-
ADMITERE LA STUDIILE DE MASTER
Proba oral / interviul de la examenul de admitere la programul
de studii de master
Ingineria i Managementul Procesrii i Pstrrii Produselor
Agroalimentare Tehnologii avansate n industria alimentar
(domeniul Ingineria Produselor Alimentare)
Proba oral se finalizeaz cu o singur not, dar este structurat n
dou pri:
Prima parte este interviul n care candidatul se prezint, fiind
vizate urmtoarele aspecte: studii absolvite, tematica proiectului
de diplom, loc de munc, domenii de interes, motivaie / determinare
pentru a urma acest program de master;
a doua parte a probei orale const ntr-o discuie pe tematica de
concurs Proprieti de baz ale produselor agroalimentare i Operaii
specifice n industria alimentar, al crui cuprins este prezentat n
continuare.
Dup prezentarea cuprinsului, tematica concursului de admitere
este detaliat n continuare pe scurt, dar suficient pentru
prezentarea la examen.
CUPRINS
Proprieti de baza ale materialelor agroalimentare
I. Proprieti fizice
densitatea (densitatea absolut, densitatea aparent, densitatea n
grmad)
compactitatea
porozitatea i volumul de goluri
coeficientul de frecare
umiditatea materialelor
viteza de plutire
vscozitatea
turbiditatea
forma si dimensiunea
capacitatea de sorbie
culoarea
indicele de refracie
proprieti termofizice cldura specifica; conductibilitatea
termica.
II. Proprieti biochimice ale produselor agroalimentare.
Compoziia chimica a alimentelor
apa in produsele alimentare
proprietile de solvent ale apei.
ph si pOH.
proteine. importanta proteinelor in industria alimentara.
aminoacizi.
glucide. importanta glucidelor in industria alimentara
monozaharide. glucoza. fructoza.
dizaharide. zaharoza, lactoza, maltoza
polizaharide. amidonul, celuloza.
grsimi. importanta grsimilor in industria alimentara.
sruri minerale
vitamine.
ncrctura microbiana
valoarea nutritiva
importanta microorganismelor in industria alimentara.
-
tipuri de fermentaii utilizate in industria alimentara.
III. Operaii specifice care au la baz proprietile fizice ale
produselor
procesul tehnologic
operaia unitara
mrunirea
separarea amestecurilor de materiale granulare
concentrarea prin evaporare
filtrarea
analiza granulometrica
uscarea materialelor
pasteurizarea produselor alimentare
sterilizarea produselor alimentare
Tematica concursului de admitere
Proprieti de baza ale materialelor agroalimentare
I. Proprieti fizice
Densitatea
Densitatea reprezint masa unitii de volum exprimata n kg/m3. Se
determina prin metode adecvate fiecrui tip de material. Se poate
discuta de: densitate absoluta, densitate aparenta, densitate n
grmad (n vrac) si densitate n stiva (mai ales pentru material
lemnos).
Densitatea absoluta
n care: m - masa probei (kg),
V volumul absolut (fr goluri sau pori; m3). Cu ct densitatea
este mai mare cu att este de ateptat ca rezistentele mecanice sa
fie mai ridicate.
Densitatea aparenta:
n care: Va- volumul aparent al epruvetei (probei) incluznd
volumul porilor si al golurilor interioare.
Densitatea aparenta redusa indica bune proprieti fono si
termoizolante.
Densitatea n grmada se determina pentru materiale granulare:
n care: Vg- volumul de material granular (incluznd si golurile
dintre granule).
Densitatea n grmada se poate exprima pentru starea afnata sau
ndesata a materialului.
Compactitatea
Compactitatea caracterizeaz gradul de umplere cu material solid
al unitii de volum de material poros. Se exprima n procente.
-
(%)
Porozitatea si volumul de goluri
Porozitatea reprezint, n procente, volumul total de pori si
goluri din unitatea de volum de material poros (volum aparent). Se
poate determina o porozitate totala:
Coeficient de frecare
Coeficientul de frecare static se definete ca raportul ntre fora
tangenial necesar pentru a iniia deplasarea relativ a dou corpuri n
contact unul fat de cellalt i fora normal la suprafeele de contact
ale acestora. Valoarea acestui coeficient depinde, n general, de
natura materialelor celor dou corpuri, de starea suprafeelor i de
presiunea de contact a corpurilor.
Coeficientul de frecare dinamic se definete ca raportul ntre
fora tangenial necesar pentru a menine micarea uniform, la o anumit
vitez, a unei suprafee pe o alt suprafa i fora perpendicular de
apsare a celor dou suprafee, una pe cealalt. Valoarea acestuia
depinde de natura materialelor celor dou suprafee, de starea
suprafeelor n frecare, de presiunea de contact i de vitezele de
deplasare relativ a acestora.
Umiditatea exprima coninutul total de ap (n orice form) al unui
produs higroscopic, fiind o caracteristic definitorie pentru foarte
multe mrfuri alimentare. Cunoaterea acestui indice prezint mare
importan pentru produsele alimentare deoarece influeneaz masa
comercial, determin condiiile de pstrare, influeneaz determinrile
de laborator etc. Aceasta mrime se poate determina la etuv, de
obicei la temperatura de 103 105 grade C. Higroscopicitatea este
proprietatea mrfurilor de a face schimb de vapori de ap cu mediul
nconjurtor. Cnd aerul este umed i fructele sau seminele conin puin
ap, acestea rein vaporii de ap din aer pn se ajunge la un echilibru
de higroscopicitate (ex: seminele cerealelor rein mai mult ap dect
cele ale plantelor oleaginoase).
Activitatea apei in produsele alimentare Influena apei asupra
anumitor proprieti este mai bine exprimat prin mrimea numit
activitatea apei, care da indicaii asupra coninutului de apa liber
din produsele agroalimentare. Activitatea apei ia valori cuprinse
ntre 0 aw 1 i poate fi definit ca raportul dintre presiunea de
vapori a probei i presiunea de vapori a apei pure la aceeai
temperatur. aw=p/p0 i poate fi determinat din umiditatea relativ la
echilibru (ERH, %) a aerului din jurul probei ntr-o incint nchis
ermetic (aw=EHR/100). Activitatea apei prezinta importanta in
conservarea produselor agroalimentare: microorganismele ncep sa se
dezvolte
la valori mai mari de 0,65 , in funcie de specie. Coninut de
umiditate specific raportat la materialul uscat:
100usc
a
usm
mU [%] (1)
unde, ma este masa de apa din corp (kg); musc este masa corpului
uscat (kg).
Coninut de umiditate specific raportat la materialul umed:
100100ausc
aa
ummm
m
m
mU
[%] (2)
unde, ma este masa de ap din corp (kg); m este masa corpului
umed (kg).
ntre cele dou moduri de definire a coninutului de umiditate
exist urmtoarele relaii de transformare:
-
;100 um
um
usU
UU
us
us
umU
UU
100 (3)
Definirea coninutului de umiditate cu ajutorul relaiei (1) este
mai avantajoas pentru calcule, deoarece ea poate fi adunat sau
sczut direct, pentru c se refer la unitatea de cantitate de substan
uscat, mrime care rmne constant n timpul desfurrii procesului de
uscare. Viteza de plutire
Viteza de plutire a particulei se definete ca acea valoare a
vitezei curentului de aer ascendent care menine particula n
suspensie, respectiv echilibru dinamic. Viteza de plutire poate fi
determinat analitic (pentru particule ideale, de form sferic sau
sferoid, izotrope i care ar avea o poziie stabil n curentul de aer)
i experimental. Se msoar in m/s.
Vscozitatea
vscozitatea dinamic, , care reprezint capacitatea lichidului de
a se opune curgerii i este rezultatul interaciunilor i a forelor de
frecare care apar ntre moleculele lichidului; tensiunea de
forfecare, care reprezint raportul ntre fora aplicat lichidului
respectiv, care determin curgerea acestuia, i suprafaa pe care este
aplicat aceast for; viteza de forfecare (de deformare), care
reprezint variaia vitezei de curgere a lichidului n stratul de
lichid.
Comportarea reologic a lichidelor nenewtoniene. Pentru aceste
lichide, variaia tensiunii de forfecare cu viteza de forfecare nu
mai este liniar, iar vscozitatea nu mai are o valoare constant,
fiind o funcie de tensiunea sau de viteza de forfecare. Pentru
descrierea comportrii nenewtoniene, a fost definit vscozitatea
aparent, a.
Turbiditatea Turbiditatea sau tulbureala reprezint efectul optic
de mprtiere a unui flux luminos la trecerea printr-un mediu fluid
care conine particule n suspensie sau n stare coloidal.
Turbiditatea se datoreaz prezentei n lichide a particulelor
foarte fine (organice i anorganice) ce se afl n suspensie i care nu
sedimenteaz n timp.
Capacitatea de sorbie Capacitatea de sorbie reprezint nsuirea
unor produse alimentare (ex: fructe, semine etc.) de nglobare a
vaporilor de apa, a gazelor si a substanelor dizolvate n masa lor.
Formele sorbiei sunt : Absorbia este proprietatea unui produs aflat
n stare solida sau lichida (numit absorbant) de a reine un fluid
(numit absorbit) care a ptruns n toata masa sa. Adsorbia este
proprietatea unui produs aflat n stare solida (numit adsorbant), de
a reine i fixa o substan lichida sau gazoasa (numita adsorbat) la
suprafaa sa; inversul adsorbiei este desorbia. Chemosorbia este
fenomenul de interaciune chimica dintre vaporii si gazele sorbite
cu unele componente ale produselor; n cele mai multe cazuri
fenomenul este ireversibil.
Capacitatea de sorbie se exprima prin higroscopicitate,
umiditate, capacitatea de cedare a apei, capacitatea de
mbibare.
Culoarea
Culoarea este o proprietate fizica importanta a produselor
alimentare, fiind ns n acelai timp, n corelaie si cu
caracteristicile estetice si psihosenzoriale ale acestora. n
colorarea diferitelor produse vegetale sunt implicai pigmeni
clorofilieni (pentru culoarea verde), carotenoidici (galben
portocaliu sau rou), flavonici (culoarea galbena), antocianici
(violet, albastru, rou). n general, culoarea produselor vegetale
prezinta mare importanta din punct de vedere tehnologic si
comercial, remarcndu-se preferine pentru anumite culori. Reaciile
diferite ale persoanei care percepe culoarea mrfurilor se explica
printre altele, prin asociaiile pe care omul n cauza, le face cu
anumite stri, nsuiri, fenomene naturale etc. Aceste asociaii sunt
foarte importante n procesul de realizare a produselor, a
ambalajelor, a materialelor de prezentare, deoarece, culoarea
trebuie sa se constituie ntr-un
mesaj pe care produsul l transmite cumprtorului.
-
Indicele de refracie Indicele de refracie este o constanta
fizica proprie unor substane pure, n condicii specifice de
temperatura si presiune. Aceasta proprietate reflecta puritatea
precum si concentraia. Acest indice este determinat de raportul
dintre viteza luminii n primul mediu (v1) si viteza luminii n al
doilea mediu (v2).
Determinarea indicelui de refracie are drept scop aprecierea
unor caracteristici de calitate cum sunt puritatea (pentru grsimi,
ulei, lapte, buturi alcoolice etc.), concentraia n zahar (la
sucuri, siropuri, marmelade etc.).
Determinrile de laborator se fac cu instrumente precise numite
refractometre.
Cldura specifica Cldura specifica reprezint cldura absorbita sau
cedata de unitatea de masa a unui produs (corp). Se exprima prin
cantitatea de cldura necesara unui gram dintr-un produs, pentru
a-si ridica temperatura cu 1 grad C, fr a-si modifica starea fizica
sau chimica; unitatea de msur a cldurii este caloria. Cunoaterea
acestei proprieti este foarte importanta pentru unele produse
alimentare la operaiunile de transport, pstrare, prercire,
congelare, cunoscut fiind faptul ca la temperatura ridicata
activitatea metabolica este intensa si deprecierea calitii rapida.
Se msoar in J/kg K.
Conductivitatea termic este mrimea fizic prin care se
caracterizeaz capacitatea unui material de a transmite cldura
atunci cnd este supus unei diferene de temperatur. Conductivitatea
termic este egal numeric cu cantitatea de cldur (Q) transferat n
unitatea de timp () prin unitatea de arie (A) i de-a lungul unei
uniti de grosime (L), cnd cele dou fee opuse difer printr-o unitate
de temperatur (T sau t):
Coeficientul de conductivitate termic reprezint cantitatea de
cldur transferat printr-o suprafa, de-a lungul unei uniti de
grosime, ntr-un interval de timp, atunci cnd cele dou suprafee
opuse sunt supuse diferenei de temperatur. Unitatea de msura a
conductivitii termice in sistemul internaional este watt pe
metru-Kelvin (w/mK). Rezistivitatea termic este inversul
conductivitii termice; se msoar n metru Kelvin pe Watt (mK/W).
Coeficientul de transfer termic reprezint raportul dintre
densitatea fluxului termic ce strbate suprafaa de separaie dintre
un solid i un fluid i diferena dintre temperatura acelei suprafee i
temperatura medie a fluidului. Mai exact, reprezint cantitatea de
cldur pe care produsul de grosime X o pierde cnd este supus la o
diferen de temperatur. Unitatea de msur in sistemul internaional
este Watt pe metru ptrat, Kelvin (W/m2K).
II. Proprieti biochimice ale produselor agroalimentare.
Compoziia chimica a alimentelor.
Apa in produsele alimentare
Apa este cea mai abundent substan n organismele vii, formnd mai
mult de 70% din total. n cele mai multe din produsele alimentare,
de asemenea, apa reprezint un procent relativ ridicat, chiar i dup
procesele de prelucrare. Alimentele care provin direct din
organisme animale sau vegetale au un coninut mai mare de ap,
corespunztor cu cel din celulele organismului respectiv. Apa din
produsele alimentare are ca surse de proveniena materiile prime,
vaporii din atmosfera si adaosurile tehnologice. n procesele
tehnologice trebuie folosita apa potabila, care sa ntruneasc
anumite condiii precum: sa fie incolora, inodora, relativ insipida,
transparenta, fr substane toxice si bacterii patogene, cu un
coninut admis de impuriti (inclusiv sruri minerale, gaze dizolvate)
si microorganisme. Apa are punctul de topire, punctul de fierbere,
cldura de evaporare i tensiunea superficial mai mari dect ale celor
mai multe lichide obinuite, ceea ce indic faptul c forele de
atracie dintre moleculele apei lichide, respectiv coeziunea sa
intern, sunt relativ mari.
Apa din produsele alimentare se poate gsi sub doua forme: ap
liber si ap legat. Apa liber se afl sub forma de suc celular sau
micro picturi si se prezinta ca o soluie reala. Se poate extrage
din produs prin presare sau uscare. i apa higroscopica este tot o
apa libera reinut prin sorbie in microcapilare sau pe suprafaa
produsului. Toate procesele enzimatice, unele reacii neenzimatice,
dezvoltarea microorganismelor, nu pot avea loc dect in prezenta
apei libere.
-
Intre apa din produs si apa din atmosfera are loc un schimb
permanent pn se atinge umiditatea de echilibru.
Apa din produsele alimentare se gsete legat sub diferite forme,
n funcie de natura modului de legare deosebindu-se: apa legata
fizic, fizico-chimic i chimic. a) Apa legat fizic este specifica
materialelor poroase si este reinut prin forte mecanice de ctre
materialele higroscopice prin forte de suprafaa si de capilaritate.
Apa reinut in microcapilare (raza < 10-5 cm) se numete ap
higroscopic, iar cea din macrocapilare (raza > 10-5 cm) se
numete i umiditate liber sau superficial. Apa capilar reprezint 70%
din coninutul total de umiditate al produselor alimentare i datorit
legturii slabe cu produsul se ndeprteaz foarte uor prin evaporare.
b) Apa legat fizico-chimic este o forma mai stabile de legare a
apei, fiind prezenta in majoritatea alimentelor, fr sa fie in strns
corelaie cantitativa cu materialul. Acest tip de legtura se
realizeaz prin legtura adsorbia i prin legtura osmotic sau
structural. Legtura adsorbia este specific fenomenelor de suprafa,
are o intensitate medie si destul de greu reversibil. Legtura
osmotica se realizeaz atunci cnd nveliul celulelor ajunge in
contact direct cu apa, de ex. prin imersie. Este o legtura de
intensitate mai slaba i reversibila. c) Apa legat chimic se
caracterizeaz prin legturi ionice sau moleculare fiind determinate
in cantiti strict stoichiometrice. Reinerea apei se face sub forma
de apa de cristalizare sau constituie. Apa de constituie face parte
integranta din nsi molecula substanelor chimice. Legarea chimica a
apei in mediile biologice este cea mai puternica sin u poate fi
eliminate prin procedee
clasice de deshidratare, ci numai prin calcinare.
Coninutul de apa este diferit la produsele agroalimentare si are
o influen hotrtoare asupra anumitor caracteristici ale acestora. El
variaz intre 0,05% la zahar, 0,1% la uleiul de floarea soarelui si
pana la 88% laptele dulce de consum si 85-95% fructe si legume.
Coninutul de apa admisibil pentru diferite produse este stabilit
prin standarde sau face obiectul nelegerilor contractuale. Normarea
prin standarde se face la produsele alimentare industrializate la
care aducerea umiditii la valori optime este posibila si necesara
(cereale, preparate din carne, brnzeturi, zahar si produse
zaharoase, produse deshidratate etc.).
Controlul cantitii de apa si al calitii acesteia permite
evaluarea anumitor caracteristici de calitate ale produselor
agroalimentare, a gradului de prospeime (la carne, oua, peste,
fructe, legume s.a.), identificarea falsificrilor (lapte, vin,
rachiuri, sucuri naturale, carne tocata etc.), fabricarea de
sortimente diferite in cadrul aceluiai tip de produs (brnzeturi,
rachiuri etc.), prevenirea degradrilor sau alterrilor (cereale,
gris, zahar, tutun, ceaiul negru), identificarea metodelor optime
de ambalare, pstrare si depozitare pentru diferite tipuri de
produse, mbuntirea calitii lor prin diverse metode de scdere a
coninutului de ap.
Produsele care au un cont. mare de apa sunt uor perisabile, ofer
condiii favorabile dezvoltrii unor microorganisme patogene si de
aceea pstrarea lor un timp ndelungat necesita condiii speciale la
temp. sczute. Din aceasta categorie fac parte carnea si pestele,
care sunt uor atacate de bacteriile de putrefacie, fructele si
legumele care sunt atacate de mucegaiuri.
O scdere a coninutului de apa din unele produse sub valoarea
normala, determina o scdere a valorii produselor respective, de ex.
fructele si legumele.
Calitatea cerealelor boabe depinde de diveri factori printre
care si coninutul de apa. Boabele de cereale se afla in stare
hemibiotica (desprinse de planta mama ele continua procesul de
respiraie). Pstrarea lor presupune o condiionare prealabila,
respective purificarea si uscarea pn la un coninut de ap optim de
14% (sub aceasta limit procesele fiziologice se desfoar extreme de
lent). Peste 15% ap n bob se accelereaz procesul de alterare.
Uscarea boabelor de cereale se poate face pe cala naturala sau
pe cale artificiala. Umiditatea
relativa a aerului in spaiul de depozitare trebuie sa fie la
nivel min. (65-75%) iar temperatura cobort.
Proprietile de solvent ale apei Apa reprezint cel mai rspndit
solvent din natur, deci mediul n care se desfoar majoritatea
reaciilor biochimice din celula vie sau din exteriorul acesteia.
Apa este un solvent mult mai bun dect cele mai multe din lichidele
obinuite. Multe sruri sau compui ionici se dizolv cu uurin n ap. O
a doua mare clas de substane uor dizolvate de ap include compuii
neionici dar polari ca glucidele, alcoolii simpli, aldehidele i
cetonele. Apa dizolv sau disperseaz sub form de mici particule
(micele)
-
muli compui care conin att grupe puternic nepolare ct i puternic
polare, numite amfipatice, cum sunt spunurile.
Ionizarea apei. Scara de pH
Chimistul danez Sorensen a definit termenul de
pH ca
pH = - lg10 [H+], iar pOH ca
pOH = -lg10 [HO-]
n mediu neutru, aceste dou mrimi au valori egale cu 7.
Scara de pH este prezentat n tabelul alturat:
Proteine
Clasificarea proteinelor din produsele agroalimentare
Proteinele sunt cele mai rspndite molecule organice din celule,
constituind 50% sau mai mult din substana lor uscat. Toate conin
carbon, hidrogen, azot i oxigen, foarte multe conin sulf. Unele
proteine conin n plus i alte elemente ca fosfor, fier, zinc, cupru.
Proteinele sunt formate din unul sau mai multe lanuri de
aminoacizi. Cele mai importante proteine sunt:
- Albumine: lactalbumina (n lapte), ovalbumina (n albuul de ou),
leucozina (gru); - Globuline: miozina, fibrinogenogenul (n carne),
lactoglobulina (lapte), ovoglobulina (n ou); - Gluteline: se gsesc
numai n plante, mai ales n frunze si semine: gluteina (n gru),
glutenina
(n secara), orizeina (n orez);
- Prolamine: sunt proteine de origine vegetala care se gsesc n
seminele cerealelor: gliadina (n gru, secara), zeina (n porumb),
hordeina (n orz) etc.
- Scleroproteidele: colagenul (n piele, tendoane), elastina (n
esutul conjunctiv, cartilagii, pereii vasculari), oseina (n oase),
cheratina (n pr, pene, unghii, copite, coarne; este nedigestibila)
etc. Aminoacizi
Proteinele au o mas molecular foarte mare i prin hidroliz pun n
libertate compui organici simpli, cu mas molecular mic, numii
alfa-aminoacizi. Acetia conin cel puin o grupare carboxil i o
grupare alfa-amino, dar difer prin structura radicalilor R sau a
lanurilor laterale. n mod obinuit, n proteine se gsesc 20 de
alfa-aminoacizi diferii. n moleculele proteice, resturile de
aminoacizi sunt legate covalent, formnd lanuri lungi, neramificate.
Aminoacizii sunt unii, dup cum s-a specificat, prin legturi
peptidice, care se formeaz prin eliminarea elementelor componente
ale unei molecule de ap dintre gruparea carboxil a unui aminoacid i
gruparea amino a aminoacidului urmtor.
Funciile proteinelor din alimente Principalele funcii ale
proteinelor n organism sunt: - rol plastic: sunt constitueni
structurali ai celulelor, esuturilor, asigurnd creterea
organismului; - rol energetic: atunci cnd aceste substane abunda,
sau cnd hrana este srac n lipide si glucide, furnizeaz circa 4,1
kcal/g; - rol biologic activ : funcia catalitica se manifesta prin
aceea ca intra n constituia enzimelor si a unor vitamine).
Denaturarea i precipitarea proteinelor La un anumit pH
(specific), proteinele precipita (ex: coagularea cazeinei din lapte
pentru
producerea brnzeturilor). Proteinele pot fi denaturate sub
aciunea unor factori fizici (temperatura
-
ridicata, radiaii) sau chimici (acizi, baze, metale grele).
Conformaia tridimensional a proteinelor n condiii naturale se refer
la structura ei nativ. Cnd structura nativ este alterat (fr ruperea
legturilor peptidice), noua structur este numit denaturata. Dac
ntoarcerea la structura nativ este imposibil, denaturarea este
ireversibil. n general, proteinele denaturate (depliate) i pierd
solubilitatea n diferite grade din cauza expunerii miezului
hidrofob.
Glucide. Monozaharide. Polizaharide
Rolul glucidelor in industria alimentara
Glucidele sunt cele mai rspndite substane organice si reprezint
componentul principal n substana uscata a produselor vegetale.
Carbohidraii sunt una din cele 4 clase majore de biomolecule i
includ cea mai mare parte a masei organice de pe planet. Rolul
biologic al carbohidrailor este stocarea de energie (ex amidonul
din plante, glicogenul animal), transferul de energie (ATP, mai
muli intermediari metabolici), componente structurale (celuloza din
plante, chitina artropodelor), comunicare
intra i extracelular (rspunsul imun). n industria alimentar
carbohidraii reprezint o surs nutritiv primar de energie din
alimente ca cereale, fructe i legume fiind totodat un ingredient
important pentru multe alimente procesate. Pe lng rolul de ageni de
ndulcire, carbohidraii sunt implicai n unele funcii ca
gelatinizarea, emulsifierea, ncapsularea aromelor, colorarea i
producerea de arome prin reacii de mbrunare precum i n controlul
umiditii i al activitii apei.
Monozaharide
Monozaharidele sunt glucidele simple, practic formate dintr-o
singura molecula glucidica, ca de ex.
glucoza, fructoza, galactoza. Glucoza este forma comuna de
utilizare a glucidelor n organism ca sursa de
energie. Se gsete n stare libera n legume, fructe, boabe de
cereale, faina, carne etc. Fructoza se gsete ca atare n fructele
coapte si miere. Galactoza se ntlnete n lapte, creier si n unele
produse vegetale numai sub forma combinata. Prin hidroliza
zaharului din lapte (lactoza) se obine galactoza. Dintre hexoze,
cea mai uor asimilabila de ctre organismul uman este fructoza.
Dizaharide
Dizaharidele sunt formate din 2 monozaharide legate printr-o
legtur glicozidic. Cele mai cunoscute dizaharide sunt maltoza,
lactoza i zaharoza. Maltoza, produsul intermediar al aciunii
amilazelor asupra amidonului conine 2 resturi de glucoz si se gsete
in cantitate mare in cerealele germinate, ca de ex. In orzul ncolit
(mal). Lactoza este un diglucid care se gsete doar n lapte. Este
format din glucoz i galactoz. Zaharoza este format din glucoz i
fructoz. Este foarte rspndit n lumea plantelor i cunoscut sub
denumirea de zahr alimentar. Hidroliza zaharozei la glucoz i
fructoz este adesea numit inversie, pentru c este nsoit de
schimbarea sensului de rotaie optic, de la dreapta la stnga.
Amestecul echimolar de glucoz i fructoz format se numete zahr
invertit. Hidroliza zaharozei care este catalizat de invertaz poate
fi urmrit cu un polarimetru.
Polizaharide
Polizaharidele sau glicanii sunt formate din uniti glicozil
legate ntr-o structur liniar sau ramificat. Principalii glucani din
industria alimentar sunt amidonul i celuloza, polimeri ai
D-glucozei, deosebii structural prin tipul de legturi i numrul de
ramificaii. Cea mai mare cantitate de energie din sursele de
carbohidrai din industria alimentar provine din amidon care are att
o valoare structural ct i nutriional, pentru multe alimente, n
special cele bazate pe finuri, tuberculi, cereale, porumb i
orez.
Amidonul este principalul polizaharid de rezerva din plante.
Acest compus se gsete in cantitate mare in cereale, in cartofi, in
leguminoase si alte vegetale. Amidonul este format din amiloz i
amilopectin. Componenii amidonului pot fi hidrolizai enzimatic de
amilaze. Amidonul se gsete sub form de granule depozitate n
amiloplastele din plante. Forma i mrimea acestor granule depinde de
planta surs i au o structur cristalin. In industria alimentara
amidonul este din ce in ce mai utilizat, att in forma nativa cat si
ca amidon modificat.
-
Celuloza este componentul major din pereii plantelor i este
format din uniti de glucoz legate n poziie beta. Celuloza este
format din mnunchiuri de lanuri paralele formnd fibrile i este
complet insolubil n ap. Celuloza este important deoarece este
componentul structural major al pereilor celulari ai plantelor
fiind prezent n alimentele i ingredientele nerafinate de origine
vegetal. Celuloza reprezint principalul tip de fibre insolubile,
deosebit de importante pentru alimentaia umana.
Lipide
Lipidele sunt biomolecule organice, insolubile sau slab solubile
n ap, ce se pot extrage din celule i esuturi cu ajutorul solvenilor
nepolari (eter, cloroform, benzen etc). n organismul animal se
gsesc depozite n esuturile adipoase (subcutanate, n jurul organelor
interne etc), iar dintre vegetale, cele mai bogate n grsimi sunt
seminele de oleaginoase (floarea soarelui, soia), mslinele,
arahidele, nucile etc.
Rolul lipidelor in produsele alimentare
Lipidele ndeplinesc n organism mai multe funcii: - au rol
plastic (unii acizi grai sau fosfolipide intra i alctuirea
membranelor celulare si a unor hormoni); - au rol energetic (9,5
kcal/g - cea mai mare valoare dintre substanele organice); - sunt
vectori pentru vitaminele liposolubile;
- _esuturile adipoase ajuta la fixarea unor organe interne (ex.
rinichi).
Acizii grai Se cunosc peste o sut de tipuri de acizi grai, care
au fost izolai din diferite lipide din plante,
animale i microorganisme. Toi au un lan lung de hidrocarbur i o
grupare terminal carboxil. Lanul de hidrocarbur poate fi saturat,
ca n acidul palmitic, sau poate avea una sau mai multe duble
legturi ca n acidul oleic. Acizii grai se deosebesc ntre ei prin
lungimea lanului i prin numrul i poziia legturilor nesaturate.
Acizii grai naturali cei mai ntlnii in produsele agroalimentare
sunt acidul stearic, palmitic, oleic, linoleic.
Triacilglicerolii sau trigliceridele sunt esteri ai glicerolului
cu acizii grai i constituie familia cea mai numeroas de lipide; ele
reprezint componentele majore ale lipidelor de depozit din celulele
animale i vegetale. De obicei trigliceridele solide la temperatura
camerei sunt numite grsimi, iar cele lichide sunt numite
uleiuri.
Punctul de topire al trigliceridelor este determinat de acizii
grai din compoziia lor. n general, punctul de topire creste cu
numrul i lungimea acizilor grai. Sunt substane insolubile n ap dar
solubile n solveni organici. Sunt foarte mult utilizate n industria
alimentara.
Substanele minerale Produsele alimentare convin substane
minerale n cantiti variabile att n ceea ce privete felul
elementelor ct si proporia fa de celelalte componente chimice.
Substanele minerale se gsesc n toate organismele vegetale si n
toate _esuturile animale, rolul lor n metabolism fiind bine
precizat. Dei reprezint doar cca. 6% din greutatea corpului
omenesc, rolul lor n organism este foarte important,
concretizndu-se prin funcii precum: constituie suportul structural
pentru schelet (ndeosebi Ca, P, Mg); asigura meninerea echilibrului
acido-bazic n organism; asigura presiunea osmotica specifica
intra/extra celulara; asigura excitabilitatea neuro-musculara;
activeaz numeroase sisteme enzimatice etc. In funcie de concentraia
n care se gsesc n organism, substanele minerale se clasifica n:
macroelemente (peste 100 ppm) : calciul (Ca), fosforul (P),
magneziul (Mg), sodiul (Na), potasiu (K),
clor (Cl), sulf (S); si microelemente, numite si oligoelemente
(sub 100 ppm) : Fe, Cu, Co, Cr, Zn, Se, I, F,
Mn, Mo etc.
Vitamine
Vitaminele sunt clasificate dup solubilitatea lor n: -
liposolubile: vitaminele A, D, E si K
- hidrosolubile (complexul de vitamine B si vitamina C).
n organism, vitaminele au rol funcional, deoarece alturi de
enzime si hormoni, controleaz diferite procese metabolice.
-
Proprieti biologice Proprietile biologice se refera la coninutul
microbiologic al produselor alimentare si la valoarea nutritiva a
acestora.
ncrctura microbiana a produselor alimentare Microbiologia
materiilor prime principale si a produselor finite alimentare are o
influen determinanta asupra calitii. Microorganismele pot produce
alterarea produselor alimentare, care se manifesta prin modificarea
drastica a unor proprieti senzoriale, prin scderea valorii
nutritive si prin apariia unor situaii de risc asupra sntii
consumatorului. Unele bacterii (stafilococul auriu, salmonella si
altele) precum si un numr mare de mucegaiuri pot sintetiza toxine
deosebit de periculoase, unele dintre ele fiind termorezistente.
Reducerea ncrcturii microbiene sau distrugerea totala a celulelor
microbiene se face prin pasteurizare, sterilizare sau alte
metode.
n unitile productoare de alimente se efectueaz n mod curent
examene microbiologice n laboratoare, iar calitatea materiei prime,
a echipamentului si a materialelor de ambalat este sistematic
inspectata.
Pentru majoritatea produselor alimentare criteriile
microbiologice sunt prevzute n standardele specifice.
Valoarea nutritiva a produselor alimentare se apreciaz din
punctul de vedere al coninutului n substane necesare organismului
(substane nutritive sau trofice, trofine). Dup rolul lor metabolic
acestea se mpart n trei grupe:
- substane cu rol plastic, regeneratoare de celule si esuturi (n
special proteinele); - substane cu rol energetic, care prin oxidare
n organism furnizeaz energia calorica necesara desfurrii proceselor
vitale si cheltuielilor energetice ale organismului datorate
prestrii diverselor activiti (n principal glucidele si lipidele); -
substane cu rol catalitic, cum sunt enzimele, vitaminele si
elementele minerale.
Importanta utilizrii microorganismelor in industria
agroalimentara Microorganismele sunt utilizate pe scara larga in
domeniul industriei agroalimentare att in
procesele fermentative cat si drept culturi starter in
vinificaie, fabricarea unor brnzeturi si salamuri maturate crude.
De asemenea, unele bacterii si mucegaiuri sunt cultivate pentru
producerea de enzime
pentru industria alimentar, de biomasa proteica de uz alimentar
si furajer, de vitamine si colorani, acizi organici si ali compui
organici. Biosintezele microbiene au loc in bioreactoare pentru
culturi de suprafaa sau submerse si prezinta avantajul ca au un pre
relativ sczut, sunt reproductibile, nu necesita spatii mari,
utilizeaz subproduse si deeuri ale industriei agroalimentare. De
asemenea, pot fi utilizate microorganisme modificate genetic cu
potenial productiv ridicat.
Procese fermentative in industria alimentara
Principalele tipuri de fermentaii in industria alimentara sunt:
fermentaia lactica, fermentaia alcoolica, acetica, citrica si
altele.
Fermentaia lactica este produsa de bacteriile lactice si este
utilizata la fabricarea diferitelor produse lactate (iaurt, sana,
smntn, chefir si altele), a acidului lactic, la conservarea unor
produse vegetale si a unor furaje.
Fermentaia alcoolica este produsa de drojdii si se folosete la
obinerea vinului si berii, a alcoolului etilic, la creterea
aluatului in panificaie. Prin fermentaie alcoolica se produce
alcool etilic si dioxid de carbon (CO2) din substraturi dulci.
Amidonul poate fi de asemenea supus fermentaiei alcoolice dup o
hidroliza prealabila cu enzime amilolitice, care elibereaz
moleculele de glucoz.
Fermentaia acetica este produsa de bacteriile acetice care
oxideaz alcoolul etilic la acid acetic, in prezenta aerului.
Fermentaia acetica este folosita la obinerea oetului in industria
alimentara.
Fermentaia citrica este produsa de unele mucegaiuri care
transforma zaharurile in acid citric, in prezenta oxigenului din
aer.
-
III. Operaii specifice n industria alimentar
Procesul tehnologic
Un proces tehnologic este format dintr-o succesiune de operaii
bazate pe procese fizice si/sau chimice:
- operaii de pregtire a materiilor prime(bazate pe fenomene
fizice); - operaii de transformare moleculara(bazate pe fenomene
chimice); - operaii de separare a produselor(bazate pe fenomene
fizice). Procesul tehnologic este ansamblul proceselor mecanice,
fizice, chimice i biochimice
componente, concomitente sau ordonate n timp, necesare pentru
obinerea unui anumit produs. Marea majoritate a fazelor unui proces
tehnologic (80-98 %) se bazeaz pe fenomene fizice, al
cror studiu revine operaiilor unitare.
Operaia este faza distincta a unui proces tehnologic: nclzire,
rcire, distilare, uscare, reacie chimic etc.
Operaia unitara reprezint faza unui proces tehnologic bazata pe
fenomene fizice. Exist cteva zeci de operaii unitare care acoper
toate fazele din marea majoritate a industriilor
de proces. Aceste operaii unitare sunt bazate petrei procese
fundamentale: transferul/transportul de impuls;
transferul/transportul de cldur; transferul/transportul de
masa.
Mrunirea reprezint divizarea solidelor prin aciunea unor forte
mecanice, pentru obinerea unor particule de dimensiuni mai mici.
Scopul acestei operaii unitare este accelerarea operaiilor fizice
(ex. dizolvare) sau chimice (creterea vitezei de reacie i, deci,
creterea conversiei) prin creterea suprafeei de contact dintre
particulele de materie prim solid i solvent sau alt reactant.
Separarea amestecurilor de materiale granulare Separarea unui
amestec de materiale granulare n componentele sale se poate efectua
dac exist
o caracteristic fizic sau mecanic dup care acestea se
difereniaz. Separarea dup dimensiunile geometrice este din cele mai
frecvente i se realizeaz cu ajutorul sitelor i trioarelor. Alegerea
corect a formelor i dimensiunilor
orificiilor
sitelor i trioarelor
necesit cunoaterea dimensiunilor
medii ale
particulelor
amestecului i domeniul de
variaie a acestor
dimensiuni.
-
Sedimentarea este operaia de separare a sistemelor eterogene in
fazele component sub aciunea
difereniat a unei forte externe (fora gravitaional si centrifug)
asupra fazelor cu densiti diferite.
Concentrarea prin evaporare
Filtrarea este operaia de separare a sistemelor eterogene
fluid-solid n fazele componente cu
ajutorul unui strat filtrant cu structura poroasa, prin care
poate trece numai faza fluida.
Filtrarea unei suspensii are patru etape: reinerea particulelor
solide de ctre stratul filtrant; reinerea particulelor solide de
ctre stratul de sediment depus; splarea sedimentului, ndeprtarea
sedimentului depus pe filtru; regenerarea stratului filtrant.
Operaia de filtrare este influenat de un numr mare de factori: -
fluidul influeneaz prin natura sa, vscozitate, densitate,
proprietile corozive; - solidul influeneaz prin natura, forma si
dimensiunile particulelor, granulometrie;
-
- suspensia influeneaz prin modul de obinere, concentraie, vrst
suspensiei, proprietile reologice, cantitatea sau debitul,
temperatura, structura suspensiei;
- sedimentul influeneaz prin omogenitate, umiditatea finala,
compresibilitatea, rezistenta hidraulic.
Amestecarea este operaia de omogenizare a doua sau mai multe
substane cu scopul obinerii unui produs cu aceeai compoziie in
ntreg volumul (omogenizare mecanic) sau cu aceeai temperatur
(omogenizare termica). Operaia de amestecare se utilizeaz in
anumite procese tehnologice pentru accelerarea reaciilor chimice si
a unor procese fizice. Amestecarea poate constitui o operaie
independent cnd este folosit la obinerea unor produse care sunt
amestecuri a 2 sau mai multe componente sau poate fi auxiliar cnd
creeaz condiii optime de desfurare a operaiei principale i anume la
intensificarea transmiterii cldurii, la separarea suspensiilor, la
extragerea unor substane, reacii chimice sau schimbarea strii
fizice. Procesul de amestecare cuprinde 2 faze: in prima faza se
realizeaz o amestecare in apropierea dispozitivului sau a piesei
care realizeaz amestecarea si astfel se formeaz zone mici de
amestecare in care iau natere cureni cu viteze diferite ce conduc
la deplasarea volumului de material si care se numete amestecare
local. In a 2 a faz, volumele de material supuse amestecrii aflate
in apropierea dispozitivelor de amestecare antreneaz alte volume
vecine de materiale. Se realizeaz cu viteza redus si se numete
amestecare general.
Presarea (uleiului) este operaia prin care se separ uleiul din
mcintura oleaginoas (amestec
solid-lichid), sub aciunea unor fore exterioare, rezultnd uleiul
brut de pres i brokenul (rotul). Procesul de presare a mcinturii
oleaginoase are loc sub influena forelor de compresiune ce iau
natere n presele mecanice.
Fora de presare la presele mecanice este creat de un corp
elicoidal (melc), care se rotete ntr-un spaiu nchis (camera de
presare). Presiunea exercitat n camera de presare crete, treptat,
de la zona de alimentare pn la captul de evacuare. Creterea treptat
a presiunii se asigur prin micorarea volumului liber al camerei de
presare de la o treapt la alta (prin mrirea diametrului melcului i
micorarea diametrului camerei), prin reducerea pasului melcului,
precum i prin rezistena opus la ieirea materialului din pres de
ctre o pies special numit con. Presarea la rece a seminelor are
avantajul c nu necesit operaii de decojire, prjire, mcinare etc.,
ca n procesul tehnologic clasic de obinere a uleiurilor.
Cu presa de ulei se pot obine uleiuri din toate tipurile de
semine oleaginoase, pentru aceasta fiind necesar numai schimbarea
melcului, a duzei i un reglaj corespunztor al capului de
stoarcere.
Prin metoda de presare la rece, din
seminele de floarea-soarelui se obine ulei i hran pentru
furajarea diferitelor animale (porcine, psri, ovine, bovine i
cabaline). Aceast hran destinat animalelor poart denumirea de rot,
care este bogat n proteine, fiind folosit ntr-o
-
oarecare msur la nlocuirea boabelor de soia importate, avnd
astfel rolul de a reduce dependena de import.
Analiza granulometric Reprezint analiza mrimii i distribuiei dup
mrime a particulelor rezultate n urma procesului de
mrunire a unui material. n urma unei astfel de analize efectuate
asupra materialului mrunit, pot fi cunoscute urmtoarele
caracteristici ale acestuia:
- dimensiunile minime i maxime ale particulelor materialului; -
procentul (din mas) a particulelor ale cror dimensiuni, fie depesc,
fie sunt sub o anumit
valoare;
- distribuia dup dimensiuni (n procente din mas) a particulelor
materialului; - suprafaa specific medie.
- Analiza granulometric este necesar att pentru caracterizarea
lucrului mecanic efectuat de o main de mcinat ct i a calitii
materialului mrunit, din punct de vedere al cerinelor impuse
privind mrimea particulelor.
Uscarea materialelor agroalimentare este procesul tehnologic
prin care se ndeprteaz excesul de ap, fr a se distruge esuturile
sau deprecia valoarea alimentar a produselor ce se usuc. ndeprtarea
excesului de ap din materia prim este condiionat de micarea
cldurii, a vaporilor de ap i a lichidelor.
Viteza de uscare depinde de: umiditatea iniial i final a
produsului; temperatura agentului de uscare; umiditatea iniial i
final a agentului termic; viteza de deplasare a agentului
termic.
-
Pasteurizarea produselor alimentare
Pasteurizarea este o metoda de conservare a alimentelor care
consta in tratamentul termic la
temperaturi mai mici de 100C in scopul distrugerii germenilor
patogeni, al reducerii ncrcturii microbiene si deci a creterii
duratei de pstrare a produselor. Prin pasteurizare se distrug
formele vegetative ale microorganismelor dar nu si sporii
bacterieni, care sunt distrui numai prin sterilizare.
Principalele produse alimentare care se conserva prin
pasteurizare sunt laptele, sucurile de fructe,
conservele vegetale, berea si altele.
Pasteurizarea laptelui se poate face, de exemplu, in mai multe
moduri:
LTLT (low temperature; long time) la 62-65oC, 30 min
HTST (high temperature; short time): 72-75oC, 15-40 sec
flash pasteurizare: 85oC, 1-2 sec
UHT (ultra high temperature): 135-140oC, 1-2 sec Pasteurizarea
produselor din oua se face la 60-64oC, 2.5-3 minute, iar
pasteurizarea conservelor de
carne la 70-85oC, 0.1-0.3 minute.
Sterilizarea produselor alimentare
Sterilizarea este folosita in industria alimentara pentru
conservarea alimentelor si reprezint o metoda prin care sunt
distruse toate celulele vii din produsul alimentar, astfel nct nu
mai exista nici o
celula viabila. Spre deosebire de pasteurizare, prin sterilizare
sunt distrui sporii bacterieni; formula de sterilizare se stabilete
pentru distrugerea sporilor de Clostridium botulinum (121oC, 4
minute), pentru a elimina riscul de mbolnvire prin alimente
(conserve) insuficient sterilizate. Datorita temperaturilor
ridicate aplicate, prin sterilizare sunt distruse unele componente
valoroase din alimente (enzime, unele
vitamine, zaharuri si altele).
Bibliografie
Alexandru R. Operaii si utilaje in industria alimentara,
Universitatea Galai, 1981
Banu C. Si col. Manualul inginerului din industria alimentara,
vol. 1 si 2, Ed. Tehnica, Bucureti, 1998, 1999
Ferdes M Proprieti biochimice ale produselor alimentare, suport
de curs, 2014, isb.curs.pub.ro/2011