Capitolul 4CONGELAREA

2.1. Scurt istoric al frigului artificial In istoria frigului artificial, anul 1755-

cand William Cullen1 a realizat un aparat de produs gheata artificiala prin evaporarea apei la presiune scazuta- poate fi considerat ca anul de nastere al frigului artificial.

Fara a intra in detalii, este util de aratat principalele etape in evolutia frigului artificial, in cele peste 2 secole cât au trecut de la inceputurile lui. Acestea pot fi sintetizate astfel:

• Cercetarile sistematice asupra lichefierii gazelor, datorate lui M. Faraday2, incepand cu anul 1823,ca si cercetarile de de termodinamica care incep in anul 1824 prin activitatea lui 3S. Carnot si se extind intre anii 1842-1852, au fost hotaratoare in realizarea primelor utilaje frigorifice.

• Inventarea in anul 1834 a masinii frigorifice cu compresie-de vaporizare de vapori lichefiabili-de catre J. Perkins4 si pusa la punct de J. Harrison5, in 1856, este consecinta directa a cercetarilor mentionate anterior precum si realizarii pompei de vid de catre Guericke in anul 1672.

• Inventarea masinii frigorifice prin absortie, de catre Ferdinand Carre6 in anul 1859, care cunoaste curand o dezvoltare industriala, ca si inventarea masinii frigorifice cu compresie si destindere de aer, de către Kirk7 in anul 1862, reprezinta doua etape importante in evolutia frigului artificial.

1 William Cullen (15 April 1710 – 5 February 1790) 2 Michael Faraday (22 September 1791 – 25 August 1867)3 Nicolas Léonard Sadi Carnot (1 June 1796 — 24 August 1832) 4 Jacob Perkins (9 July 1766 – 30 July 1849)5 James Harrison (April 1816 - 3 September 1893)6 Ferdinand Philippe Edouard Carré (1824–1900)7 Alexander C. Kirk (1830 - 1892)

1

• Inventarea masinii de fabricat gheata prin vaporizarea apei in vid, care intra in practica comerciala in anul 1866 cu aparatul lui Edmond Carre -fratele lui Ferdinand- poate fi considerata ca un punct de plecare pentru o alta etapa in producerea frigului artificial.

Spre deosebire de masina lui Cullen din anul 1755,care functiona cu o pompa de vid, aparatul lui E. Carre functiona si cu absortia vaporilor de apa de catre acidul sulfuric, aflat intr-un recipient anume.

• Cercetarile de termodinamica initiate de S. Carnot din anul 1824, care sunt aprofundate de C.Linde incepand din anul 1870, ca si studiul asupra fluidelor frigorigene dau un nou avant realizarilor in producerea frigului artificial.

• In anul 1876, francezul Charles Tellier8 instaleaza un agregat frigorific cu compresie pe un vapor, utilizand eter metilic, cu care a facut primele transporturi de carne intre Argentina si Franta.

• Intrarea in actiune a altor fluide frigorifice-in locul eterului etilic si metilic, fluide cu pericol de explozie- ca dioxidul de carbon, dioxidul de sulf si amoniacul, hotarasc aparitia primului compresor cu amoniac realizat in anul 1876; este momentul din care incepe sa se dezvolte cu prioritate masinile cu compresie de vapori lichefiabili, in special cu amoniac.

• Dupa anul 19009, masinile frigorifice sunt produse la scara industriala, iar frigul artificial se extinde practic in toate sectoarele vietii economice. Ca urmare, in anul 1929, americanul Clarence Birdseye10 a inregistrat brevetul pentru congelarea produselor alimentare si aproape concomitent au aparut frigiderele gospodaresti.

• Dupa primul razboi mondial se dezvolta in mod rapid folosirea frigului in industria alimentara; apare industria produselor congelate,depozitele de pastrare frigorifica si se fac cercetari pentru pastrarea in atmosfera controlata si cercetari pentru liofilizarea unor alimente, aceasta limitata insa din cauza costurilor ridicate. Dupa al doilea razboi mondial se dezvolta industria frigorifica atat in sfera productiei-instalatii de congelare, refrigerare si depozitare-cat si in sfera desfacerii (vehicule frigorifice, vitrine frigorifice, refrigeratoare si congelatoare casnice).

Dupa cum se poate constata, industria frigului deabia a depasit 100 de ani de la aparitie, iar cea a congelarii alimentelor a ajuns la jumatate de secol. Cu toate acestea, intr-o perioada atat de scurta,progresele sunt spectaculoase. Productia de consum de alimente congelate in crescut neincetat in anii de dupa razboi, astazi, in multa tari, alimentele congelate intrand curent in alcatuirea meniurilor zilnice.

Conservarea prin frig are ca scop oprirea acţiunii microorganismelor şi deci, păstrarea pe o durată limitată de timp a proprietăţilor produsului, avute în momentul începerii acţiunii frigului.Metoda este foarte folosită în industria cărnii şi se realizează în încăperi izolate termic în care frigul se obţine cu ajutorul instalaţiilor frigorifice.

Conservarea prin frig poate fi: - de scurtă durată (refrigerarea) şi- de lungă durată (congelarea).Ambele metode prezintă avantaje economice, deoarece păstrează în bune condiţii serie de

caracteristici iniţiale ale produselor supuse conservării, ca : frăgezimea cărnii, prospeţimea, gustul normal şi valoarea nutritivă.

Pentru ca metodele de conservare prin frig să fie eficiente, produsele supuse conservării trebuie să îndeplinească următoarele condiţii iniţiale:

8 Charles Tellier (1828–1913)9 http://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_low-temperature_technology din 27 martie 201210 Clarence Frank Birdseye II (December 9, 1886 – October 7, 1956)

2

să provină de la animale sănătoase şi declarate apte pentru consum de către serviciul veterinar ;

să fie proaspete, fără semne de alterare incipientă ; să fie prelucrate în mod igienic şi de calitate (carcasele tre¬buie sa fie curate fără

cheaguri de sînge, piele, păr, impurităţi, con¬tinut gastro-intestinal, să aibă plaga de sîngerare bine curăţată, astfel încît carcasa să aibă aspect corespunzător).

Metoda Are ca efecte:Refrigerare Refrigerarea se realizează prin răcirea produsului până la temperaturi cuprinse între 0 şi 4ºC

- încetinirea dezvoltării microflorei provenite din contaminări interne şi externe;

- reducerea vitezei reacţiilor hidrolitice şi oxidative catalizate de enzime;

- diminuarea unor procese fizice.- Este procedeul prin care produsul alimentar

este racit pana in jurul punctului său de inghet si păstrat la aceasta temperatura o perioada determinata. Unele produse nu suporta refrigerarea până in apropierea punctului lor de inghet, deoarece inregistreaza vătămări produse de frig. Asa de exemplu, tomatele nu pot fi tinute la temperaturi mai mici de 8oC, iar castravetii sub 12oC, fără a se produce daune fiziologice si calitative. De aceea, temperaturile de refrigerare au o scara larga de variabilitate si anume din apropierea punctului de inghet până la 15oC.

- In metodele moderne de refrigerare se folosesc ca medii de răcire: gaze (bioxid de carbon), apa şi soluţiile apoase ale unor săruri (clorura de sodiu sau de calciu).

CongelareaCongelarea este procesul de răcire a produselor alimentare până la temperaturi mult mai coborâte decât punctul de solidificare a apei. Este caracterizată prin scăderea temperaturii produsului sub 0ºC (~ –18ºC), putându-se realiza o durată de conservare de câteva luni şi chiar mai mult. În aceste condiţii se pot asigura durate de conservare mult mai lungi, de 5…50 ori mai lungi faţă de refrigerare.

– blocarea multiplicării microorganismelor şi distrugerea unor germeni sensibili (criosterilizare);– oprirea celor mai multe dintre reacţiile biochimice.

Criodesicare sau liofilizareCriodesicarea sau liofilizarea - deshidratarea produselor congelate în prealabil prin sublimarea cristalelor de gheaţă în vid, cu ajutorul unui aport controlat de căldură

3

4.1. Aspecte generale privind congelarea

Răcirea este un element indispensabil al aproape tuturor tehnicilor post–recoltă sau post–mortem de manipulare a mărfurilor de origine animal sau vegetală, in timp ce congelarea este recunoscută ca fiind metoda comercială extremă de păstrare pe termen lung a calităţilor naturale atribuite alimentelor perisabile.

Definitie. Congelarea constă in răcirea produselor alimentare pană la temperaturi inferioare punctului de solidificare a apei conţinute in produs, adică o răcire cu formare de cristale de gheaţă.

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

Mărirea apreciabilă a conservabilităţii obţinute prin congelare si ulterior, depozitare in stare congelată se bazează pe efectele temperaturilor scăzute de incetinire puternică sau inhibare completă a dezvoltării microorganismelor şi de reducere a vitezei reacţiilor chimice şi biochimice.Avand in vedere nivelele temperaturilor minime de inmulţire a microorganismelor psihrofile, se consideră că valoarea maximă a temperaturii de congelare a produselor alimentare, este de -10C. Sub această temperatură, dezvoltarea microorganismelor este practic neglijabilă. In unele cazuri, se folosesc insă temperaturi mai scăzute in produs şi eventual, se utilizează metode de inactivare a enzimelor proprii, in vederea reducerii activităţii tuturor agenţilor modificatori.

Prelungirea duratei de conservare - la temperaturi scăzute, viteza de reacţie şi acţiunea agenţilor modificatori scad în intensitate, conform diagramei din figură:

Crearea condiţiilor optime de temperatură pentru diverse procese tehnologice sau biochimice (fermenţi alcoolici în industria berii sau vinului, maturarea unor preparate din carne, etc);

Modificare temporară a unor proprietăţi fizico-chimice (de obicei consistenţa) în vederea realizării unor operaţii tehnologice (unt, margarină, ciocolată, untură, îngheţată, vinuri spumoase, şampanie, etc.);

Tratament termic prin frig a unor produse lichide în scopul modificării compoziţiei (limpezirea vinului, concentrarea mustului de struguri, concentrarea vinului, etc.)

Acţiune a frigului asupra microflorei

Distrugerea microorganismelor sub acţiunea frigului este determinată de dereglarea schimbului de substanţe şi distrugerea structurii celulare. Funcţiile vitale ale microorganismelor se bazează pe reacţii biochimice complexe, a căror viteză se diminuează cu scăderea temperaturii. Supuse la temperaturi mai scăzute decât cele minime de dezvoltare, microorganismele nu se mai înmulţesc, dar pot supravieţui cu un metabolism foarte redus (hipobioza). Activitatea de metabolism în hipobioză este foarte redusă. Dacă însă se ridică temperatura produsului, microorganismele încep din nou să se înmulţească şi să-şi desfăşoare procesele metabolice normale. Efectul temperaturii scăzute este, în cele mai multe cazuri, numai bacteriostatic. Deci, acest efect bacteriostatic se ia ca bază de calcul la conservarea prin frig.

4

Uneori, efectul bactericid afectează numai unele microorganisme. Cercetările au arătat ca rezistenţa la frig a microorganismelor este determinată de specie.

Bacteriile din grupa coli şi proteus sunt relativ puţin rezistente la frig, temperatura minimă de dezvoltare a lor fiind 2 – 5°C; stafilococii, bacteriile sporulate şi mucegaiurile rezistă în produsele congelate un timp îndelungat. Bacteriile găsite în mod obişnuit, în produsele agroalimentare păstrate în frigorifere sunt: Pseudomonas, Achromobacter, Flavobacter, şi B fluorescens. Unii coci, multe mucegaiuri şi drojdii sunt capabile să se înmulţească şi la temperaturi de minus 1°C. Sub - 9°C nu s-a constatat înmulţirea microorganismelor.

Viteza de creştere a microorganismelor încetineşte odată cu scăderea temperaturii, iar intensitatea încetinirii creşterii este cu atât mai mare cu cât temperatura este mai scăzută. Microorganismele rezistă un timp mai îndelungat la –18°C decât la – 10°C. Congelarea rapidă, care păstrează mai bine integritatea ţesuturilor nu este atât de bactericidă ca şi congelarea lentă. Acţiunea temperaturilor scăzute asupra microorganismelor mezofile, între care pot fi şi bacterii patogene este destul de variabilă. Majoritatatea bacteriilor patogene nu se înmulţesc şi nu produc toxine la temperaturi sub 10°C. Toxinele odată produse nu sunt inactivate, prin scăderea temperaturii. Astfel, Clostridium botulinum nu se mai înmulteşte şi nu produce toxina la 10°C, iar Salmonella nu se mai înmulteşte şi nici nu mai produce toxine la 6,4°C. Temperatura scăzută nu distruge microorganismele prin ea însaşi, ci prin şocul termic, prin leziuni mecanice, care produc traumatizarea structurii microorganismelor sau prin leziuni fizico–chimice. Şocul termic este asociat cu rapiditatea scăderii temperaturii. Se ştie, de exemplu, că scăderea bruscă a temperaturii de la 40°C la 10°C provoacă distrugerea unei parţi importante a germenilor. Escherichia coli este, în special, sensibilă la acest şoc.

Tehnicile moderne de congelare rapidă la temperaturi foarte scăzute duc la leziuni mai mici, respectând mai bine calitaţile organoleptice ale cărnii, însă aceste procedee sunt cele care distrug cel mai puţin microbii. Suşele microbiene sunt conservate prin congelare rapidă şi stocare la temperaturi foarte scăzute.

În timpul depozitării cărnurilor congelate, poate avea loc o înmulţire a unor germeni aerobi, drojdii şi mucegaiuri. Bacteriile însă nu se mai înmulţesc începând cu temperaturi de –18°C, iar drojdiile şi mucegaiurile începând cu – 40°C.

La decongelare are loc o multiplicare rapidă a bacteriilor psychrophile şi psychotrope, în special, Pseudomonas, care, la temperatura de 4 – 5°C, au o dublă activitate, în timp ce mezofilii rămân practic inerţi. Multiplicarea lor decurge, în timp, de aceea, nu se recomandă păstrarea cărnii decongelate.

5

În concluzie, conservarea prin frig este o metodă de stabilizare microbiană şi nu de distrugere a germenilor. Calitatea bacteriologică a cărnii este determinată de calitatea bacteriologică iniţială. Din aceasta cauză trebuie respectate regulile clasice ale lanţului frigorific: produs sănătos, tratament preliminar, igiena riguroasă în tot cursul prelucrărilor şi manipulărilor.

La o congelare bine condusă se asigură o distrugere a numeroaselor specii microbiene, fără să fie o veritabilă criopasteurizare, însă se distrug larvele de tenii (cisticercii) şi trichinella. Trichinella se distruge la – 28,9°C în 12 zile, iar cisticercii la – 10°C în 4 zile.

2.2.Influenta temperaturilor scazute asupra principalilor agenţi modificatori Principalii agenţi modificatori sunt : agenţi biologici, agenţi biochimici, agenţi fizico-

chimici.– Influenţa temperaturilor scăzute asupra agenţilor biologici (microorganisme).

Acţiunea agenţilor biologici este cauza principală a modificărilor profunde din alimente. Dacă în prima fază ele reprezintă numai înrăutăţirea unor caracteristici organoleptice şi fizico-chimice şi diminualea valorii nutritive, în ultima fază ea determină alterarea produselor făcându-le improprii consumului uman.  Concentraţiile mari de săruri şi valorile nefavorabile de pH au o acţiune mai puţin inhibitoare la temperaturi scăzute în comparaţie cu cele obişnuite. Acţiunea substanţelor bacteriostatice nu creşte cu scăderea temperaturii. Acţiunea agenţilor dezinfectaţi  scade odată  cu scăderea temperaturii. Supuse la temperaturi mai scăzute decât cele minime necesare supravieţuirii, microorganismele încetează să se mai înmulţească dar pot supravieţui cu un metabolism scăzut. Se ajunge astfel la starea de hipobioză care permite microoganismelor sa supravieţuiască sub temperatura minimă.

– – Influenta temperaturilor scazute asupra agenţilor biochimici (enzime biogene). Viteza majorităţii reacţiilor catalitice creşte odată  cu creşterea temperaturii până la o anumită limită superioară determinată de temperatura de inactivare a enzimei respective. Coeficientul de temperatură al reacţiilor biochimice este cuprins între 1.4 si 2 fată de 2…3 pentru reacţiile chimice. Aceasta înseamnă că reacţiile biochimice pot să se desfăşoare şi la temperaturi foarte scăzute spre deosebire de reacţiile neenzimatice. Scăderea temperaturii duce la scăderea vitezei reacţiilor enzimatice fără a produce inactivarea termică a enzimelor care le catalizează. Un număr însemnat de enzime continuă să acţioneze relativ intens şi la temperaturi scăzute, chiar şi în substraturi congelate (lipaze, invertaze, catalaze, peroxidaze, catepsine, hidrolaze pectice). Totuşi, se consideră că sub – 40°C activitatea enzimatică încetează.

– – Influenta temperaturilor scazute asupra agenţilor fizico-chimici . Cei mai importanţi agenţi fizico-chimici sunt oxigenul atmosferic şi lumina. Ei pot acţiona singuri sau în combinaţie cu alţi agenţi (metale grele, apa) şi pot duce la modificări de compozitie a grăsimilor (râncezire), a culorii, a gustului, a mirosului, scăderea valorii nutritive prin inactivarea sau distrugerea unor vitamine. La temperaturi scăzute, reacţiile chimice catalizate de aceşti agenţi încetează sau se desfăşoară cu o viteză mult mai scăzută.

6

– In concluzie, acţiunea conservată a frigului se bazează pe oprirea sau frânarea agenţilor modificatori, numai atâta timp cât alimentele sunt menţinute la temperaturi scăzute.

– De expemlu, la temperaturi scăzute, viteza de reacţie şi acţiunea agenţilor modificatori scad în intensitate, conform diagramei din figură:

Figura xxx. Influenţa temperaturii asupra duratei de conservare prin frig (după Lorenzen). Unde: 1-găini tăiate; 2-peşte slab; 3-carne de vită; 4-mere târzii; 5-portocale

2.3.Influenta temperaturilor scazute asupra insuşirilor fizico-chimice ale alimentelor .Insuşirile fizico-chimice ale alimentelor sunt influentate in mare masura de gradul si

sistemul de dispersie al particulelor componente. In general sistemele de dispersie au o stabilitate cu atât mai mare cu cât particulele componente au o dimensiune mai mică, respectiv cu cât gradul de dispersie este mai ridicat.

Alimentele contin substante dispersate ionic, molecular, coloidal si uneori ca suspensii. Astfe, de exemplu, pulpa fructelor reprezinta un sistem complex sol-gel. Ponderea cea mai mare o au polizaharidele macromoleculare (substanţele amidonoase, pectinele, etc).

Carnea are la baza un complex hidrosol-gel având la ca substanţe componente de bază dispersii coloidale de substante proteice.

Laptele integral reprezinta emulsie într-o soluţie complexa coloidală, moleculară sau ionică. Solul este format din coloizi puternici (cazeină, albumină, globulină ) iar emulsia de tip U/A are ca faza dispersă globule de grăsime protejate de o membrană lecitino-proteică în calitate de emulgator natural.

Conservarea prin frig poate duce la modificarea unor proprietăţi fizice ale alimentelor, în funcţie de conţinutul lor în apă şi de structură.

Depozitarea prin refrigerare permite prelungirea duratei de păstrare a alimentelor de 5-10 ori faţă de păstrarea obişnuită, asigurând o calitate senzorială şi nutritivă superioară şi reducerea pierderilor în greutate şi prin alterare. Cu toate acestea, în materia primă se produc şi unele modificări care afectează în mare măsură calitatea acesteia la sfârşitul perioadei de depozitare.

Modificările fizice.

7

Aceste modificări sunt, în special, psihosenzoriale şi pierderi în greutate. Pentru fructe şi legume transformările care duc la maturarea lor sunt foarte mult încetinite de conservarea prin refrigerare, procesul de maturare nefiind însă oprit. Acest fapt ajută chiar la prelungirea perioadei de depozitare a unor produse, care au perioadă scurtă de maturare, cum sunt bananele sau pătlăgelele roşii târzii. Acestea se culeg înainte de atingerea maturităţii de consum, calităţile lor psihosenzoriale caracteristice urmând să fie atinse în timpul depozitării.

Modificările fizice afectează greutatea, consistenţa şi/sau culoarea cărnii. După congelare, consistenţa cărnii devine tare, culoarea se schimbă (urmare a deshidratării şi a transformării hemoglobinei în methemoglobină), iar greutatea se modifică în funcţie de caracteristicile cărnii sau condiţiile în care a fost efectuată congelarea.

Modificările fizice cum sunt zbârcirea suprafeţei, ca urmare a evaporării intense a apei din straturile exterioare, şi îngheţarea unor porţiuni sau a produselor în întregime, pot apărea accidental în timpul depozitării.

Modificările microbiologice, cum este putrezirea unor porţiuni din produse datorită dezvoltării microorganismelor din aer sau fixate pe produse, încă înainte de introducerea în frigorifer, sunt favorizate de eventualele rupturi în ţesuturile de protecţie. Mai întâi se fixează mucegaiurile, care pătrund prin suprafaţa fisurată accidental. Dezvoltarea mucegaiurilor şi distrugerea parţială a ţesuturilor superficiale de către acestea sunt urmate de invadarea produsului de către bacterii. Modificările biologice şi microbiologice sunt relevate prin distrugerea formelor lavrare ale paraziţilor, microorganismele fiind aduse în stare de anabioză. Acţiunea temperaturii scăzute, asemănătoare efectului pasteurizării, influenţează distrugerea microorganismelor. Flora reziduală din carnea congelată se poate însă dezvolta, după decongelare, dacă îi sunt favorabile condiţiile.

Înmuierea ţesuturilor se produce datorită maturării excesive şi unei fermentaţii abundente (mai ales la fructele acide). În faza iniţială a maturării, aceste fermentaţii, datorate enzimelor proprii fructelor, dau compuşi aromatici specifici şi suculenţă. Continuarea acestor procese duce la înmuierea totală, la brunarea şi deprecierea ţesuturilor.

Pierderea aromei, atât prin încetarea formării substanţelor volatile aromate din alimente, cât şi degajării lor în aer, este o altă modificare care se poate produce în timpul depozitării acestora.

Pierderile în greutate sunt datorate atât evaporării apei din ţesuturi, iar pentru  fructe acest lucru se realizează în urma proceselor fiziologice normale (respiraţie, transpiraţie, fermentaţii etc.) care continuă să se desfăşoare în timpul depozitării.

Modificările chimice sunt legate de procesele fiziologice de maturare care continuă, precum şi de procesele microbiologice. În cursul depozitării se produce o scădere a substanţei uscate totale, a acidităţii şi a conţinutului de zaharuri, iar conţinutul de vitamina C scade ca urmare a proceselor de oxidoreducere.

Modificările chimice apar datorită acţiunilor autolitice ale enzimelor ţesutului muscular sau influenţei factorilor externi. Ţesutul gras, mai puţin rezistent la impactul cu mediul, modifică grăsimile din carne, iar proprietăţile organoleptice suferă modificări (greu sesizabile la carnea de porc), în urma acţiunii oxigenului din aer. Oxidarea îşi confirmă prezenţa şi consistenţa prin colorarea spre galben, pregnanţa gustului rânced fiind influenţată de temperatura de păstrare. Totuşi, prin congelarea cărnii, conţinutul vitaminelor scade, cu precădere cel al liposolubilelor. În schimb, hidrosolubilele rezistă mai bine în carnea congelată, asemenea vitaminei A, fixată pozitiv în carne, comparativ cu Vitamina E, pierdută aproape în totalitate la congelare. Fenomenul explică astfel reducerea rezistenţei grăsimii, la oxidare.

8

În cadrul procesului de congelare, punctul de solidificare, se atinge în jur de -0,5…-4°C, în funcţie de natura produsului.

Faza maximă de cristalizare a apei de desfăşoară între -1…-5°C. În acest interval se produce solidificarea a 60…75% din apa conţinută de produse. Congelarea trebuie astfel dirijată încât cristalizarea să se desfăşoare cât mai repede.

Subrăcirea produselor congelate se continuă până la temperaturi finale aflate în intervalul -18…-25°C, la care solidifică 90…95% din apa conţinută în produse. În aceste condiţii, temperatura mediului de răcire trebuie să fie de -30…-35°C, iar temperatura de vaporizare a agentului frigorific trebuie să fie de -40…-45°C. Pe durata congelării temperatura este diferită în interiorul acestora.

Cea mai ridicată temperatură se menţine în centrul termic al produsului. Procesul de congelare se poate considera încheiat dacă temperatura în centrul termic este cu cel mult 3…5°C mai ridicată decât a mediului în care urmează să se realizeze depozitarea.

Congelarea rapidă generează un număr mare de cristale de gheaţă, cu dimensiuni mici şi forme regulate.

Congelarea lentă generează un număr mare de cristale de gheaţă, cu dimensiuni mari şi forme neregulate. Cristalele de gheaţă de dimensiuni mari pot să spargă pereţii celulari, iar sucul concentrat din interiorul celulelor poate migra în spaţiul intercelular (efect de plasmoliză). La decongelarea acestor produse se produc pierderi mari de sucuri.

Optimizarea procesului de congelareConditii impuse pentru optimizarea procesului de congelare: condiţiile impuse de specificul tehnologiei respective; utilizarea unor materii prime şi produse de calitate corespunzatoare; introducerea acestora in spaţiile sau aparatele de congelare cat mai repede posibil

după producerea lor (excepţie făcand produsele a caror tehnologii impun o anumită durată intre momentul producerii şi introducerii la răcire, durată necesară desfăşurării unor procese biochimice);

evitarea contaminării produselor cu microorganisme, inaintea congelării sau după decongelare;

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

evitarea congelării produselor alimentare improprii consumului, deoarece această metodă de conservare nu imbunătăţeşte calităţile iniţiale;

Fazele procesul tehnologic de conservare prin congelare a unui produs sunt urmatoarele:

i. tratamentul sau tratamentele preliminareii. congelarea propriu-zisă

iii. ambalarea;iv. depozitarea in stare congelată;v. transportul;

vi. decongelarea, păstrarea de scurtă durată in stare decongelată pană la consum sau utilizare intr-un proces de fabricaţie.

9

4.2. Tratamentele preliminare

Operaţia de congelare este precedata in cazul produselor alimentare de o serie de operaţii şi tratamente preliminare specifice tipului de produs, metodei de congelare utilizate şi scopului căruia ii este destinat produsul respectiv. In cazul in care produsul nu este supus congelării in faza “caldă”, atunci refrigerarea poate fi privită ca un tratament preliminar. Tratamente şi operaţii preliminare sunt indepărtarea părţilor necomestibile, spălarea, sortarea, blanşarea, răcirea, porţionarea, ambalarea etc.

4.3. Congelarea propriu-zisă4.3.1. Fenomene fizice

La congelarea unui produs alimentar au loc următoarele fenomene fizice importante:1. solidificarea intr-o anumită proporţie a apei conţinuta in produs;2. mărirea volumului produsului;3. marirea consistenţei.

Fenomenele fizice de mai sus au loc ca urmare a schimbului de căldură de la produsul supus congelarii către un mediu de răcire (aer, agenţi frigorifici intermediari sau criogenici etc.).

Temperatura mediului de răcire trebuie să fie mai scăzută decat temperatura medie finală a produsului supus congelării. Temperatura in produsele alimentare supuse congelării variază in timpul procesului de răcire in funcţie de timpul şi locul punctului de masură.

Punctul cu temperatura cea mai ridicată la un moment dat poartă numele de centrul termic al corpului respectiv şi reprezintă un indicator al aprecierii stadiului congelării.Definiţia centrului termic este valabilă in condiţiile in care mediul de răcire are aceiaşi parametri principali (temperatura, viteza) in jurul corpului răcit.

Congelarea produselor agroalimentare se consider finalizată in momentul in care temperatura medie este egală cu temperatura la care urmează să aibă loc depozitarea.Datorită dificultăţilor mari in stabilirea temperaturii medii a produselor supuse congelării, se poate lua drept criteriu de apreciere a stadiului răcirii temperatura centrului termic.Această temperatură este de obicei cu cateva grade Celsius mai ridicată decat temperatura la care urmează să aibă loc depozitarea produsului respectiv. Centrul termic se află in centrul geometric in cazul corpurilor omogene.

Răcirea produselor alimentare sub 0oC este insoţită de un proces de formare a gheţii, incepand cu o anumită temperatură, caracteristică fiecarui produs, denumită temperatura punctului crioscopic. Procesul de formare a gheţii incepe atunci cand sunt condiţii prielnice, prin agregarea unui grup de molecule de apă intr-o particulă ordonată denumită nucleu de cristal. In mod obişnuit, formarea nucleului de cristal are loc la o subrăcire a apei sau soluţiei apoase. După formarea nucleelor de cristal are loc faza de creştere a acestora, fază care se desfasoară la temperaturi foarte apropiate de temperatura punctului de congelare; aceasta inseamnă că iniţierea cristalizării se face cu un consum energetic mai mare decat desfăşurarea acesteia.

Viteza de creştere a cristalelor de gheaţă este determinată in principal de temperatura şi viteza de preluare a căldurii produsului. Astfel, dacă ceilalţi parametri răman constanţi, odată cu scăderea temperaturii viteza de creştere a cristalelor scade, ca urmare a creşterii vascozităţii fazei congelabile din produs.

10

Scăderea temperaturii superficiale a produsului supus congelării, măreşte diferenţa de temperatură dintre suprafaţa şi faza incă necongelată si astfel se măreste viteza de creştere a cristalelor de gheaţă. Viteza cu care avansează frontul de formare a cristalelor de gheaţă de la suprafaţa produsului spre interiorul acestuia se numeşte viteza de congelare (în cm/h sau m/h).

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

a) congelare lentă, wm < 0,5 cm/h;b) congelare rapidă, wm = 0,5 … 3 cm/h;c) congelare foarte rapidă, wm = 3 … 10 cm/h;d) congelare ultrarapidă, wm = 10 … 100 cm/h.

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

Intr-o altă clasificare utilizată în multe tări, produsele conservate prin congelare se intalnesc sub urmatoarele denumiri:

(a) produse congelate (“Frozen foodstuffs”). Produsele alimentare congelate sunt obţinute printr-o congelare obişnuită, pe parcursul căreia, temperatura medie a acestora coboară sub –10°C intr-un timp care nu permite declanşarea reacţiilor enzimatice şi microbiologice nedorite; depozitarea acestor produse congelate se face la temperature sub –10°C. Această metodă se caracterizează prin adoptarea unor viteze medii liniare de congelare de 0,1 … 0,5 cm/h şi este folosită pentru produse cu grosimi mari, cum ar fi: carne in carcase, sau blocuri, unt sau alte grăsimi ambalate in lăzi etc.

(b) produse congelate rapid (“Deep-Frozen foodstuffs”). Produsele congelate rapid se obţin la viteze medii liniare de congelare mai mari de 0,5 cm/h. Producerea, depozitarea şi distribuirea produselor congelate rapid presupune respectarea următoarelor condiţii:

b1) traversarea zonei de formare şi creştere a cristalelor de gheaţă, denumită şi zona de congelare, intr-un timp cat mai scurt. Pentru majoritatea produselor alimentare de origine animală zona de congelare este cuprinsă intre –1 … -5°C;

b2) temperatura medie a produselor să fie mai mică de –18°C;b3) depozitarea, transportul şi desfacerea produselor să se facă la temperaturi mai mici de -

18°C, fară variaţii importante ale acestora;b4) fiecare produs congelat rapid pus in vanzare va avea ambalaj individual inert faţă de

conţinut, rezistent din punct de vedere mecanic, impermeabil;b5) interzicerea vanzării produselor alimentare sub denumirea de “produse congelate

rapid” in cazul decongelării accidentale (parţiale sau totale), chiar dacă, ulterior, acestea au fost recongelate.

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

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

11

In funcţie de modul de desfăşurare a procesului de congelare se deosebesc trei sisteme de congelare şi anume:1. cu funcţionare discontinuă (in şarje),2. cu funcţionare semicontinuă3. cu funcţionare continuă.

1. Sistem cu funcţionare discontinuă (în şarje)Sistemul presupune introducerea produselor ce vor fi supuse congelării în incinte special amenajate, după care instalaţia de răcire aferentă intră în funcţiune; după atingerea în produs a temperaturii prescrise, instalaţia de răcire se opreşte, iar produsele congelate sunt descărcate.Acest sistem de congelare este simplu, dar prezintă urmatoarele dezavantaje: necesită manipulări importante ale

produselor supuse congelării, datorită gradului redus de mecanizare şi automatizare al încărcării/descărcării acestora;

necesitatea supradimensionării instalaţiei frigorifice datorită neuniformităţii sarcinii termice;

durate relativ mari de congelare, deci consumuri energetice mari;

staţionare îndelungată a produselor până la începerea procesului de congelare.

2. Sistemul de congelare cu funcţionare semicontinuăSistemul se caracterizează prin aceea că o anumită cantitate de produse este introdusă (spre congelare) sau scoasă (congelată) in şi din aparatul de congelare la un interval de timp constant.

In acest fel, aparatele de congelare sunt incărcate in permanenţă cu o aceeaşi cantitate de produse (cu excepţia pornirilor-opririlor-operatiilor de intreţinere), sarcina instalaţiei frigorifice fiind constantă.

Introducerea şi scoaterea produselor congelate in sistemul semicontinuu se poate mecaniza şi automatiza.

3. Sistemul de congelare cu funcţionare continuăse caracterizează prin aceea că trecerea produselor prin aparatul de congelare se realizează continuu sau intrerupt ritmic.

12

Condiţii de aplicare a acestui sistem de congelare cu funcţionare continuă: existenţa liniilor continue la tratamentele

preliminare; limitarea grosimii produselor supuse

congelării in scopul scurtării duratei de congelare şi a reducerii gabaritului aparatelor;

capacităţi de congelare relativ mari (de obicei capacităţi de peste 1 tona/h) deoarece la capacităţi mici costurile de amortizare ale mecanizării şi automatizării devin inacceptabil de mari.

The Dantech Food Systems Pte. Ltd. Flat Single Stainless Steel Belt Freezer is specially designed for freezing Fish Fillets and similar products. However, the Single Belt Freezer can also be used for a variety of other food products such as Shrimps, Fish, Tuna, Vegetables, Surumi and Poultry etc. On the smooth stainless steel belt the product is led past the high velocity horizontal airflow called Arctic FlowR, which blows the air over the products and then continuously blows the air through the evaporators. The heat is transferred direct through the stainless steel belt and the ultra low temperature.

4.3.3. XxxxDupa modul in care este preluată căldura de la un produs in vederea congelării acestuia principalele metode de congelare a produselor agroalimentare sunt:1. congelarea cu aer răcit,

13

2. congelarea prin contact cu suprafeţe metalice răcite;3. congelarea cu agenţi criogenici,4. congelarea prin contact cu agenţi intermediari

1. Congelarea cu aer răcitMetoda de congelare cu aer răcit este cea mai răspandită datorită faptului că majoritatea

produselor alimentare se pretează acestui tip de conservare. In general, aplicarea metodei de congelare cu aer răcit presupune existenţa unui spaţiu inchis, izolat termic, un răcitor de aer şi un sistem de distribuţie a aerului răcit peste produse. In funcţie de starea produsului, pe durata procesului de congelare in raport cu suportul material pe care sunt aşezate, se deosebesc:a. sisteme de congelare cu poziţie fixă a produselor;b. sisteme de congelare a produselor in strat fluidizat.

a. Sistemele de congelare cu poziţie fixă a produselor in raport cu suportul material pe care sunt asezate, pot fi:- discontinue (in şarje), caz in care produsele impreună cu suportul material pe care sunt aşezate, răman in poziţie fixă in spaţiul de congelare, pană la terminarea procesului;- semicontinue, caz in care, la anumite intervale de timp sunt introduse in spaţiul de congelare produse care trebuie răcite şi, concomitent, sunt evacuate produsele deja congelate;-continue, caz in care, in permanenţă, in spaţiul de congelare sunt introduce produse care urmează să fie răcite şi care parcurg spaţiul răcit (perioada de timp in care sunt congelate) şi, tot in permanenţă sunt evacuate produsele deja congelate.

Ca şi in cazul refrigerării, principalii parametrii ai aerului utilizat in procesul de răcire a produselor sunt: temperature. Temperatura aerului de răcire in cazul sistemelor discontinue şi

semicontinue este variabilă pe parcursul procesului de congelare. La inceputul procesului, temperaturile aerului sunt mai ridicate faţă de sfarşitul procesului, in acest din urmă caz, valorile temperaturilor aerului ajung, in mod uzual, la –30…–40°C. Pentru sistemele de congelare in flux continuu, temperatura aerului este practic constantă pe toată perioada procesului de răcire. Diferenţele uzuale dintre temperatura aerului şi cea de vaporizare a agentului frigorific in răcitoarele de aer sunt cuprinse intre 5…2°C in funcţie de tipul aparatului de congelare şi de durata anuală de funcţionare a acestuia.

viteza aerului la nivelul produselor. Influenţa vitezei aerului asupra duratei procesului de congelare este intrucatva asemănătoare cu cazul refrigerarii. In acest caz insă sunt justificate viteze mai mari la nivelul produselor deoarece viteza de propagare a căldurii din interiorul produsului către exterior este mult mai mare.Pe măsură ce procesul de răcire avansează, straturile superficiale ale produsului şi cele interioare limitrofe ale acestuia congelează si ca urmare coeficientul de conductibilitate termică işi modifică valoarea, mărindu-se de cateva ori (coeficientul de conductibilitate termică a gheţii este de circa 1,9 kcal/m h °C (2,21 W/mK), in timp ce pentru apă acesta are valoarea de circa 0,5 kcal/mh°C (0,58 W/mK).In consecinţă, rezistenţa termică a straturilor congelate de produs scade de cateva ori, iar căldura se propagă mai intens de la interiorul produsului către suprafaţă, in raport cu cazul refrigerării. Din aceste motive, la congelarea cu aer răcit a produselor alimentare, se adoptă viteze ale aerului la nivelul produselor de 2…8 m/s.

14

Asigurarea unei distribuţii cat mai uniforme ale vitezelor aerului in spaţiul de congelare, conduce la terminarea, teoretic, concomitentă a răcirii pentru toate produsele supuse congelării. O neuniformitate a distribuţiei aerului la nivelul produselor conduce la prelungirea duratei totale a procesului, cu implicaţii negative asupra consumului de energie şi asupra pierderilor in greutate in cazul produselor neambalate.Realizarea unor condiţii asemănătoare de răcire a tuturor produselor se obţine prin alegerea unui sistem corect de distribuţie a aerului in spaţiul de congelare şi printr-o corectă aşezare a produselor.

umiditatea relativă. Umiditatea relativă a aerului are o influenţă mai redusă asupra pierderilor in greutate a produselor supuse congelării in raport cu cazul refrigerării. Acest fapt se datorează faptului că temperaturile aerului sunt mai scăzute, iar influenţa umidităţii relative asupra presiunii parţiale a vaporilor de apă din aer este net mai mică. Forţa motrice a pierderilor in greutate este diferenţa dintre presiunile parţiale ale vaporilor de apă la temperatura suprafeţei produsului (la saturaţie) şi, respectiv, la temperatura medie a aerului, influenţa umidităţii relative asupra acestei diferenţe va fi mai mică, in cazul congelării.

4.3.4. Aparate de congelare cu aer racit

Congelarea cu aer răcit, fiind o metodă foarte raspandită de conservare prin frig a produselor alimentare, exista o mare diversitate de aparate de congelare. In continuare, avandu-se in vedere clasificarea sistemelor de congelare redată anterior, se vor prezenta principalele tipuri de aparate de congelare.

3.1. Aparatele de congelare cu poziţie fixă a produselor, in raport cu suportul material pe care sunt aşezate, pot fi cu funcţionare discontinuă (in şarje), semicontinuă sau continuă.

In funcţie de dimensiunile spaţiilor de congelare, aparatele cu funcţionare discontinuă pot fi impărţite in două categorii:• tunele de congelare;• celule de congelare.

3.1.1. Tunelele de congelare au spaţiul de răcire a produselor cu lungimea de cateva ori mai mare decat laţimea, iar inalţimea este funcţie de:- sistemul de distribuţie a aerului;- tipul produselor pentru care sunt utilizate;- modul de aşezare a produselor ş.a.

Capacitaţile de congelare ale unui tunel de congelare variază de la cateva tone de produs pană la cateva zeci de tone de produs pe şarja.

Ca şi tunelele de refrigerare, tunelele de congelare pot fi in funcţie de sistemul de distribuţie a aerului, cu circulaţie predominant longitudinală, predominant transversală sau predominant verticală.

15

Fig. 3.1. Tunele de congelare cu aer răcit:a - cu circulaţie longitudinală in plan vertical a aerului şi răcitor montat deasupra tavanului fals;b - cu circulaţie longitudinală in plan vertical a aerului şi răcitor montat la un capăt al tunelului;c - cu circulaţie longitudinală in plan orizontal a aerului;d cu circulaţie transversală a aerului, cu tavan fals;e - cu circulaţie transversală a aerului cu perete lateral fals, cu orificii sau fante; f - cu răcitoare de aer cu refulare liberă a aerului;g - cu circulatie verticală a aerului, cu tavan fals cu fante;1 - răcitor de aer; 2 - tavan fals; 3 - electroventilator; 4 - produse; 5 – perete lateral fals cu fante; 6 - tavan fals cu fante.3.1.2. Celulele de congelare au capacităţi de răcire mult mai mici decat cele ale tunelelor de congelare (de ordinul sutelor de kilograme de produs pe şarja). Celulele de congelare sunt realizate, din punct de vedere constructiv, ca aparate monobloc, fiind prevăzute cu instalaţii frigorifice proprii şi se montează in interiorul unor spaţii tehnologice. Produsele sunt asezate, de regulă, in tăvi dispuse pe carucioare rastel. Există aparate de congelare cu o celulă de congelare sau cu mai multe celule de congelare răcite de la o aceeaşi instalaţie frigorifică. Datorită circulaţiei intense a aerului, vitezele de congelare sunt relativ mari, duratele de răcire ale unei şarje, fiind de cateva ore, la temperaturi finale ale aerului de –35......–40oC.

Exemplu: Trolley blast freezer este indicat pentru: fructe de mare, carne si pui, inghetata, paine si produse de panificatie, produse preparate pentru consum direct, fructe si legume.

3.1.3. Aparatele de congelare cu funcţionare semicontinuă se caracterizează prin faptul că, la anumite intervale de timp, produsele sunt introduse in spaţiul de răcire produse şi, concomitent,

16

se scot din spaţiul de răcire produse care sunt deja răcite. De regulă, aceste aparate au cărucioare rastel pe care se aşează tăvile in care se găsesc produsele, mişcarea cărucioarelor rastel in interiorul spaţiului de răcire făcandu-se mecanizat. Cadenţa de introducere şi respectiv scoatere a cate unui carucior rastel este in funcţie de natura produsului.

Spre exemplificare, fig. 3.2. prezintă un aparat de congelare cu funcţionare semicontinuă, cu sistem de acţionare hidraulic. Aparatul este destinat congelării unei game largi de produse ambalate (păsări in ambalaje de carton ş.a.) sau neambalate (pateuri de carne, produse culinare ş.a.).

Fig. 3.2. Aparat de congelare cu aer răcit, cu funcţionare semicontinuă, cu sistem de acţionare hidraulic (Trolley freeze-Frigoscandia). Unde: 1 - incinta izolată termic; 2 - sistem de ghidare a conveierelor pentru cărucioare; 3, 8 - cărucioare rastel; 4 - panou electric şi de automatizare; 5 - răcitor de aer; 6 - ventilatoare; 7 - structură metalică; 9 - pompa de ulei.

17

Produsele sunt dispuse in tăvi aşezate pe cărucioare rastel. Sistemul hidraulic asigură impingerea cărucioarelor in interiorul aparatului pe căi de rulare special amenajate şi respectiv evacuarea acestora din aparat. Ventilatoarele montate deasupra serpentinelor vaporizatorului refulează aerul in jos spre vaporizator şi de aici spre produse. Aerul este, apoi, aspirat pe la partea superioară a aparatului. După ce cărucioarele sunt evacuate din aparat, produsele congelate sunt descărcate din tăvi, iar cărucioarele sunt transportate spre punctul de incărcare cu produse care urmează să fie congelate.

3.1.4. Aparatele de congelare cu funcţionare continuă se caracterizează prin introducerea practic permanentă de produse care urmează a fi congelate şi evacuarea concomitentă de produse care sunt deja congelate. La aceste aparate, pentru a se obţine durate cat mai mici ale procesului de congelare, vitezele aerului la nivelul produselor sunt mai mari decat la aparatele cu funcţionare discontinuă sau semicontinuă. Aparatele de congelare cu mişcare continuă a produselor sunt realizate cu conveiere cu bandă, lanţ sau cablu. Vitezele de mişcare ale produselor sunt relativ mici. Produsele sunt aşezate in tăvi sau forme metalice.

Aparatele de congelare cu bandă transportoare sunt destinate congelării de produse neambalate sau ambalate de dimensiuni mici. Pentru a se reduce suprafaţa ocupată de aparat, banda transportoare se dispune pe mai multe nivele suprapuse, de obicei, sub formă de spirale suprapuse.

Ca exemplu tipic de aparat cu bandă transportoare, în Fig. 3.3. este redat aparatul de congelare cu bandă spirală Gyrofreeze, realizat de firma suedeză Frigoscandia şi destinat congelării unei game largi de produse: produse de patiserie, carne porţionată, pateuri din carne, fileuri de peşte, preparate culinare ş.a. precum şi la călirea îngheţatei în pahare de plastic.

18

Fig. 3.3. Aparat de congelare cu aer răcit, cu banda spirala tip Gyrofreeze- Frigoscandia:1 - alimentarea benzii cu produse; 2 - sistem hidraulic de acţionare a tamburului rotativ; 3 - panou electric şi de automatizare; 4 - ventilator; 5 - vaporizator răcitor de aer; 6 – tavan fals pentru evitarea baipasării aerului; 7 - tambur rotativ; 8 - evacuarea produselor congelate; 9 - dispozitiv de intindere a benzii; 10 - sistem de spălare şi igienizare a benzii; 11 - ventilator de uscare a benzii.

19

Duratele procesului de congelare variază in funcţie de produs de la 10 min. la 3 ore. Produsele sunt aşezate pe bandă şi transportate de aceasta in zona de congelare din interiorul aparatului.Circulatia aerului este verticală, răcirea acestuia realizandu-se la trecerea prin vaporizatoarele amplasate in lateralul tamburului pe care este infăşurată banda. Banda transportoare, confecţionată dintr-o impletitură de oţel inoxidabil sau oţel galvanizat, care să-i asigure infăşurarea in spirală in jurul tamburului, asigură evacuarea produselor congelate pe la partea superioară a aparatului.

Viteza de deplasare poate fi reglată in limite foarte largi. Deoarece produsele supuse congelării răman in poziţie fixă in raport cu banda transportoare pe toată durata procesului de congelare, se asigură congelarea individuală şi integritatea produselor, evitandu-se totodată aglomerarea lor. Acest fapt permite automatizarea ambalării produselor dupa congelare.

Pentru asigurarea condiţiilor igienico-sanitare, aparatul are prevăzut un sistem automat de spălare, dezinfectare şi uscare a benzii, in cazul in care se congelează produse neambalate. Pereţii aparatului sunt izolaţi termic, podeaua şi tavanul sunt perfect etanşe. Toată carcasa este realizată in aşa fel incat să poată fi demontată, pentru a face posibilă igienizarea interioară. Suprafeţele interioare ale carcasei sunt netede şi rezistente la coroziune. Decongelarea răcitorului de aer se face cu vapori calzi de agent sau prin stropire cu apă.

GCP42-06-33-06 NSType of Equipment :GCP42-06-33-06 NSOptional :1 sliding door, 1 belt washerOverall measure L-W (mm):5400 x 2400 x 3300Manufacturing Year :1994Approx Capacity: Depends on product

20

Aparatele de congelare cu bandă pot fi realizate şi cu banda in mişcare liniară, pe mai multe nivele, aşa cum este aparatul Triofreeze produs tot de firma Frigoscandia şi redat in fig. 3.4.

Fig 3.4. Aparat de congelare cu aer răcit, cu benzi liniare suprapuse, tip Triofreeze-Frigoscandia.

Produsele sunt introduse pe la un capăt al aparatului pe banda transportoare de la nivelul superior. La capătul opus, produsele sunt transferate de pe banda superioară pe banda mijlocie prin cădere pe o placă inclinată din oţel inoxidabil. Similar, de pe banda mijlocie, produsele sunt transferate pe banda inferioară şi sunt evacuate in stare congelată pe la capătul opus al aparatului. Fiecare dintre cele trei benzi suprapuse ale aparatului sunt acţionate individual cu ajutorul unor roţi conducătoare care antrenează o ramură a lanţului. Viteza de mişcare a fiecarei benzi poate fi uşor reglată in limite largi, ceea ce oferă o mare flexibilitate aparatului. Serpentinele cu aripioare ale vaporizatorului sunt galvanizate la cald şi distanţa dintre aripioare diferă in funcţie de poziţia serpentinei, fiind mai mare la cele situate in partea de intrare a aerului in răcitor.

Decongelarea răcitorului de aer se realizeaza cu vapori calzi de agent sau prin stropire cu apă. Inălţimea şi lăţimea aparatului au valori de cca. 4,2 m, iar lungimea poate fi de 11...20 m. Capacitatea de congelare variază intre 1,7 şi 3,5 tone de produs pe oră.

21

Pentru accesul in interior, pe fiecare parte a aparatului, in vederea curăţirii şi igienizarii sunt prevăzute trei uşi. Există aparate de congelare cu funcţionare continuă cu forme metalice mobile, tăvi sau palete mobile, antrenate prin conveiere cu lanţ cu role. Formele metalice se deplasează in poziţie orizontală. Produsele aşezate in ele, după ce parcurg spaţiul de congelare, sunt descărcate, iar formele metalice ajung din nou la locul de incărcare cu noi produse.

Aceste aparate se folosesc la congelarea produselor ambalate sau, in cazul aparatelor cu forme metalice cu capac, la congelarea in vrac a produselor.

In cazul congelării produselor ambalate cu grosimi relativ mari, sunt indicate aparate cu funcţionare ritmic intreruptă. In acest fel se asigură durate totale de parcurgere a aparatului mai mari decat in cazul unei funcţionări continue, neintrerupte. Durata totală de congelare este cuprinsă, la astfel de aparate, intre 2,5 şi 4 ore pentru temperaturi ale aerului de –35...-37oC şi viteze ale aerului, la nivelul produselor, de 5...8 m/s.

4. Congelarea prin contact cu suprafeţe metalice răciteIn cazul congelării prin contact cu suprafeţe metalice, căldura este preluată de la

produse, prin transfer direct, de către suprafaţă răcită. Răcirea suprafeţei se realizeaza fie cu un agent frigorific care vaporizează, fie cu un agent intermediar. Transferul de căldură se realizează in cele mai multe cazuri exclusiv prin conductibilitate termică, fapt care reprezintă un avantaj energetic important in raport cu metoda de congelare prin convecţie forţată la care se consumă energie electrică la ventilatoare.

Congelarea prin contact direct cu suprafeţe metalice răcite asigură durate mici ale procesului de răcire, dar este pretabilă doar produselor cu forme relativ regulate, de grosimi relativ mici. Există mai multe procedee de congelare si, corespunzator acestora, mai multe tipuri de aparate de congelare. Astfel, există aparate de congelare cu plăci, aparate de congelare cu bandă metalică răcită şi aparate cu cilindri metalici răciti.

22

4.1. Aparatele de congelare cu plăci cuprind mai multe plăci metalice paralele intre ele şi deplasabile pe direcţia perpendiculară pe ele, la interiorul cărora circula fie agent frigorific care vaporizează, fie un agent intermediar răcit (soluţie de propilenglicol-apa, tricloretilena ş.a.).Plăcile pot fi realizate in două variante constructive:- din table de oţel între care sunt montate ţevi din otel prin care circulă agentul de răcire,- sau din aliaj de aluminiu, realizandu-se prin extrudarea acestuia canale interioare prin care circulă agentul de răcire.Dupa poziţia plăcilor, aparatele pot fi -cu plăci orizontale sau -cu plăci verticale.

Aparatele de congelare cu plăci orizontale pot fi cu:-funcţionare discontinuă-funcţionare continuă.

Avantaje ale utilizarii acestor aparate de congelare fata de utilizarea aparatelor de congelare cu aer răcit:• Durate ale procesului cu 50% mai mici (in cazul unor grosimi de 50 mm ale produsului). In aceste aparate se congelează de obicei produse cu grosimi cuprinse intre 25 şi 100 mm. In vederea realizării unor durate de congelare cat mai mici trebuie indeplinite urmatoarele conditii:- produsele să aibă coeficientul de conductibilitate termică cât mai ridicat;- să fie pretabile la presare între plăci;- să ia o forma regulată la presare;

23

- iar dacă sunt ambalate, in interiorul ambalajului să nu existe zone cu aer.De asemenea, este indicat ca suprafeţele plăcilor să fie netede, fără impurităţi sau

depuneri de gheaţă, deoarece, in caz contrar, duratele de congelare cresc substanţial. De exemplu, o singură picătura de apă ingheţată pe placă poate prelungi durata procesului cu circa 30 ... 60%.

FiguraConsumul de energie electrică la aparatele cu plăci orizontale este mai mic cu peste

30%, iar suprafaţa ocupată este cu 50% mai mică in comparaţie cu un aparat de congelare cu aer răcit de aceeaşi capacitate.

In fig. 4.1. este prezentat un aparat de congelare cu plăci orizontale, cu funcţionare discontinuă, cu sistem hidraulic de presare a plăcilor amplasat la partea superioara a aparatului, alimentarea cu amoniac a plăcilor facandu-se cu pompe din circuitul de joasă presiune a unei instalaţii frigorifice.Temperatura de vaporizare în plăci este de -40°C.Produsele sunt aşezate in tăvi de aluminiu, ale căror margini laterale sunt cu câţiva milimetri mai mici decât înălţimea produselor, sau in cutii mari de carton.Placa inferioară a aparatului este fixă, iar restul de plăci se pot mişca pe verticală sub acţiunea presiunii hidraulice dezvoltate de sistemul de acţionare şi care este de 0,05 ... 0,3 Kgf/cm2.

24

Fig. 4.1. Aparat de congelare cu plăci orizontale. Unde: 1 - agregat hidraulic; 2 - cilindru hidraulic; 3 - retur bifazic de amoniac; 4 -- tur amoniac; 5 - distribuitor de amoniac; 6 - furtune de alimentare cu amoniac lichid a placilor; 7 - plăci vaporizatoare; 8 - tija pistonului de acţionare; 9 - incintă izolată termic.

Intre plăci sunt fixate distanţiere de lucru pentru a limita forţa de presare, iar sistemul hidraulic este prevăzut cu supapă calibrată care descarcă o eventuală suprapresiune care se creează in momentul congelării produselor ca urmare a măririi volumului acestora. Decongelarea plăcilor se realizează cu vapori calzi de agent. După această operaţie, este necesară o bună uscare a plăcilor, pentru indepărtarea completă a urmelor de umiditate.

Aparatele de congelare cu plăci verticale au avantajul eliminării necesităţii tăvilor, a ambalajelor mari de carton sau a formelor metalice. Operaţiile de incărcare şi descărcare cu produse pot fi uşor mecanizate şi automatizate. Pentru congelarea produselor neambalate, incărcarea se face pe la partea superioară, in vrac, prin cădere libera, iar descărcarea, după congelare, se face de obicei prin partea de jos, dupa ce s-a procedat la dezlipirea blocurilor de produse de plăci printr-o decongelare superficială de scurtă durată. In cazul congelării peştelui, de la o temperatură iniţială de +10°C, pană la o temperatură finală de -22°C, in aparate cu plăci verticale de aluminiu şi alimentare cu agent frigorific prin recirculare cu pompe, la o temperatură de vaporizare de -40°C, duratele de congelare variază între 45 minute (la o grosime a blocului de peşte de 50 mm) şi 145 minute (la o grosime de 100 mm a blocului de peşte).

25

4.2. Aparatele de congelare cu bandă metalică răcita utilizează ca agent de răcire un agent intermediar cu temperaturi de -35°C.... -40°C. Produsele sunt aşezate pe suprafaţa răcită a benzii metalice, iar agentul intermediar este pulverizat prin duze, peste suprafaţa inferioară a benzii. Pentru activarea schimbului de căldură, sunt prevăzute răcitoare de aer care convectează partea superioară a produselor care nu sunt in contact direct cu banda răcită. Pentru grosimi de 20...25 mm ale produselor, duratele de congelare sunt de cca. 30 minute.

26

Fig. 4.2. Schema unui aparat de congelare cu banda metalica răcita. Unde: 1 - incintă izolată termic; 2 - răcitoare de aer cu convectie forţată; 3 - produse; 4 - banda metalica răcită; 5 - ieşire produse congelate; 6 - sistem de acţionare a benzii; 7 - sistem de spălare a benzii; 8 - tavă de colectare a agentului intermediar; 9 - ieşire agent intermediar; 10 - sistem de pulverizare prin duze a agentului intermediar; 11 - intrare agent intermediar; 12 - intrare produse pentru congelare.

4.3. Aparatele de congelare cu cilindri metalici răciţi sunt utilizate la congelarea produselor alimentare lichide sau semilichide, partea de răcire care vine in contact cu produsul fiind fie suprafaţa exterioară a cilindrului, fie suprafaţa interioară a acestuia. In ambele cazuri, produsul congelat este indepărtat de pe suprafaţa cilindrului prin raclare.

Aparatele de congelare prin contact cu suprafaţa exterioară a unui cilindru răcit (Fig. 4.3.) cuprind un cilindru metalic 2, răcit in interior cu agent frigorific sau intermediar, un recipient 6, in care este introdus produsul lichid care trebuie congelat şi sistemul de raclare 5, prevăzut cu cuţite şi dispozitive de colectare a produsului congelat.• Cilindrul metalic se roteşte, iar pe suprafaţa cu care acesta vine in contact cu lichidul din recipient se produce congelarea produsului. Stratul de produs congelat 3, este răzuit cu cuţitele sistemului de raclare 5, obţinanduse granulele 4, care sunt colectate.

Acest tip de aparat se foloseste la congelarea smantanii şi in tehnologiile de crioconcentrare ale unor produse alimentare lichide.

Fig.4.3. Schema de principiu a aparatului de congelare prin contact cu suprafaţa exterioara a unui cilindru metalic răcit. Unde: 1 - introducere produs lichid; 2 - cilindru metalic răcit; 3 - strat de produs congelat aderat la suprafaţa cilindrului; 4 - produs congelat; 5 - sistem de raşchetare cu cuţite; 6 - recipient izolat termic.

Aparatele de congelare prin contact cu suprafaţa interioară a unui cilindru răcit pot fi cu funcţionare discontinuă sau continuă. In primul caz, cilindrul este stationar sau rotitor şi poate fi orizontal sau vertical. Răcirea acestuia se realizează cu ajutorul unui agent intermediar. Dacă cilindrul este rotitor, răcirea se realizează prin imersie intr-o baie de agent intermediar, iar dacă este staţionar, răcirea se poate realiza prin circulaţia agentului intermediar prin spaţiul dintre

27

suprafaţa să exterioară şi o manta exterioară. In cel de-al doilea caz, atat introducerea cat şi evacuarea produsului congelat se face in mod continuu. Acest mod de răcire este tipic in cadrul tehnologiilor de producere a ingheţatei.

5. ALTE METODE DE CONGELAREIn afara metodei de congelare cu aer răcit (care este de departe cea mai utilizată) şi a

metodei prin contact cu suprafeţe metalice răcite, se mai utilizează şi alte metode de congelare a produselor agroalimentare: prin contact cu agenţi criogenici ecologici şi prin contact cu agenţi intermediari răciţi.

5.1. Congelarea prin contact cu agenţi criogeniciMetoda de congelare prin contact cu agenţi criogenici (denumire oarecum improprie)

constă in utilizarea căldurii latente de vaporizare la presiune atmosferică a unor substanţe (agenţi criogenici) precum şi a căldurii sensibile pe care vaporii formaţi o absorb mărindu-şi temperatura de la nivelul foarte scăzut al vaporizarii pană la un nivel apropiat temperaturii la care se congelează produsul.La condiţiile de netoxicitate, neinflamabilitate şi neexplozibilitate pe care trebuie să le indeplinească un agent criogenic, urmare a Protocolului de la Montréal–Canada (1986), trebuie adaugată o nouă condiţie şi anume: acumularea respectivei substanţe utilizate în stratosferă să nu aiba efecte negative asupra stratului protector de ozon sau asupra efectului de seră. Din acest motiv toţi agenţii halogenaţi utilizaţi ca agenţi criogenici şi in special freonul R12 nu mai pot fi utilizaţi.

Metoda de congelare prin contact cu agenti criogenici, cu observaţia de mai sus, este şi va fi incă utilizată. In acest sens, sunt utilizaţi ca agenti criogenici: azotul lichid, oxidul de azot, dioxidul de carbon.

Referitor la congelarea cu freon 12, trebuie mentionat că, utilizarea acestuia, ca agent criogenic, ca de altfel in oricare alta aplicaţie, este interzisă prin lege in toate ţările semnatare ale Protocolului de la Montreal, adică in majoritatea ţărilor lumii. Această interdicţie este urmarea efectelor negative pe care o are acumularea in stratosferă a acestui agent halogenat asupra stratului protector de ozon.

5.2. Congelarea prin contact cu agenţi intermediariAceastă metodă de congelare constă in răcirea produsului prin contact (imersie sau

stropire) cu un agent intermediar răcit (soluţie apoasă de propilenglicol ş.a.).Metoda de congelare prin contact cu agenţi intermediari oferă avantajul unor durate de

congelare mai mici decat in cazul răcirii cu aer. Coeficientul de convecţie termică la nivelul produsului este de cel putin de 10 ori mai mare decat in cazul aerului. Acest fapt conduce, in cazul unor produse de dimensiuni relativ mici la scurtarea considerabilă a duratei congelării. In cazul unor produse cu grosimi mari, mărirea coeficientului de convecţie termică la suprafaţa produsului nu mai conduce in aceeaşi masură la scurtarea duratei procesului, din cauza franării transferului de caldură determinat de rezistenţa termică, conductivă, a produsului.

28

6. DEPOZITAREA PRODUSELOR CONGELATE

Scopul principal al congelării produselor agroalimentare este prelungirea duratei de conservare. Pentru asigurarea duratei scontate de depozitare a produselor congelate este necesar să fie indeplinită o serie de condiţii de microclimat, in care acestea sunt păstrate. In acest scop sunt utilizate spaţii frigorifice special amenajate.

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

In afară asigurării unor temperaturi scăzute constante de depozitare la un nivel cel puţin la fel de scăzut ca şi temperatura finală de congelare, este necesar să se asigure o serie de condiţii cu privire la: umiditatea relativă a aerului; ventilaţia şi distributia aerului la nivelul produselor; congelarea prealabilă a produselor introduse in depozit; compatibilitatea de depozitare mixtă a mai multor feluri de produse; gradul de incărcare cu produse a depozitului; ambalarea şi aşezarea produselor in depozit; asigurarea igienei pe tot parcursul depozitării produselor; modul de funcţionare şi exploatare a instalaţiei frigorifice; rulajul şi manipularea produselor.

Se vor prezenta in continuare pe scurt toate aceste condiţii:

Temperatura aerului. Nivelul temperaturii aerului necesar in depozitele frigorifice de produse congelate depinde in primul rand de natura produsului, fiind mai scăzut sau cel mult egal cu temperatura finală a produsului in urma procesului de congelare. In capitolele de tehnologii frigorifice specifice diferitelor grupe de produse agroalimentare vor fi indicate temperaturile optime de depozitare in stare congelată a acestora.

Pentru un produs alimentar oarecare, nivelul temperaturii aerului la depozitare in stare congelată este determinat de durata necesară de depozitare. Ca regulă generală, cu cat temperatura aerului este mai scazută, cu atat durata admisibilă de depozitare este mai mare, deoarece, in acest caz, modificările calităţii produsului sunt mai mici. In acelaşi timp, insă, utilizarea unor temperaturi de depozitare mai scăzute implică o creştere a consumurilor energetice şi o creştere a cheltuielilor generale de exploatare.

Umiditatea aerului. Umiditatea aerului se recomandă a fi cat mai mare posibilă, la limită, umiditatea relativă putand ajunge la saturaţie. Dat fiind nivelul scăzut al temperaturii, umiditatea relativă foarte ridicată nu mai este limitată ca in cazul depozitării produselor refrigerate, caz in care, umidităti prea ridicate pot determina sau favoriza dezvoltări nedorite ale microorganismelor. Cu cat umiditatea relativă a aerului este mai apropiată de starea de saturaţie, cu atat sunt mai reduse pierderile in greutate ale produselor depozitate.

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

29

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

Congelarea prealabilă a alimentelor introduse în depozit. Aşa cum s-a mai amintit anterior, este indicat ca produsele introduse in depozit să fie congelate pană la o temperatură cel mult egală cu temperatura de depozitare sau mai coborată. Acest lucru presupune ca produsele să fie corect şi complet congelate la introducerea in depozit. Introducerea in depozit a unor produse cu temperaturi mai ridicate decat cele de depozitare, conduce la mărirea pierderilor in greutate, la fluctuaţii nedorite de temperatură cu implicaţii nefavorabile asupra celorlalte produse depozitate şi la creşterea sarcinii de răcire a instalaţiei frigorifice aferente.

Compatibilitatea de depozitare mixtă a mai multor feluri de alimente. Compatibilitatea de depozitare mixtă a produselor congelate este determinată in special de capacitatea de emanare de mirosuri şi, respectiv, de capacitatea de preluare de mirosuri a produselor. Cu cat temperaturile de depozitare sunt mai ridicate, cu atat pericolul contaminării cu mirosuri este mai mare. Din acest punct de vedere, este indicat ca nivelul temperaturii de depozitare să fie cat mai scăzut posibil. Se consideră că utilizarea unor temperaturi de depozitare de 27–30oC asigură condiţii de depozitare a produselor alimentare diferite fără un pericol accentuat al contaminării cu mirosuri. Dintre produsele alimentare de origine animală care pot emana mirosuri specifice sunt peştele, branza ş.a., iar dintre cele care pot prelua mirosuri, sunt untul, smantana, ingheţata, carnea, păsările ş.a.

Gradul de încărcare cu produse agroalimentare a depozitului. Ca şi in cazul depozitării in stare refrigerată, este necesar ca incărcarea cu produse a depozitelor de congelate să se facă la capacitatea nominală prevazută prin proiect. Incărcarea sub capacitatea nominală sau peste aceasta se răsfrange negativ asupra calităţii produselor depozitate şi asupra pierderilor in greutate.

Ambalarea şi asezarea produselor agroalimentare în depozit. In cele mai multe cazuri, depozitarea in stare congelată a produselor agroalimentare se face in stare ambalată. Ambalarea produselor conduce la reducerea pierderilor in greutate, reducerea pericolului de contaminare in timpul manipulărilor şi la uşurarea operaţiilor de manipulare şi asezare in depozit. Aşezarea alimentelor in interiorul depozitului se realizează in aşa fel incat să nu perturbe circulaţia aerului, să nu fie in contact direct cu pardoseaua, cu pereţii sau alte obiecte interioare (stalpi, carcasele răcitoarelor de aer ş.a.). Este de preferat ca dispoziţia produselor in depozit să se facă lotizat şi cu interspaţii intre loturi pentru a permite o manipulare corectă şi posibilitatea permanentă de control.

Asigurarea igienei pe tot parcursul depozitării produselor agroalimentare. Deşi datorită temperaturilor scăzute posibilitaţile de dezvoltare a microorganismelor in interiorul depozitelor de produse congelate sunt mai mici, este necesar să se asigure şi să se respecte toate conditiile igienico-sanitare legate atat de spaţiul de depozitare, cat şi de produsele congelate. O sursă importantă de contaminare microbiană o reprezintă praful care poate să se formeze ca urmare a rulării electrostivuitoarelor pe pardosea, in cazul in care calitatea stratului superficial al acesteia este necorespunzatoare. Se recomandă ca, cel putin o dată pe an, să se procedeze la o dezinfecţie a spaţiilor de depozitare a produselor congelate.

30

Ambalarea în cazul produselor congelateIn definiţia sa generală, ambalajul este un material sau obiect realizat din diverse materiale cum ar fi mase plastice, metal, hartie ş.a. cu rolul de a proteja produsele in timpul depozitării, manipularii, transportului şi vanzarilor acestora.

Ambalarea produselor congelate poate fi efectuată inainte sau dupa congelare, folosind două tipuri de ambalaje şi anume:- ambalaje primare care vin in contact direct cu produsul alimentar;- ambalaje de transport care conţin mai multe ambalaje primare.

Ambalajele primare trebuie să indeplinească următoarele condiţii: să fie inerte faţă de produsul ambalat şi să nu degaje in timp mirosuri sau substanţe toxice

care pot face alimentele respective improprii pentru consum; să fie impermeabile la lichide, grăsimi, vapori de apă, oxigen, substanţe volatile (mirosuri)

etc. Impermeabilitatea la aceste substanţe depinde de natura produsului congelat, durata şi conditiile de depozitare etc.;

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

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

• să aibă rezistenţă termică scazută dacă se foloseşte ca ambalaj primar inainte de congelare in scopul facilitării schimbului de caldură produs-mediu de răcire;

• să fie rezistent la condensări repetate atat pe partea produsului ambalat cat şi pe partea de contact cu mediul exterior;

• să aibă comportare satisfacatoare in maşina de format-ambalat cat şi la imprimare;• să aibă un coeficient de reflexie ridicat pentru a reduce pătrunderile de căldură spre produsul

ambalat in cazul expunerii spre vanzare;• să aiba preţ cat mai redus;• să aibă aspect comercial cat mai atrăgător;

Pentru ambalajele de transport care nu au contact direct cu produsele alimentare sunt importante respectarea condiţiilor de la punctele a,d,e şi i. Există o mare diversitate de tipuri de ambalaje pentru produse congelate; forma, capacitatea, grosimea materialelor din care sunt confecţionate, modul de fabricare a lor, design-ul etc. sunt determinate de natura produsului şi caracteristicile sale. Dintre cele mai uzuale tipuri de ambalaje primare pot fi amintite: pungile obişnuite, pungile termocontractibile care permit ambalarea sub vid, pungile termorezistente care permit decongelarea, incălzirea şi chiar fierberea produselor fară indepărtarea ambalajului, cutiile şi caserolele, acestea din urmă fiind folosite, in special, la congelarea preparatelor culinare, permiţand totodată şi reconvertirea acestora in momentul utilizării. Ca ambalaje de transport se utilizează cutii mari, lăzi, acoperiri textile (in cazul carcaselor de carne congelată), bidoane, saci etc.

Materiale de ambalareAmbalajele pentru produse alimentare congelate se confecţionează din materiale cum ar fi mase plastice (substanţe chimice formate din macromolecule sau polimeri de provenienţă naturală sau produse industriale din gaze naturale, petrol ş.a.), materiale metalice şi materiale pe bază de

31

celuloză. Deoarece aceste materiale nu sunt chimic pure, ci cuprind pe langă materialul propriu-zis şi o serie de alte substanţe (de exemplu, in cazul maselor plastice, ele cuprind o serie de aditivi cum ar fi plastifianţi, stabilizatori, antioxidanti ş.a.) este necesar ca, orice material utilizat pentru produse alimentare să aibă vizele cerute de legislaţia in vigoare.

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

Polietilena (PE) este obţinută din polimerizarea etilenei şi poate fi de trei tipuri: PE de mică densitate (mai mica decat 0,925 kg/dm3), obţinută la presiuni foarte mari, de

1000...2000 bar; PE de densitate medie (0,9216...0,940 kg/dm3), obţinută la presiuni mijlocii, de 35...50 bar; PE de inaltă densitate (0,941...0,965 kg/dm3) obţinută la presiuni mici, de 8...10 bar.

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

Polipropilena (PP) are proprietăţi chimice superioare in comparaţie cu polietilena şi anume: permeabilitate mult mai mică la vapori de apă; coeficient de contracţie mai mare şi rigiditate mai mare (indiferent că este obţinută prin

injectare cu extrudere sau injectare cu suflare), ceea ce o face să fie utilizată pentru obţinerea foliilor termocontractibile;

stabilitate dimensională mult mai bună, ceea ce permite obţinerea de ambalaje cu pereţi subţiri ai a foliilor de grosimi foarte mici;

stabilitate mare la umiditate, ceea ce o face să fie preferată la realizarea de ambalaje pentru produse in stare lichidă.

Policlorura de vinil (PVC) este un amestec de cloruri de vinilin, cu proprietăţi chimice şi fizico-mecanice superioare. Policlorura de vinil utilizată la confecţionarea ambalajelor pentru produse alimentare este de tip moale, obţinută prin adăugare de plastifianti, care-i reduc duritatea şi de stabilizatori (stearatul de calciu). Plastificarea PVC-ului cu 25% dibutil-ftalat şi conferă o bună rezistenţă la atacul bacteriilor şi mucegaiurilor. Folia de PVC este uşor termosudabilă, stabilă la efectele luminii, rezistentă la temperaturi scazute. Poate fi obţinută ca folie transparentă sau opacă, putandu-se colora prin adăugare de pigmenţi.

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

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

Cartonul utilizat la confecţionarea ambalajelor primare este, de regulă, acoperit pe o faţă sau pe ambele cu mase plastice, parafină, ceruri sau metale. La confecţionarea ambalajelor de transport se utilizează cartonul ondulat sau mucavaua.

32

Aluminiul se utilizează sub formă de folie ca atare sau cu acoperiri cu lacuri alimentare sau mase plastice. Prezintă avantajul de a permite ambalarea produselor cu forme neregulate, prin mularea pe acestea, eliminand golurile de aer dintre ambalaj şi produs.

Ambalajele multistrat sunt realizate din cateva folii de materiale diferite, ceea ce conferă ambalajului proprietăţi superioare in raport cu fiecare dintre materialele componente. Există diverse tehnologii de realizare a foliilor multistrat prin utilizarea de adezivi (la temperaturi şi presiuni ridicate, convenabil alese).

Pierderi în greutate a produselor la conservarea prin congelareFactorii care determină mărimea pierderilor in greutate la congelare sunt aceiaşi ca şi in cazul refrigerării. Ca fenomen fizic, pierderile in greutate, in acest caz, se produc prin evaporarea apei la suprafaţa produsului pană la congelarea primelor straturi superficiale ale produsului, după care, in continuare, ele se produc prin sublimarea gheţii la suprafaţa produsului.

CONDITIONARE SI CONSERVARE A CĂRNII PRIN FRIG

Carnea este un aliment valoros in alimentatia omului deoarece contine proteine de calitate superioara fiind bogata in aminoacizi esentiali (ce nu pot fi sintetizati de organismul uman). De asemenea, carnea rosie datorita hemoglobinei din sange reprezinta o sursa de fier usor asimilabil in alimentatie. Deoarece carnea nu poate fi folosita intotdeauna imediat dupa taiere se impun metode de pastrare in conditii care sa ii mentina caracteristicile organoleptice: (aspect, culoare, gust, miros, consistenta):-fizico-chimice (umiditate, continut de substante nutritive);-microbiologice.

Conservarea prin frig (refrigerarea, congelarea ) s-a dovedit a fi metoda cea mai eficienta.

Tehnici de conservare a carnii prin frig"In istoria frigului artificial, anul 1755-cand William Cullen a realizat un aparat de produs gheata artificiala prin evaporarea apei la presiune scazuta-poate fi considerat ca anul de nastere al frigului artificial. Fara a intra in detalii, este util de aratat principalele etape in evolutia frigului artificial, in cele peste 2 secole cat au trecut de la inceputurile lui. Acestea pot fi sintetizate astfel: •Cercetarile sistematice asupra lichefierii gazelor, datorate lui M. Faraday, incepand cu anul 1823,ca si cercetarile de de termodinamica care incep in anul 1824 prin activitatea lui S. Carnot si se extind intre anii 1842-1852, au fost hotaratoare in realizarea primelor utilaje frigorifice. "Tehnici de conservare a carnii prin frig"[http://www.referat.ro/referate/Tehnici_de_conservare_a_carnii_prin_frig_91181.html]

Dintre toate metodele de tratare a cărnii, frigul are cea mai mare aplicare în industria cărnii, unde intervine atât ca proces tehnologic de prelucrare (conditionare), cât şi ca metodă de conservare.

Utilizarea frigului în industria cărnii are ca efect conservarea, în mare măsură, a însuşirilor naturale ale produsului, întrucât frigul acţionează, pe cale fizică, astfel încât nu duce la modificări importante ale compoziţiei produsului.

33

Conservarea prin frig urmăreşte scăderea temperaturii produsului până la parametrii impuşi de necesităţi biologice, adică oprirea reacţiilor biologice proprii, în produs, sau micşorarea vitezei de reacţie a acestora, în funcţie de scăderea temperaturii, precum şi oprirea dezvoltării microorganismelor care au contaminat produsul, în cursul manipulărilor până la tratarea prin frig. Aceasta scădere a temperaturii este în funcţie de diferite aspecte economice, adică de destinaţia care se dă produsului.

Acţiune a frigului asupra ţesuturilor cărnii

Carnea are la bază un complex hidrosol–gel, având ca substanţe componente de bază, dispersii coloidale de substanţe proteice. Faza continuă, apa din carne conţine dispersii ionice, respectiv moleculare de electroliţi şi neelectroliţi.

Sub influenţa frigului apa din ţesuturile cărnii, sub punctul eutectic, se solidifică, prin formarea de cristale de gheaţă. Cristalele de gheaţă, din cauza sistemului de dispersie, sunt mici şi cresc cu o viteză mai redusă ca a apei pure. Prin cristalizare, volumul specific al apei creşte şi, ca atare, se creează tensiuni care afectează structura celulară, prin dislocări mecanice. Congelarea solurilor şi gelurilor duce şi la fenomene de denaturare, care au ca efect reducerea capacităţii de reţinerea apei.

Frigul are acţiune şi asupra transformărilor autolitice din ţesutul muscular, care sunt produse de enzimele cărnii. Aceste transformări sunt încetinite, fără a fi complet oprite. Unele enzime, ca de exemplu, lipaza, nu-şi pierd activitatea nici la – 35°C.

Modificările biochimice duc şi la modificarea proprietăţilor organoleptice, ca schimbarea culorii, din cauza concentrării hemopigmenţilor din straturile superficiale şi a oxidării acestora sub influenţa oxigenului.

Microbiologie a cărnii congelate

În cursul congelării, o mică parte din microorganismele care contaminează carnea mor. În timpul stocării la temperatura de congelare, reducerea numărului de microorganisme continuă, dar destul de încet (circa 5 % pe lună la –20°C). Cele mai sensibile sunt bacterii Gram negative, iar sporii bacterieni rămân neafectaţi.

Formele vegetative ale C. perfringens mor rapid la temperatura de congelare. Cu toată această distrugere, carnea congelată şi decongelată conţine un număr destul de mare de microorganisme, ceea ce poate determină alterarea ei rapidă. Aceasta depinde, în primul rând, de condiţiile de decongelare, dintre care temperatura şi timpul joacă rolul principal.

Pentru decongelarea maselor mari de carne (sferturi de bovine) este nevoie de timp mult. În timpul unei decongelări comerciale obişnuite, numărul de bacterii psihrotrofe de pe suprafaţa cărnii creşte de 10-100 ori, creşterea fiind mai mare decât reducerea din timpul congelării. Metodele rapide de decongelare, cum sunt decongelarea în aer cald sau apă caldă sunt improprii, ele favorizând atât multiplicarea florei de alterare, cât mai ales, a germenilor patogeni, mărind enorm riscul pentru sănătatea publică.

Decongelarea trebuie să se facă la temperaturi mai mici de 10°C, fie în aer, fie în apă. Astfel, la temperatura de 5°C, decongelarea (schimbarea temperaturii de la –30°C la 0°C în centrul produsului) are loc în 105 ore, timp în care numărul de bacterii aerobe mezofile creşte cu 0,12 log, iar al celor psihrotrofe cu 0,63 - 1,03 log. La temperatura de 30°C, decongelarea are

34

loc în numai 25 ore, dar numărul de bacterii aerobe mezofile creşte cu 2 log în numai 25 ore, dar numărul de bacterii aerobe mezofile creşte cu 2 log, iar cel al psihrotrofelor cu circa 3 log, atingând valori apropiate de cele la care încep să apară semnele organoleptice de alterare. În plus, decongelarea la temperaturi înalte favorizează înmulţirea microorganismelor patogene.

Carnea congelată şi depozitata în condiţii corespunzătoare nu se alterează ca urmare a activităţii microbiene. Dar menţinerea cărnii la -5°C...-10°C, permite multiplicarea unor mucegaiuri, cum este specia Cladosporium herbarum care produce colonii negre pe suprafaţa cărnii şi uşoare modificări de miros. De asemeni, carnea care înainte de congelare are o încărcătura microbiană foarte mare, s-ar putea altera încet, în timpul depozitării la temperatura de congelare, datorită unor enzime bacteriene existente în cantitate mare şi care pot rămâne active şi la temperaturi mai mici de –30°C. Asemenea enzime sunt lipazele şi lipoxidazele care pot rămâne active şi în condiţiile scăderii apei libere (aw).

Natura biochimică a alterării depinde de natura microflorei de alterare. Când aceasta este determinată de mucegaiuri, principalele modificări ale cărnii constau în apariţia mirosului de mucegaiuri şi a lipolizei. Râncezirea observată deseori la cărnurile grase menţinute timp îndelungat în stare congelată poate fi provocată atât de bacterii şi de enzime tisulare, cât şi de autooxidare.

Germenii patogeni din carnea congelată exista pe carne înainte de congelare. Ei nu mor în timpul congelării şi depozitării la temperatura de congelare ci doar se reduc numeric. De regulă, alterarea se dezvoltă în defavoarea germenilor patogeni mezofili. Dar când decongelarea are loc la temperaturi prea ridicate (25 - 30°C), alterarea cărnii constă în putrefacţia produsă de clostridii, cu riscuri mari şi pentru salubritate.

Incidenţa salmonelelor în carnea congelată este destul de mare,mai ales la cea de porc.

Conservarea cărnii prin frig are ca scop oprirea acţiunii microorganismelor şi deci, păstrarea pe o durată limitată de timp a proprietăţilor produsului, avute în momentul începerii acţiunii frigului.

Metoda este foarte folosită în industria cărnii şi se realizează în încăperi izolate termic în care frigul se obţine cu ajutorul instalaţiilor frigorifice.

Conservarea prin frig poate fi: - de scurtă durată (refrigerarea);- de lungă durată (congelarea).

DefinitieRefrigerarea Refrigerarea este un procedeu de conservare a cărnii prin frig şi constă în răcirea cărnii de la temperatura de + 35 °C pe care o are carnea la circa 2 ore de la tăiere, pînă la temperaturi superioare temperaturii de îngheţare a apei din ţesuturi (0 oC), dar apropiate de aceasta şi se consideră refrigerată carnea care are la os temperatura de +2. . . +4°C.

Congelarea Congelarea este un procedeu de conservare a cărnii prin frig care realizează conservarea pe o durată lungă de timp, folosind temperaturi scăzute care transformă apa conţinută în carne din stare lichidă în stare solidă şi ale căror valori sînt sub punctul de îngheţare al sucului cărnii. Aceste temperaturi scăzute asigură conservarea prin i) oprirea acţiunii microorganismelor, ii) încetarea proceselor de metabolism (oprirea acţiunii compuşilor activi din ţesuturile vii), iii) încetinirea ritmului de producere a modificărilor chimice.

35

Ambele metode prezintă avantaje economice, deoarece păstrează în bune condiţii o serie de caracteristici iniţiale ale produselor supuse conservării, ca: frăgezimea cărnii, prospeţimea, gustul normal şi valoarea nutritivă.

Pentru ca metodele de conservare prin frig să fie eficiente, produsele supuse conservării trebuie să îndeplinească următoarele condiţii iniţiale:

să provină de la animale sănătoase şi declarate apte pentru consum de către serviciul veterinar;

să fie proaspete, fără semne de alterare incipientă; să fie prelucrate în mod igienic şi de calitate (carcasele trebuie sa fie curate fără

cheaguri de sînge, piele, păr, impurităţi, continut gastro-intestinal, să aibă plaga de sîngerare bine curăţată, astfel încît carcasa să aibă aspect corespunzător).

Refrigerarea cărnii

Refrigerarea cărnii este un proces tehnologic, obligatoriu, în toate abatoarele şi trebuie aplicată cât mai rapid, în maximum o oră de la toaletarea carcaselor şi la cel mult 30 minute dupa terminarea controlului sanitar-veterinar.

Refrigerarea este influenţată de viteza de răcire şi de puterea ventilatorului. Viteza de răcire depinde la rîndul ei de: forma, greutatea şi specia animalului supus refrigerării cît şi de condiţiile în care se execută răcirea, adică de diferenţa de temperatură dintre carne şi aer şi de viteza aerului ce vine în contact cu carnea.

Tehnologia refrigerării este determinată de specie, stare de îngrăşare, greutate şi forma carcaselor şi depinde de destinaţia pe care o are carnea.

Pentru refrigerarea cărnii mediul de răcire cel mai frecvent folosit este aerul rece. Refrigerarea în aer comportă o serie de dezavantaje cum ar fi: pierderi în greutate prin evaporare şi viteze de răcire mai mici faţă de alte procedee. Procedeul este totuşi foarte răspîndit, deoarece este cel mai comod, iar mediul de răcire este la îndemîna oricui. In metodele moderne de refrigerare se folosesc ca medii de răcire: gaze (bioxid de carbon), apa şi soluţiile apoase ale unor săruri (clorura de sodiu sau de calciu).

Scopul refrigerării este reducerea modificărilor produse de microorganisme, prelungind rezistenţa cărnii proaspete.

Abatoarele trebuie sa fie dotate cu spaţii de refrigerare separate, pentru carne de bovine şi separate pentru carnea de porc, suficiente pentru a stoca şi refrigera producţia a doua zile complete de lucru şi cu spaţii separate pentru refrigerarea organelor şi a capetelor de bovine şi porcine.

Refrigerarea se face în camere sau în tunele de refrigerare pre văzute cu elemente de răcire (baterii de răcire şi ventilatorul ce asigură circulaţia aerului, aparatură de reglare a vitezei şi temperaturii aerului, cît şi de înregistrare a temperaturii) şi dotate cu linii aeriene sau cu stelaje cu cîrlige.

Pentru toate tipurile de aparatură de refrigerare sunt instalate jgheaburi de colectare a apei de decongelare, racordate direct la sistemul de canalizare, evitându–se scurgerea apei pe produse sau pe pardoseală.

Pentru asigurarea condiţiilor de igienă, spaţiul pentru sfertuirea semicarcaselor de bovine şi fasonarea cărnii de vită şi porc, în vederea refrigerării, este dotat cu spălător cu pedală sau senzor şi sterilizator de cuţite, spălător cu apa rece pentru fierăstrăul electric şi sterilizator pentru

36

fierăstrău. În zona de sfertuire şi fasonare este montat un furtun suspendat cu apa de 83°C pentru dezinfecţia sălii. Culoarele de transport al cărnii spre spaţiile frig sunt dotate cu un spălător cu pedală la capetele culoarelor.

Tunurile de refrigerare sunt dotate cu linii aeriene, cu distanţe şi înalţimi prevăzute. Pentru asigurarea unei răciri uniforme este necesară o aşezare a carcaselor pe liniile aeriene, în aşa fel încât să permită circulaţia aerului peste o suprafaţă cât mai mare a acestora. Sistemul de suspendare este realizat în sensul de circulaţie a aerului. Astfel, la tunele cu ventilaţie longitudinală, carcasele să fie aşezate pe linii dispuse în lungul tunelului. La tunele cu ventilaţie transversală, circulaţia aerului se realizează fie trasversal, fie vertical. Liniile aeriene urmează a fi orientate paralel cu sensul de circulaţie a aerului.

Produsele din carne supuse refrigerării sunt: carcasele intregi: oaie, miel, iepure, pasăre semicarcase: vită, mânzat, oaie, porc sferturi de carcase: bovine adulte carne tranşată pe porţiuni anatomice: vită, porc, oaie, pasăre carne ape calităţi rezultată după dezosarea cărnii tranşate: carne de porc lucru subproduse de abator:

organe comestibile: ficat, inimă, rinichi, etc: produse de tiperie: burtă, picoare, urechi, cozi de porc, etc

semipreparate destinate preparatelor din carne: şrot, bradt (carne tocată fin) produse finite:prospături, semiafumate, afumate şi uscate, crude afumate şi uscate.

Metode de refrigerare

Refrigerarea se poate executa prin mai multe metode, în funcţie de viteza, temperatura şi umiditatea aerului şi anume:

1. refrigerarea lentă;2. refrigerarea rapidă;3. refrigerarea ultrarapidă.

1. Refrigerarea lentăSe compune din trei faze distincte :a) Pregătirea camerei sau tunelului printr-o răcire intensă a acestora pînă la -3... +3 °C,

astfel încît atunci cînd se termină încărcarea lor, datorita temperaturii cu care vin produsele să nu se ridice temperatura prea mult.

b) Încărcarea cu produsul ce urmează a fi refrigerat: semicarcasele de porc se agata pe umeraşe pe linia aeriană a camerei sau tunelului de refrigerare.

c) Refrigerarea propriu-zisă care se realizează la : viteza aerului de 0,5 m/s, umiditatea variază între 98% în perioada de pregătire a camerei de refrigerare,

ajungînd în faza de refrigerare propriu-zisă la maximum 90%, temperatura aerului cuprinsă între 0 . . . -2 °C, durata procesului este dependentă de specia animalului şi variază între 20 şi

30 ore (la oi circa 20 ore, la bovine circa 30 ore). Procesul se consideră terminat atunci cînd temperatura la os va fi cuprinsă între +2 °C şi +4 °C.

2. Refrigerarea rapida

37

Operaţia se aplică la carnea în stare caldă folosindu-se tot camere sau tunele de refrigerare, avînd posibilitatea modificării atît a vitezei aerului cît şi a temperaturii din cameră sau tunel pe durata desfăşurării procesului.

Procesul se desfăşoară în patru faze, primele două fiind identice cu cele prezentate mai sus.

c) Refrigerarea straturilor superficiale este una din cele două faze constitutive ale refrigerării propriu-zise. Parametrii aerului în această fază sunt:

o viteza 2-3 m/s, adică o circulaţie intensă, forţată a aerului, o temperatura poate fi cuprinsă între -5 °C şi -8 °C, deoarece temperatura ridicată a

cărnii calde (35 ... 37 °C) preîntîmpină pericolul congelării apei pe suprafaţa produsului,

o umiditatea aerului 95% ajungînd în final la 88-90%. Durata acestei faze este de 5-7 ore, după care începe faza următoare a

refrigerării.d) Refrigerarea straturilor interioare este faza a doua a refrigerării propriu-zise,

temperatura aerului putînd avea circa 0 °C iar viteza se poate micşora în această fază. Straturile exterioare ale cărnii sînt deja răcite, iar contactul mediului de răcire (aerul rece) cu straturile încă nerăcite se face prin intermediul stratului superficial al cărnii (răcit), operaţie destul de anevoioasă, deoarece carnea este un mediu rău conducător de căldură. Datorită acestui fapt această fază durează circa 15-17 ore la aceeaşi viteză a aerului, cu aceeaşi umiditate relativă (90%), dar cu temperatura aerului de circa 0 °C.3. Refrigerarea ultrarapidă

Metoda este introdusă de curînd în practică şi prezintă avantajul că durata procesului este foare scurtă (1-2 ore). Aceasta nu implică blocări mari de spaţii frigorifice, dar datorită temperaturii foarte joase a aerului (-8 °C ... -15 °C) dacă procesul nu este bine condus, există pericolul congelării stratului superficial al cărnii, straturile interne rămînînd nerăcite. Aceasta înseamnă neatingerea scopului propus.

Umiditatea aerului este, ca şi la refrigerarea rapidă cuprinsă între 95% la început şi 90% maximum la sfîrşitul procesului, iar viteza aerului este foarte mare, 4 m/s.

Pe lîngă efectul de conservare, refrigerarea mai realizează şi o serie de îmbunătăţiri ale caracteristicilor organoleptice ale cărnii, cum ar fi: gustul, aroma, frăgezimea şi digestibilitatea, care formează aşa-numitul proces de maturare prin frig.

In functie de scopul urmărit refrigerarea se poate realiza prin mai multe metode. Când carnea este destinata pentru consum imediat, se practică fie refrigerarea cu zvântare prealabilă, fie o refrigerare generală directă, lentă sau rapidă.

Refrigerare cu zvântare prealabilă este metoda veche, care se aplică în abatoarele nesistematizate sau în centre de tăiere cu producţie mică şi constă în zvântarea cărnii dupa tăiere în spaţii bine ventilate, suspendată distanţat pentru a permite o bună circulaţie a aerului, urmate de refrigerarea lentă. Practic, zvântarea se face în anticamera frigoriferului la temperatura de 6°C, în care carnea ajunge de la temperatura de 30°C la circa 10°C în timp de 18 ore.

Refrigerarea directă se poate realiza prin mai multe metode şi anume: refrigerare lentă, refigerare rapidă şi ultrarapidă. De asemenea, această refrigerare se poate realiza într-o fază sau în două faze.

38

Refrigerarea lentă se realizează prin răcirea cărnii în sferturi sau jumătăţi în camerele de depozitare. În acest scop, temperatura aerului este în jurul a 0°C, cu o viteza de circulaţie a aerului de 0,25 m/sec., corespunzătoare unui debit de aer recirculat de 80 – 100 ori volumul camerei/ora. Pierderile în greutate sunt mari, durată procesului este de 30 ore. Metoda asigură o bună maturare, însă este neeconomică. Aspectul comercial la carcasele de bovine şi ovine este favorabil, întrucât elimină defectul de contracţie.

Refrigerarea rapida este aplicată în toate unităţile noi sau în cele modernizate. Se realizează în tunele de refrigerare, cu refrigerarea într-o singură fază sau cu refrigerarea în două faze.Refrigerarea într-o singura fază se realizează în tunele de refrigerare cu o capacitate de circa 17 t carne de vită sau 14 t carne de porc, cu răcitoare de aer la tavan, de-a lungul liniilor aeriene. Temperatura aerului este de – 1°C, şi viteza aerului 2 – 3 m/sec. la nivelul carcaselor (circa 600 recirculări/oră). Durata refrigerării este la carnea de vită de 19 ore, iar la cea de porc de 15 ore. Umiditatea aerului 95 %. Ventilatoarele utilizate au două trepte (2825 şi 920 rotiri/minut).

Refrigerarea în două faze se poate realiza în aceeaşi încăpere sau în încăperi diferite.Refrigerarea în acelaşi spaţiu este utilizată mai mult pentru carnea de porc. Regimul de temperatură trebuie să fie usor dirijabil, fiind necesară o prerăcire a camerei la – 10°C, apoi o menţinere la – 5°C în timpul încărcării şi o revenire la -10°C, pentru 2 – 3 ore, destinate refrigerării de şoc. Temperatura suprafeţei este de 0°C, iar la os de 20°C. Depozitarea se face în aceeaşi cameră timp de 16 ore, când se realizează o temperatură de 4°C. Pentru carnea de vită temperatura este de – 4°C...-5°C, iar durata este de 4 ore. În aceste condiţii, faza de refrigerare iniţială este de 10 ore, iar egalizarea până la temperatura la os de 7°C, timp de încă 10 ore.

Refrigerarea în două faze, în camera separate, se realizează prin alimentarea tunelului cu conveier direct de la sacrificare şi trece prin două zone de răcire timp de 1,5 ore; carcasele sunt transportate în continuare de către conveier până la camera de depozitare şi egalizare.Temperatura în prima fază este foarte scăzută (minus 20°C), iar viteza aerului de 5 – 8 m/sec., pentru o preluare rapidă a căldurii.

Avantajul conveierizării în timpul răcirii de şoc constă în reducerea capacităţii evaporatoarelor şi ventilatoarelor.

Dezavantajul metodei constă în pătrunderea de aer cald prin uşile deschise, prin care intră şi ies carcase de conveier, pentru care trebuie realizate perdele eficiente de aer la uşi. Metoda este mai costisitoare şi nu este economică decât la unităţile mari, care să poată suporta mai uşor costurile pe unitatea de produs.

Carnea în carcasă Se refrigerează prin răcire cu aer lent sau rapid, în tunele în care aerul circulă forţat (răcire

prin convecţie) iar produsele sunt transportate în interiorul tunelului pe linii aeriene. Se refrigerează în stare neambalată iar depozitarea se realizează în acelaşi spaţiu cu

refrigerarea sau în spaţii diferite pentru o perioadă de la 7 până la 21 de zile.

Carnea tranşată Se refrigerează prin răcire cu aer în spaţii climatizate (temperature de 8 – 100 C);

39

Ambalarea se realizează în pungi de material plastic, în ambalaje de tip “skin” (tăviţe din carton sau material plastic acoperite cu folie), ambalare sub vid;

Depozitarea se face înj spaţii frigorifice cu temperature de 0-1oC iar temperature de depozitare este determinată de tipul de produs şi de destinaţie.

Subproduse de abator Se refrigerează prin răcire cu aer în tunele cu circulaţie forţată a aerului; Sunt neambalate, aşezate în tăvi şi acoperite cu folie sau ambalate pe o durată de maxim 5

zile;

Preparate din carne (semifrabricate şi produse finite) Se refrigerează prin răcire cu aer prin tunele cu circulaţie forţată a aerului aşezate în

cărucioare sau tăvi; Se găsesc în stare ambalată sau neambalată; Depozitarea se face în spaţii frigorifice la temperaturi între 0-4oC şi pentru o durată

determintă de timpul produsului (ex: prospături 2-3 zile, semiafumate şi afumate 10-15 zile, preparate crude uscate 180 zile);

Grăsimi (slănină, slănină: crudă, sărată, untură) Se refrigerează în spaţii cu racire forţată a aerului în stare ambalată sau neambalată a

aerului la o temperatură de 0-4oC, durata de depozitare variind de la 2 la 8 luni.

Păsări în carcasă sau părţi anatomice Refrigerarea se realizează cu apă răcită cu gheaţă prin imersie sau stropire, apa conţinând

substanţe dezinfectante cloraminate sau cu aer răcit în doua faze: 1.prerăcire cu o temperatură a aerului de 10-15oC pentru a realiza evaporarea apei de la

suprafaţă;2. răcirea finală cu aer răcit în trepte (0 - -1oC)

Produsele sunt ambalate in pungi extensibile din PVC sau ambalaje de tip „skin”; Depozitarea are loc în spaţii frigorifice (-1 ÷ 0oC) pentru 4-5 zile;

Depozitarea cărnii refrigerate

Depozitarea cărnii refrigerate se realizează în camere răcite (0-1°C şi 90 % umiditate) prevăzute cu linii aeriene, cu o circulaţie moderată a aerului.

Durata depozitării depinde de specie şi de factori locali. Carnea pentru consum imediat necesită 2-4 zile pentru maturare. Din motive economice nu se practică o maturare completă, întrucât procesul de maturare continuă în reţeaua de desfacere.

Modificări la refrigerarea şi depozitarea cărnii în carcase

Principala modificare la refrigerare şi depozitare este pierderea în greutate.

40

Deshidratarea superficială duce la modificarea culorii, datorită pigmenţilor mioglobina şi hemoglobina şi a oxidării acestora.

Modificările biochimice duc la imbunatăţirea gustului şi a consistentei, carnea bine refrigerată fiind suculentă şi fragedă. Modificările microbiologice sunt însemnate dacă durata de păstrare este mică şi s-au respectat parametrii tehnologici.

Congelarea cărnii

Congelarea cărnii este procedeul principal de conservare în industria cărnii şi are ca scop asigurarea stocului de carne pentru ritmicizarea aprovizionarii uniforme cu carne în tot cursul anului.

Pentru a fi eficientă congelarea trebuie astfel condusă, încît să nu modifice structura ţesuturilor musculare, asigurînd integritatea fibrelor musculare în momentul decongelării de aceea cristalele de gheaţă formate în masa de carne nu trebuie să depăşească anumite dimensiuni. In cazul cînd acestea sunt foarte mari ele presează şi produc rupturi în masa musculară, ceea ce are ca urmare pierderi masive de suc de carne în momentul decongelării, ceea ce scade valoarea nutritivă a cărnii şi înrăutăţeşte o serie de caracteristici ale acesteia, fiind în acelaşi timp şi neeconomică

Reuşita acestui procedeu este determinată şi de alţi factori şi anume:• asigurarea unei materii prime de calitate şi prospeţime ireprosabilă;• asigurarea unor condiţii igienico – sanitare în timpul prelucrării şi manipulării ulterioare;•r espectarea riguroasă a parametrilor tehnologici.

Temperaturile folosite în procesul de congelare trebuie să fie sub -25 °C, adică -30 °C pînă la -35 °C pentru a putea asigura în masa de carne o temperatură mai joasă de -10 °C, adică temperatura la care activitatea vitală a microorganismelor este complet oprită.In conducerea procesului de congelare trebuie să se asigure o viteză a aerului de 3-5 m/s, umiditatea relativă a aerului de 90% şi temperatura aerului -30 ... -36 °C.Procesul de congelare se consideră terminat atunci cînd temperatura cărnii la os este de -18 °C.

Calitatea produsului congelat depinde de metoda de congelare folosită şi de viteza scăderii temperaturii. Carnea se poate congela în carcase sau sub formă de carne tranşată.

41

Vertical plate freezing• Panel freezing is an efficient form of freezing, whereby the characteristics of your products are perfectly maintained. We operate 10 vertical plate freezers, capable of freezing up to 60 tonnes of meat a day. In less than 3 hours, meat is deep-frozen from +5 degrees Celsius to – 18 degrees Celsius, in approx. 17 kg blocks. These perfectly stackable blocks, measuring 55 x 35 x 10 cm, are then fully automatically processed and palletised

Congelarea cărnii în carcase

Congelarea cărnii în carcase se face în tunele de congelare, carnea fiind suspendată pe linii aeriene în condiţii arătate la refrigerarea cărnii. Carcasele de carne se consideră congelate atunci când temperatura în centrul carcasei – la partea cea mai grasă – atinge temperatura de – 15°C. Congelarea se poate face (i) cu refrigerarea prealabilă sau (ii) congelare directă.

(i) Congelarea cu refrigerare prealabilă este metoda cea mai răspândită. În acest scop, carnea refrigerată cu temperatura de 0 – 4°C se introduce în tunele de congelare. Carnea este suspendată pe cârlige simple, carcasele fiind astfel orientate încât circulaţia aerului să se poată realiza de-a lungul suprafeţei carcaselor. Debitele ventilatoarelor se calculează la tunele cu ventilaţie longitudinală, corespunzător unei viteze în tunelul gol de 2 m/sec., iar în tunelul plin cu carne 5 m/sec., la tunelele cu ventilaţie transversală se va asigura o recirculare a aerului în medie de 300 vol/oră. Încărcarera pe metru de linie este în medie de 140 kg, respectiv 200 – 300 kg/m2

răcit, în funcţie de specie.Duratele de congelare sunt pentru carnea de vită de 20 – 30 ore, iar pentru carnea de porc

cu slănina de 15 – 17 ore. În cazul că aşezarea sferturilor de vită este facută ordonat şi, anume, sferturile posterioare pe linii inferioare de-a lungul tunelului şi cele anterioare lateral, la pereţi, timpul de congelare se reduce cu 20 %, deoarece viteza aerului este mai bine asigurată, accelerând timpul de congelare. Temperatura iniţială a cărnii este de 4°C, temperatura aerului – 30°C, temperatura în produs – 15°C.

Congelarea cu refrigerare şi depozitare prealabilă de 2 – 3 zile, este mai avantajoasă din punct de vedere al maturării cărnii, însă pierderile în greutate sunt mai mari, datorită pierderilor suplimentare în cele trei zile de depozitare.

(ii) Congelarea directă, într-o singură fază, constă în eliminarea procesului de refrigerare prealabilă. Avantajele acestei metode constau în reducerea cu 40 % a procesului de răcire, încât creşte factorul de utilizare al spaţiului răcit, se reduce manopera şi se micşoreaza pierderile în greutate. Capacitatea frigorifică la aceeaşi cantitate de carne creşte cu 25 % faţa de metoda precedentă. Congelarea directă are însă defectul de contracţie, cu excepţia cărnii de porc. În mod practic, carnea destinată pentru prelucrarea industrială poate fi congelată direct, întrucât problema maturaţiei se rezolvă în fazele de fabricaţie.

Depozitarea cărnii congelate în carcasă se face la temperaturi între – 18°C...- 30°C şi umiditate relativă 90 - 95 %.

42

Încărcarea specifică kg/m3 util este la produse paletizate carne de vită sferturi 220, porc jumătăţi 340, ovine întregi 180, iar în cazul încărcării manuale în stiva, carnea de vită are o încărcare de 330 - 400, cea de porc 300 - 450, iar cea de ovine 230 – 300 kg/m3.

Pentru evitarea pierderilor în greutate se recomandă învelirea carcaselor în pânză sau acoperirea paletelor cu materiale impermeabile.

Pierderile în greutate la depozitare de 6 luni sunt de circa 1,25 % la carne de vită şi porc.

Congelarea cărnii tranşate

Congelarea acestui tip de produse se realizează în congelatoare tunel sau dulap, pe palete sau cărucioare, eventual în forme, cu circulaţie forţată sau în congelatoare cu plăci.

Pachetele mici (200 g – 1 kg) este preferabil să fie congelate în aparate cu plăci, iar cele mari în tunele. Durata congelării este în funcţie de dimensiune, felul ambalajului şi temperatura plăcii.

Pachetele congelate de la + 10°...-18°C cu temperatura de congelare de –35°C se realizează pentru pachete cu grosimea de 25 mm – 30 min.; 50 mm –90 min., 75 mm - 150 min., iar 90 mm - 190 min.

Blocurile de 25 kg se congelează în tunel la - 40°C în 18 h.

Modificări care au loc în carne prin congelare

Prin congelare, carnea işi pierde puţin din mirosul şi aroma specifice, datorită transformărilor substanţelor aromatice volatile. Această modificare nu este însă decelabilă prin mijloace obiective. O modificare sesizabilă este schimbarea culorii, din cauza concentrării hemopigmenţilor.

In stare congelată, carnea de bovine este mai închisă, iar cea de porc mai deschisă, ca urmare a reflectării luminii pe cristalele mici de gheată. Carnea de pui şi curcan, congelată, au o nuanţă mai închisă, în special, la pulpă şi piept.

Din punct de vedere histologic, la carnea congelată într-o singură fază nu se observă modificări. La carnea congelată în două faze apar modificări structurale, întrucât repartizarea cristalelor de gheaţă nu este uniformă, din cauza uşoarei deshidratări din faza de refrigerare.

Congelarea nu influenţează asupra conţinutului de vitamine din carne. Din punct de vedere biochimic se constată că enzimele glicolitice sunt inhibate, reducându-se formarea acidului lactic, în schimb activitatea amilolitică creşte, cu cât temperatura este mai scăzută. Prin depozitarea cărnii congelate modificările organoleptice sunt determinate de durata depozitării, din cauza proceselor oxidative, a grăsimilor, care încep să apară după 4 luni de depozitare.

Culoarea cărnii congelate, prin păstrare îndelungată, se închide, datorită deshidratării structurilor superficiale. Modificările substanţelor proteice pe timpul depozitării sunt urmate de creşterea conţinutului de azot amoniacal.

Pierderile în greutate sunt mai mari la începutul perioadei de păstrare, pe urmă se reduc.

Freezing - basic tips• Most foods can be frozen in the deep freeze for up to 6 months, but are best eaten sooner than that (within 3 months) as the flavour and texture can change if frozen for too long.The golden rules are:

43

• Only freeze fresh or freshly cooked (and cooled) foods.• After cooking, cool the food quickly (within one to two hours), then freeze in serving-sized portions.• Label foods with food type and date, so you know what you have frozen and how long it has been in the freezer.• Use freezer bags, thick cling film, aluminium foil, foil trays, plastic boxes or containers. Wrap well to keep the air out and preserve the food.• "Keep the cartons from Chinese takeaways to use in the freezer." Helen• Never fill bags/containers right upto the top, as foods will expand in volume when frozen.• "I tend to freeze things in freezer bags rather than tubs as it saves space." Marie• Make sure you reheat the food until it's piping hot all the way through.• Eat previously cooked and frozen foods within 24 hours of removing from the freezer.• Don't re-freeze any leftovers that have been previously cooked and frozen.•

DECONGELAREADecongelarea cărnii este procesul prin care carnea congelată este readusă la starea

iniţială, prin schimbarea condiţiilor de mediu, respectiv prin folosirea unor temperaturi mai ridicate. În timpul decongelării cristalele de gheaţă din carne se topesc, iar apa rezultată este absorbită de ţesutul muscular, astfel că proprietăţile ini ţ iale ale cărnii sunt, în mare măsură, menţinute.

Metodele de decongelare se impart:a) după viteza procesului de decongelare: lentă şi rapidă, b) după mediu: decongelare în aer, in abur sau în apa.

Decongelarea în aer se poate realiza lent sau rapid. Decongelarea lentă în aer constă din dezgheţarea cărnii în timp mai îndelungat,

în medie 2-5 zile, prin ridicarea treptată a temperaturii de la 0°C la 6 ... 8 oC, în condiţiile unei umidităţi relative a aerului de 90-95%.

Decongelarea rapidă în aer se realizează in camere la temperaturi de 16... 18°C şi umiditatea aerului de 75-80%, în condiţiile unei circulaţii f orţate a aerului de 2-3 m/s. În aceste condiţii, procesul de decongelare a sferturilor de carne de bovine durează, in medie, 22 h.

Decongelarea în apă se realizează fie direct, prin introducerea blocurilor de carne in apă cu temperatura de 20 oC, f i e indirect, cind carnea se aşază în recipiente închise care se cufundă în apă.

Metoda de decongelare trebuie aleasă în raport de utilizarea care se dă cărnii după decongelare, aplicîndu-se metoda cea mai simplă şi mai economică în raport cu condiţiile de dotare existente şi, bineînţeles, care redă cărnii în cea mai mare măsură proprietăţile iniţiale.

În timpul procesului de decongelare au loc unele pierderi în greutate. Mărimea acestora este, de asemenea, normală şi variază în raport atît de parametrii şi condiţiile de realizare a operaţiei, cit şi de caracteristicile cărnii.

Se recomandă ca decongelarea cărnii să se facă in încăperi sparate pentru fiecare specie. Carnea decongelată trebuie folosită în ziua decongelării.

44

Refrigerarea laptelui si produselor lactate

Aceste produse prezintă perisabilitate maximă fiind necesară asigurarea absolută a lanţului frigorific. Principalele categorii de produse lactate care se supun refrigerării sunt: laptele crud din fermă sau din centrele de colectare, laptele pasteurizat, smântâna, untul, produsele lactate acide, brânzeturile, îngheţata. În cazul laptelui şi produselor lactate, frigul intervine în momente şi etape ale colectării procesului tehnologic, conservării şi depozitării.

a. Laptele crud din ferme şi din centrele de colectareo Refrigerarea se realizează indirect cu apă rece sau cu un agent intermediar sau

direct prin circulaţia unui agent frigorific într-o serpentină de răcire introdusă în bidon;o Ambalarea se face pentru consum în sticle, în pungi de polietilenă (Poli – Pack ) sau

în cutii „Tetra – Pack” (carton laminat cu polietilenă la interior şi cerat la exterior);o Depozitarea are loc în spaţii frigorifice la temperaturi de 0-4oC timp de 7-8 zile;o Laptele procesat în fabrică . Refrigerarea se realizează înaite şi după pasteurizare în

vane prevăzute cu manta de răcire şi agitator sau în pateurizatoare cu plăci. Depozitarea înainte de prelucrare se face în tancuri frigorifice.

b. Smântâna dulce sau fermentată Refrigerarea se realizează prin răcire indirectă cu aer înj tunele de refrigerare cu aer în recipiente de capacitate mică confecţionate fin polistiren „şoc” sau policlorură de vinil (PVC), depozitarea având loc în spaţii frigorifice la temperaturi de 0-6oC durata fiind determinată de perioada de garanţie.

c.Untul se realizează prin racire indirectă cu aer în tunele frigorifice în stare ambalată; ambalaje: pachete din hârtie metalizată sau pergaminată; în porţiuni mici în hârtie pergaminată şi folie de aluminiu; sub formă de bloc, în hârtie pergaminată introdusă în cutii de carton sau

placaje de lemn; depozitarea are loc în spaţii frigorifice pentru o durată de 5-10 zile la temperatura de 0-

4oC iar în spaţiile de desfacere timp de 2-3 săptămâni la temperatura de 0-4oC.

d. Produsele lactate acide: iaurtul, smâmtâna fermentată, chefirul, laptele bătut , laptele acidofil, sana refrigerarea este indirectă după distribuirea în ambalaje în tunele de refrigerare; recipentele sunt de capacitate mică, din polistiren „şoc” şi din PVC, In butelii de PVC sau

pungi „Poli-Pack”; depozitarea în spaţii frigorifice se face 2-3 zile la temperatura de 2-8oC iar în spaţiile de

desfacere la temperatura de 0-4oC pe o durată definită de perioada de garanţie.

e. Brânzeturi: moi, tari, semitari refrigerarea are loc în spaţii frigorifice cu temperaturi între 0-12oC în stare ambalată în

funcţie de sortiment (folii din polietilenă extensibilă sau retractibilă în băşici de vită sau sau coajă de brad)

45

depozitarea se face în spaţii frigorifice la temperaturi de 2 - 8oC în funcţie de sortiment, durata fiind mai mică pentru brânzeturi proaspete şi cu o durată mai mare pentru cele topite.

f. Îngheţata se refrigerează sub forma mixului de freezerare (congelare parţială ) sau ambalată pentru mix: refrigerarea indirectă în vane prevăzute cu manta în care circulă agent

frigorific, şi cu agitator, timp de 12 - 24 ore la temperatura de 0 - 4oC; pentru produsul finit: refrigerarea se realizează în lazi frigorifice sau în vitrine,

ambalajele pot fi bidoane de aluminiu, cutii de carton căptuşite, caserole, pahare de plastic, brichetă în hârtie, vafe comestibile, caserole;

depozitarea se realizează în spaţi de congelare la temperaturi de -25oC ÷ -30oC timp de 4-6 luni şi în spaţii de desfacere la -120 ÷ -18oC pe durata perioadei de garanţie.

46

Anexa 3.1 Microbiologia specifică produselor alimentare

Atât în fabricarea, cât şi în păstrarea şi comercializarea multor produse alimentare sunt implicate microorganisme dintre cele mai diferite, cu acţiune fie pozitivă, fie negativă pentru proprietăţile, respectiv pentru calitatea produselor. În acest sens, microorganismele pot fi grupate în:• microorganisme saprofite de cultură, folosite pentru transformări utile ale alimentelor şi, ca atare, fac parte din tehnologiile curente în panificaţie, vinificaţie, la fabricarea brânzeturilor etc.;• microorganisme saprofite de degradare – mucegaiuri, drojdii, bacterii, ce provoacă procese microbiologice nedirijate, care se soldează cu modificări nedorite sau chiar alterări ale produselor alimentare;• microorganisme condiţionat patogene şi patogene, care prin toxinele produse la nivelul alimentelor (tipul toxic) sau la nivelul organismului omenesc (tipul infecţios) provoacă îmbolnăviri grave, câteodată mortale.Produsele alimentare, datorită compoziţiei lor chimice, prezintă un mediu prielnic pentru dezvoltarea microorganismelor, fiind o sursă excelentă pentru procurarea energiei şi desfăşurarea activităţii metabolice. În acelaşi produs, pot exista concomitent mai multe genuri şi specii de microorganisme, dar se vor dezvolta acelea care au condiţii optime de hrană, umiditate, pH, potenţial de oxido-reducere. Până la un moment dat, predomină o anumită microfloră, dar prin modificarea condiţiilor de mediu, sub acţiunea unora dintre microorganisme, începe să se dezvolte o altă microfloră, care până atunci s-a aflat în stare latentă.Dezvoltarea microorganismelor, în condiţii normale, urmează un proces împărţit convenţional în patru faze (figura 3.1).

Faza de lag (A) – durează 2-6 ore, în funcţie de specia de microorganisme, de număr, de condiţiile de mediu şi se caracterizează prin aceea că nu are loc o înmulţire, dar se intensifică procesele metabolice. Se consideră că, în această fază, are loc o regenerare a protoplasmei celulelor bătrâne şi, ca urmare, inoculul capătă caracteristicile protoplasmei tinere. În faza de lag, microorganismele manifestă o sensibilitate crescută la căldură şi la alţi agenţi fizici, chimici şi biologici. În această fază nu are loc o mărire a numărului de celule, ci doar pregătirea celulelor existente pentru trecerea la faza următoare. Faza de lag are o mare importanţă pentru prospeţime şi, mai ales, pentru conservarea alimentelor, deoarece majoritatea procedeelor utilizate urmăresc,

47

prin diverse mijloace, dacă nu distrugerea microflorei, cel puţin prelungirea acestei faze pentru o perioadă de timp cât mai mare. Trebuie observat faptul că faza de lag este cu atât mai scurtă, cu cât numărul iniţial al celulelor viabile este mai mare (cazul alimentelor cu încărcătură microbiană ridicată); condiţiile de mediu sunt favorabile, celulele sunt mai tinere, dar şi foarte sensibile la diferiţi agenţi.Faza de multiplicare logaritmică (B)- se caracterizează printr-o perioadă de creştere rapidă, în progresie geometrică (dublare a numărului lor la fiecare 20-30 min.). Timpul de desfăşurare a acestei faze depinde de mai mulţi factori, dintre care mai importanţi sunt specia microbiană şi temperatura. În această fază, microorganismele îşi recapătă rezistenţa lor normală la agenţi fizici şi chimici.Faza staţionară (C) – la finele fazei de multiplicare logaritmică, numărul de microorganisme atinge un maxim, stabilindu-se un echilibru între numărul celulelor care se nasc şi a celor care mor. Durata acestei faze este influenţată mai ales de specia microbiană, de reducerea cantităţii de hrană şi de acumularea de compuşi autotoxici în substratul pe care se dezvoltă microorganismele, datorită propriului lor metabolism.Faza de declin (D)- este pusă în evidenţă prin scăderea accentuată a numărului de celule vii, mergând până la moartea tuturor microorganismelor, datorită compuşilor toxici formaţi în cursul activităţii vitale microbiene.

Principalele caracteristici morfologice ale microorganis-melor constau în particularităţile structurii şi formelor. Pentru mărfurile alimentare prezintă interes în principal bacteriile, mucegaiurile şi drojdiile.Bacteriile sunt constituite dintr-o masă protoplasmatică, dintr-un nucleu (nu întotdeauna bine conturat) şi o membrană rezistentă. Unele bacterii sunt înconjurate de o teacă mucilaginoasă (hialină) sub formă de capsulă. La alte bacterii există forme mobile, mişcarea lor independentă fiind condiţionată de prezenţa unor filamente fine şi lungi, numite cili. Numărul şi poziţia cililor servesc, alături de alte caractere morfologice, la identificarea bacteriilor respective.Mucegaiurile sunt microciuperci al căror organ vegetativ este constituit dintr-un tal (ramură) monocelular sau pluricelular, constituit dintr-o parte vegetală propriu-zisă şi o parte reproducătoare, destinată formării şi răspândirii sporilor. Talul respectiv este format din filamente miceliene sau hife, în general ramificate. Înmulţirea mucegaiurilor se face prin spori, dar şi prin hife. Unele mucegaiuri formează toxine specifice, foarte puternice, numite micotoxine. Sunt însă şi mucegaiuri utilizate la maturarea unor brânzeturi, obţinerea unor preparate enzimatice, antibiotice şi alte preparate medicinale etc.Drojdiile sunt microorganisme unicelulare, care se înmulţesc prin înmugurire, mai rar prin sciziparitate şi care formează ascospori. Fiind agenţi tipici ai fermentaţiei se mai numesc şi zaharomicete. Există şi drojdii care nu fac spori. Acestea sunt cuprinse într-o categorie aparte: drojdii false (torule, micoderme). Frecvent, drojdiile se găsesc pe suprafaţa multor fructe la epoca maturităţii. Ele sunt capabile să trăiască mult timp în sol, acesta constituind pentru cea mai mare parte a lor „rezervor natural”. Principalele elemente structurale ale drojdiilor sunt membrana, citoplasma şi nucleul (perfect delimitat şi destul de mare în raport cu celula). Drojdiile prezintă o mare însemnătate practică în industriile fermentative (spirt, bere, vin, panificaţie şi altele), dar se manifestă şi ca agenţi de degradare a unor produse alimentare. Drojdiile sunt mai mari decât bacteriile, ca dimensiuni.Între microorganisme se manifestă raporturi sau corelaţii extraordinar de complicate şi de variate, manifestate prin metabioză, simbioză şi antagonism.

48

Metabioza constă în faptul că unele microorganisme creează condiţii favorabile pentru dezvoltarea altora şi asigură succesiunea dezvoltării unor microorganisme pe seama activităţii altora. De exemplu, bacteriile aerobe consumă oxigenul, care este dăunător bacteriilor anaerobe; bacteriile descompun proteinele în compuşi metabolizaţi de altele, nefiind capabile să descompună proteinele.O relaţie tipică de metabioză se întâlneşte la microorganismele care produc alterarea produselor alimentare.Simbioza este relaţia de ajutor reciproc, manifestată la granulele de chefir (bacterii lactice+ drojdii), unde drojdiile se dezvoltă în mediu slab acid creat de bacteriile lactice, care consumă şi din acidul lactic format, astfel încât aciditatea să nu devină toxică pentru bacteriile lactice, drojdiile formând totodată vitaminele de care au mare nevoie bacteriile lactice.Antagonismul se manifestă în numeroase cazuri. Un exemplu tipic îl constituie bacteriile lactice, care produc acizi şi sunt antagonice pentru bacteriile de putrefacţie ce nu se pot dezvolta în mediul acid (vezi principiul cenoanabiozei folosit la conservarea alimentelor).

Nutriţia microorganismului este extrem de complexă, în metabolismul lui participând un mare număr de substanţe; în consecinţă, numărul elementelor prezente în celula microbiană este relativ mare. Este cert că alimentele, având o compoziţie chimică foarte variată, conţinând o gamă largă de trofine, sunt uşor atacate de microorganisme, evident atunci când şi alţi factori externi favorizează acest lucru.

Umiditatea produselor alimentare este un factor important, întrucât la un conţinut de apă sub 12% nici un microorganism nu poate să atace alimentele (vezi apa în produsele alimentare).

Temperatura este un factor extern care contribuie într-o măsură mare la diversitatea şi variabilitatea microorganismelor.

Microorganismele din produsele alimentare se pot clasifica, în funcţie de temperatură, în:a) microorganisme cu optimul la temperatura camerei, 20-30OC;b) microorganisme cu optimul la temperatura corpului omenesc (37OC), inclusiv microorganismele patogene;c) microorganisme cu optimul la temperatura curentă de coagulare a substanţelor proteice (adică la peste 50OC) – microorganisme termofile.

Astfel, bacteriile pot fi clasificate în funcţie de temperatură în: psihrofile, mezofile şi termofile. Nivelele minime, optime şi maxime de temperatură pentru aceste trei categorii de bacterii sunt redate în tabelul următor (în OC).

Mucegaiurile se înmulţesc în condiţii naturale la temperaturi joase: 10…200C; multe preferă temperaturi ceva mai mari, speciile parazitare preferă temperatura corpului omenesc.

Drojdiile tolerează variaţiuni termice mai întinse.Microorganismele criofile se dezvoltă la 100C şi, în general, în jurul lui 00C.Lumina este un factor extern ce poate influenţa în mare măsură activitatea

microorganismelor. Dacă radiaţiile portocaliu şi galben din spectrul electromagnetic sunt indiferente, radiaţiile galbene şi verzi sunt active, în timp ce radiaţiile ultraviolete sunt distrugătoare.

49

Nivelul pH-ului produselor alimentare influenţează activitatea diferitelor tipuri de microorganisme, ţinând seama de faptul că majoritatea bacteriilor se dezvoltă la pH 6,5…7,5. Pe măsură ce valoarea pH-ului se deplasează de la aceste limite, dezvoltarea se încetineşte, pentru ca, la limitele pH< 4 sau pH> 8, să stagneze. Nu la fel se comportă drojdiile şi mucegaiurile care preferă mediile mai acide, unele putând să se dezvolte chiar la un nivel al pH-ului de cca. 2.Printre alţi factori externi cu influenţă asupra activităţii microorganismelor enumerăm: electricitatea, presiunea, presiunea osmotică, tensiunea superficială, radiaţiile ionizante etc.

3.2 Comportamentul microorganismelor în produsele alimentarePrincipalele procese microbiologice care pot avea loc în produsele alimentare sunt: fermentaţiile, putrefacţia şi mucegăirea.

În fermentaţie iau naştere în totdeauna mai mulţi compuşi chimici. Cei aflaţi în cantitatea cea mai mare sunt compuşi principali, cei acumulaţi în cantităţi mici – compuşi secundari. Fermentaţia este denumită după produsul principal – alcoolică (alcool etilic), acetică (acid acetic), lactică (acid lactic) etc. O serie de microorganisme (bacterii, drojdii şi mucegaiuri) elaborează complexuri enzimatice ce atacă substanţe din produsele alimentare (glucide mai ales), pe care le transformă în substanţe definite (una dintre acestea fiind preponderentă). Aceste procese microbiologice se numesc fermentaţii. Fiecare fermentaţie este denumită după substanţa finală predominantă: alcoolică, acetică, lactică, butirică.Fermentaţia alcoolică constă în transformarea hexozelor în alcool etilic. Bioagenţii care provoacă fermentaţia alcoolică sau care produc într-un fel oarecare alcool etilic sunt: drojdiile din genul Saccharomyces, mucegaiuri (Mucoraceae, Penicillium glaucum), bacterii (Bact. Acetonoetilicus) şi altele. Temperatura optimă pentru fermentaţia alcoolică este de 15-300C în mediu slab acidulat. Fermentaţia alcoolică stă la baza unor procese tehnologice în industria alimentară (industria alcoolului, berii, vinului, panificaţiei etc.). În timpul păstrării necorespunzătoare a unor produse alimentare (legume şi fructe proaspete, marmeladă, sucuri, etc.), prin infectarea cu bioagenţii respectivi, se dezvoltă fermentaţia alcoolică care degradează produsele considerate. La o concentraţie a zaharurilor în produs de 65%, fermentaţia alcoolică nu se produce.Fermentaţia acetică este provocată de diverşi agenţi biologici: Bact. Aceti, Bact. Pasteurianum, Bact. Oxydans, Bact. Acetosum, Bact. Ascendens etc. şi constă în oxidarea alcoolului etilic până la acid acetic. Temperatura optimă pentru fermentaţia acetică este de 25…350C. Fermentaţia acetică cauzează alterarea vinului, berii, produselor lactate acide, dacă se află în butelii sau recipiente deschise, deoarece are loc în prezenţa oxigenului.Fermentaţia lactică constă în transformarea glucozei în acid lactic, sub acţiunea bacteriilor lactice. Bacteriile lactice sunt de două tipuri:1. bacterii lactice adevărate (genul Termobacterium din care fac parte Bact. Lactis, Bact.Helveticum, Bact. Casei, Bact. Yoghurti, Bact.Delbrűcki – cu temperatura de 300C);2. bacterii lactice false (Bact. Aerogenes etc.) producătoare şi de gaze (bioxid de carbon şihidrogen), care degradează produsele.

Fermentaţia lactică stă la baza obţinerii produselor lactice dietetice, a metodei de conservare prin murare. Devine un factor negativ în păstrarea unor produse alimentare, ca laptele proaspăt. Produsele lactice acide nu se pot păstra vreme îndelungată, deoarece mediul acid este favorabil pentru unele drojdii şi mucegaiuri care consumă acidul lactic. Modificându-se astfel reacţia mediului în sens alcalin, începe dezvoltarea microflorei de putrefacţie.

50

Fermentaţia butirică este provocată de bacteriile din grupa Granulobacter (Granulobacter saccharobutiricum, Clostridium butiricum, Clostridium pasteurianum, Granulobacter pectinovorum) şi constă în transformarea zaharurilor în acid butiric. Fermentaţia butirică este anaerobă, deci se produce în alimente lipsite complet de aer atmosferic, de exemplu, printr-o păstrare incorectă a produselor murate, a laptelui etc. Prezenţa acidului butiric în produse transmite acestora un miros neplăcut, iar gustul devine amar.Putrefacţia este un proces microbiologic provocat de bacteriile de putrefacţie (aerobe şi anaerobe). Principalele bacterii de putrefacţie aerobe (şi facultativ anaerobe) sunt: Bact. Mesentericus, Bact. Proteus, Bact. Fluorescens, Bact. Coli, Bact. Subtilis, iar dintre bacteriile de putrefacţie anaerobe se menţionează: Bact. Putrificus, Bact. Sporogenes şi Bact. Perfringens. Bacteriile de putrefacţie atacă îndeosebi substanţele proteice, provocând transformări profunde ale aminoacizilor (decarboxilare, dezaminare sau, simultan, decarboxilare plus dezaminare). Ca urmare a acestor transformări, în produse apar diverşi acizi alifatici (oxiacizi, acizi polibazici), acizi aromatici, amine, ptomaine, indol, scatol, fenoli, mercaptani, diverse gaze (CO2, NH3, H2S, CH4, H2N2). Multe dintre aceste substanţe sunt toxice sau foarte toxice. Astfel, sunt toxice: putrasceina, cadaverina, indolul, scatolul, mercaptanii, aminele (histamina, tiramina, triptamina etc.), foarte toxice sunt ptomainele: marcitina, viridina, putrina, sepsina şi altele, care se găsesc în cărnurile şi produsele din carne alterate. Produsele alimentare putrezite au un miros respingător şi sunt otrăvitoare.Mucegăirea este o formă de alterare microbiologică a produselor alimentare. Agenţii biologici sunt mucegaiurile, ale căror colonii colorează în mod specific (după specie) suprafaţa infectată a produselor, în alb, galben, verzui, cafeniu şi negru. Acţiunea mucegaiurilor constă în hidroliza proteinelor, lipidelor, polizaharidelor, pentru a-şi asigura nutriţia, precum şi în diverse transformări chimice şi biochimice (oxidări, fermentaţii etc.). Produsele alimentare mucegăite conţin micotoxine şi, ca atare, sunt eliminate din consumul uman.

Drojdiile, mucegaiurile, bacteriile, considerate a fi contaminanţi ai produselor alimentare greu de decelat, necesită examene microbiologice pentru a le recunoaşte şi a le defini, încărcătura microbiologică putând antrena deteriorări ale produsului finit, uneori cu efecte grave asupra sănătăţii umane.

Microbiologia materiilor prime principale are influenţă deloc neglijabilă asupra calităţii produsului finit. Un număr excesiv de micelii de mucegaiuri în fructele şi legumele destinate conservării sau congelării conduce la o calitate inferioară, ce se va regăsi în produsul finit. Prezenţa unui număr mare de microorganisme termorezistente în laptele crud riscă să ducă la un lapte pasteurizat, care nu va fi conform cu normele bacteriene. Cunoscându-se că alte materii prime ca: sarea, zahărul, amidonul, condimentele pot contribui la încărcarea microbiană totală, se va proceda la examinarea acestora pentru a verifica încadrarea în specificaţiile relative la numărul maxim admisibil de microorganisme.

În multe întreprinderi producătoare de alimente, examenele bacteriologice în laboratoare sunt curente. Calitatea materiei prime, a echipamentului şi a materialelor de ambalat este sistematic inspectată.Examenele microbiologice dau recensămintele microbiolo-gice, definite ca numărul de microorganisme viabile dintr-un eşantion dat. Standardele fixează criteriile microbiologice pentru o serie de produse alimentare, cum ar fi: numărul total de spori termofili, spori termofili anaerobi, numărul de spori în caz de alterare fără bombaj, bacterii producătoare de hidrogen sulfurat.

51

Printre alte verificări microbiologice putem aminti: încercarea de reducere cu albastru de metil pentru cercetarea bacteriilor coliforme în analiza pasteurizării laptelui; verificarea drojdiilor şi mucegaiurilor din băuturile îmbuteliate, unt, ouă, alimente fermentate, zahăr şi siropuri; recensământul microscopic al fragmentelor de mucegaiuri în unt, fructe congelate, tomate, fructe conservate; numărul sporilor de bacterii mezofile din făinuri şi zahăr; cercetarea sporilor de bacterii mezofile şi anaerobe de putrefacţie din laptele praf, condimente, amidon, zahăr şi alţi edulcoranţi.

Se apreciază că formularea specificaţiilor microbiologice este relativ dificilă din mai multe motive: o gamă largă de alimente, pentru care este necesară adoptarea unor asemenea specificaţii, riscul de a stabili niveluri prea severe (care pot duce la condamnarea unor alimente ce nu prezintă practic nici un pericol pentru sănătate) sau riscul de a prescrie valori prea generoase (care ar presupune pericole în consum), dificultatea prescrierii exacte (numere) a limitelor contaminanţilor microbiologici. În activitatea de formulare şi adoptare a unor specificaţii microbiologice pentru alimente, Comisia Codex Alimentarius a dezvoltat „Principiile generale pentru Stabilirea şi Aplicarea Criteriilor Microbiologice pentru alimente” (vol.1 –Ed.1) şi un număr de Coduri de Practică Igienică Codex, ce au baze teoretice şi practice naţionale şi internaţionale („Codul de Practică Igienică pentru produse din ouă –specificaţii microbiologice pentru ouă pasteurizate” – C.A.C./R.C.P. 15-1976; „Codul de Practică Igienică pentru creveţi –specificaţii pentru produsul finit- criterii microbiologice” – C.A.C./R.C.P. –1978; „Codul de Practică Igienică pentru alimente destinate sugarilor şi copiilor- incluzând specificaţii microbiologice şi metode de analiză microbiologică” –C.A.C./R.C.P. 21-1979; Erată la „Codul de Practică Igienică pentru alimente destinate sugarilor şi copiilor –specificaţii microbiologice” – C.A.C./R.C.P. 21-1979). În plus, standardele Codex pentru produse includ în paragraful privind igiena prevederi de natură microbiologică.

Publicaţii tehnice F.A.O.: „Micotoxine” (1977), „Prevenirea micotoxinelor” (1977), „Perspective asupra micotoxinelor” (1979), „Specificaţii microbiologice pentru alimente” etc. şi ale O.M.S.: „Igiena alimentelor în sistemul catering”, „Raport asupra utilizării H.A.C.C.P.-ului în igiena alimentară” (1980) şi altele sunt excelente referinţe în contextul dezbătut.

3.3 Microorganismele patogene –tipologie şi mod de manifestareÎn general, microorganismele au nevoie de aer, căldură, umiditate şi aliment pentru a

exista şi a se înmulţi. Deci, există următoarele posibilităţi de a le controla evoluţia:a. modificarea umidităţii (deshidratare);b. prelucrare termică şi eliminarea aerului (condiţionare în conserve);c. reducerea temperaturii (refrigerare şi congelare);d. transformarea alimentului în produs impropriu dezvoltării microbiologice (sărare, afumare, murare, adăugare de zahăr).

În timp ce aceste metode se constituie în tehnici de conservare, mai mult sau mai puţin tradiţionale, tratarea cu radiaţii deschide perspective interesante în tehnologia prelucrării alimentelor, dar mai ales în conservarea acestora, în condiţiile asigurării unei depline garanţii a lipsei de toxicitate a produselor iradiate.În mod oportun, se acordă o atenţie deosebită dirijării corecte a proceselor de fabricaţie şi de prezervare ce vizează reducerea la maximum a pericolului de îmbolnăvire datorat prezenţei microflorei patogene.Microorganismele patogene (şi condiţionat patogene) considerate a fi bioagenţii toxiinfecţiilor alimentare, pot fi grupate în: coci patogeni enterotoxici (stafilococi enterotoxici şi steptococi

52

enterotoxici), enterobacteriacee (Salmonella, Shigella, Escherichia, Proteus), bacterii sporogene (bacili anaerobi –Clostridium perfringens, Clostridium botulinum; bacili aerobi –Bacillus subtilis, Bacillus Cereus); bacterii care modifică unele substanţe chimice din produsele alimentare cu formare de compuşi toxici.Toxiinfecţiile alimentare se clasifică după particularităţile patogenităţii în: tipul infecţios (proliferarea la nivelul organismului a germenilor microbieni pătrunşi o dată cu alimentul) şi tipul toxic (resorbţia în organismul omenesc a toxinei elaborată la nivelul alimentului).

Asupra agenţilor microbieni, incriminaţi de provocarea infecţiilor şi toxiinfecţiilor alimentare, procesele tehnologice şi de conservare au efecte ce pot fi sintetizate astfel: Prelucrarea termică, utilizând timpi de expunere diferiţi şi temperaturi diferite, elimină în mod efectiv cele mai multe bacterii care nu formează spori: Salmonella, Vibrio parahaemoliticus, distruge sporii de Clostridium botulinum, Clostridium perfringens şi Bacillus cereus, distruge trichina şi alţi paraziţi, afectează viruşii şi toxinele microbiene (inclusiv aflatoxinele) care necesită pentru suprimare tratamente termice intensive. Este de la sine înţeles că utilizarea unui tratament termic în prelucrarea alimentelor presupune cunoaşterea tuturor factorilor ce pot influenţa activitatea microorganismelor avute în vedere. [Exemplificăm: alimentele cu activitate scăzută a apei şi conţinut ridicat de grăsime necesită un tratament mai intensiv pentru distrugerea Salmonellei decât cele cu activitate a apei ridicată sau conţinut scăzut de grăsime; conservele cu un pH de 4 –4.6 reclamă procese termice considerabil mai scăzute, iar produsele cu un pH de 4 şi mai puţin necesită doar pasteurizare; carnea sărată conservată presupune, de asemenea, tratamente mai puţin intensive, datorită conţinutului în clorură de sodiu care inhibă activitatea microorganismelor].Refrigerarea blochează dezvoltarea bacteriilor, cele patogene rămânând viabile, dar fără a se multiplica pentru o perioadă de timp în alimentele refrigerate. Nu dă posibilitatea multiplicării în alimente a paraziţilor, viruşilor şi a toxinelor acestora, agenţii enumeraţi rămânând însă activi pe un timp nedefinit la temperatura de refrigerare, dar permite producerea celor mai multe toxine fungice.Congelarea are ca rezultat nu doar „arestarea” microorganismelor patogene, ci şi distrugerea unor celule de: Salmonella, Staphylococci şi Vibrio parahaemoliticus. În timp ce formele vegetative de Bacillus şi Clostridium nu sunt mult mai rezistente la congelare, sporii lor sunt foarte rezistenţi. La fel se întâmplă şi cu viruşii, mucegaiurile, toxinele microbiene. Expunerea la temperaturi de îngheţ pentru perioade de timp suficiente determină distrugerea paraziţilor.Activitatea apei în alimente este redusă prin creşterea concentraţiilor soluţiilor, fiind posibilă prin uscare sau adăugare de clorură de sodiu, zaharoză, glucoză, glicerol etc.; agentul utilizat influenţează răspunsul microorganismelor la variaţiile apei, diferitele tipuri de organisme microbiene patogene având intervale de dezvoltare caracteristice în ceea ce priveşte acest factor. Viruşii şi alte microorganisme nu necesită distrugerea la valori care le inhibă activitatea. Totuşi, trichina şi alţi paraziţi mor în alimentele sărate puternic.Aciditatea, un alt factor caracteristic dezvoltării microorganismelor, permite folosirea sa (în strânsă legătură cu temperatura, timpul de expunere şi tipul de acid uzitat) în inhibarea activităţii acestora. Există însă foarte puţine informaţii despre efectele acizilor asupra paraziţilor din alimente. Unii dintre viruşi sunt sensibili la acizi, alţii sunt foarte rezistenţi. De asemenea, sunt foarte rezistente şi toxinele.

Un număr de alţi factori afectează în proporţii mai mici organismele patogene existente în alimentele supuse prelucrării şi conservării, importanţa considerării lor fiind rezultatul conjugării efectelor acestora. Asemenea factori sunt: potenţialul de oxidare/reducere, prezenţa oxigenului,

53

ambalajul şi modalitatea de ambalare. În special ultimul este disputat actualmente, datorită utilizării pe scară largă a materialelor plastice cu permeabilitate scăzută la oxigen. Ambalarea în vid prelungeşte „viaţa” diferitelor produse alimentare, dar nu oferă protecţie totală împotriva microorganismelor patogene.

Cercetarea actuală îşi îndreaptă atenţia către întrebuinţarea combinată a efectului diferitelor metode de prelucrare şi conservare. Complexitatea experimentelor face însă dificilă predicţionarea cantitativă a efectului total general, ca urmare a utilizării consecutive sau prin interacţiune a temperaturilor joase sau înalte, a pH-ului, a activităţii scăzute a apei, a sărurilor, a razelor ionizante etc. Orice nouă combinaţie necesită testări individuale, pentru a determina un nivel al securităţii alimentelor cel puţin la fel de ridicat ca şi cel prevăzut.

54