of 61
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
1/61
MASTERAT2010, curs teoretic -Dr., conf. univ. BORIS CARABULEA
PROCESE MODERNE N TEHNOLOGII
ALIMENTARE
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
2/61
TEHNICI DE PROCESARE MINIM ATERMIC
1. Presiunile nalte n tehnologiile alimentare.
2. Conservarea alimentelor.
3. Instalaiidenaltpresiune.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
3/61
Presiunile nalte n tehnologiile alimentare
Presiunea osmotic Osmoza invers Extrudarea
Extragerea cu CO2
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
4/61
Osmoza invers Osmoza inversprezintcaracteristic termodinamic
a soluiilorce contacteazcu membrana semipermiabil. nsoluiidiluate P.O. se determincu relaiaVant Goff, iar laconcentraiimaricu relaiaGibbs.
Osmoza inverssau hiperfiltrarea reprezintun proces de
concentrare n soluiaunor substanecu masmolecularmic (zaharuri, ioni, aciziorganici etc., cu MM < 500) prii) aplicarea unei presiunihidrostatice tangeniale la membran. Se realizeaz, n
consecin,o trecere prin difuziune a substaneidizolvantesau n stare coloidalprin porii membranei cu diametrul 46 nmkm. Pentru realizarea acestui efect este necesaropresiune care poate atinge 100 bar (de regulintre 10 i60 bai);.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
5/61
Osmoza invres
Tehnologia de fabricare a dulceei. P = 8,09,0MPa
Tehnologia de fabricare a vinului MADERA.
P = 4,012,0 MPa
Tehnologia de tratare a apei de mare cuobinerea apei potabile. P = 0,800,90 MPa
Tehnologia de fabricare a produselor lichideconcentrate. P = 4,015,0 MPa
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
6/61
TEHNOLOGIA DE FABRICARE A PRODUSELOR
ALIMENTARE PRIN EXTRUDARE
Extrudarea (expandarea) - proces complex care const n
cretereavolumului unor materiale la trecerea bruscde lapresiune itemperaturnaltla condiiilemediului ambiant. Materii prime: boabe de gru, orez, ovz,crupe de porumb
etc. Presiuneade ordinul 2030 MPa. Ca urmare a presriii
a eforturilor puternice care apar, temperatura materialuluicrete la 180...200C. Aceste condiii confer materialuluistarea plastic.
La ieirea din capul extruderului materialul sufer ocreterebrusca volumului, ca urmare a scderiipresiunii
iautoevaporriiinstantanee a unei prti din umiditatea sa.Expandarea confer produsului un aspect afnat i calitisenzoriale deosebite
Operaiunile tehnologice: transportare, amestecare,nclzire,plastificare, formare
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
7/61
TEHNOLOGIA DE FABRICARE A PRODUSELOR
ALIMENTARE PRIN EXTRUDARE
EXTRUDAT - Produs obinut prin trecerea materiilor prime printr-o
pres elicoidal cu una sau dou spirale, cu manta de rcire saunclzireiduzde extrudare la capt.
Extruderul este utilizat pentru plastifierea, fierbere, deshidratare,expandarea unor produse sau materii prime alimentare granulare,cristaline sau pulverulente, singure sau n amestec, iar uneori cu adaos
de soluiipentru ameliorareansuirilor. n funciede T iP tehnolgiile de extrudare se clasific:
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
8/61
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
9/61
TEHNOLOGIA DE FABRICARE A PRODUSELOR ALIMENTARE
PRIN EXTRUDARE
- extrudare termoplastic a materiilor prime vegetale cu
coninut ridicat de proteine(5070 %) la 120180 C io presiune de pn la 10 bar, rezultnd produse cu ostructur fibroas, utilizate c nlocuitori de carne. n toatecazurile durata de prelucrare este 5...20 secunde
Tehnologia de prelucrare a materiilor prime prin extrudarepoate fimpritn trei etape:
- pregtireamateriei prime ; - extrudarea ;
- prelucrarea produsului extrudat. Prima etap include urmtoarele operaiuni: - dozarea
componentelor i adaosurilor; - amestecarea; - separareaimpuritilormetalice; - dozarea amestecului n extruder.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
10/61
TEHNOLOGIA DE FABRICARE A PRODUSELOR ALIMENTARE
PRIN EXTRUDARE
Sortimentul:
Produse alimentare bogate n amidon: paste finoase, franzele, produse de patiserie,mal,produse pentru gustridin cereale, produse cu adaos de fibre alimentare, produsepentru copii.
Produse alimentare bogate n proteine: animaliere, proteine de lapte, proteine de snge.
Produse extrudate din carne i pete, proteine vegetale (soia, semine de bumbac),boabe de orez, produse pentru profilactic, produse extrudate din germeni, alimentepentru copii
Produse cerealiere cu o caloricitate nalt se obin la extrudarea amestecului: findeorez iboabe nedegresate de soia i nut etc. Amestecul de cereale se dozeaz cu ovitezde 27.2 kg/h, iar apa: 6.5 l/h, la turaiilemelcului 500 min., diametrul filierelor de31mm, temperatura produsului: 95...97 C. Produsul extrudat se usucla temperatura de50 C , timp de 5..6 ore. Valoarea nutritiv crete cu 25..30 %. Indicii senzoriali aiprodusului aratccele mai bune rezultate au produsele finite cu adaos de 20 % finde
soia. Sunt elaborate noi reete de gustri cu adaos de pn la 20 % concentrat deproteine. Aditivii sunt amestecaicu finde orez, porumb, gru. Extrudarea amesteculuiare loc la temperaturile de 80; 120; 160 C, coninutulde umiditate iniialfiind de 15..20 %
n scopul mbuntiriiasimilrii trelorde cereale, se recomand realizarea extrudriiamestecului dupmrunire n extruderul cu doi melci, la temperatura de 160170 C,timp de 10...30 s.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
11/61
TEHNOLOGIA DE FABRICARE A PRODUSELOR ALIMENTARE
PRIN EXTRUDARE
Firme productoare de extrudere: CONTINUA, Italia; Werner und Pfleiderer, Germania;
Simon Foods Engineers, Testruder Enginiring, SUA;
Ohyama Foods Machinery Co., Japonia;
Cwaker Outus, Werner, S.U.A.;
Clextral, Frana; Textruder EngineeringAG ,Portugalia
Baker Perkins, Anglia. Uzina mecanic Donek, extruder KMZ-2U,
UkrNIIplastmaPk-125-8 Ucraina,; Picema, Moldcoop, AM, Moldova.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
12/61
MODIFICAREA COMPONENILOR MATERIEI PRIME NPROCESUL DE EXTRUDARE
Compoziia produselor alimentare este reprezentat de
monozaharide (glucoz, fructoz), dizaharide (zaharoz),polizaharide (amidon, celuloz, pectin, hemiceluloz),proteine, grsimi, acizi organici, micro-i macroelementeetc.
Metoda de extrudare la cald se deosebete de proceseletermice tradiionale utilizate n industria alimentar.
Pocesul decurge la temperatur i presiune nalt, eforttangenial, umiditate sporit a materiei prime, ntr-un
interval mic de timp. Aa tip de prelucrare determin modificri nesemnificative
n structura, compoziia i valoare a nutritiv a produsuluiextrudat
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
13/61
TEHNICI DE EXTRUDARE
EXTRUDARE - procedeu de prelucrare prin deformare
plastic a materialelor, care const n trecerea forat amaterialului printr-o matri de form adecvat cu odeschidere rotund sau profilat (numit matri deextrudare).
Primul extruder a fost elaborat n Anglia, 1869 pentruproducerea salamurilor ia servit ca prototip pentru primeleextrudere elaborate n 1935 n calitate de pres laproducerea pastelor finoase.
n a. 1940 s-a utilizat extrudare la cald, care determinagelificarea amidonului.
Extrudarea se bazeaz pe dou procese: deformareachimico-mecanicioculde decompresie.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
14/61
TEHNICI DE EXTRUDARE
Aceste procese au loc sub aciunea tensiunii dedeformare, temperaturii i presiunii cu anumite vitezede transfer indeprtarea cldurii.
Procesele, care au loc n timpul extrudrii se
clasific dup gradul de aciune:descompunere la nivel celular,
- texturare, sterilizare,
- eliminare a umiditii,- redarea formei [27, 83, 66].
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
15/61
TEHNICI DE EXTRUDARE
n rezultatul extrudrii produselor se mbuntete:
asimilarea substanelor nutritive,se mrete rezistena la pstrarea,asimilarea grsimilor,crete volumul masei.
Parametrii variabili al procesului de extrudare sunt:compoziia materiei prime,originea,
umiditatea,
pregtire preventiv,schimbrile de temperatur,presiunea,
durata i intensitatea mecanica de aplicare asupra produsului ntimpul extrudrii .
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
16/61
EXTRUDER
Operaiunile tehnologice: ncrcare, compresie, omogenizare, extrudare. Altclasificare a procesului de extrudare - n zone de ncrcare, concentrare, plastifiere,amestecare i forfecare, zona de descrcareunde se dezvolt presiune i produsul treceforatprin filiere. Extruderele cu destinaiespecialpot fi nzestrate cu zone de degazare,
dispersare, amestecare etc. Lungimile zonelor extruderului pot varia n limite mari nfunc iede propriet ileprodusului ce se prelucreaz.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
17/61
1.Operaiile preventive de pregtire a componentelor; 2.Extruder CONTINUA; 3.Sistemevacuare aburi; 4.dozarea substaneloraromatice; 5.dispozitiv de tiere; 6.transportor; 7.tunel de rcire; 8; 9 sistema de ambalare.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
18/61
Extruzia
Schimbri n produs n zona de ncrcare nu se nregistreaz. Starea
elastic a produsului se obine n zona de compresie. Aici are locdistrugerea structurii celulare a produsului: amidon, celuloz, lignin;n zona de omogenizare produ sul captstarea de cu rgere,unde areloc structurarea itransformarea proteinelor , amidonului icelulozei.
Cele mai importante schimbriau loc n zona de extrudare. La trecerea
rapida produsului din zona cu presiune
nalt(16105Pa ) n zona cu
presiune atmosferic energia acumulat se ndeprteaz cu o vitezaproximativ egalcu viteza de expandare.
Transformri n produs: distrugerea esuturilor , hidroliz. ieireaprodusului din filier se datoreaz proprietilor fizice ale apei. nextruder temperatura variaz130...200 C. Sub aciuneatemperaturilori presiunilor nalte apa se afl n stare lichid. Cnd amestecul seelimin prin filiere i atinge presiunea atmosferic, apa instant seevapor, degajnd energie.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
19/61
EXTRUZIA
n rezultatul extrudrii materiei prime are loc:
- denaturarea proteinelor,- inactivarea substanelor antinutritive,- dextrinizarea amidonului,
-- destrucia complexului celuloz-lignin,-
- sterilizarea produsului i obinerea produsului cu micropori.- Aceasta favorizeaz asimilarea substanelor nutritive- Valoarea presiunii care se dezvolt n extruder depinde de:
- legturile reciproce ale parametrilor,- - natura produsului iniial,- - temperatura extrudrii,- - hidratarea produsului,
- - viteza de rotaie a organelor de lucru,- - mrimea i forma filierelor.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
20/61
EXTRUZIA
Factorul de bazcare determincreterea presiunii n extruder
este vscozitateanalta amidonului. Prinnclziregranulele de amidon se umfl,apoi crap,formnd
dispersii moleculare cu consistendin ce n ce mai vscoas. La cercetarea procesului de extrudare se ia n considerare
compoziia,proprietile
materiei primeiniiale
, ind ici i f iziciifizico-chimici ai produsului f in i t , gradul de expandare, gradul
reinerea apei, consistena, vscozitatea, gradul de umflare,
vo lum ul masei, so lub il i tatea, po rozitatea, dens itatea etc.
S-a stabilit c exist o dependen direct proporional ntre
vscozitatea produsului finit i coninutul de ap, lipide,zaharuri io dependeninversproporionalntre vscozitate itemperatura procesului de extrudare, ct i viteza de rotaie anecului
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
21/61
Capul de extrudare
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
22/61
Sistemele de desfurare a spirelor la exruderele cudou necuri
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
23/61
ExtrudereRozen i Miller (S.U.A.) au propus clasificarea
extruderelor din punct de vedere termodinamic: extrudere autogene (aproximativ adiabatice), n care
produsul se nclzete numai din contul transformriienergiei mecanice n energie termic(adicsunt cupriniextruderii pentru obinereasnack-urilorexpandate dincrupe amidonoase);
extrudere izotermice, la care clduraeste transmisdin exterior (clduran exces este ndeprtatcu ageniexterni (ap,aer, ulei); extrudere politropice cu caracteristice autogene iizotermice.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
24/61
Clasificarea extruderelor n funcie de umiditatea produselor
Caracteristica
extruderelor
Umiditatea produsului, %
Pn la 20 Medie 20 - 28Mai mare de
28
Energie Mecanic mecanic, abur viu
Cu abur viu
Consumul
specific deenergie (W-h/kg)
0,10 0,04 0,02
Costul produciei Majorat Mediu Mic
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
25/61
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
26/61
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
27/61
Extrudare
n funcie de mrime, productivitatea extruderelor variaz ntre30...9000 kg/h.
Pentru selectarea metodei de extrudare un rol deosebit l arecaracteristicile produsului finit: indicii geometrici - densitatea iporozitatea, vscozitatea soluiei,solubilitatea n apsau alcool, gradulde umflare, indici senzorial - culoarea, mirosul, rezistena la tiere
(construcieintern); indicii biochimici - gradul de modificare a amidonului i proteinelor,
modificarea culorii, mirosului, prezena factorilor nealimentari imicroorganismelor toxice.
Totui, reglarea parametrilor posibili nu permit evaluarea unor indici,
cum sunt: gradientul presiunii, temperatura produsului, intensitatea deamestecare. Modificarea unui parametru ce se regleaz conduce laschimbarea procesului tehnologic. Astfel, tehnologia de extrudarepermite producerea unor noi sortimente de produse, folosind o gammare de componeni iniiali i modificnd procesele tehnologice
tradiionale.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
28/61
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
29/61
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
30/61
Tehnologii alimentare cu utilizare CO2
:
()
>2
"",2~;
{2 "");
, , ;
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
31/61
Tehnologii alimentare cu utilizare CO2
;
. 2~
, , , .
>2 ( ), , "" ;
, 2~, ;
^-
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
32/61
0 303,5-7,2 .
"" >2, 30-60 .
2~ , .
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
33/61
, , ,.
,.
. 1 , >2 .
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
34/61
.
t1=35 C tH=22C t2=20C
, /^ P4=159
P'=212 ,"=750 ,2=782
, / i-,=745 i*=705 i"=565 I2=556
, / Ci=2,073 C'=5,8 C"=5 C2=3,9
,10~~3 /-
1=28,6 '=30 "=91 2=6
, 10~^/,4=11,15 v'=16 v"=16 v2=16
-Pr-pi.28 Pr'=4,8 Pr"=4,5 Pr2=5,1
, / =140,5
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
35/61
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
36/61
:) >2 (1- =0,5 , t= -56,6; 2- =7,4 , t=31,1C);
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
37/61
0 t
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
38/61
" 2" , PCOnst ( .2)
- , tcons^( .2) .
>2 , >2 ( 20) 2,4[,15], ( 45) 5,2.
2 , - . , ,
90 /, . 2 , sp- . 2 , , 2- ,
-, . == , >2~ [2]=0,04 4,0.
:
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
39/61
02+ 20 > 23> + + 3~ > 2+ + 32
( , .), 20 2.
PQQ2 (5,32 ) S(0,03). () 23 2 .
S 2= [2]. + [231 = [23].
2
1,104 . 6,0 1,0 ,. .
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
40/61
14 2,
1, 4, 7, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
41/61
:
7. 300500 4, 4. 5 -. 3 . - U-() , 7.
, : 10 12 1. . () .
.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
42/61
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
43/61
2-
.
, :
I40 ,
, , ; ll-
, .
, 100%.
.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
44/61
2 : 1, 2 , 3 , 4 , 5 ( ).
, .
: 1, 2 , 3- , 4- ,5 . . (.6): 1-, 2 , 3, 4 , 5 .
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
45/61
- 1- , 2- , 3 , 4 , 5 . : 1- 0,42 , 2- 0,31 , 3- 0,1 , 4 12 , 5 35 , 6 . : 1-2 , 0,1 .
8 : 1-, 2,3
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
46/61
.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
47/61
-
[33, 39, 42], , [34, 36,161].
(.10, 11), . (.10)
16, 4. : 7
, 5 6. ( ), >2
1 ( 9, 14, 8) 12,15.
,.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
48/61
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
49/61
.1; 2, 11- ; 3-
; 4--; 5- ; 6-; 7- ; 8, 9, 10, 14, 17-
; 12, 15-; 13- ; 16- ; 18-
.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
50/61
- -.1, 2,6,7,14,18- , 4,10,12,13,19-, 3 , 5 , 9, 8,15,11 , 16, 17 .
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
51/61
2-
,,.
"".
CO2
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
52/61
CO2
,
-
,
/
,
/
-
(;
), '
-
.
/2
-
-
()
1,8 45 2000 2,5 0,72
02-
()
0,6 13 200 0,15 4
(-
)
7,2 28 1500 0,4 18
- COj-
()
1,8 45 1000 0,6 3
-
02-
(" )
0,7 13 200 0,01 /0
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
53/61
- k
CO2
-
-
CO2 02 2
[-|
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
54/61
O2-.
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
55/61
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
56/61
1, 2 , 3. 4,5 , 6, 7, 10 ,
8 2, 9- .
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
57/61
.1 - , 2 2~, 3,
4, 5 -, 6- , 7-,
8-2-, 9-- , 1014 ;15, 16, 17, 18 2
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
58/61
O2 .1, 2, 9, 3, 5 , 6,
7- , 8- -
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
59/61
flnPICn l/D
PI
-
-
- %
M
%
, 300 150 150
1.
8,5 3,2 8,9 7,4 23 77
2. 07
0,5 8,5 3,0 8,3 20 22 78
.i-- 1,0 8,5 2,9 8,3 2,5 12,8 87,2
4. 2,0 8,5 3,0 7,4 2,5 4,8 95,25. -"- 4,0 8,5 t,9 6,8 0 0 1006. 6,0 8,5 2,8 6,4 0 0 1007. 7,0 8,5 2,5 5,9 0 0 100
1. 8,0 4,5 30,1 12 5 95
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
60/61
U d l li
8/13/2019 Procese Moderne in Tehnologii Alimentare
61/61
Uscarea produselor alimentare
Sortimentul produselor uscate Metode de uscare ale produselor alimentare
Curba de uscare, curba vitezei de uscare
Tehnologia de obinere a pulberilor alimentare Tehnologia de uscare prin metoda de
sublimare
Tehnologia avansate de uscare a fructelor i
legumelor