. Din punct de vedere al principiului aplicat, operaţia de sortare se poate realiza pe baza mai multor variante, precum: pe baza diferenţei de formă a particulelor, operaţia purtând denumirea de triere; pe baza susceptibilităţii magnetice diferite, operaţia fiind denumită sortare magnetică; pe baza diferenţei de culoare a particulelor, operaţia purtând denumirea de sortare după culoare.

22. Pe plan internaţional se observă tendinţa folosirii unor echipamente tehnice mai complexe de separare a impurităţilor, care folosesc principii combinate de separare şi care sunt prevăzute cu sisteme programabile pentru controlul proceselor de lucru şi reglarea valorilor parametrilor funcţionali.

23. În ceea ce priveşte condiţionarea plantelor medicinale şi aromatice prin mărunţire se evidenţiază faptul că această operaţie are ca obiect reducerea dimensiunilor materiilor prime sub acţiunea unor forţe mecanice şi că acest proces trebuie să se realizeze în aşa fel încât materialul prelucrat să nu sufere modificări nedorite, cum ar fi impurificarea sau încălzirea excesivă. Sunt exemplificate în lucrare echipamentele realizate de firmele Euro Prima, Tecnolab şi Franz Sagemüller.

24. Pentru condiţionarea plantelor medicinale prin uscare s-au realizat şi se utilizează o serie de echipamente, precum: uscătoare solare tunel, uscătoare cu cameră de uscare, uscătoare tunel, uscătoare cu benzi multiple, uscătoare rotative cu rame, echipamente de uscare cu radiaţii infraroşii, echipamente de uscare cu microunde şi echipamente de uscare prin liofilizare.

25. Condiţionarea prin spălare se aplică în scopul îndepărtării pământului aderent, a prafului şi a reziduurilor de substanţe fitosanitare din sol rămase pe produse în urma operaţiei de recoltare (în special


68


a rădăcinoaselor). În acest scop sunt utilizate echipamente de spălat prin imersie şi barbotare de aer, cu tambur rotativ, cu tambur vibrator sau echipamente de spălat prin stropire.

26. Stabilizarea enzimatică este o operaţie de condiţionare prin care se urmăreşte inhibarea enzimelor care catalizează procesele de hidroliză, oxido-reducere, polimerizare, în urma cărora se obţin compuşi mai puţin activi sau inactivi din punct de vedere terapeutic, mai cunoscute fiind echipamentele realizate în acest scop de firme din Franţa şi Germania.

27. Condiţionarea fructelor de pădure reprezintă un proces care presupune succesiunea unor operaţii specifice, precum: separarea de impurităţi, sortarea după diferite criterii: formă, culoare, grad de vătămare, sănătate, selectarea după anumite caracteristici, calibrarea după mărime sau greutate, iradierea etc.

28. Prin operaţia de condiţionare a fructelor de pădure se urmăreşte creşterea duratei de conservabilitate a acestora, concomitent cu menţinerea calităţilor nutritive, a proprietăţilor organoleptice şi a compoziţiei chimice, cât mai apropiate de cele ale fructelor în stare proaspătă.

29. Pentru sortarea fructelor de pădure se folosesc echipamente ale căror principii de funcţionare se bazează pe separarea după dimensiune, separarea în curenţi de aer după proprietăţile aerodinamice ale particulelor, separarea după culoare etc.

30. Separarea impurităţilor din masa de produs după culoare este cea mai complexă metodă de separare atât a impurităţilor de cele mai diverse tipuri, cât şi a produselor cu anumite defecte. Pentru sortarea optică după culoare sunt folosite camere de înaltă rezoluţie şi de mare viteză, care dispun de un sistem avansat de focalizare, fiind prevăzute cu obiective performante.

31. Realizări recente ale firmelor Best şi Bühlergroup constau în dezvoltarea unor tehnologii inovative care permit efectuarea sortării în funcţie de caracteristicile biologice ale produselor sau în funcţie de conţinutul de apă din produse.

32. Condiţionarea prin tratare cu radiaţii neionizante UV-C prezintă elemente specifice de mare interes teoretic şi practic, în acest sens fiind realizate şi o serie de echipamente de către firmele Midas Electronic, UV Technology şi Reycon Systems.

6.2. Concluzii privind cercetările teoretice şi experimentale

1. Condiţionarea plantelor medicinale reprezintă un ansamblu de operaţii executate manual sau mecanizat, în scopul obţinerii unui material vegetal de calitate, care să corespundă criteriilor privitoare la conţinuturile maxime de impurităţi, corpuri străine, umiditate.

2. Succesiunea operaţiilor în cadrul procesului de prelucrare primară a plantelor medicinale este determinată, în primul rând, de materia primă (specie, organ al plantei etc.), precum şi de scopul urmărit pentru valorificarea acestora (ambalare şi comercializare sub formă de ceaiuri, depozitare sau prelucrare ulterioară în diverse industrii).

3. Materia primă vegetală recoltată poate fi utilizată atât în stare proaspătă, cât şi uscată. În cazul în care aceasta este procesată în stare proaspătă, operaţiile de condiţionare trebuie efectuate cât mai repede posibil, pentru a evita fermentarea şi degradarea biologică a materialului vegetal.

4. Tehnologiile de condiţionare a plantelor medicinale cuprind operaţii de mărunţire prin tăiere, pentru reducerea dimensiunilor conform cerinţelor calitative şi operaţii de sortare, pentru eliminarea impurităţilor şi a corpurilor străine. Aceste operaţii pot fi efectuate atât înainte cât şi ulterior uscării produselor.

5. Condiţionarea fructelor de pădure reprezintă un proces tehnologic care presupune succesiunea unor operaţii specifice, precum: separarea de impurităţi; sortarea după diferite criterii (formă, culoare, grad de vătămare, sănătate); selectarea după anumite caracteristici; calibrarea după mărime sau masă; iradierea; spălarea etc. Spălarea este o operaţie cu caracter limitat, aplicată numai acelor specii care prezintă membrane rezistente şi texturi corespunzătoare, care să nu permită zdrobirea sub presiunea jetului de apă (măceşe, porumbe etc.). Celelalte specii cu membrane subţiri şi suculente (zmeură, mure, afine fragi, coacăze) nu sunt supuse spălării, deoarece se înregistrează pierderi mari.

6. Energia consumată la mărunţire este numai în parte utilă, restul se pierde prin producerea deformaţiilor elastice şi plastice şi la frecarea bucăţilor de material între ele şi de organele active ale utilajului. În vederea realizării unor consumuri reduse de energie, la executarea operaţiei de mărunţire trebuie să se ţină seama de stabilirea corectă a dimensiunilor până la care să se facă mărunţirea şi


69


alegerea corespunzătoare a schemei cinematice a utilajului în funcţie de proprietăţile fizico-mecanice ale materialului de mărunţit.

7. Tăierea este o operaţie care necesită un mare consum de energie, care depinde de parametrii constructivi şi funcţionali ai echipamentului care execută această operaţie. Pentru executarea procesului de tăiere în bune condiţii este necesar ca echipamentul să fie prevăzut cu contracuţit, cu ajutorul căruia să se asigure prinderea materialului vegetal între cele două muchii tăietoare şi realizarea presiunii necesare în timpul procesului de tăiere.

8. Determinările experimentale efectuate de diverşi autori au arătat că acelaşi material se poate comporta diferit în timpul procesului de tăiere în funcţie de unghiul de tăiere al cuţitului, adâncimea de tăiere, viteza de tăiere, temperatura materialului şi a mediului înconjurător.

9. Variaţia valorii forţei de rezistenţă la tăiere în timpul deplasării cuţitului în cadrul procesului de tăiere permite obţinerea unor informaţii cu privire la producerea mecanismului de rupere a materialului. La alegerea mecanismului procesului de mărunţire şi deci a tipului de maşini de mărunţit este necesar să se aibă în vedere stările de solicitare dezvoltate de către organele de tăiere în masa de material.

10. Valorile parametrilor constructivi şi funcţionali ai organelor de tăiere trebuie să fie astfel adoptate încât rezistenţa la deformare şi tăiere opusă de produsul vegetal să fie minimă.

11. Rezistenţa la tăiere a materialelor vegetale depinde de proprietăţile lor fizico-mecanice şi, de asemenea, de modul de montare a cuţitului, de grosimea tăişului şi de starea suprafeţei de lucru. Odată cu creşterea dimensiunilor entităţilor fizice ale produselor primare, a grosimii de tăiere şi a grosimii tăişului cuţitului, forţa de tăiere creşte.

12. În transportul interoperaţional al plantelor medicinale pot fi folosite transportoare cu acţiune continuă, cu organe de tracţiune. În componenţa acestor transportoare sunt cuprinse o serie de organe cu funcţii similare, dar de construcţii specifice, precum: organe de tracţiune active, organe de reazem, organe de ghidare, dispozitive de încărcare-descărcare, mecanisme de acţionare, mecanisme de întindere şi cadrul sau scheletul de rezistenţă care susţine părţile componente ale transportoarelor.

13. La alegerea motoarelor electrice pentru acţionarea transportoarelor este necesar să se ţină seama de perioada de pornire a transportorului încărcat, când puterea absorbită datorită forţelor de inerţie este mai mare decât cea de regim.

14. La sitele cu mişcare vibratorie, mişcarea oscilatorie, caracterizată prin frecvenţa şi amplitudinea oscilaţiilor, se produce pe o direcţie ce formează cu planul sitei un unghi . Caracteristic pentru aceste suprafeţe de separare este faptul că deplasarea particulelor pe suprafaţa sitei se realizează în salturi. Acest mod de deplasare este avantajos, întrucât traiectoria descendentă a particulei se apropie de normala la suprafaţa de separare, uşurând trecerea particulelor prin ochiurile sitei.

15. Variantele constructive de sortatoare pe principiul sitei plane, utilizabile la sortarea materialelor mărunţite provenite din diverse plante medicinale sau a unor fructe de pădure sunt: oscilante şi vibrante (inerţiale cu site plane, vibrante cu autobalans, giratorii, de rezonanţă). Fiecare dintre acestea prezintă avantaje şi dezavantaje, la alegerea şi utilizarea unuia dintre ele fiind necesar un studiu de eficienţă pentru o situaţie concretă de utilizare.

16. Prezentarea grafică a rezultatelor obţinute în urma procesului de separare, pe baza prelucrării matematice corespunzătoare a datelor determinărilor experimentale, se poate realiza prin două diagrame care permit obţinerea unor informaţii asupra caracteristicilor amestecurilor eterogene, şi anume: curba integrală sau curba funcţiei de repartiţie şi curba diferenţială sau curba densităţii de repartiţie. Din analiza formei curbelor frecvenţelor cumulate a refuzurilor sau a cernuturilor obţinute în urma procesului de separare se pot deduce unele caracteristici în ceea ce priveşte compoziţia amestecului analizat.

17. La cercetările de optimizare a regimului de lucru al sortatorului vibrator se poate utiliza un accelerometru poziţionat pe cadrul sitei sortatorului, care captează semnalele de vibraţii ale acesteia şi cu ajutorul sistemului de achiziţie date şi a diagramei-bloc realizate în software-ul LabVIEW se determină influenţa amplitudinii oscilaţiilor asupra mişcării vibratorii.

18. La nivel mondial au fost efectuate numeroase cercetări ştiinţifice cu privire la dezvoltarea unei tehnologii neconvenţionale, bazată pe radioabioză (folosirea radiaţiilor neionizante UV-C) pentru decontaminarea diferitelor produse horticole. Radiaţia neionizantă ultravioletă UV-C poate fi utilizată


70


pentru reducerea populaţiilor microbiene din produsele alimentare, ca alternativă la decontaminarea chimică a acestora.

19. Obiectivul principal al cercetărilor experimentale a constat în analiza procesului de condiţionare a plantelor medicinale şi fructelor de pădure în vederea perfecţionării acestuia, în scopul asigurării unei calităţi corespunzătoare a produselor finite.

20. Obiectele cercetărilor experimentale din această lucrare au fost reprezentate de produsele vegetale supuse procesului de condiţionare, în acest caz, sunătoarea, menta, coada şoricelului, afinele şi zmeura provenite din flora spontană şi de cultură.

21. Pentru efectuarea cercetărilor experimentale au fost folosite echipamente tehnice şi aparatură performantă. Dintre acestea se remarcă următoarele: echipamentul de tăiere a plantelor medicinale Herbcut TS 1340, transportorul înclinat cu raclete sortatorul vibrator tip INMA, echipamentul pentru testarea materialelor Zwick/Roell 5.0N, balanţa analitică Kern EG 420-3NM , aparatul pentru măsurarea consumului energetic CA 8334A, etuva de laborator Froilabo AC60, termobalanţa Ohaus MB45, cuptorul de calcinare Nabertherm cu controler P320, refractometrul Krüss Optronic ABBE AR2, placa de achiziţie date NI 9233 etc.

22. Cercetările experimentale din laborator s-au efectuat în cadrul laboratoarelor RP7, RI4 şi RI8 ale Facultăţii de Alimentaţie şi Turism din cadrul Universităţii Transilvania din Braşov, în perioada iunie-iulie 2013 şi în laboratorul de specialitate de la D.S.V. - Braşov, în aceeaşi perioadă, conform metodicii de cercetare şi au avut ca obiectiv perfecţionarea tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi a fructelor de pădure.

23. Cercetările experimentale în exploatare s-au efectuat în cadrul Laboratorului de cercetare „Tehnologii în Industria Alimentară” din cadrul Institutului Naţional de Maşini Agricole (I.N.M.A.) Bucureşti, în perioada iunie-august 2013, conform metodicii de cercetare elaborată în acest sens şi au avut ca obiectiv perfecţionarea tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi a fructelor de pădure.

24. Folosind aparatul pentru testarea materialelor Zwick/Roell 5.0N a fost determinată rezistenţa la tăiere a plantele medicinale care constituie obiectele cercetărilor experimentale. Au fost făcute trei seturi de determinări, luându-se în lucru 1 bucată, 3 bucăţi şi 9 bucăţi de plante. S-au folosit cuţite cu tăiş drept unilateral cu unghiuri de ascuţire de 15, 30 şi 45° şi trei viteze de lucru, respectiv 50, 150 şi 300 mm/min. Baza de date a fost salvată şi ulterior s-au prelucrat rezultatele, cu ajutorul programului Microsoft Excel.

25. În urma prelucrării datelor înregistrate de către echipamentul de testare a materialelor Zwick/ Roell 5.0N au fost întocmite diagramele care evidenţiază variaţia valorilor forţelor de rezistenţă la tăiere a plantelor medicinale în stare proaspătă şi uscată, folosind cuţite de tăiere cu tăiş drept unilateral cu unghi de ascuţire de 15, 30 şi respectiv 45, precum şi trei viteze de lucru de 50, 150 şi 300 mm/min.

26. Graficele prezentate evidenţiază faptul că viteza influenţează procesul de tăiere a plantelor medicinale, în sensul că forţa de rezistenţă la tăiere se diminuează odată cu creşterea vitezei de lucru. Astfel, la viteza de 50 mm/min forţa de rezistenţă la tăierea mentei proaspete a fost de 57,59 N, în timp ce la viteza de 300 mm/min aceasta a scăzut la 44,86 N.

27. Se constată faptul că unghiul de ascuţire al cuţitului influenţează procesul de tăiere, în sensul că valorile forţei de rezistenţă la tăiere cresc direct proporţional cu creşterea valorii unghiului de ascuţire a cuţitului. Astfel, la tăierea mentei proaspete cu un cuţit având unghiul de ascuţire de 15 s-a înregistrat o forţă de rezistenţă la tăiere de 21,55 N, în timp ce la tăierea cu un cuţit având unghiul de ascuţire de 45, forţa de rezistenţă la tăiere înregistrată a avut valoarea de 40,24 N.

28. Cercetările din laborator efectuate cu echipamentul Zwick/Roell 5.0N au relevat faptul că forţa de rezistenţă la tăiere a plantei variază în funcţie de unghiul de intrare sub cuţitul de tăiere. Forţa de rezistenţă la tăiere creşte cu unghiul de tăiere deoarece, odată cu mărirea acestuia, creşte proporţional şi aria secţiunii tăiate. Astfel, în cazul tăierii mentei proaspete cu unghiul de intrare sub cuţit de 60 forţa de rezistenţă la tăiere are valoarea de 43 N, în timp ce la unghiul de intrare sub cuţit de 15 este de 37 N.


71


29. Din cercetările experimentale efectuate în laborator cu echipamentul MidasAnAir s-a constatat că pentru a se putea trata întreaga suprafaţă a fructului este necesar ca acesta să poată fi rotit în timpul procesului de iradiere, pentru a primi în mod uniform doza de radiaţii. În urma tratării fructelor de pădure cu acest tip de radiaţii s-a determinat concentraţia de zahăr din cele două categorii de fructe (tratate şi netratate) şi s-a înregistrat o creştere a acestui conţinut la fructele expuse la UV-C.

30. Tratamentul cu UV-C asupra fructelor proaspete de zmeură de cultură a determinat reducerea semnificativă a numărului total de germeni aerobi, acest lucru influenţând pozitiv calităţile organoleptice ale acestora, precum şi durata lor de păstrare. Astfel, se constată că în timp ce la zmeura netratată cu UV-C numărul maxim de germeni aerobi a crescut până la valoarea de 1,8·105 ufc/g, la zmeura tratată acesta a ajuns la valoarea de 5,9·103 ufc/g.

31. Din cercetările experimentale efectuate în exploatare se constată că puterile active măsurate în procesul de taiere au fost, în toate cazurile, mai mari pentru plantele proaspete, comparativ cu cele uscate. S-a observat că puterea nu are o variaţie uniformă şi prezintă un trend descendent pentru toate speciile de plante medicinale tăiate. Această variaţie în timp se datorează mai multor cauze şi anume:

pentru orice plantă, diametrul tulpinii, dar şi rezistenţa ramificaţiilor scade ca valoare dinspre rădăcină spre vârf, determinând trendul descendent al puterii măsurate. Această tendinţă de variaţie a forţei de rezistenţă la taiere de-a lungul unei tulpini a fost constatată şi în cadrul experimentelor efectuate în laborator;

ideal ar fi ca plantele să fie tăiate perfect transversal, respectiv cuţitul să fie perpendicular pe axa longitudinală a plantei. Acest lucru nu se întâmplă însă în totalitate datorită apariţiei aglomerărilor, prin agăţarea ramificaţiilor tulpinilor între ele, sau uşoarei rotiri a plantelor pe transportor, fapt ce determină şi tăierea la dimensiuni mai mari decât cea prestabilită. Forţa de rezistenţă la tăiere creşte cu unghiul de tăiere deoarece, odată cu mărirea acestuia, creşte proporţional şi aria secţiunii tăiate;

dimensiunile diferă uşor de la o plantă la alta, chiar în cadrul aceleiaşi specii. 32. Valoarea energiei rezultată din calcule (163 J) este mai mică decât cea măsurată (196 J)

deoarece, în procesul de tăiere mai apar şi alte consumuri energetice, precum: energia consumată pentru transportul produselor şi cea datorată frecării dintre plante şi banda transportorului în procesul de comprimare a acestora înaintea tăierii.

33. Se constată că puterile active măsurate în procesul de taiere au fost, în toate cazurile, mai mari pentru plantele proaspete, comparativ cu cele uscate. Astfel, de exemplu, în cazul tăierii mentei proaspete puterea activă a înregistrat valoarea maximă de 188 W, în timp ce la menta uscată aceasta a fost de maximum 183 W.

34. În urma calculelor efectuate a rezultat că energia activă consumată efectiv în procesul de tăiere este foarte mică, reprezentând circa 1,4…6,4% din energia totală consumată. Rezultă că echipamentele tehnice folosite în acest caz trebuie să fie astfel proiectate încât consumurile energetice la mersul în gol să fie minime.

35. Deşi puterile active măsurate au fost foarte apropiate ca valoare în cazul tuturor plantelor, energiile consumate pentru separarea pe sorturi de dimensiuni au fost mai mari pentru plantele proaspete, acest lucru datorându-se faptului că acestea au necesitat o durată mai mare de sortare în comparaţie cu cele uscate. Se constată faptul că energia activă aferentă numai procesului de sortare reprezintă între 3,16…4,56% din energia activă totală consumată în sarcină.

6.3. Contribuţii personale

Cele mai importante contribuţii personale la realizarea acestei lucrări se prezintă în continuare. 1. Realizarea unei sinteze privind principalele plante medicinale care cresc în flora spontană din zona

montană a României, cu precizarea caracteristicilor fizico-biologice, elementelor valoroase pe care le conţin şi posibilităţile de utilizare a acestora în terapeutică sau ca plante aromatice.

2. Întocmirea unui studiu referitor la arbuştii fructiferi cei mai importanţi care se regăsesc în pădurile din zona montană, încadrarea lor botanică şi descrierea fructelor acestora şi a domeniilor în care ele se utilizează.


72


3. Analiza tipurilor de plante medicinale şi de arbuşti fructiferi care au fost adaptaţi pentru a fi cultivaţi şi a avantajelor pe care le prezintă această cultivare, atât pentru obţinerea unui material vegetal deosebit de valoros, cât şi pentru veniturile fermierilor.

4. Evidenţierea stadiului actual şi tendinţelor pe plan mondial asupra tehnologiilor, operaţiilor şi echipamentelor tehnice referitoare la condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure, înainte de procesarea finală a acestora.

5. Stabilirea obiectivului principal şi a obiectivelor subsidiare ale lucrării şi întocmirea metodicii generale de cercetare teoretică şi experimentală prin care să se evidenţieze posibilităţile de perfecţionare a tehnologiilor şi echipamentelor tehnice pentru condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure înainte de procesarea finală.

6. Cercetarea teoretică a procesului de mărunţire prin tăiere a plantelor medicinale şi precizarea condiţiilor de eficientizare a lucrării respective.

7. Cercetarea teoretică a procesului de sortare a plantelor medicinale mărunţite prin folosirea sitelor plane în diverse variante de funcţionare şi stabilirea regimurilor optime de funcţionare în aceste situaţii.

8. Cercetarea teoretică a transportului interoperaţional al plantelor medicinale şi evidenţierea condiţiilor constructive şi a regimurilor de lucru ale transportoarelor, pentru care consumurile energetice specifice se minimizează.

9. Analiza teoretică a tratamentului fructelor de pădure cu radiaţii neionizante de tip UV-C şi stabilirea regimului de funcţionare a generatoarelor respective.

10. Proiectarea unui transportor multifuncţional modular, care să poată fi utilizat la operaţiile specifice condiţionării plantelor medicinale şi fructelor de pădure (sortare manuală, tratare cu abur şi UV-C, exhaustarea particulelor străine sau neconforme etc.).

11. Întocmirea metodicii de desfăşurare a cercetărilor experimentale în laborator şi exploatare, prin care să se verifice cercetările ţi concluziile teoretice. Cercetările s-au desfăşurat în laboratoarele Universităţii Transilvania din Braşov şi ale D.S.V. – Braşov şi la I.N.M.A. Bucureşti.

12. Cercetarea experimentală a procesului de mărunţire prin tăiere a plantelor medicinale, a procesului de sortare cu site plane a materialului vegetal, transportului interoperaţional şi a tratamentului fructelor de pădure cu radiaţii neionizante de tip UV-C.

13. Determinarea principiilor active din plantele medicinale şi fructele de pădure înainte şi după operaţiile de condiţionare. În cazul tratamentului fructelor de pădure cu UV-C s-a analizat numărul de germeni înainte de tratament şi după aplicarea acestuia şi s-a comparat cu situaţia lotului martor.

14. Compararea între ele a rezultatelor cercetărilor experimentale ale unor variante de operaţii şi tehnologii şi a acestora cu rezultatele cercetărilor teoretice, pentru a se obţine cele mai pertinente concluzii privind perfecţionarea tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure înainte de procesarea finală.

6.4. Direcţii viitoare de cercetare

1. Extinderea cercetărilor teoretice şi asupra altor operaţii de condiţionare specifice unor categorii restrânse de plante medicinale sau fructe de pădure (ex. cătina albă, măceşele etc.).

2. Proiectarea şi realizarea practică a unor echipamente tehnice şi linii tehnologice care să asigure condiţionarea eficientă sub aspect fizico-biologic şi economic a unui număr cât mai mare de plante medicinale şi fructe de pădure.

3. Cercetarea experimentală a operaţiilor specifice de condiţionare a unui număr cât mai mare de plante medicinale şi fructe de pădure, atât pentru stabilirea regimurilor optime de lucru ale echipamentelor tehnice, cât şi pentru păstrarea cât mai completă a principiilor active conţinute de acestea.

4. Completarea actualelor norme şi standarde referitoare la condiţiile pe care trebuie să le îndeplinească plantele medicinale şi fructele de pădure sub aspectul purităţii fizico-biologice şi altor condiţii, în vederea procesării lor finale.


73


BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. BANU, C.: Tratat de industrie alimentară - Tehnologii alimentare, Editura ASAB, Bucureşti, 2009, ISBN 973-7725-67-7.

2. BECEANU, D. ş.a.: Tehnologia produselor horticole. Valorificarea în stare proaspătă şi industrializare, Editura Economică, Bucureşti, 2003, ISBN 973-590-744-5.

3. BELDEANU, E.: Specii de interes sanogen din fondul forestier, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, 2008, ISBN 978-973-598-187-7.

4. BISHOP, R.: LabView 2009 Student Edition, Editura Prentice Hall, 2010. 5. BOJOR, O.: Ghidul plantelor medicinale şi aromatice de la A la Z, Editura Fiat Lux, Bucureşti, 2003, ISBN 973-

9250-68-8. 6. BRĂTUCU, Gh., ş.a.: Transportul intern, manipularea şi depozitarea produselor agroalimentare, Editura

Universităţii Transilvania Braşov, 2010, ISBN 978-973-635-924-8. 7. BRĂTUCU, Gh.: Maşini de ridicat şi transportat, Editura Universităţii Transilvania Braşov, 2011, ISBN 978-

973-635-927-9. 8. BRĂTUCU, Gh., MARIN, A.L., FLOREA, C.C.: Research On Carrot Drying By Means Of Solar Energy,

articol publicat în Bulletin of the Transilvania University of Brasov, VOL. 6 (55) No. 1 – 2013, Series II – Forestry • Wood Industry • Agricultural Food Engineering, pag. 91.

9. CĂPROIU, M. ş.a.: Maşini şi instalaţii zootehnice, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1982. 10. CORLĂŢEANU, S.: Produsele accesorii ale pădurii, Editura Ceres, Bucureşti, 1984. 11. FLOREA, C.C.: Current Legal Issues Regarding The Medicinal Plants Market Organization In Romania, in

Journal of EcoAgriTourism, Bulletin of Agri-ecology, Agri-food, Bioengineering and Agritourism, Vol. 7 (2011), NR. 2 (23), pag. 11-14, ISSN 1844-8577.

12. FLOREA, C.C., BRĂTUCU, Gh.: The Bacteriostatic Effect Of Preliminary Treatment With Ultraviolet Radiation On Berries Preserved By Freezing, in Proceedings of The 4th International Conference Computational Mechanics And Virtual Engineering COMEC 2011, October 20 - 22; Lux Libris Publishing House, pag. 183-186, ISBN 978-973-131-122-7.

13. FLOREA, C.C., BRĂTUCU, Gh.: Issues Regarding The Berries’ Decontamination Using Ultraviolet Radiation, in Book of Abstracts Etnopharmacology Interface Between Bio Foods and Phytomedicines, Transilvania University Press, Oral Session (O. 2. 8), pag.33 , ISBN 978-973-598-911-8.

14. FLOREA, C. ş.a.: Comparative Analysis Of The Volatile Oils Content Of Some Species Of Medicinal Plants From The Romanian Spontaneous Flora, în Etnofarmacologia în sprijinul sănătăţii omului şi a mediului- volum de rezumate, Braşov, 2013, ISSN 1844-6604.

15. FLOREA, C.C., BRĂTUCU, Gh., PĂUNESCU, V.S.: Possibilities Of Using The Germicidal Effect Of UV-C Light For Disinfection The Water Used In The Food Industry, in Bulletin of the Transilvania University of Brasov, VOL. 5 (54) No. 1 – 2012, Series II – Forestry • Wood Industry • Agricultural Food Engineering, pag. 147-154, ISSN 2065-2135.

16. FLOREA, C.C., BRĂTUCU, Gh., PĂUNESCU, D.: Research On Using The GPS To Improve The Works On Herbs' Acreage, in Proceedings of The 4th International Conference Computational Mechanics And Virtual Engineering and The 2nd International Conference Research & Innovation In Engineering COMAT 2012, 18-20 October 2012, Lux Libris Publishing House, pag. 801-804, ISBN 978-973-131-162-3.

17. FLOREA, C.C., BRĂTUCU, Gh., PĂUNESCU, D.: Study Regarding the Fruit Decontamination Using UV-C Light Sources, in Proceedings of The 4th International Conference Computational Mechanics And Virtual Engineering and The 2nd International Conference Research & Innovation In Engineering COMAT 2012, 18-20 October 2012, Lux Libris Publishing House, pag. 797-800, ISBN 978-973-131-162-3.

18. FLOREA, C., BRĂTUCU, Gh.: Study Regarding The Conditioning Operation Of Medicinal Plants And Specific Separation Equipment, in Bulletin of the Transilvania University of Brasov, VOL. 6 (55) No. 1 – 2013, Series II – Forestry • Wood Industry • Agricultural Food Engineering, pag. 85.

19. GHERGHI, A., ș.a.: Biochimia şi fiziologia legumelor şi fructelor, Editura Academiei Republicii Socialiste România, Bucureşti, 1983.

20. GOMEZ-LOPEZ, V.M.: Decontamination of fresh and minimally processed produce, John Wiley and Sons Inc, 2012, ISBN 978-0-8138-2384-3.

21. HODIŞAN, N., ş.a.: Materii prime vegetale – Condiţionarea, păstrarea şi expertiza calităţii, Editura Universităţii din Oradea, 2010, ISBN 978-606-10-0362-4.


74


22. HOZA, D.: Căpşunul, zmeurul, coacăzul, murul. Tehnici de cultivare, Editura Nemira, Bucureşti, 2005, ISBN 973-569-666-5.

23. MISCA, C.D.: Microbiologia produselor agroalimentare, Editura Solness, Timişoara, 2001. 24. MITROI, A., ş.a.: Posibilities for decreasing the energy consumption for the agricultural crops. Sustainable

Agriculture - Solutions & Perspectives, Lucrări ştiinţifice INMATEH 2007-II, nr. 20, Bucureşti, 2007. 25. MOHAN, Gh.: Valorificarea resurselor vegetale în gospodărie şi industrie, Editura Tehnică, Bucureşti, 1989,

ISBN 973-31-0144-3. 26. MUNTEAN, L.S.: Tratat de plante medicinale cultivate şi spontane, Editura Risoprint, Cluj-Napoca, 2007, ISBN

978-973-751-463-9. 27. MĂRCULESCU, A.: Tehnologia prelucrării şi valorificării plantelor medicinale, Editura Universităţii Lucian

Blaga, Sibiu, 2004, ISBN 973-651-783-7. 28. MĂRCULESCU, A.: Tehnici şi aparate pentru controlul calităţii produselor montane – Îndrumar de laborator

– Universitatea Lucian Blaga, Sibiu, 2006. 29. PIRNĂ, I. ş.a.: Studiu tehnologic privind procesul de prelucrare primară a plantelor medicinale şi aromatice şi

de extragere şi prelucrare primară a substanţelor active. 30. PĂUN, E.: Tratat de plante medicinale şi aromatice cultivate, vol. I şi II, Editura Academiei R.S.R., Bucureşti,

1986. 31. PÂRVU, C.: Enciclopedia plantelor. Plante din flora României, vol. 4, Editura Tehnică, Bucureşti, 2005, ISBN

973-31-1598-3. 32. PUCHIANU, Gh.: Criterii microbiologice de siguranţă alimentară şi igienă a prelucrării, Editura Universităţii

Transilvania din Braşov, 2012, ISBN 978-606-19-0097-8. 33. RAHMAN, S., ș.a.: Handbook of Food Preservation. Second Edition, CRC Press, 2007. 34. RIBEIRO, C., ş.a.: Prospects of UV radiation for application in postharvest technology, Emirates Journal of

Food and Agriculture, 2012, Issue No. 24(6), pag. 586-597. 35. RIVERA-PASTRANA, ş.a.: Postharvest biochemical effects of UV-C irradiation on fruit and vegetables, Revista

Fitotecnia Mexicana, 2007, Issue No. 30, pag. 361-372. 36. ROMAN, Gh. V., ş.a.: Cultivarea plantelor medicinale şi aromatice în condiţiile agriculturii ecologice, Editura

Ceres, Bucureşti, 2008, ISBN 978-973-40-0823-0. 37. RUS, Fl.: Operaţii de separare în industria alimentară, Editura Universităţii Transilvania Braşov, 2001, ISBN

973 8124 - 31 X. 38. TEMELIE, M.: Enciclopedia plantelor medicinale spontane din România, Editura Rovimed Publishers, Bacău,

2010, ISBN 973-7719-14-X. 39. TEMOCICO, G., ş.a.: Păstrarea fructelor cu perisabilitate ridicată, Editura Alpha MDN, Buzău, 2008, ISBN

978-973-139-043-7. 40. ŢANE, N., GACEU, L.: Maşini, instalaţii şi utilaje pentru produse de origine vegetală, Editura Universităţii

Transilvania din Braşov, 1998. 41. ŢANE, N.: Maşini, instalaţii şi utilaje pentru prelucrarea legumelor şi fructelor, Editura Universităţii

Transilvania din Braşov, 2002. 42. ŢENU, I.: Tehnologii, maşini şi instalaţii pentru industrializarea produselor vegetale, Partea a II-a Curăţirea,

spălarea şi condiţionarea, Editura Junimea, Iaşi, 1999, ISBN 973-37-0506-3. 43. US-FDA, United States Food and Drug Administration, Ultraviolet radiation for the processing and treatment of

food, Code of Federal Regulations, 2002, Title 21 Part 179.39. 44. VALERO, D., SERRANO, M.: Postharvest Biology and Technology for Preserving Fruit Quality, Editura CRC

Press, 2010. 45. Zara, M.: Inocuitatea produselor alimentare, Editura EuroPlus, Galaţi, 2006. 46. ***http://www.acadianmachine.com. 47. ***http://www.binder-trockner.de. 48. ***http://www.botanical-online.com. 49. ***http://www.buhlergroup.com. 50. ***http://www.chihararmonia.com.


75

tel:973-651-783-7

http://www.acadianmachine.com./

http://www.binder-trockner.de/

http://www.botanical-online.com/

http://www.buhlergroup.com/

http://www.chihararmonia.com/


Curriculum vitae

Informaţii personale

Nume şi prenume FLOREA, Constanţa-Cristina Adresă Str. Mihai Eminescu, nr. 44, Braşov, România

Telefon 0722 361 850 E-mail [email protected]

Naţionalitate Română Data naşterii 14.05.1966

Experienţa profesională

Perioada Numele angajatorului/ Funcţia

12.10.2007-prezent SC DORIANSOFT SRL - Economist


12.07.2006 – 09.03.2007 CECCAR Bucureşti – Consilier etică profesională


01.09.2005 – 12.07.2006 INMA Bucureşti – Auditor intern


01.03.2001 – 31.08.2005 S.C. EXPERT CONSULTING S.R.L - Economist


06.04.2000 – 01.03.2001 S.C. TER AL PROD S.R.L. - Inginer


01.04.1995 – 06.04.2000 S.C. ŞTEFFI IMPEX S.R.L. - Inginer


01.11.1993 – 15.04.1994 S.C. PRO-SOFT S.R.L - Casier


10.09.1991 – 23.07.1993 Şc. Generală nr. 31 - Profesor suplinitor


12.08.1985 – 13.09.1991 CPLAMA - Bibliotecar

Educaţie şi formare Perioada 2010-prezent

Calificarea/diploma obţinută Doctorand Numele instituţiei de învăţământ Universitatea Transilvania din Braşov

Perioada 1999-2004

Calificarea/diploma obţinută Economist Numele instituţiei de învăţământ Universitatea Spiru Haret Bucureşti

Perioada 1985-1991

Calificarea/diploma obţinută Inginer chimist Numele instituţiei de învăţământ Institutul Politehnic Bucureşti

Limba(i) străină(e) cunoscută(e) Engleză, Franceză

Competenţe şi aptitudini tehnice Windows OS, Microsoft Office, MathCAD,

AutoCAD, LabVIEW Informaţii suplimentare Prim autor sau coautor la 23 articole ştiinţifice

publicate în reviste de specialitate din România şi străinătate şi coautor la 1 manual universitar.


76


Curriculum vitae

Personal information Name FLOREA, Constanţa-Cristina

Address 44 Mihai Eminescu Street, Brasov, Romania Telephone 0722 361 850

E-mail [email protected] Nationality Romanian

Birth date 14.05.1966

Work experience Period

Name of employer/ position held 12.10.2007-prezent SC DORIANSOFT SRL - Economist

Period Name of employer/ position held

12.07.2006 – 09.03.2007 CECCAR Bucureşti – Professional Ethics Consultant


01.09.2005 – 12.07.2006 INMA Bucureşti – Internal Auditor


01.03.2001 – 31.08.2005 S.C. EXPERT CONSULTING S.R.L - Economist


06.04.2000 – 01.03.2001 S.C. TER AL PROD S.R.L. - Enginner


01.04.1995 – 06.04.2000 S.C. ŞTEFFI IMPEX S.R.L. - Enginner


01.11.1993 – 15.04.1994 S.C. PRO-SOFT S.R.L - Cashier


12.08.1985 – 13.09.1991 CPLAMA - Librarian

Education and formation Period 2010-present

Qualification Ph.D. Student Education institution Transilvania University of Braşov

Period 1999-2004

Qualification Economist Education institution Spiru Haret University Bucharest

Period 1985-1991

Qualification Chemical Engineer Education institution The Bucharest Polytechnic Institute

Foreign languages English, French

Technical competences Windows OS, Microsoft Office, MathCAD,

AutoCAD, LabVIEW Supplementary information First author or coauthor at 23 scientifically papers

published in specialized journals in Romania and abroad, and coauthor at 1 university manual.


77


Lucrări elaborate de autoare în domeniul tezei de doctorat A. Lucrări ştiinţifice

1. FLOREA, C.C., BRĂTUCU, Gh.: Current Issues Regarding The Conditioning Of Blueberry And Raspberry Fruits in Ozonated Atmosphere For Consumption And Conservation, articol publicat în Journal of EcoAgriTourism, Bulletin of Agri-ecology, Agri-food, Bioengineering and Agritourism, Vol. 7 (2011), NR. 1 (22), pag. 54-59, ISSN 1844-8577. 2. FLOREA, C.C., BRĂTUCU, Gh.: Current Issues Regarding The Conditioning Of Medicinal Plants In Ozonated Atmosphere For Conservation, articol publicat în Bulletin of the Transilvania University of Braşov, VOL. 7 (53) No. 1 – 2011, Series II – Forestry • Wood Industry • Agricultural Food Engineering, pag. 103-108, ISSN 2065-2135. 3. FLOREA, C.C.: Current Legal Issues Regarding The Medicinal Plants Market Organization In Romania, articol publicat în Journal of EcoAgriTourism, Bulletin of Agri-ecology, Agri-food, Bioengineering and Agritourism, Vol. 7 (2011), NR. 2 (23), pag. 11-14, ISSN 1844-8577. 4. FLOREA, C.C., BRĂTUCU, Gh.: The Bacteriostatic Effect Of Preliminary Treatment With Ultraviolet Radiation On Berries Preserved By Freezing, articol publicat în Proceedings of The 4th International Conference Computational Mechanics And Virtual Engineering COMEC 2011, October 20 - 22; Lux Libris Publishing House, pag. 183-186, ISBN 978-973-131-122-7. 5. FLOREA, C.C.: The Study Regarding Convective Drying Process For Berries, articol publicat în Proceedings of The 4th International Conference Computational Mechanics And Virtual Engineering COMEC 2011, October 20 - 22; Lux Libris Publishing House, pag. 187-190, ISBN 978-973-131-122-7. 6. DANCIU, A....FLOREA, C.: Experimentation Of Technology And Equipments For Primary Processing Of Medicinal And Aromatic Plants. Obtaining The Active-Principle Extracts Out Of Medicinal Plants, articol publicat în INMATEH – Agricultural Engineering, VOL. 34, No. 2/2011, pag. 57-66, ISSN 2068-4215. 7. FLOREA, C.C., BRĂTUCU, Gh., PĂUNESCU, V.S.: Possibilities Of Using The Germicidal Effect Of UV-C Light For Disinfection The Water Used In The Food Industry, articol publicat în Bulletin of the Transilvania University of Brasov, VOL. 5 (54) No. 1 – 2012, Series II – Forestry • Wood Industry • Agricultural Food Engineering, pag. 147-154, ISSN 2065-2135. 8. FLOREA, C.C.: Modern Equipment Used For The Conditioning Of Medicinal And Aromatic Plants By Washing, articol publicat în Journal of EcoAgriTourism, Vol. 8 (2012), Nr. 1, (24), International Conference On New Research In Food And Tourism BIOATLAS 2012, 24-26 May 2012, pag. 125-130, ISSN 1844-8577. 9. FLOREA, C.C., BRĂTUCU, Gh.: Modern Equipment Used For Conditioning Berries, articol publicat în Journal of EcoAgriTourism, Vol. 8 (2012), Nr. 1, (24), International Conference On New Research In Food And Tourism BIOATLAS 2012, 24-26 May 2012, pag. 131-134, ISSN 1844-8577. 10. FLOREA, C.C., BRĂTUCU, Gh., PĂUNESCU, D.: Research On Using The GPS To Improve The Works On Herbs' Acreage, articol publicat în Proceedings of The 4th International Conference Computational Mechanics And Virtual Engineering and The 2nd International Conference Research & Innovation In Engineering COMAT 2012, 18-20 October 2012, Lux Libris Publishing House, pag. 801-804, ISBN 978-973-131-162-3. 11. FLOREA, C.C., BRĂTUCU, Gh., PĂUNESCU, D.: Study Regarding the Fruit Decontamination Using UV-C Light Sources, articol publicat în Proceedings of The 4th International Conference Computational Mechanics And Virtual Engineering and The 2nd International Conference Research & Innovation In Engineering COMAT 2012, 18-20 October 2012, Lux Libris Publishing House, pag. 797-800, ISBN 978-973-131-162-3. 12. MUSCALU, A....FLOREA, C.C.: Technological Line For Primary Processing Of Medicinal And Aromatic Plants, articol publicat în revista Analele Universităţii din Craiova, Seria Agricultură – Montanologie – Cadastru, Vol. XLII / 2 / 2012, pag. 377-382, ISSN 1841-8317.


78


13. PRUTEANU, A....FLOREA, C.C.: System Of Extracting The Soluble Constituents From Medicinal And Aromatic Plants, articol publicat în revista Analele Universităţii din Craiova, Seria Agricultură – Montanologie – Cadastru, Vol. XLII / 2 / 2012, pag. 424-428, ISSN 1841-8317. 14. BRĂTUCU, Gh., MARIN, A.L., FLOREA, C.C.: Research On Carrot Drying By Means Of Solar Energy, articol publicat în Bulletin of the Transilvania University of Brasov, VOL. 6 (55) No. 1 – 2013, Series II – Forestry • Wood Industry • Agricultural Food Engineering, pag. 91-98. 15. C. FLOREA, BRATUCU, Gh.: Study Regarding The Conditioning Operation Of Medicinal Plants And Specific Separation Equipment, articol publicat în Bulletin of the Transilvania University of Brasov, VOL. 6 (55) No. 1 – 2013, Series II – Forestry • Wood Industry • Agricultural Food Engineering, pag. 85-90.

B. Lucrări prezentate în cadrul pregătirii la Şcoala Doctorală

1. FLOREA, C.C.: Stadiul actual şi tendinţe în domeniul tehnologiilor şi echipamentelor pentru conservarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure, Referat de cercetare ştiinţifică pentru doctorat, Universitatea Transilvania din Braşov, 2011. 2. FLOREA, C.C.: Contribuţii teoretice la perfecţionarea tehnologiilor şi echipamentelor pentru condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure în vederea procesării ulterioare, Referat de cercetare ştiinţifică pentru doctorat, Universitatea Transilvania din Braşov, 2013. 3. FLOREA, C.C.: Cercetări experimentale privind tehnologiile şi echipamentele pentru condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure în vederea procesării ulterioare, Referat de cercetare ştiinţifică pentru doctorat, Universitatea Transilvania din Braşov, 2013.

C. Manuale universitare 1. BRĂTUCU, Gh., PĂUNESCU, C. ş.a.: Sisteme de transport în industria alimentară, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, 248 pag., Braşov, 2013, ISBN 978-606-19-0236-1.


79



80

CONTRIBUŢII LA PERFECŢIONAREA TEHNOLOGIEI ŞI ECHIPAMENTELOR PENTRU CONDIŢIONAREA PLANTELOR MEDICINALE ŞI FRUCTELOR DE PĂDURE ÎNAINTE

DE PROCESARE

Conducător ştiinţific, Doctorand, Prof.univ.dr.ing. BRĂTUCU Gheorghe Ing. ec. FLOREA Constanţa-Cristina

Condiţiile pedo-climatice şi de relief ale României oferă posibilitatea creşterii în flora spontană sau cultivării

unui mare număr de specii de plante medicinale sau aromatice şi de arbuşti fructiferi, cu utilizări largi în terapeutică şi alimentaţie. În multe situaţii materialul vegetal recoltat nu îndeplineşte cerinţele calitative pentru a putea fi procesat şi distribuit către consumatori, fiind necesare operaţii şi tehnologii de condiţionare specifice. Prin asemenea operaţii trebuie să se îmbunătăţească sensibil puritatea fizico-biologică, să se păstreze sau chiar să se mărească cantitatea şi calitatea principiilor active iniţiale, iar costul condiţionării să fie minim. Lucrarea este structurată pe şase capitole, în care se face analiza stadiului actual în domeniul echipamentelor şi tehnologiilor pentru condiţionarea, înainte de procesarea finală, a plantelor medicinale şi fructelor de pădure, se analizează şi se propun soluţii teoretice pentru perfecţionarea tehnologiilor şi echipamentelor din acest domeniu, după care se realizează o cercetare experimentală amplă pe mai multe plante medicinale şi fructe de pădure din flora spontană sau cultivate, care validează cercetările teoretice. S-a insistat pe operaţii ca tăierea, sortarea, tratarea cu UV-C, transportul interoperaţional uscarea materialului vegetal, grupate în diverse tehnologii, cu analiza principiilor active şi situaţiei numărului total de germeni aerobi înainte şi după condiţionare. Din înregistrarea consumurilor de energie şi putere pe întreg procesul de condiţionare se trag concluzii importante asupra variantelor optime de tehnologii de condiţionare aplicabile practic. S-a proiectat şi urmează să se execute un transportor multifuncţional, deosebit de performant, utilizabil la condiţionarea plantelor medicinale şi fructelor de pădure.

CONTRIBUTIONS TO THE IMPROVEMENT OF TECHNOLOGY AND EQUIPMENT USED FOR THE CONDITIONING OF HERBS AND BERRIES BEFORE PROCESSING

Scientific coordinator, Ph.D. Student, Professor Ph.D. Eng. BRĂTUCU Gheorghe Eng. ec. FLOREA Constanţa-Cristina

The pedo-climatic and terrain conditions in Romania offer the possibility of spontaneous flora growth or

cultivation of a large number of species of medicinal or aromatic plants and aromatic shrubs, with broad therapeutic and food uses. In many cases the harvested plant material does not meet the quality requirements to be processed and distributed to the consumers, thus requiring specific conditioning operations and technologies. Through such operations there needs to be a sensible improvement in the physical and biological purity, the quantity and quality of initial active principles needs to be preserved or increased and the cost of conditioning should be minimized. The paper is structured in six chapters, in which the current state regarding equipment and technologies used for conditioning is analyzed, before the final processing of medicinal plants and berries, theoretical solutions for improving technologies and equipment in this area are analyzed and proposed, after which an ample experimental research is performed on many medicinal plants and berries from the spontaneous flora or cultivated, which validate the theoretical research. Operations as cutting, sorting, UV-C treatment, interoperable transport, drying of the plant material were used, grouped into different technologies, analyzing active principles and the status of the total number of aerobic germs before and after conditioning. From recording the energy consumption throughout the conditioning process important conclusions are drawn on the best conditioning solutions practically applicable. An exceptionally performant multifunctional carrier was designed and will be produced, usable for conditioning medicinal plants and berries.

Documents

Universitatea din Craiovaold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat/Rezumate/FloreacCristina.pdf · Investeşte în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN . Programul Operaţional Sectorial