procese moderne in tehnologii alimentare

8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare

1/61

MASTERAT2010, curs teoretic -Dr., conf. univ. BORIS CARABULEA

PROCESE MODERNE N TEHNOLOGII

ALIMENTARE


2/61

TEHNICI DE PROCESARE MINIM ATERMIC

1. Presiunile nalte n tehnologiile alimentare.

2. Conservarea alimentelor.

3. Instalaiidenaltpresiune.


3/61

Presiunile nalte n tehnologiile alimentare

Presiunea osmotic Osmoza invers Extrudarea

Extragerea cu CO2


4/61

Osmoza invers Osmoza inversprezintcaracteristic termodinamic

a soluiilorce contacteazcu membrana semipermiabil. nsoluiidiluate P.O. se determincu relaiaVant Goff, iar laconcentraiimaricu relaiaGibbs.

Osmoza inverssau hiperfiltrarea reprezintun proces de

concentrare n soluiaunor substanecu masmolecularmic (zaharuri, ioni, aciziorganici etc., cu MM < 500) prii) aplicarea unei presiunihidrostatice tangeniale la membran. Se realizeaz, n

consecin,o trecere prin difuziune a substaneidizolvantesau n stare coloidalprin porii membranei cu diametrul 46 nmkm. Pentru realizarea acestui efect este necesaropresiune care poate atinge 100 bar (de regulintre 10 i60 bai);.


5/61

Osmoza invres

Tehnologia de fabricare a dulceei. P = 8,09,0MPa

Tehnologia de fabricare a vinului MADERA.

P = 4,012,0 MPa

Tehnologia de tratare a apei de mare cuobinerea apei potabile. P = 0,800,90 MPa

Tehnologia de fabricare a produselor lichideconcentrate. P = 4,015,0 MPa


6/61

TEHNOLOGIA DE FABRICARE A PRODUSELOR

ALIMENTARE PRIN EXTRUDARE

Extrudarea (expandarea) - proces complex care const n

cretereavolumului unor materiale la trecerea bruscde lapresiune itemperaturnaltla condiiilemediului ambiant. Materii prime: boabe de gru, orez, ovz,crupe de porumb

etc. Presiuneade ordinul 2030 MPa. Ca urmare a presriii

a eforturilor puternice care apar, temperatura materialuluicrete la 180...200C. Aceste condiii confer materialuluistarea plastic.

La ieirea din capul extruderului materialul sufer ocreterebrusca volumului, ca urmare a scderiipresiunii

iautoevaporriiinstantanee a unei prti din umiditatea sa.Expandarea confer produsului un aspect afnat i calitisenzoriale deosebite

Operaiunile tehnologice: transportare, amestecare,nclzire,plastificare, formare


7/61

TEHNOLOGIA DE FABRICARE A PRODUSELOR

ALIMENTARE PRIN EXTRUDARE

EXTRUDAT - Produs obinut prin trecerea materiilor prime printr-o

pres elicoidal cu una sau dou spirale, cu manta de rcire saunclzireiduzde extrudare la capt.

Extruderul este utilizat pentru plastifierea, fierbere, deshidratare,expandarea unor produse sau materii prime alimentare granulare,cristaline sau pulverulente, singure sau n amestec, iar uneori cu adaos

de soluiipentru ameliorareansuirilor. n funciede T iP tehnolgiile de extrudare se clasific:


8/61


9/61

TEHNOLOGIA DE FABRICARE A PRODUSELOR ALIMENTARE

PRIN EXTRUDARE

- extrudare termoplastic a materiilor prime vegetale cu

coninut ridicat de proteine(5070 %) la 120180 C io presiune de pn la 10 bar, rezultnd produse cu ostructur fibroas, utilizate c nlocuitori de carne. n toatecazurile durata de prelucrare este 5...20 secunde

Tehnologia de prelucrare a materiilor prime prin extrudarepoate fimpritn trei etape:

- pregtireamateriei prime ; - extrudarea ;

- prelucrarea produsului extrudat. Prima etap include urmtoarele operaiuni: - dozarea

componentelor i adaosurilor; - amestecarea; - separareaimpuritilormetalice; - dozarea amestecului n extruder.


10/61


PRIN EXTRUDARE

Sortimentul:

Produse alimentare bogate n amidon: paste finoase, franzele, produse de patiserie,mal,produse pentru gustridin cereale, produse cu adaos de fibre alimentare, produsepentru copii.

Produse alimentare bogate n proteine: animaliere, proteine de lapte, proteine de snge.

Produse extrudate din carne i pete, proteine vegetale (soia, semine de bumbac),boabe de orez, produse pentru profilactic, produse extrudate din germeni, alimentepentru copii

Produse cerealiere cu o caloricitate nalt se obin la extrudarea amestecului: findeorez iboabe nedegresate de soia i nut etc. Amestecul de cereale se dozeaz cu ovitezde 27.2 kg/h, iar apa: 6.5 l/h, la turaiilemelcului 500 min., diametrul filierelor de31mm, temperatura produsului: 95...97 C. Produsul extrudat se usucla temperatura de50 C , timp de 5..6 ore. Valoarea nutritiv crete cu 25..30 %. Indicii senzoriali aiprodusului aratccele mai bune rezultate au produsele finite cu adaos de 20 % finde

soia. Sunt elaborate noi reete de gustri cu adaos de pn la 20 % concentrat deproteine. Aditivii sunt amestecaicu finde orez, porumb, gru. Extrudarea amesteculuiare loc la temperaturile de 80; 120; 160 C, coninutulde umiditate iniialfiind de 15..20 %

n scopul mbuntiriiasimilrii trelorde cereale, se recomand realizarea extrudriiamestecului dupmrunire n extruderul cu doi melci, la temperatura de 160170 C,timp de 10...30 s.


11/61


PRIN EXTRUDARE

Firme productoare de extrudere: CONTINUA, Italia; Werner und Pfleiderer, Germania;

Simon Foods Engineers, Testruder Enginiring, SUA;

Ohyama Foods Machinery Co., Japonia;

Cwaker Outus, Werner, S.U.A.;

Clextral, Frana; Textruder EngineeringAG ,Portugalia

Baker Perkins, Anglia. Uzina mecanic Donek, extruder KMZ-2U,

UkrNIIplastmaPk-125-8 Ucraina,; Picema, Moldcoop, AM, Moldova.


12/61

MODIFICAREA COMPONENILOR MATERIEI PRIME NPROCESUL DE EXTRUDARE

Compoziia produselor alimentare este reprezentat de

monozaharide (glucoz, fructoz), dizaharide (zaharoz),polizaharide (amidon, celuloz, pectin, hemiceluloz),proteine, grsimi, acizi organici, micro-i macroelementeetc.

Metoda de extrudare la cald se deosebete de proceseletermice tradiionale utilizate n industria alimentar.

Pocesul decurge la temperatur i presiune nalt, eforttangenial, umiditate sporit a materiei prime, ntr-un

interval mic de timp. Aa tip de prelucrare determin modificri nesemnificative

n structura, compoziia i valoare a nutritiv a produsuluiextrudat


13/61

TEHNICI DE EXTRUDARE

EXTRUDARE - procedeu de prelucrare prin deformare

plastic a materialelor, care const n trecerea forat amaterialului printr-o matri de form adecvat cu odeschidere rotund sau profilat (numit matri deextrudare).

Primul extruder a fost elaborat n Anglia, 1869 pentruproducerea salamurilor ia servit ca prototip pentru primeleextrudere elaborate n 1935 n calitate de pres laproducerea pastelor finoase.

n a. 1940 s-a utilizat extrudare la cald, care determinagelificarea amidonului.

Extrudarea se bazeaz pe dou procese: deformareachimico-mecanicioculde decompresie.


14/61


Aceste procese au loc sub aciunea tensiunii dedeformare, temperaturii i presiunii cu anumite vitezede transfer indeprtarea cldurii.

Procesele, care au loc n timpul extrudrii se

clasific dup gradul de aciune:descompunere la nivel celular,

- texturare, sterilizare,

- eliminare a umiditii,- redarea formei [27, 83, 66].


15/61


n rezultatul extrudrii produselor se mbuntete:

asimilarea substanelor nutritive,se mrete rezistena la pstrarea,asimilarea grsimilor,crete volumul masei.

Parametrii variabili al procesului de extrudare sunt:compoziia materiei prime,originea,

umiditatea,

pregtire preventiv,schimbrile de temperatur,presiunea,

durata i intensitatea mecanica de aplicare asupra produsului ntimpul extrudrii .


16/61

EXTRUDER

Operaiunile tehnologice: ncrcare, compresie, omogenizare, extrudare. Altclasificare a procesului de extrudare - n zone de ncrcare, concentrare, plastifiere,amestecare i forfecare, zona de descrcareunde se dezvolt presiune i produsul treceforatprin filiere. Extruderele cu destinaiespecialpot fi nzestrate cu zone de degazare,

dispersare, amestecare etc. Lungimile zonelor extruderului pot varia n limite mari nfunc iede propriet ileprodusului ce se prelucreaz.


17/61

1.Operaiile preventive de pregtire a componentelor; 2.Extruder CONTINUA; 3.Sistemevacuare aburi; 4.dozarea substaneloraromatice; 5.dispozitiv de tiere; 6.transportor; 7.tunel de rcire; 8; 9 sistema de ambalare.


18/61

Extruzia

Schimbri n produs n zona de ncrcare nu se nregistreaz. Starea

elastic a produsului se obine n zona de compresie. Aici are locdistrugerea structurii celulare a produsului: amidon, celuloz, lignin;n zona de omogenizare produ sul captstarea de cu rgere,unde areloc structurarea itransformarea proteinelor , amidonului icelulozei.

Cele mai importante schimbriau loc n zona de extrudare. La trecerea

rapida produsului din zona cu presiune

nalt(16105Pa ) n zona cu

presiune atmosferic energia acumulat se ndeprteaz cu o vitezaproximativ egalcu viteza de expandare.

Transformri n produs: distrugerea esuturilor , hidroliz. ieireaprodusului din filier se datoreaz proprietilor fizice ale apei. nextruder temperatura variaz130...200 C. Sub aciuneatemperaturilori presiunilor nalte apa se afl n stare lichid. Cnd amestecul seelimin prin filiere i atinge presiunea atmosferic, apa instant seevapor, degajnd energie.


19/61

EXTRUZIA

n rezultatul extrudrii materiei prime are loc:

- denaturarea proteinelor,- inactivarea substanelor antinutritive,- dextrinizarea amidonului,

-- destrucia complexului celuloz-lignin,-

- sterilizarea produsului i obinerea produsului cu micropori.- Aceasta favorizeaz asimilarea substanelor nutritive- Valoarea presiunii care se dezvolt n extruder depinde de:

- legturile reciproce ale parametrilor,- - natura produsului iniial,- - temperatura extrudrii,- - hidratarea produsului,

- - viteza de rotaie a organelor de lucru,- - mrimea i forma filierelor.


20/61

EXTRUZIA

Factorul de bazcare determincreterea presiunii n extruder

este vscozitateanalta amidonului. Prinnclziregranulele de amidon se umfl,apoi crap,formnd

dispersii moleculare cu consistendin ce n ce mai vscoas. La cercetarea procesului de extrudare se ia n considerare

compoziia,proprietile

materiei primeiniiale

, ind ici i f iziciifizico-chimici ai produsului f in i t , gradul de expandare, gradul

reinerea apei, consistena, vscozitatea, gradul de umflare,

vo lum ul masei, so lub il i tatea, po rozitatea, dens itatea etc.

S-a stabilit c exist o dependen direct proporional ntre

vscozitatea produsului finit i coninutul de ap, lipide,zaharuri io dependeninversproporionalntre vscozitate itemperatura procesului de extrudare, ct i viteza de rotaie anecului


21/61

Capul de extrudare


22/61

Sistemele de desfurare a spirelor la exruderele cudou necuri


23/61

ExtrudereRozen i Miller (S.U.A.) au propus clasificarea

extruderelor din punct de vedere termodinamic: extrudere autogene (aproximativ adiabatice), n care

produsul se nclzete numai din contul transformriienergiei mecanice n energie termic(adicsunt cupriniextruderii pentru obinereasnack-urilorexpandate dincrupe amidonoase);

extrudere izotermice, la care clduraeste transmisdin exterior (clduran exces este ndeprtatcu ageniexterni (ap,aer, ulei); extrudere politropice cu caracteristice autogene iizotermice.


24/61

Clasificarea extruderelor n funcie de umiditatea produselor

Caracteristica

extruderelor

Umiditatea produsului, %

Pn la 20 Medie 20 - 28Mai mare de

28

Energie Mecanic mecanic, abur viu

Cu abur viu

Consumul

specific deenergie (W-h/kg)

0,10 0,04 0,02

Costul produciei Majorat Mediu Mic


25/61


26/61


27/61

Extrudare

n funcie de mrime, productivitatea extruderelor variaz ntre30...9000 kg/h.

Pentru selectarea metodei de extrudare un rol deosebit l arecaracteristicile produsului finit: indicii geometrici - densitatea iporozitatea, vscozitatea soluiei,solubilitatea n apsau alcool, gradulde umflare, indici senzorial - culoarea, mirosul, rezistena la tiere

(construcieintern); indicii biochimici - gradul de modificare a amidonului i proteinelor,

modificarea culorii, mirosului, prezena factorilor nealimentari imicroorganismelor toxice.

Totui, reglarea parametrilor posibili nu permit evaluarea unor indici,

cum sunt: gradientul presiunii, temperatura produsului, intensitatea deamestecare. Modificarea unui parametru ce se regleaz conduce laschimbarea procesului tehnologic. Astfel, tehnologia de extrudarepermite producerea unor noi sortimente de produse, folosind o gammare de componeni iniiali i modificnd procesele tehnologice

tradiionale.


28/61


29/61


30/61

Tehnologii alimentare cu utilizare CO2

:

()

>2

"",2~;

{2 "");

, , ;


31/61

Tehnologii alimentare cu utilizare CO2

;

. 2~

, , , .

>2 ( ), , "" ;

, 2~, ;

^-


32/61

0 303,5-7,2 .

"" >2, 30-60 .

2~ , .


33/61

, , ,.

,.

. 1 , >2 .


34/61

.

t1=35 C tH=22C t2=20C

, /^ P4=159

P'=212 ,"=750 ,2=782

, / i-,=745 i*=705 i"=565 I2=556

, / Ci=2,073 C'=5,8 C"=5 C2=3,9

,10~~3 /-

1=28,6 '=30 "=91 2=6

, 10~^/,4=11,15 v'=16 v"=16 v2=16

-Pr-pi.28 Pr'=4,8 Pr"=4,5 Pr2=5,1

, / =140,5


35/61


36/61

:) >2 (1- =0,5 , t= -56,6; 2- =7,4 , t=31,1C);


37/61

0 t


38/61

" 2" , PCOnst ( .2)

- , tcons^( .2) .

>2 , >2 ( 20) 2,4[,15], ( 45) 5,2.

2 , - . , ,

90 /, . 2 , sp- . 2 , , 2- ,

-, . == , >2~ [2]=0,04 4,0.

:


39/61

02+ 20 > 23> + + 3~ > 2+ + 32

( , .), 20 2.

PQQ2 (5,32 ) S(0,03). () 23 2 .

S 2= [2]. + [231 = [23].

2

1,104 . 6,0 1,0 ,. .


40/61

14 2,

1, 4, 7, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16


41/61

:

7. 300500 4, 4. 5 -. 3 . - U-() , 7.

, : 10 12 1. . () .

.


42/61


43/61

2-

.

, :

I40 ,

, , ; ll-

, .

, 100%.

.


44/61

2 : 1, 2 , 3 , 4 , 5 ( ).

, .

: 1, 2 , 3- , 4- ,5 . . (.6): 1-, 2 , 3, 4 , 5 .


45/61

- 1- , 2- , 3 , 4 , 5 . : 1- 0,42 , 2- 0,31 , 3- 0,1 , 4 12 , 5 35 , 6 . : 1-2 , 0,1 .

8 : 1-, 2,3


46/61

.


47/61

-

[33, 39, 42], , [34, 36,161].

(.10, 11), . (.10)

16, 4. : 7

, 5 6. ( ), >2

1 ( 9, 14, 8) 12,15.

,.


48/61


49/61

.1; 2, 11- ; 3-

; 4--; 5- ; 6-; 7- ; 8, 9, 10, 14, 17-

; 12, 15-; 13- ; 16- ; 18-

.


50/61

- -.1, 2,6,7,14,18- , 4,10,12,13,19-, 3 , 5 , 9, 8,15,11 , 16, 17 .


51/61

2-

,,.

"".

CO2


52/61

CO2

,

-

,

/

,

/

-

(;

), '

-

.

/2

-

-

()

1,8 45 2000 2,5 0,72

02-

()

0,6 13 200 0,15 4

(-

)

7,2 28 1500 0,4 18

- COj-

()

1,8 45 1000 0,6 3

-

02-

(" )

0,7 13 200 0,01 /0


53/61

- k

CO2

-

-

CO2 02 2

[-|


54/61

O2-.


55/61


56/61

1, 2 , 3. 4,5 , 6, 7, 10 ,

8 2, 9- .


57/61

.1 - , 2 2~, 3,

4, 5 -, 6- , 7-,

8-2-, 9-- , 1014 ;15, 16, 17, 18 2


58/61

O2 .1, 2, 9, 3, 5 , 6,

7- , 8- -


59/61

flnPICn l/D

PI

-

-

- %

M

%

, 300 150 150

1.

8,5 3,2 8,9 7,4 23 77

2. 07

0,5 8,5 3,0 8,3 20 22 78

.i-- 1,0 8,5 2,9 8,3 2,5 12,8 87,2

4. 2,0 8,5 3,0 7,4 2,5 4,8 95,25. -"- 4,0 8,5 t,9 6,8 0 0 1006. 6,0 8,5 2,8 6,4 0 0 1007. 7,0 8,5 2,5 5,9 0 0 100

1. 8,0 4,5 30,1 12 5 95


60/61

U d l li


61/61

Uscarea produselor alimentare

Sortimentul produselor uscate Metode de uscare ale produselor alimentare

Curba de uscare, curba vitezei de uscare

Tehnologia de obinere a pulberilor alimentare Tehnologia de uscare prin metoda de

sublimare

Tehnologia avansate de uscare a fructelor i

legumelor

procese moderne in tehnologii alimentare

Documents