1 Materii Prime

CUPRINS 1. MATERII

PRIME

FOLOSITE

ÎN

INDUSTRIA

PRODUSELOR ALIMENTARE EXTRACTIVE 1.1.CEREALE 1.1.1. Caracteristicile fizico-chimice ale cerealelor 1.1.2. Structura anatomică a seminţelor de cereale 1.1.3. Însuşirile tehnologice ale cerealelor 1.1.4. Recepţia cantitativă şi calitativă a cerealelor 1.1.5. Depozitarea cerealelor

1.2.FĂINA DE GRÂU 1.2.1. Gradul de extracţie al făinii 1.2.2. Compoziţia chimică a făinii de grâu 1.2.3. Însuşirile fizico-chimice ale făinii de grâu 1.2.4. Depozitarea făinurilor

1.3.SFECLA DE ZAHĂR 1.3.1. Structura anatomică a sfeclei de zahăr 1.3.2. Compoziţia chimică a sfeclei de zahăr 1.3.3. Depozitarea sfeclei de zahăr

1.4.MATERII PRIME OLEAGINOASE 1.4.1. Structura anatomică a seminţelor oleaginoase 1.4.2. Caracterizarea fizico-chimică a principalelor materii prime oleaginoase 1.4.3. Recepţia şi depozitarea materiilor prime oleaginoase 1.5. MATERII PRIME FOLOSITE ÎN INDUSTRIA PRODUSELOR

ZAHAROASE 1.5.1. Materii prime

1. MATERII PRIME FOLOSITE ÎN INDUSTRIA PRODUSELOR ALIMENTARE EXTRACTIVE INTRODUCERE Industria alimentară prezintă o serie de particularităţi faţă de alte ramuri industriale legate atât de natura materiilor prime prelucrate cât şi a produselor finite obţinute. Prin materii prime se înţeleg acele materiale care, supuse unui proces tehnologic specific, se transformă în produse finite sau semifabricate. Materiile prime, în majoritate, sunt de natură biologică, perisabile şi degradabile, ceea ce impune o prelucrare sezonieră, într-un anumit ritm al producţiei şi anumite condiţii de lucru. Dacă majoritatea industriilor prelucrează materii prime care în general au caracteristici constante, industria alimentară prelucrează produse cu caracteristici fizice, chimice şi biochimice neomogene, ceea ce impune o continuă modificare a parametrilor de producţie. În unele subramuri ale industriei alimentare, ca de exemplu morărit, panificaţie, produse zaharoase, se practică de la începutul procesului tehnologic omogenizarea materiei prime, adică alcătuirea din două sau mai multe loturi cu indici calitativi diferiţi a unei singure partide care să asigure o prelucrare uniformă din punct de vedere calitativ. Comparativ cu alte ramuri, industria alimentară se remarcă prin multitudinea materiilor prime prelucrate şi prin diversitatea produselor finite, ceea ce impune existenţa unor procese tehnologice variate. CEREALELE Cerealele sunt reprezentate de seminţele plantelor din familia gramineelor. Ca materii prime în industria alimentară sunt utilizate următoarele cereale: grâul, secara, porumbul, orzul, orezul şi altele. Grâul (Triticum aestivum, sp. vulgare) este cereala de bază din industria morăritului.

Porumbul (Zea Mays L., Zea Mexicana, Zea Perennis) este folosit în industria morăritului, amidonului, spirtului şi a berii. Orzul este folosit la fabricarea malţului pentru bere şi a sladului pentru spirt, din ele fabricându-se şi arpacaşul. Orezul este destinat alimentaţiei şi utilizat ca cereală nemalţificată în industria berii sub formă de brizură. Componentele principale ale boabelor de cereale, în general, sunt învelişul bobului, endosperm şi embrion (tabel 1). Tabel 1 Repartiţia principalelor părţi anatomice în boabele de cereale Cereala

Înveliş, % 14 (14-18) 20-25 5-11 27-30

Grâu Secară Porumb Orz

Endosperm, % 79-84 71-77 81-84 56-59

Embrion, % 2,0-4,0 2,5-4,0 8,0-14,0 2,6-3,0

Calitatea cerealelor este definită de: a) caracteristici fizice; b) compoziţia chimică; c) proprietăţi tehnologice de măciniş şi panificaţie; d) comportarea în timpul păstrării în diferite condiţii. 1.1.1

Caracteristici fizico-chimice ale cerealelor

a) Caracteristicile fizice ale cerealelor sunt (tabelul 2):  masa hectolitrică;  greutatea a 1000 boabe (masa acestora exprimându-se în grame);  masa specifică;  sticlozitatea;  duritatea.

Tabelul 2 Caracteristicile fizice ale cerealelor Cereala

Masa hectolitrică,

Greutatea absolută a 1000 boabe,

Sticlozitate,

Kg/hl 63-84 68-71 78-82 50-70

G/s.u. 15-52 13-48 80-250 35-48

% 0-80 -

Grâu Secară Porumb Orz

b) Compoziţia chimică a boabelor de cereale depinde de următorii factori:  soiul cerealei;  gradul de umiditate a boabelor la recoltare;  gradul de umplere a bobului care este în funcţie de: i. umiditatea şi compoziţia solului; ii. cantitatea şi calitatea îngrăşămintelor folosite; iii. clima. Limitele în care variază principalii componenţi chimici ai boabelor de cereale sunt: - umiditate

-10-20% (orz-porumb)

- amidon

- 56-76% (orz-grâu);

- celuloză

- 2-5% (grâu-orez);

- substanţe proteice

- 5-25% (porumb-grâu);

- lipide

- 1,6-5% (grâu, secară, orz, porumb);

- substanţe minerale

- 1,2-2,5% (porumb, orz, grâu).

Umiditatea nu trebuie să depăşească 14% deoarece pot apare, în timpul conservării, o serie de procese biochimice legate de accelerarea respiraţiei, urmate de procese enzimatice complexe, care conduc la alterarea masei de boabe. Glucidele constituie componentul cel mai însemnat al cerealelor din care amidonul se găseşte în proporţia cea mai mare (cu creşterea gradului de extracţie, conţinutul de amidon scade).

Glucidele solubile în apă conţinute de făina de grâu sunt: dextrinele, zaharoza, maltoza, glucoza şi fructoza. În afară de acestea se mai găsesc în cantitate mică rafinoza şi trifuctozanul. Hemicelulozele provin în făinuri din tărâţe şi din învelişul celulelor mari ale endospermului, fiind formate în cea mai mare parte din pentozani şi hexozani. Celuloza se găseşte în proporţie însemnată în stratul aleuronic, în spermodermă şi pericarp. Amidonul formează cea mai mare parte a bobului. Endospermul este format din celule mari poliedrice, cu pereţi subţiri, pline de granule de amidon înconjurate de substanţe proteice. Granulele de amidon pot avea diferite mărimi iar ca formă pot fi sferice sau lenticulare. Aspectul făinos al boabelor în secţiune se datorează prezenţei granulelor mici de amidon în spaţiile dintre granulele mari de amidon iar aspectul sticlos este datorat unui schelet de substanţe proteice în care se găsesc fixate granulele mari de amidon. Amidonul este alcătuit din amiloză în proporţie de 20-30% şi amilopectină 7080%, ambele găsindu-se repartizate uniform în întreaga granulă. Cele două componente se pot deosebi atât prin proprietăţi fizice cât şi chimice. Astfel, amiloza se dizolvă bine în apă şi nu formează cocă iar amilopectina se îmbină limitat în apă rece şi nelimitat în apă fierbinte. Substanţele proteice existente în cereale se împart în două categorii:  substanţe proteice generatoare de gluten;  substanţe proteice negeneratoare de gluten. Principalele clase de proteine ce intră în componenţa cerealelor sunt următoarele:  albuminele – se găsesc ca proteine de rezervă în boabele de grâu în proporţie de 0,3-0,5% conţinutul lor fiind mai mare în embrion şi sub formă de urme în corpul făinos; albumina din grâu se numeşte leucozină;  globulinele – se găsesc în cantităţi relativ mici în boabele de cereale şi sunt concentrate în embrion; globulina din grâu se numeşte edestină;

 prolaminele – se găsesc în endospermul boabelor de cereale împreună cu glutelinele. Prolamina din grâu se numeşte gliadină, cea din orz hordeină şi prolamina din porumb zeină.  Gluteninele – reprezintă o grupă de substanţe proteice mai puţin studiată datorită dificultăţii obţinerii lor în stare pură întrucât filtrarea extractelor alcaline din seminţele cerealelor este foarte dificilă. Mai cunoscute sunt: o

glutenina grâului

o

glutenina secarei

o

glutenina orezului – orizenină Glutenina şi gliadina prezintă o importanţă deosebită deoarece sunt proteine

generatoare de gluten. Lipidele se găsesc acumulate în procent mai mare în embrion şi stratul aleuronic situat la exteriorul endospermului. În compoziţia lipidelor cerealelor, gliceridele ocupă proporţia cea mai mare, conţinutul în sterine, ceride, lipide complexe fiind mic. Dintre lipidele complexe, lecitina se găseşte în cantităţi mai mari. Lecitina sub acţiunea unei fosfataze se scindează în colină, acizi graşi şi acid glicero-fosforic care în timpul păstrării făinurilor (cerealelor), determină creşterea acidităţii făinii. Pentru mărirea duratei de conservare a făinurilor în tehnologia morăritului se îndepărtează germenii şi tărâţa. Substanţele minerale se găsesc în tot bobul fiind repartizate diferit, procentul mai mic găsindu-se în endosperm şi maxim în germen şi strat aleuronic. Cenuşa care rezultă prin calcinarea boabelor de cereale este formată în principal din fosfaţi acizi de potasiu şi magneziu şi mai puţin din fosfaţi de calciu. O mare parte din fosfaţi regăsiţi în cenuşă se găsesc sub formă de fitină. În boabele de cereale se găseşte şi un complex enzimatic format din amilaze, fosfataze şi lipaze. Amilazele sunt poliglicozidaze ce catalizează scindarea hidrolitică a legăturilor glicozidice α-1,4 din macromolecula amidonului. Fosfatazele catalizează scindarea hidrolitică a esterului acidului fosforic (mono sau diesteri) cu formare de alcool şi H3PO4 . Ele pot fi de mai multe tipuri: -

fosfomonoesteraze – alcaline – pHopt = 8,6-9,4

- acide – pHopt = 3,4-5,6 -

fosfodiesteraze – ribonucleaze -

deoxiribonucleaze

Lipazele sau glicerolesterhidrolazele catalizează scindarea hidrolitică a esterilor carboxilici rezultând glicerol şi acizi graşi. Pigmenţii caroten şi xantofilă imprimă grâului şi făinii o culoare alb gălbuie. Carotenoidele din boabele de porumb sunt zeoxantină şi criptoxantină şi dau acestuia o culoare gălbuie. Cerealele constituie şi surse de vitamine din grupul B (B1, B6, PP, E acid pantotenic – B3 şi cantităţi foarte mici de vitamina A). 1.1.2. Structura anatomică a seminţelor de cereale În general, structura boabelor de cereale este asemănătoare, existând totuşi diferenţe de lungime, aspect şi proporţia în diferitele componente ale structurii de la o specie la alta. Principala cereală utilizată în industria morăritului, grâul are următoarea structură în secţiune transversală (fig 1): o învelişul o aleuronul (stratul aleuronic) o endospermul o germenele. Învelişul sau pericarpul este format la rândul lui din trei straturi suprapuse a căror succesiune de la exterior către interior este următoarea: epicarpul, mezocarpul şi endocarpul (fig. 2).

Fig.1 Secţiune longitudinală prin bobul de grâu 1- pericarp; 2- strat aleuronic; 3- embrion; 4- bărbiţă; 5- endosperm.

Fig. 2 Secţiune transversală printr-un fragment din bobul de grâu 1- epicarp; 2- mezocarp; 3- endocarp. Epicarpul este format dintr-un singur rând de celule învelite într-o membrană celulozică transparentă. Mezocarpul este format din celule mai alungite. Endocarpul este alcătuit dintr-un şir de celule mai alungite sub care sunt aşezate perpendicular au alt strat de celule de formă tubulară, pentru a mări rezistenţa endospermului. Pericarpul, în ansamblul său, are rol de protecţie a bobului.

Stratul aleuronic este format din celule mari cu pereţii groşi ce au în secţiune o formă aproape pătrată. În apropierea germenului celulele stratului aleuronic devin din ce în ce mai mici până la dispariţie. În compoziţia chimică a stratului aleuronic intră o cantitate mare de substanţe proteice (sub formă de granule foarte fine, compacte şi cu aspect cornos) şi substanţe minerale, o proporţie însemnată de vitamine din complexul B (acest strat ocupă 7-9% din bobul întreg) şi în cantitate mai mică trigliceride, lecitină, substanţe colorate, steride (sub forma unor picături mici de ulei, dispersate în masa proteinelor). Stratul aleuronic nu conţine granule de amidon. Endospermul sau miezul bobului conţine partea cea mai mare a bobului de grâu, el reprezentând 78-82% din bob. Miezul făinos – sursa de făină a grâului – este alcătuit din celule mari poliedrice cu pereţii foarte subţiri în structura cărora intră în proporţie mare hemiceluloze şi granule de amidon (ce constituie masa substanţelor proteice generatoare de gluten). Granulele de amidon au o formă ovală lenticulară şi prezintă mai multe straturi aşezate concentric în jurul unui punct numit hil. Mărimea granulelor de amidon variază în centrul endospermului 8unde granulele sunt de dimensiuni mari) spre periferia acestuia (unde se găsesc cele mai mici granule de amidon). Conţinutul de substanţe minerale, celuloză, pentozani, vitamine, enzime este foarte mic în endosperm. Germenele sau embrionul ocupă 1,4-2,8% din bobul de grâu fiind localizat la unul din capetele bobului (opus capătului cu perişori). Germenele este acoperit numai de pericarp, el fiind protejat de tegumentul seminal şi stratul aleuronic. Datorită valorii nutritive şi conţinutului ridicat de vitamină E, germenele trebuie extras în proporţie mare în procesul de măciniş. 1.1.3

Însuşirile tehnologice ale cerealelor

Însuşirile tehnologice ale cerealelor sunt caracterizate de indicii: umiditate, uniformitatea şi mărimea boabelor, sticlozitate, masa hectolitrică, impurităţi etc.

În cazul grâului şi secarei aceşti indici caracterizează nu numai însuşirile de măciniş ci, în mare măsură, şi pe cele de panificaţie. Sticlozitatea boabelor indică consistenţa endospermului care determină rezistenţa la sfărâmare. Astfel, grâul cu sticlozitate mare necesită un consum de energie mai mare decât cel făinos; pe de altă parte, grâul sticlos se sfărâmă în particule mai mari dând un procent ridicat de grişuri ce pot fi valorificate ulterior în vederea obţinerii unor făinuri de calitate superioară. Umiditatea are, de asemenea, o importanţă deosebită asupra procesului de măciniş: boabele cu umiditate mare se macină mai greu datorită creşterii plasticităţii lor, ducând la diminuarea capacităţii de producţie şi creşterea consumului specific de energie. Prelucrarea cerealelor prea uscate este nerecomandabilă, deoarece se reduce procentul de grişuri şi se înrăutăţeşte calitatea făinurilor. Impurităţile au implicaţii directe asupra extracţiilor de făină şi calităţii ei, influenţând procesul de pregătire a cerealelor pentru măciniş şi de măciniş. Ca impurităţi mai des întâlnite sunt seminţele de buruieni: neghină, măzăriche şi rapiţă. Cea mai periculoasă dintre acestea este neghina deoarece conţine alcaloizii agrostemina şi sapotoxina – githagina care sunt toxice. Dintre impurităţile aderente pe suprafaţa boabelor, pe lângă praful mineral şi vegetal, există şi o microfloră ce poate fi clasificată în trei grupe şi anume: o

Microfloră saprofită;

o

Microfloră fitopatogenă;

o

Microfloră patogenă pentru om şi animale.

În prima grupă intră microorganismele întâlnite la toate cerealele: bacterii, drojdii, mucegaiuri iar grupele a II-a, şi a III-a se întâlnesc mai rar. Cel mai dăunător microorganism saprofit este Bacterium mezentericus care se menţine în grâu după măciniş, trece în făină şi apoi în pâine. Această bacterie, ce se dezvoltă la 25°C şi are topt=33-42°c, transformă amidonul în zahăr şi dextrine. Pâinea care conţine Bacterium mezentericus este inaptă consumului, miezul se întinde la rupere, devine cleios şi cu gust neplăcut. 1.1.4. Recepţia calitativă şi cantitativă a cerealelor

Aprovizionarea morii cu cereale se face de obicei cu vagoane CFR, autocamioane special amenajate şi prin preluare directă din silozul furnizorului în silozul morii. Aprovizionarea pe cale maritimă este mai rară, însă la noi în ţară, chiar dacă cerealele au fost transportate pe apă, se preiau din port cu vagoane CFR sau autocamioane pentru transportul la beneficiar. Recepţia cantitativă constă în măsurarea gravimetrică (cântar pod-basculă) sau volumetrică (nerecomandată din cauza erorilor pe care le introduce) a lotului de cereale sosit la furnizor. În cazul transportului cu autocamioane, cerealele se cântăresc atât la furnizor în prezenţa unui delegat al beneficiarului cât şi la beneficiar în vederea înlăturării oricăror erori şi a conferirii unei siguranţe mai mari gestionarilor că produsul introdus în siloz corespunde cantitativ cu documentele care l-au însoţit. Pentru evitarea cheltuielilor de transport, în ultimul timp, s-au construit mori moderne în aceeaşi incintă cu silozurile mari de cereale ale furnizorului. Preluarea cerealelor de la silozul furnizorului se face printr-o legătură directă cu ajutorul unor instalaţii de transport intern formate din elevatoare, şnecuri, redlere, benzi şi conducte. Cerealele se cântăresc automat atât în silozul furnizorului, cât şi în silozul morii. În situaţii limită (când unul din cântare lipseşte), se acceptă cântărirea numai la un singur cântar prin convenţie scrisă. Recepţia calitativă a cerealelor cuprinde două faze: o

faza de recoltare şi pregătire a probelor – în care este necesar să se

folosească o tehnică specială care să includă în proba respectivă toate componentele masei şi în proporţia cantitativă şi calitativă existentă în lot. Se efectuează de regulă cu ajutorul unor instrumente speciale, numite sonde. Probele recoltate cu sonda se introduc în cutii metalice închise. În laborator, aceste probe brute se omogenizează (probe omogenizate) şi, după prelevarea probei de umiditate, această probă omogenizată se împarte în 2 sau mai multe probe de laborator prin metoda sferturilor sau metoda divizorului. Pentru

analizele care necesită cantităţi mici se constituie proba de analiză prin metoda şah, recoltând mici cantităţi de produse din fiecare pătrat; o

faza de efectuare a analizelor şi calculul indicilor de calitate – în care se

determină calităţile senzoriale (aspect, culoare, miros, gust) şi fizico-chimice (conţinut de impurităţi, greutate hectolitrică, conţinut de umiditate, sticlozitate, conţinut de gluten în şrot total, gradul de infestare). 1.1.5. Depozitarea cerealelor Înainte de depozitare cerealele trebuie să fie precurăţite deoarece corpurile străine, fiind mai umede decât cerealele, îngreunează uscarea acestora şi favorizează infecţiile cu microorganisme. De multe ori cerealele au o umiditate mai mare de 14%, ajungând până la 20%; în aceste condiţii, datorită faptului că ele nu se pot depozita în silozuri, se practică pe scară largă uscarea artificială a cerealelor asigurând astfel conservabilitatea şi realizând uneori (în cazul orzului) şi o îmbunătăţire a energiei de germinare. Pentru uscare se folosesc diferite tipuri de uscătoare cu aer cald, cu funcţionare continuă, prevăzute cu zone de preîncălzire, uscare şi răcire în care boabele nu trebuie să depăşească temperatura de 55°C, durata uscării fiind de 60-90 minute. La depozitarea cerealelor trebuie să se ţină seama că acestea sunt organisme vegetale vii, a căror produse de respiraţie – vaporii de apă şi căldura degajată – stimulează chiar procesul de respiraţie. La o creştere de umiditate de 2-3% respiraţia creşte şi ea de ~75 ori, iar la o creştere de temperatură cu 10°C respiraţia se accelerează de ~5 ori. Principalele procese care au loc în timpul păstrării cerealelor sunt: respiraţia şi post maturaţia, germinarea, autoîncălzirea şi încingerea, putând fi evitate prin condiţionarea cerealelor înainte de depozitare şi prin îndepărtarea căldurii degajate în timpul depozitării. În morile moderne, ca şi în fabricile de malţ, depozitarea cerealelor se face în silozuri de beton, care permit stocarea unor cantităţi mari de boabe în straturi groase de 10-40m.

În silozul de cereale se efectuează următoarele operaţii tehnologice pentru realizarea cărora se folosesc scheme tehnologice şi utilaje specifice: ∗

evacuarea cerealelor din sorbul silozului, cântărirea, precurăţirea şi

introducerea în celule; ∗

evacuarea cerealelor din celule, dozarea pentru amestec, cântărirea şi

trimiterea la curăţătoria morii; ∗

recirculare şi prefirare pentru a împiedica încingerea;

∗

evacuarea şi trimiterea cerealelor către mori mai mici, sateliţi ai morii mari;

∗

ventilarea utilajelor, instalaţiilor şi a cerealelor din siloz.

Utilajele şi instalaţiile folosite pentru executarea operaţiilor tehnologice din silozul de cereale, din care fac parte sorbul sau staţia de primire, utilajele de transport intern (elevatoare, şnecuri, tubulatură etc.), instalaţii de ventilaţie (ventilatoare, cicloane, conducte, şubere), aparate de măsură volumetrică şi gravimetrică, maşini de curăţit cereale, motoare şi transmisii de acţionare, diverse accesorii de comandă şi control, se aseamănă cu cele din silozurile străine. Deşi între utilajele româneşti şi cele străine există unele diferenţieri constructive, ele funcţionează pe aceleaşi principii de bază. 1.2. FĂINA DE GRÂU 1.2.1. Gradul de extracţie al făinii de grâu Făina de grâu – materia primă pentru industria panificaţiei şi a produselor făinoase – este un produs de transformare, obţinut prin operaţia de măcinare înaltă a grâului. În afară de făina de grâu, în industria panificaţiei se mai foloseşte, în cazul pâinii cu adaos de secară sau pentru pâine de secară, făina de secară. În alte ţări se mai folosesc ca adaos făinurile de orz, ovăz, porumb şi soia. Gradul de extracţie. Prin măcinarea grâului se obţin diferite sorturi de făină, care se clasifică în funcţie de gradul de extracţie. Prin grad de extracţie se înţelege proporţia de făină obţinută din 100 kg grâu. Extracţiile de făină sunt de trei categorii (considerând bobul de grâu împărţit în 100 de straturi şi stratul 0 –punct de plecare- în centrul bobului; stratul 100 la periferia bobului):

∗

extracţii simple – a căror limită inferioară este fixă şi pleacă de la 0, iar

limita superioară este variabilă (0-10, 0-30, 0-90 etc). în practică aceste extracţii se obţin mai rar dar au o importanţă fundamentală în clasificarea şi alcătuirea tipurilor de făină; ∗

extracţiile complementare – a căror limită inferioară este variabilă şi mai

mare ca 0, iar limita superioară este fixă şi egală cu 100. în practică, numărul acestor extracţii este mic, reprezentând deşeuri rezultate de la curăţirea mecanică a grâului sau produsului numit tărâţă; ∗

extracţii intermediare – care au ambele limite variabile, limita inferioară

fiind mai mare ca 0 iar cea superioară mai mică ca 100. aceste extracţii se obţin curent în industria morăritului prin măcinarea şi cernerea şroturilor, grişurilor şi dunsturilor. Prin amestecarea acestor extracţii în anumite proporţii şi după anumite criterii se obţin făinurile prevăzute în standarde. Aprecierea gradului de extracţie al făinurilor, respectiv rezolvarea formării sorturilor de făină se poate face prin: ∗

aprecierea extracţiilor de făină şi formarea sortimentelor cu ajutorul

randamentului în făină obţinut cu anumite site. Nu este o metodă precisă deoarece fineţea produsului cernut este influenţată de: o tratamente aplicate grânelor înaintea măcinişului; o greutatea hectolitrică a boabelor; o grosimea stratului care se cerne; o diagrama de măciniş a morii; ∗

aprecierea gradului de extracţie al făinurilor după culoarea lor este o

metodă folosită frecvent în practică, totuşi are o serie de neajunsuri. Culoarea făinurilor este determinată de culoarea alb-gălbuie a părţilor provenite din endosperm, datorită prezenţei pigmenţilor carotenici, cât şi de culoarea închisă a tărâţelor în făină, datorită pigmenţilor flavonici. Neuniformitatea culorii devine mai aparentă: -

în cazul umezirii făinii;

-

tratării făinii cu un reactiv (pirocatehină) ce colorează învelişurile.

În general între culoarea făinurilor normale de grâu şi culoarea miezului de pâine există oarecare corespondenţă. Totuşi sunt cazuri când dintr-o făină albă se obţine o

pâine de culoare închisă. Acest fenomen se datorează acţiunii enzimei tirozinază, care, în prezenţa oxigenului din aer, oxidează tirozina cu formarea unor combinaţii de culoare neagră – melanine – ce comunică aluatului şi miezului de pâine coloraţia închisă. Formarea de melanină are loc în toate cazurile când făina este transformată în aluat, însă nu colorează miezul de pâine decât dacă proporţia de tirozină liberă în făină este mai mare. ∗

o metodă ştiinţifică, care a găsit o largă aplicare în practică, este aprecierea

gradului de extracţie al făinurilor prin determinarea conţinutului de substanţe minerale (cenuşă). Acest conţinut este repartizat neuniform în diferitele părţi anatomice ale bobului şi variază de la 0,4% în endosperm, până la 7% în stratul aleuronic. Bobul întreg din grânele româneşti are un conţinut de substanţe minerale mediu de 1,95%. Deci, cu cât învelişul bobului, inclusiv stratul aleuronic, sunt prezente în cantitate mai mare în masa de făină, cu cât creşte conţinutul în substanţe minerale

al acesteia. În funcţie de

conţinutul în substanţe minerale pot exista mai multe tipuri de făină (tipul reprezentând conţinutul în cenuşă al făinii multiplicat cu 1000). Astfel, făina albă corespunde tipului 480, făina semialbă tipului 780, iar cea neagră tipului 1300. se mai folosesc la fabricarea pâinii făina albă tip 600 şi făină semialbă tip 950. pentru biscuiţi, produse de patiserie şi paste făinoase se utilizează numai făină albă. Deşi această metodă este mai bună decât aprecierea organoleptică a culorii, totuşi aprecierea unui tip de făină nu se poate face numai pe baza conţinutului ei în substanţe minerale. Făinurile cu acelaşi conţinut în cenuşă (acelaşi tip), rezultate din grâne diferite, pot avea: -

conţinut de amidon diferit;

-

putere de fermentare şi un maxim de gelatinizare diferit;

-

cantitatea şi calitatea glutenului diferite;

-

durata şi condiţiile de maturizare a făinii diferite, influenţând direct asupra calităţii, puterii de fermentare şi cantităţii glutenului.

Pentru a stabili mai corect adevăratele făinuri tip va trebui să se ţină seama în primul rând, în afară de conţinutul în cenuşă, de cantitatea şi calitatea glutenului.

1.2.2. Compoziţia chimică a făinii de grâu Compoziţia chimică a făinii, ca aliment şi ca materie primă pentru industria panificaţiei, depinde în principal de calitatea grâului din care provine (tabelul 3). Tabelul 3 Repartiţia componentelor chimice în bobul de grâu Componentul Amidon, % Proteine, % Grăsimi, % Zaharuri, % Celuloză, % Pentozani, % Cenuşă, %

Endosperm 100 65 25 65 5 28 20

Părţile bobului Înveliş + strat aleuronic 27 55 15 90 68 70

Germeni 8 20 20 5 4 10

Substanţele proteice. Cantitatea de proteine din diferite făinuri de grâu creşte odată cu gradul de extracţie al acestora, respectiv, cu creşterea tipului de făină. Substanţele proteice ale făinii de grâu se împart în două categorii:  substanţe proteice generatoare de gluten;  substanţe proteice cornoase sau negeneratoare de gluten. Cele din prima categorie se găsesc în făina albă cu grad de extracţie până la 65%, cu cenuşa de 0,5% şi ambele categorii de substanţe proteice se găsesc în făina cu extracţie peste 65%. În componenţa făinii de grâu de diferite extracţii se găsesc următoarele grupe de proteine:  albuminele – se găsesc în citoplasma celulelor vii, fiind acumulate şi ca substanţă de rezervă în boabele de grâu. Conţinutul de albumină al boabelor de grâu variază între 0,3-0,5%, fiind mai mare în embrion (10% din compoziţia sa), în timp ce corpul făinos conţine numai urme de. Leucozina, albumina din grâu, este solubilă în apă, se găseşte în proporţie care variază de la 0,05 la 0,2% în făinurile albe şi în cele de larg consum. Conţinutul mai mare în aceste din urmă făinuri se datorează prezenţei leucozinei în proporţie mare în tărâţe;

 globulinele – se găsesc în cantităţi relativ mici în boabele de grâu şi sunt concentrate în embrion. Edestina – globulina grâului – se găseşte în proporţie de 0,08-0,25% în făinurile albe şi de larg consum;  prolamina – gliadina – se găseşte numai în endospermul bobului de grâu şi împreună cu glutenina formează glutenul. Unii autori susţin că gliadina este formată din mai multe substanţe asemănătoare (clei de plantă, fibrină şi mucedină) care se deosebesc numai prin diferenţa de solubilitate în alcool etilic de diferite concentraţii. Alţi autori au găsit că proteina solubilă în alcool este unitară. Gliadina este foarte puţin solubilă în apă, solubilitatea scăzând în soluţii diluate de săruri. Este solubilă în alcool etilic la concentraţia de 60% (procente masice);  glutenina din făina de grâu este o proteină care rămâne insolubilă prin extragerea glutenului cu alcool de 70%. Această proteină a fost numită la început zimon, mai târziu Liebig a numit-o fibrina plantei, apoi cazeina glutenului şi într-un târziu a primit numele de glutenină. Glutenina nu este solubilă în apă şi nici în soluţie alcoolică; se dizolvă în soluţii diluate de hidroxizi alcalini şi alcalino-pământoşi. Glutenina coagulează prin încălzire în apă fierbinte şi devine insolubilă în baze şi acizi foarte diluaţi. Dintre diferitele categorii de proteine care intră în compoziţia bobului de grâu şi respectiv a făinii, gliadina şi glutenina prezintă o deosebită importanţă, întrucât sunt proteine generatoare de gluten. Glutenul se formează numai în cazul făinii de grâu ca o masă elastico-vâscoasă, cu o mare capacitate de absorbţie pentru apă şi care comunică principalele însuşiri de panificaţie aluatului preparat din făina de grâu. Între conţinutul total de substanţe proteice şi conţinutul de gluten uscat există o dependenţă: cu cât este mai mare conţinutul proteic al bobului întreg cu atât este mai mare şi conţinutul de gluten. Se consideră bogat în gluten grâul al cărui conţinut total în substanţe proteice depăşeşte 13%. Proporţia proteinelor generatoare de gluten creşte din interior (7,6%) către exteriorul endospermului (16,25%). Această repartiţie neuniformă a substanţelor

generatoare de gluten conduce la variaţii considerabile între conţinuturile în gluten al extracţiilor intermediare care aparţin aceluiaşi tip. Pentru clarificare, se consideră două făinuri care corespund aceluiaşi tip şi anume extracţiile 0-90 şi 30-83 (tipul 1450). Conţinutul lor în gluten este diferit: extracţia 30-83 are conţinut mai mare în gluten decât extracţia 0-90 deoarece extracţia 30-83 conţine în întregime zonele bogate în gluten pe când făina de extracţie 0-90 conţine zonele mai sărace în gluten şi o cantitate însemnată de tărâţe. Conţinutul în substanţe azotoase solubile în apă este mai mare în cazul făinurilor de extracţie ridicată (0-90, 0-100), acest conţinut crescând dacă: -

făinurile provin de la grâne încolţite atacate de ploşniţa grâului;

-

făinurile

sunt

insuficient

maturizate

sau

păstrate

în

condiţii

necorespunzătoare. Glucidele constituie componentul cel mai însemnat al făinii, conţinutul lor depăşind la făinurile superioare 82%, din care amidonul ocupă proporţia cea mai mare. Odată cu creşterea gradului de extracţie al făinii, conţinutul de amidon scade, astfel că făinurile cu grad de extracţie mic au conţinutul cel mai mare în amidon, iar tărâţele cel mai mic. Aceasta se explică prin faptul că, cu cât procesul tehnologic de măcinare este mai avansat, cu atât conţinutul în amidon al tărâţelor este mai mic, variind între 16-22%. O mărunţire prea avansată a făinii în cursul măcinării poate provoca sfărâmarea granulelor de amidon. Granulele amidonului de grâu se pot identifica calitativ după formă şi mărime. Faţă de granulele amidonului de secară, care sub acţiunea unor oxidanţi în soluţie formează crăpături radiale, granulele de amidon ale grâului nu au această caracteristică şi ca atare pot fi deosebite. Din punct de vedere al structurii chimice, macromolecula de amidon este compusă din resturi de α-D-glucopiranoză legate 1,4-glicozidic. Granula de amidon este constituită din două componente: amiloză (20-30%) şi amilopectină (70-80%), ambele găsindu-se repartizate în mod uniform în întreaga granulă (tabelul 4).

Tabelul 4 Diferenţele existente între amiloză şi amilopectină Amiloză  Structura: alcătuită din 250-2100 resturi de D-glucoză legate între ele prin legături 1,4-α-glicozidice.  Masa moleculară: 10000-340000.  Solubilitate: se dizolvă bine în apă şi nu formează cocă.  Cu iodul se colorează în albastru închis.  Este un polihexozan curat.

Amilopectină  Structura: este alcătuită din resturi de D-glucoză legate 1,4 şi 1,6-α-glicozidic având o structură ramificată.  Masa moleculară: câteva milioane.  Solubilitate: se îmbibă cu apă rece şi nelimitat cu apă fierbinte.  Cu iodul se colorează în albastru violet.  Formează soluţii apoase de natură coloidă, vâscoase, iar prin răcire se transformă în gel.  Conţine cantităţi mici de acid fosforic şi acizi graşi legaţi prin legături esterice.

Cea mai importantă reacţie a amidonului este reacţia de hidroliză, care poate avea loc în prezenţă de acizi, enzime sau prin încălzire. Reacţia are loc treptat şi schematic se poate reprezenta astfel: Amidon maltodextrine

amilodextrine maltoză

eritrodextrine

acrodextrine

glucoză.

Un procent ridicat de dextrine (produşi macromoleculari chimic nedefiniţi) se obţin la prăjirea amidonului la 180-220°C (în coaja pâinii, în timpul coacerii). Gradul de hidroliză şi natura produşilor rezultaţi se poate urmări cu ajutorul reacţiei de culoare pe care o dau cu iodul şi prin reacţia Fehling. Astfel, în reacţia cu iodul: ∗

Amidonul colorează soluţia în albastru-închis;

∗

Amilodextrinele dau o coloraţie violet;

∗

Eritrodextrinele colorează în roşu;

∗

Acrodextrinele şi maltodextrinele nu dau această reacţie de culoare.

Produşii inferiori de hidroliză au putere reducătoare şi dau reacţia Fehling. În afară de amidon, în făinurile de grâu se mai găsesc rafinoza şi trifructozanul (în proporţie redusă), hemiceluloze şi celuloză.

Hemicelulozele – provenite din tărâţe şi din învelişul celulelor mari ale endospermului – fac parte din clasa poliglucidelor omogene şi sunt formate în cea mai mare parte din pentozani sau pentozani şi hexozani, aceştia din urmă fiind în proporţie mică. Din grupa pentozanilor în făinuri se găsesc xilani şi arabani, iar din grupa hexozanilor – glucanii. Făinurile albe au un conţinut de 2-2% pentozani, iar cele de larg consum (90%) au un conţinut mai mare (4-6%). În tărâţe se găsesc 25-30%. Celuloza este un poliglucid omogen – glucan – foarte răspândit în regnul vegetal, intrând în structura pereţilor celulelor vegetale amestecată intim cu alte substanţe. Celuloza se găseşte în făină datorită prezenţei tărâţei deoarece endospermul care formează baza fabricării făinii este lipsită de celuloză. Conţinutul de lipide al făinii este influenţat de gradul de extracţie al acesteia, respectiv cu cât gradul de extracţie este mai mare cu atât conţinutul de lipide creşte. Această creştere se datorează existenţei în masa de făină a germenilor. Conţinutul de fitină (sarea dublă de calciu şi magneziu a acidului fitic) creşte odată cu creşterea gradului de extracţie al făinii (fitina şi acidul fitic se găsesc în embrion şi stratul aleuronic). În timpul păstrării făinii, sub acţiunea fitazei, acidul fitic este scindat parţial sau total în acid fosforic şi derivaţii penta-, tetra-, tri-, bi-fosfaţi ai fitinei, scindarea mergând chiar până la inotizol. În acelaşi mod are loc şi degradarea fitinei, în acest caz formându-se fosfaţi acizi şi acid fosforic ce conduc la creşterea acidităţii făinii. Conţinutul de vitamine. Principalele vitamine conţinute de făina de grâu sunt cele din complexul B (B1, B2, B6, B12, biotina etc). dintre vitaminele liposolubile în făinuri se găsesc vitaminele E şi A. Datorită concentrării vitaminelor în germen şi stratul aleuronic, conţinutul în vitamine al făinii creşte cu gradul de extracţie, respectiv cu cât făina conţine mai multă tărâţe şi germeni. Enzimele existente în făină (provenite din bobul de grâu) au un rol deosebit de important în tehnologia prelucrării grâului, în general şi în aceea a panificaţiei, în mod special. Carbohidrazele sunt cele mai bine reprezentate în făină prin amilaze. Substraturile pe care lucrează amilazele sunt amiloza, amilopectina şi produsele de

degradare ale acestora. Starea în care se găseşte substratul influenţează în mod evident activitatea amilolitică. Granula intactă de amidon nu este atacată de β-amilază, în timp ce α-amilaza acţionează intens asupra ei. α-amilaza hidrolizează, în special, granulele de amidon afectate mecanic, hidrotermic sau enzimatic. Compoziţia chimică a făinii variază şi în funcţie de gradul de extracţie. În tabelul 5 se prezintă compoziţia chimică a făinii provenită din grâne româneşti, în funcţie de gradul de extracţie. Tabelul 5 Compoziţia chimică a făinii în funcţie de gradul de extracţie Gradul de extracţie 0-42 la 0-46 0-75 0-80 0-85 0-90 0-100

Glucide 69,85 68,02 68,56 66,85 66,06 63,92

Componente chimice, % Proteine Lipide Minerale 11,11 1,50 0,432 10,85 1,78 0,574 11,12 1,81 0,672 11,14 1,77 0,815 11,36 2,06 1,082 11,81 1,81 1,642

Celuloză 0,08 0,14 0,20 0,45 0,89 1,89

1.2.3. Însuşirile fizico-chimice ale făinii de grâu Însuşirile fizice ale făinii sunt în legătură cu calitatea materiei prime, fineţea sau granulaţia şi proporţia particulelor provenite din anumite părţi anatomice ale bobului de grâu. Dintre însuşirile fizice mai importante ale făinii de grâu putem aminti:  umiditatea reprezintă un parametru important al făinii, de care depinde comportarea ei în procesul tehnologic şi cantitatea de produse ce se obţin. Din punct de vedere al conţinutului în umiditate se deosebesc trei categorii de făină: o făina uscată

- cu umiditate mai mică de 14%;

o făină medie

- cu umiditate cuprinsă între 14-15%;

o făină umedă (jilavă) - cu umiditate mai mare de 15%. Acest parametru condiţionează în mare măsură şi păstrarea făinii. Pentru depozitarea pe lungă durată se recomandă ca făina să aibă umiditatea mai mică de 14%,

deoarece o făină cu umiditate mai mare de 15% prezintă condiţii favorabile pentru a se încinge, a mucegăi şi a se infesta cu dăunători (gândaci şi molii), căpătând un gust şi miros neplăcut, fiind deci improprie consumului.  culoarea făinii – este determinată, în afară de prezenţa pigmenţilor carotenici şi flavonici, de mărimea particulelor şi de prezenţa mălurii sau tăciunelui. Astfel, prezenţa unor particule mai mari aruncă umbră pe suprafaţa făinii ceea ce conduce la o nuanţă mai închisă a acesteia;  gradul de fineţe al făinii – prezintă o importanţă deosebită deoarece el influenţează în mare măsură viteza proceselor coloidale şi biochimice şi deci însuşirile de panificaţie ale aluatului precum şi proprietăţile fizice şi digestibilitatea pâinii. Cu cât făina conţine un număr cât mai mare de particule fine, cu atât suprafaţa specifică a particulelor este mai mare şi deci cu atât va fi mai mare capacitatea făinii de a lega coloidal apa în procesul frământării aluatului. Pâinea provenită din făină cu granulaţie mare este asimilată mai greu de organismul uman. 1.2.4. Depozitarea făinurilor Depozitarea şi transportul făinii în vrac reprezintă un procedeu modern de realizare a rezervelor tampon de făină, necesare pentru asigurarea funcţionării continue a fabricilor de pâine. Prin introducerea depozitării în vrac există următoarele avantaje: -

eliminarea muncii manuale din depozitele de făină;

-

accelerarea maturizării făinii;

-

reducerea pierderilor de făină;

-

eliminarea cheltuielilor legate de uzura sacilor;

-

creşterea productivităţii muncii.

Ca dezavantaje putem enunţa: -

investiţii mari;

-

necesită personal de exploatare şi întreţinere de înaltă calificare;

-

măreşte consumul de energie;

-

necesită un depozit auxiliar de piese de schimb cu un nomenclator bogat.

1.3. SFECLA DE ZAHĂR Industria zahărului din ţara noastră foloseşte ca materie primă pentru obţinerea zahărului, sfecla de zahăr. Calitatea tehnologică a sfeclei de zahăr este principalul factor care determină eficienţa procesului de industrializare a acestei materii prime. Asupra acestui factor acţionează o serie de elemente dintre care o importanţă deosebită o are perioada de vegetaţie, deoarece atunci se formează compoziţia chimică, structura anatomomorfologică, caracteristicile fizice. 1.3.1. Structura anatomică a sfeclei de zahăr rădăcina sfeclei de zahăr – partea care constituie materia primă pentru industrializare – are o structură anatomică complexă, fiind formată în principal din patru componente (fig.3):

Fig. 3 Sfecla de zahăr 1- rădăcina; 2- frunze; 3- sistem radicular cu peri absorbanţi

∗

capul rădăcinii cu baza sau epicotilul – în primul an de vegetaţie a sfeclei

se dezvoltă o rozetă deasă la frunze. La recoltarea sfeclei frunzele se taie şi se separă de rădăcina propriu zisă, deoarece au un conţinut ridicat de nezahăr şi o textură care îngreunează mult tăierea sfeclei denaturând calitatea tăiţeilor. Pentru valorificarea superioară frunzele sfeclei de zahăr se folosesc ca furaj; ∗

gâtul sfeclei de zahăr sau hipocotilul – reprezentat de porţiunea din

rădăcină de la baza ultimelor frunze şi se termină la partea inferioară în punctele unde încep cele două şanţuri longitudinale numite şanţuri de zahăr. Gâtul sfeclei de zahăr nu se elimină la decoletarea plantei ci se foloseşte la obţinerea zahărului. Se poate dezvolta în funcţie de soiul sau hibridul sfeclei între anumite limite; ∗

corpul propriu zis al rădăcinii sfeclei de zahăr – este o rădăcină votantă,

care se reduce conic de la partea superioară, unde este îngroşată, spre partea inferioară unde diametrul scade foarte mult. Partea cea mai joasă a corpului rădăcinii sfeclei este foarte subţiată şi se numeşte codiţa rădăcinii. Pe două părţi laterale diametral opuse ale rădăcinii se găsesc şanţurile longitudinale, din care pornesc rădăcinile laterale, adâncimea şi lungimea şanţurilor fiind variabilă. Sfecla de zahăr cu şanţuri longitudinale puternic conturate va crea greutăţi la depozitare şi pericol de infecţie microbiană (datorită aderenţei unei cantităţi mai mari de pământ) ceea ce poate scădea valoarea tehnologică a sfeclei respective. Masa rădăcinii de sfeclă decoletată reprezintă un indicator deosebit de important, mărimea sfeclei având un rol hotărâtor pentru procese biologice şi fizicochimice care au loc la păstrare, la transportul hidraulic, la spălare, la tăiere. Corpul rădăcinii de sfeclă de zahăr este format din celule diferenţiate ca structură şi formă, în funcţie e rolul pe care îl au în procesele vitale ale plantei. Circa 2/3 din corpul rădăcinii propriu-zise de sfeclă este format din celule parenchimale – celule mari, rotunde, cu cavitatea celulară mare – în care se acumulează sucul celular conţinând zaharoză.

Celulele corpului sfeclei nefiind de acumulare parenchimală conţin în protoplasmă o cantitate mai mare de nezahăr, ceea ce determină o puritate mai redusă a sucului intracelular. În funcţie de conţinutul de zahăr al sucului celular, soiurile de sfeclă de zahăr pot fi:  tipul zaharat „Z”, care cuprinde soiurile bogate în zahăr şi cu producţie mică la rădăcini;  tipul productiv „E”, din care fac parte soiurile cu producţie mare la rădăcini şi cu conţinut mai mic de zahăr;  tipul normal „N”, care cuprinde soiurile cu producţie de rădăcini şi conţinut de zahăr îmbunătăţite. În funcţie de consistenţa şi structura rădăcinii, sfecla de zahăr se poate clasifica astfel: ∗

sfeclă de zahăr de calitate tehnologică normală;

∗

sfeclă de zahăr fibro-lemnoasă;

∗

sfeclă de zahăr cu aspect turgescent;

∗

sfeclă de zahăr de consistenţă moale;

∗

sfeclă de zahăr recoltată prematur şi incomplet maturizată din punct de

vedere tehnologic; ∗

sfeclă de zahăr recoltată prematur şi cu început de deshidratare;

∗

sfeclă de zahăr foarte deshidratată;

∗

sfeclă de zahăr cu început de îngheţ;

∗

sfeclă de zahăr dezgheţată după îngheţare;

∗

sfeclă de zahăr cu început de putrezire. 1.3.2. Compoziţia chimică a sfeclei de zahăr

Compoziţia chimică a sfeclă de zahăr este foarte variabilă de la an la an, datorită condiţiilor pedoclimatice şi agrotehnicii aplicate culturii respective.

În figura 6 este prezentată schematic compoziţia chimică medie pentru sfecla de zahăr cultivată în condiţii normale. Anorganic (cenusã) (0,35-0,9)

Apã(69-80) Suc Zahãr(10-22) Nezahãr solubil (3,01-3,98)

Compusi proteici (0,79-0,92) Compusi azotati (1,596-1,848)

Sfeclã (100) Organic (2,66-3,08)

Aminoacizi Amide Purine Compusi neproteici Pirimidine Betainã Sãruri de amoniu

Carbohidrati Acizi organici Compusi neazotati Substante pectice (0,064-1,232) Saponine Grãsimi Alte substante organice

Nezahãr insolubil (marc) 4,2-5,96

Fig. 6 Compoziţia chimică medie a sfeclei de zahăr De asemenea, compoziţia chimică variază şi în raport cu părţile componente ale rădăcinii sfeclei astfel (tabelul 6): Tabelul 6 Compoziţia chimică a părţilor componente ale rădăcinii sfeclei de zahăr Denumirea porţiunii anatomice

Din total %

Capul 4 coletului cu baza peţiolilor frunzelor Coletul 10 propriu-zis cu baza peţiolului frunzelor Rădăcina 80 pentru industria

Puritatea sucului celular, Zaharoză % 70 2,6

În Kg/100 kg sfeclă Substanţe Cenuşă Azot reducătoar conductotal e tometrică 1,530 0,900 0,630

Azot protei c 0,410

74

12,8

0,290

0,575

0,490

0,250

85

18,0

0,060

0,150

0,240

0,230

zahărului Codiţa până 6 la secţiunea de 10mm Total 100 rădăcină nedecoletată

80

13,20

0,340

0,300

0,370

0,170

83

16,60

0,159

0,231

0,288

0,243

Dintre acestea, principalele transformări fiziologice, biologice şi chimice care au loc în timpul depozitării sfeclei de zahăr sunt: ∗

evapo-transpiraţia – constă în pierderea unei părţi din apa conţinută în

ţesuturi. În acelaşi timp au loc şi procese de oxidare care conduc la pierderi de substanţă uscată. Cauza acestor transformări este conţinutul necorespunzător al umidităţii aerului din siloz, presiunea atmosferică, gradul de nesaturare al vaporilor din atmosferă; ∗

respiraţia – proces care asigură sfeclei energia necesară desfăşurării

activităţii vitale ale celulelor pe baza oxidării hidraţilor de carbon, conduce la pierderi de zahăr zilnice, ce cresc cu creşterea temperaturii; ∗

hidroliza substanţelor proteice – are loc cu intensitate mai mare la sfecla

depozitată necorespunzător, la sfecla veştedă, îngheţată şi dezgheţată, determinând creşterea conţinutului de aminoacizi şi amine; ∗

scăderea conţinutului de marc şi creşterea conţinutului de pectină.

Marcul sfeclei conţine circa 4% cenuşă, 9% proteine, 87% celuloză, hemiceluloză, substanţe pectice. Prin hidroliza substanţelor pectice solubile în apă se formează substanţe pectice solubile care trec în zeama de difuziune o dată cu zaharoza, influenţând procesul de purificare şi filtrare a zemii de difuziune, fierberea şi cristalizarea, calitatea zahărului; ∗

procesele microbiologice – au loc datorită microorganismelor care se găsesc

pe suprafaţa sfeclei şi pe pământul aderent. Microorganismele identificate pe sfecla de zahăr în timpul depozitării sunt: Mucor hiemalis, Wehm, Rhizopus nigricans, Ehremb, Botrytis cinerea Pers., Penicillium expansum Thom, Aspergillus glaucus De Bary, Aspergillus ochraceus Wilh, Fusarium betae (Desm), Saccharomyces, Fusarium oxysporum Schl., Phoma betae Frank., Alternaria tenuis Nees., Cladosporium herbarum Link etc.

Rădăcinile rănite sau deshidratate sunt mai uşor expuse infecţiilor, ele sunt mai întâi atacate de ciuperci, apoi de bacterii, care pătrund în celule şi provoacă hidroliza zaharozei şi a altor substanţe din compoziţia sfeclei. Pe suprafaţa rădăcinilor se dezvoltă mucegaiuri aerobe. Pentru a reduce procesele microbiologice, în prezent se fac cercetări pentru depozitarea sfeclei spălate, deci fără pământul aderent în care se găsesc cele mai multe microorganisme. 1.3.3. Depozitarea sfeclei de zahăr După recoltarea sfeclei de zahăr procesele biologice care au avut loc în timpul perioadei de vegetaţie a plantei îşi reduc intensitatea, se frânează sau se întrerup, mai importante fiind: pătrunderea apei, substanţelor minerale şi a substanţelor nutritive din sol, biosinteza zaharozei, biosinteza aminoacizilor şi a proteinelor etc. Valoarea de industrializare a sfeclei se modifică după recoltare până la prelucrare, respectiv scade cu creşterea duratei de depozitare, principalele modificări fiind:  scăderea conţinutului de zahăr din sfeclă;  creşterea conţinutului de cenuşă conductometrică;  creşterea conţinutului de substanţe reducătoare;  creşterea conţinutului de azot aminic;  scăderea purităţii sucului celular;  scăderea coeficientului de difuziune a zaharozei din celulele sfeclei de zahăr;  creşterea modulului de elasticitate;  creşterea rezistenţei la tăiere a corpului sfeclei. Sfecla de zahăr după recoltare pierde o parte din apa conţinută în ţesuturi. Fiecare procent de apă pierdut atrage după sine pierderea unei cantităţi de zahăr, estimată la 0,5-1,0kg zahăr pe tona de sfeclă şi zi. La bazele de recepţie se face mai întâi cântărirea sfeclei pe cântare- basculă pentru a stabili cantitatea predată de cultivatori. Odată cu recepţia cantitativă se face şi o recepţie calitativă, determinându-se conţinutul de impurităţi. Se controlează, de

asemenea, şi modul în care s-a făcut decoletarea; în cazul în care aceasta nu este corespunzătoare sfecla se decoletează din nou. După recepţionare, sfecla este dirijată, în funcţie de calitate, pentru depozitare în stive fie pentru expedierea în fabrică, fie pentru însilozare (de scurtă durată sau de lungă durată). Metoda uzuală de conservare este aceea de a depozita sfecla în grămezi de dimensiuni mari, numite silozuri. La alegerea sfeclei destinate păstrării stau următoarele criterii: ∗

sfecla trebuie să provină dintr-o cultură îngrijită şi cu vegetaţia normală, să

fie semănată în perioada optimă şi să nu fi suferit de pe urma bolilor şi dăunătorilor; ∗

sfecla să fie proaspăt recoltată, turgescentă, cu greutate peste 300g, cu

impurităţi puţine, să nu fie ruptă, rănită sau ramificată; ∗

cantitatea de zahăr invertit să fie mică, respectiv sub 0,18-0,20%.

În vederea asigurării unei bune conservări pe timp îndelungat, un rol important îl au capacitatea şi tipul de siloz utilizat, precum şi dirijarea condiţiilor de depozitare (umiditate, temperatură, regimul de ventilaţie). Silozurile pot fi aerisite natural sau artificial. În cazul silozurilor aerisite natural se ţine cont de direcţia vânturilor dominante pentru a asigura o ventilaţie eficientă. De asemenea, terenurile pe care se depozitează sfecla de zahăr trebuie betonate şi stropite cu lapte de var. Sfecla depozitată se stropeşte în întreaga masă cu lapte de var. Temperatura din silozuri se măsoară zilnic, aceasta trebuind să fie 2-4°C (dacă este mai mare se face aerisirea silozurilor). Pierderile cele mai mari se înregistrează în lunile octombrie şi noiembrie, când temperatura aerului este destul de ridicată. Din această cauză, ventilaţia silozului începe să se execute din prima noapte a depozitării sfeclei pentru a se menţine temperatura de 2-4°C. Dacă se constată apariţia de focare de fermentaţie datorită microorganismelor, acestea trebuie eliminate iar dacă se observă extinderea lor se desface silozul şi sfecla se trimite în fabricaţie. 1.4 MATERII PRIME OLEAGINOASE

Industria uleiurilor şi grăsimilor naturale este aprovizionată cu materii prime ce provin din două surse:  regnul vegetal – furnizor de materii prime oleaginoase vegetale;  regnul animal – furnizor de materii prime grase animale. Sursele de materii prime oleaginoase de origine vegetală sunt practic inepuizabile, fiind produse ale diferitelor plante de cultură şi din flora spontană ca: seminţe, fructe, sâmburi, germeni, materii prime ce se prelucrează direct în vederea obţinerii uleiurilor şi grăsimilor sau rezultă ca subproduse ţi deşeuri ale altor industrii prelucrătoare. Clasificarea materiilor prime oleaginoase vegetale. După provenienţa lor, materiile oleaginoase de origine vegetală se clasifică în:  seminţe ale plantelor oleaginoase cultivate;  seminţe ale plantelor textile oleaginoase cultivate;  seminţe ale plantelor oleaginoase necultivate (buruieni oleaginoase);  fructe oleaginoase ale arborilor cultivaţi;  fructe oleaginoase ale arborilor de pădure;  subproduse şi deşeuri oleaginoase: o seminţe şi sâmburi oleaginoşi; o germeni oleaginoşi; o deşeuri oleaginoase ale industriei uleiurilor volatile naturale (seminţele plantelor aromatice după extragerea uleiurilor volatile prin antrenare cu vapori). Se pune condiţia ca materiile prime să aibă un conţinut minim de materii grase, astfel încât prelucrarea lor industrială să fie rentabilă. 1.4.1. Structura anatomică a seminţelor oleaginoase în general, termenul de sămânţă este folosit într-un sens mai larg în agricultură şi în practica industrială, numindu-se seminţe şi unele categorii de fructe compuse.

Seminţele şi fructele plantelor se pot deosebi pe baza caracterelor morfologice şi a însuşirilor lor diferite ca: modificarea culorii cotiledoanelor sub influenţa unor reactivi, fluorescenţa sub lumină de cuarţ etc. Din punct de vedere morfologic, seminţele propriu-zise sunt organe de reproducere ale diferitelor specii de plante care la maturitate se desprind de fruct, acesta având un rol protector temporar. Seminţele propriu-zise (fig. 4) sunt alcătuite dintr-un înveliş protector mai mult sau mai puţin tare numit tegument sau coajă (pericarp) (care le apără de acţiunile mecanice şi biochimice), endospermul (miezul sau albumenul) şi embrionul viitoarei plante.

Fig. 4 Structura morfologică a seminţei de floarea-soarelui 1-coajă; 2- tegument; 3- miez. Tegumentul, ca parte protectoare a seminţei, este format din mai multe straturi de celule lignificate. El poate fi de diferite culori, gros sau subţire, neted sau zbârcit, reticulat, costat etc. La unele seminţe tegumentul prezintă diferite formaţiuni pe baza cărora se poate identifica cu uşurinţă specia respectivă. Endospermul sau albumenul constituie rezerva de substanţe nutritive ale seminţei şi formează miezul acesteia. Seminţele care conţin endosperm se numesc albuminate şi aparţin plantelor din familiile: Euphorbiaceae, Gramineae, Papaveraceae, Solanaceae. Seminţele lipsite de endosperm se numesc exalbuminate şi aparţin plantelor din familiile Curcubitaceae, Fagaceae şi Leguminoase. La acestea endospermul este asimilat de embrion în momentul formării seminţei.

Se cunosc şi se4minţe intermediare sau parţial albuminate care au o cantitate mai mică de endosperm în vecinătatea tegumentului, aparţinând plantelor din familiile Cruciferae, Linaceae, Rosaceae. La unele seminţe, ca de exemplu floarea soarelui, endospermul există un timp foarte scurt după formarea seminţei şi apoi se resoarbe. Acestea se numesc seminţe cu albumen-femeraid. Embrionul conţine organele vegetative ale viitoarei plante: rădăciniţa, tulpiniţa, cotiledoanele şi muguraşul, care rămân în stare latentă până când sămânţa germinează. La seminţele albuminate, embrionul este în general mic în raport cu mărimea seminţei, pe când la seminţele exalbuminate embrionul este mare. Structura microscopică a celulelor (fig. 5). Seminţele oleaginoase sunt formate dintr-un număr foarte mare de celule de dimensiuni mici, variind între 340μm 2 la in, 1075μm2 la floarea soarelui şi 1873μm2 la ricin. Celula tipică a ţesutului nutritiv al seminţelor este compusă din învelişul celulei şi substanţa conţinută în interior (oleoplasma îmbibată cu ulei), granulele aleuronice, nucleul celular şi alte elemente de baza celulelor.

Fig. 5 Structura morfologică a celulelor seminţelor oleaginoase 1-membrană; 2- granule aleuronice; 3- oleoplasmă; 4- nucleul. Învelişul celular. Grosimea pereţilor celulari la majoritatea seminţelor este mică, fiind cuprinsă între 0,3-0,5μm. Excepţie fac celulele de soia, a căror grosime este de 1,3μm. Învelişul celular are de cele mai multe ori contur ondulat, în colţurile de unire a celulelor găsindu-se aşa numitul „spaţiu intercelular”; la seminţele de soia şi în spaţiile intercelulare sunt de dimensiuni mici, ceea ce face ca acestea să fie tari, mai dure, în timp ce la floarea soarelui sau la ricin ele sunt mai mari, iar seminţele se caracterizează printr-

o duritate mai mică, sunt mai fragile. Învelişul celular este format în principal din celuloză şi hemiceluloză şi la majoritatea seminţelor este de grosime mică. Oleoplasma este formată din protoplasma propriu-zisă sau citoplasma, care conţine suportul pentru uleiul dispersat uniform în citoplasmă, sub forma unor incluziuni ultramicroscopice. Volumul oleoplasmei diferă de la un soi de seminţe la altul, fiind de 75-82% din totalul intracelular la ricin, 75-76% la floarea soarelui, 74% la in şi 66-69% la soia. Granulele aleuronice sunt corpuri solide de origine proteică şi formate din cristaloizi şi globoizi acoperite de un înveliş deosebit de subţire. Cristaloizii sunt proteine gelificate care se găsesc sub formă de cristale. Se deosebesc de globoizi prin faptul că în apă se umflă, se îmbibă, descoperindu-şi astfel originea lor gelică. Globoizii sunt corpuri rotunjite, formate în special din fitină şi acid fitinic, legate de proteine. Forma şi dimensiunile granulelor aleuronice diferă foarte mult de la o sămânţă la alta. Astfel, la seminţele cu conţinut ridicat de ulei, granulele au o formă mai rotunjită, în timp ce la seminţele mai sărace în ulei au o formă colţuroasă, neregulată. Suprafaţa secţiunii lor transversale variază între 20,3μm2 la floarea soarelui şi 87,9μm2 la inul pentru ulei. 1.4.2. Caracterizarea fizico-chimică a principalelor materii prime oleaginoase Datele generale privind raportul miez-coajă precum şi principalele componente sunt următoarele (tabelul 7): Tabelul 7 Compoziţia chimică a materiilor prime oleaginoase indigene Componentul, % Conţinut de coajă Umiditate Ulei brut Proteină Subst. extractive neazotate Celuloză

Tipul Floarea soarelui 14-28 9-11 44-52 18-20

Soia

Rapiţă

Ricin 22-25 6-9 44-52 14-18

Germeni de porumb 10-11 20-30 25-28

In pentru ulei 4-6 9-11 35-38 25-27

7-12 11-13 17-19 33-36

4-6 6-8 23-42 25-28

10-15

20-23

17-20

15-17

28-30

20-23

14-18

3-6

4-6

15-18

4-6

4-5

Cenuşă

2-3

3-5

3-5

2-4

3-4

3-4

Natura lipidelor şi substanţelor de însoţire care compun uleiul brut este caracteristică fiecărei materii prime. Motivele variaţiilor în compoziţia diferitelor materii prime oleaginoase rezidă în măsurile luate pentru ameliorarea diferitelor soiuri în agrotehnica aplicată şi în condiţiile de sol şi climă. De o mare importanţă asupra compoziţiei chimice sunt de asemenea factorii legaţi de păstrarea seminţelor, cât şi de tratarea ulterioară recoltării, până la momentul prelucrării industriale. Substanţele proteice din compoziţia seminţelor oleaginoase cuprind, în diverse proporţii, aproape toate grupele de proteine. Astfel, în timp ce albumina se găseşte în cantităţi foarte mici, grupa globulinelor ocupă locul de bază variind între 8,5% la soia şi aproape 100% la floarea soarelui şi la in. În ce priveşte prezenţa aminoacizilor esenţiali, se constată că în comparaţie cu necesarul pentru consumul uman, majoritatea proteinelor au o compoziţie echilibrată, fapt ce justifică folosirea seminţelor şi a şroturilor oleaginoase ca sursă de proteină vegetală. Glucidele care se găsesc în seminţele oleaginoase sunt mai uşor sau greu asimilabile, în funcţie de grupa din care fac parte. Astfel, monozaharidele, oligozaharidele şi amidonul care sunt concentrate în miezul seminţelor sunt uşor asimilabile, în timp ce celuloza, hemiceluloza şi substanţele pectice, concentrate în coaja seminţelor, sunt greu asimilabile sau neasimilabile de organismul animal. Excepţie fac rumegătoarele, al căror sistem digestiv conţin celulază care hidrolizează celuloza până la glucoză, şrotul constituind astfel o sursă de substanţe nutritive pentru acestea. Prin descojirea seminţelor se îmbunătăţeşte calitatea şroturilor, ca urmare a creşterii conţinutului de proteine şi glucide. Apa se găseşte în seminţele oleaginoase în proporţie variabilă, în funcţie de felul seminţelor şi de calitatea lor. Însuşirile fizice ale seminţelor oleaginoase. Din analiza structurii anatomice şi chimice a diferitelor materii prime oleaginoase se pot trage însemnate concluzii practice pentru desfăşurarea procesului de producţie privind: fluxul tehnologic, în funcţie de volumul cojilor, de conţinutul în ulei; regimul tehnologic, în funcţie de grosimea pereţilor

celulari, de mărimea granulelor aleuronice; utilizarea şroturilor în scopuri alimentare sau pentru furajare; destinaţia uleiului ş.a. Pentru identificarea şi categorisirea speciilor de seminţe, pe lângă structura anatomică, caracterele morfologice şi însuşirile lor, se folosesc şi următoarele caractere de diferenţiere: contur, mărime, formă, culoare, suprafaţa tegumentului, precum şi unele formaţiuni caracteristice speciei. Conturul seminţelor este dat de proiecţia acestora pe o suprafaţă plană atunci când sunt lăsate libere. Forma seminţelor este dată de raportul dintre cele trei dimensiuni: lungime, lăţime, grosime şi poate fi sferică, ovală, oval alungită, reniformă, piriformă, cuneiformă. Mărimea se exprimă în milimetri, cele rotunde având o singură dimensiune – diametrul – iar celelalte forme trei dimensiuni – lungime, lăţime şi grosime. Culoarea seminţelor este o caracteristică pe baza căreia se identifică speciile şi uneori soiurile, dând indicaţii asupra stării de maturizare a seminţelor, a prospeţimii acestora, a condiţiilor de coacere şi de condiţionare. Suprafaţa tegumentului seminţelor variază de la o specie la alta, iar la unele seminţe suprafaţa este diferenţiată în funcţie de soi. Examinarea caracteristicilor tegumentului şi identificarea unor formaţiuni de pe suprafaţa acestuia se face cu ochiul liber, cu lupa sau cu microscopul, iar la unele seminţe, pentru identificarea speciei se utilizează metoda prin care se colorează tegumentul sau formaţiunile de pe acesta. Unele specii de seminţe prezintă fenomenul de heterocarpie respectiv, se pot prezenta în două sau mai multe forme diferite, fenomen ce se datorează modului de aşezare a florilor în inflorescenţe. Cele mai răspândite plante oleaginoase sunt: ∗

soia (Glycine hispida) – China, SUA, Rusia;

∗

arahide (Arachis hypogaea) – India, China, Nigeria;

∗

floarea soarelui (Helianthus annuus) – Rusia, Argentina, România;

∗

rapiţa (Brasica napus) – India, China, Canada, Polonia.

În ţara noastră principalele culturi oleaginoase sunt reprezentate de floarea soarelui, soia şi inul pentru ulei.

În industria uleiurilor mai pot constitui materii prime econimice şi următoarele subproduse: ∗

germeni de porumb recuperaţi din industria morăritului, amidonului şi

spirtului; ∗

seminţe de dovleac de ulei;

∗

sâmburi de struguri obţinuţi ca deşeuri în vinificaţie;

∗

seminţe de tomate obţinute ca deşeuri în industria conservelor.

1.4.3. Recepţia şi depozitarea materiilor prime oleaginoase Recepţia. La sosirea în fabrică, materiile prime oleaginoase sunt cântărite şi supuse primelor faze ale prelucrării destinate a asigura maturizarea tehnologică a seminţelor şi a crea condiţiile normale de depozitare, fără pericol de degradare. În acest scop se îndepărtează impurităţile grosiere şi excesul de umiditate. Deoarece materiile prime oleaginoase au cu precădere un caracter sezonier (excepţie făcând doar germenii de porumb care se produs permanent în morile de porumb cu degerminare), depozitarea lor se face pe perioade lungi de timp, în care pot apare, în condiţii improprii, însemnate deprecieri calitative şi cantitative. În cadrul fabricilor de ulei, materiile prime sunt depozitate pe perioade variind între 5 şi 12 zile, durată ce asigură rezervele necesare continuităţii producţiei. După construcţia lor, depozitele pot fi clasificate în silozuri celulare şi magazii etajate. În silozurile celulare se pot depozita majoritatea sorturilor de seminţe prelucrate în fabricile de ulei din ţara noastră, cu excepţia celor de ricin, din cauza rezistenţei slabe a cojii acestora. În magaziile etajate seminţele se depozitează pe planşee, întinse în straturi cu înălţimea de 1,5-3,5m, în funcţie de umiditatea lor, circulaţia făcându-se pe verticală prin tuburi comunicante sau prin deschideri în planşeu. Seminţele sunt în contact cu aerul şi lumina. Magaziile etajate sunt neeconomicoase în comparaţie cu silozurile celulare. Principalele procese care au loc în timpul depozitării sunt aceleaşi ca şi în cazul păstrării cerealelor. Încălzirea seminţelor oleaginoase are loc mult mai uşor decât

încălzirea la cereale, datorită conţinutului mare de substanţe nesaturate care promovează oxidarea nebiologică.

1.5.1. MATERII PRIME FOLOSITE ÎN INDUSTRIA PRODUSELOR ZAHAROASE În industria produselor zaharoase se folosesc următoarele materii prime de bază : Zahărul - constituie materia primă de bază în fabricarea produselor



zaharoase. El este zaharoză cu puritatea cuprinsă intre 99% şi 99,8%. Zaharoza este uşor solubilă în apă şi poate cristaliza din soluţiile apoase în cristale monocline cu punctul de topire la 185°C. Este greu solubilă în alcool. In soluţie apoasă, zaharoza este dextrogiră, iar concentraţia ei se determină polarimetric. Zaharoza nu are proprietăţi reducătoare. Sub influenţa acizilor zaharoza se hidrolizează dând Dglucoză şi D-fructoză. D-fructoza fiind puternic levogiră, iar zaharoza şi D-glucoza slab dextrogire, soluţia devine levogiră după hidroliză, de unde numele de invertire care se dă acestei hidrolize şi acela de zahăr invertit atribuit amestecului de D-glucoză şi D-fructoză. Procesul de invertire al soluţiei de zaharoză se urmăreşte polarimetric, prin măsurarea scăderii rotaţiei dextrogire Hidroliza zaharozei se mai poate realiza şi cu ajutorul enzimelor Cercetările au arătat că drojdia conţine invertază (zaharaza, pHopt = 4-5) capabilă să hidrolizeze zaharoza. Zaharoza şi soluţiile acesteia sunt rezistente la temperaturi ridicate. Prin încălzirea soluţiilor de zaharoză la temperatura de 100°C se constată că procesul spontan de hidroliză începe abia după 17-20 h, iar la 84°C acest proces începe după 43-55 h. În soluţiile de zaharoză încălzite până la 145 ° C nu se produc decât modificări chimice lipsite de importanţă, iar la încălzirea pană la 160°C se observă formarea unei cantităţi de zahăr invertit şi o modificare a culorii, 

Glucoza, siropul de glucoza şi zahărul invertit. Glucoza reprezintă o

materie primă de bază care intervine în majoritatea produselor zaharoase. Ea face parte din grupa monozaharidelor şi industrial se fabrică sub formă de sirop de

glucoză şi de glucoză solidă care se deosebesc între ele atât prin conţinutul în dextroză (glucoza, pură), cât şi prin conţinutul în dextrine. Siropul de glucoză şi glucoza se obţin prin hidroliza amidonului cu ajutorul acizilor minerali diluaţi (HCl, H2SO4). La fabricare trebuie folosit un amidon perfect pur (liber de impurităţi) pentru a se evita colorarea zemii, fenomen greu de înlăturat ulterior. Atât siropul de glucoză, cât şi glucoza solidă se pot fabrica şi sub formă de pulbere, primul prin deshidratarea siropului prin pulverizare, iar a doua, prin răzuire după solidificare prin cristalizare. Siropul de glucoză utilizat la fabricarea produselor zaharoase are un conţinut mediu de substanţa uscată de 78-80% din substanţe reducătoare calculate ca dextroză minimum 38-42% Proporţia de participare a siropului de glucoză la fabricarea produselor pe bază de caramel este cuprinsă între 5 şi 100% faţă de masa zahărului. Glucoza din siropul de glucoză are rolul de a împiedica cristalizarea zaharozei în soluţie ceea ce permite creşterea concentraţiei maselor la fierbere fără riscul cristalizării zaharozei. În

cazul produselor finite, prin prezenţa glucozei se evita

higroscopicizarea acesteia. Prin modificarea proporţiei de glucoză din masele fierte se modifică şi proprietăţile reologice ale acestora: plasticitate, maleabilitate şi consistenţa, fapt ce uşurează formarea - modelarea produselor. Pentru asigurarea unei dozări exacte, siropul de glucoză se temperează la 40-60°C. Dozarea se face volumetric cu ajutorul pompelor. Zahărul invertit este un amestec în părţi egale de glucoza si fructoză. El se dizolvă în apă iar soluţiile lui sunt levogire. La fabricarea produselor zaharoase se foloseşte pentru înlocuirea parţială sau totală a glucozei, deoarece acţionează ca un inhibitor al cristalizării zaharozei şi pentru acţiunea sa de higroscopicizare. Se preferă la fabricarea siropurilor clare şi a produselor care trebuie să rămână fragede în timp (să nu se usuce). Trebuie să precizăm faptul că zahărul invertit se formează şi la încălzirea soluţiilor de zahăr sau zahăr şi glucoză. La obţinerea zahărului invertit, siropul respectiv trebuie să fie neutralizat cu soluţie de bicarbonat de sodiu alimentar, iar până la folosire siropul de zahăr invertit trebuie păstrat la rece (< ! 5°C)pentru a nu avea modificările de culoare

Mierea de albine se constituie ca un material de adaos pentru



fabricarea masei de caramel pentru bomboane şi pentru unele umpluturi. Se foloseşte şi la obţinerea unor produse de laborator cum ar fi produsele cu consistenţă, spumoasă, nuga. Mierea de albine, pe lângă capacitatea sa de îndulcire, are şi capacitatea de aromatizare în funcţie de tipul de miere (de salcâm, de tei, polifloră). 

Boabele de cacao sunt seminţele fructului arborelui de cacao

(Theobroma cacao) care creşte în regiunile ecuatoriale şi tropicale ca: America Centrală, partea de nord a Americii de Sud, Africa, în special în partea occidentală, sudul Asiei, în special în Indonezia, precum şi în câteva insule australiene. Fructele de cacao au o formă alungită, având lungimea de 25-30cm şi diametrul de 6-10cm, în interiorul lor sunt aşezate pe 5-8 rânduri 25-40 seminţe (boabele de cacao) care au aproximativ formă de migdală. Boabele de cacao în stare coaptă au o culoare albă până la roz sau violet palid. Ele sunt învelite într-o pieliţă subţire si înconjurate de carnea fructului care este de culoare roz, lipicioasă, cu gust dulce acrişor. La capătul rotunjit al bobului se afla un embrion mic şi fraged. Scoase din carnea fructului (pulpa) boabele de cacao au un pronunţat gust amarastringent, iar în secţiune o culoare violetă-gri. Multiplele varietăţi de boabe de cacao sunt de două tipuri principale : Criollo şi Forastero. Culturile Criollo dau boabe de cacao de calitate superioară, cu aromă şi gust fin, aciditate mică şi conţinut de substanţe tanante mic. Această cultură dă boabele de cacao: Arriba, Caracas, Grenada, Ceylon, Puerta-Cabello, Venezuela, Samoa, Java, Guayaquil etc. Culturile Forastero dau boabele de cacao : Bahia, Para, Accra (Ghana), Kamerun. Nigeria, San-Thome, 'Fernando-Po etc. Culturile Forastero sunt cele mai răspândite, deoarece sunt mai puţin pretenţioase şi dau producţii mari. După recoltare, fructele coapte sunt tăiate cu nişte cuţite speciale şi din ele se scot boabele de cacao, care sunt supuse unui proces de fermentare. În acest scop, ele se aşează în grămezi de ~ 1 m înălţime şi se lasă astfel 5-6 zile, timp în care se

produce mai întâi o fermentaţie alcoolică şi apoi o fermentaţie acetică a pulpei care a rămas pe seminţe, de asemenea, are ioc şi o fermentaţie în interiorul seminţelor. În timpul fermentării în boabele de cacao se produc următoarele transformări (tabelul 10): − inactivarea ţesuturilor vii şi a embrionului, înlăturându-se astfel posibilitatea de încolţire a boabelor de cacao ; − oxidarea

parţială

a

substanţelor

tanante, datorită

căreia

se

atenuează gustul astringent, dispare amăreala neplăcută şi se îmbunătăţeşte aroma; − miezul

bobului

se

strânge, coaja

separându-se

mai

uşor, iar

culoarea boabelor se schimbă din violet în brun. Tabelul 10 Modificări în compoziţia chimică a boabelor de cacao în timpul fermentării şi uscării Denumirea părţilor componente Apă Substanţe proteice Teobromină Cafeină Grăsime Glucoză Amidon Substanţe tanante Pectină Colorant organic roşu de cacao Celuloză Acid tartric dextrogir (liber) Acid acetic (liber) Acid tartric dextrogir (legat) Substanţe minerale TOTAL

Compoziţia boabelor proaspete, Kg 37,637 7,227 1,352 0,108 29,256 0,991 3,764 5,004 0,657 2,952 8,142 0,079 0,477 2,354 100,00

Compoziţia boabelor fermentate şi uscate Kg % 3,675 6,09 6,478 10,73 1,003 1,66 0,032 0,05 29,256 48,41 0,604 1,00 3,21 5,33 3,610 5,97 1,178 1,95 1,390 2,30 6,517 10,78 0,328 0,54 0,544 0,90 0,377 0,62 2,219 3,67 60,432 100,00

Compoziţia chimică a boabelor de cacao. Untul de cacao constituie 48-50% din greutatea boabelor de cacao fermentate şi uscate. La temperatura camerei este

solid şi frage, imprimând ciocolatei această caracteristică. Se topeşte la 32°C. Poate fi păstrat timp îndelungat fără sa râncezească. Teobromina face parte din grupa purinelor şi este caracteristică boabelor de cacao. Ea este un excitant al sistemului cardio-vascular Se prezintă sub forma unui praf alb microcristalin cu gust amar. Acizii organici identificaţi în compoziţia boabelor de cacao sunt următorii: malic, tartric dextrogir, oxalic şi citric. Hidraţii de carbon. Amidonul ocupă primul loc, ajungând până la 7% din greutatea miezului de boabe de cacao. Se mai găsesc celuloză şi pentozani. Substanţele proteice sunt puţin studiate. S-a stabilit numai că ele reprezintă 10,4-11,4% din greutatea boabelor şi sunt în special albumine şi globuline. Substanţele

aromatice

se

compun

din

produşi

uşor

volatili, care

se

volatilizează în timpul prăjirii boabelor şi finisării ciocolatei, şi produşi greu volatili. Produşii uşor volatili sunt, în general, substanţe cu mirosuri neplăcute şi îndepărtarea lor influenţează favorabil aroma şi gustul boabelor de cacao. Pentru aroma ciocolatei şi a produselor de cacao, produşii greu volatili au o importanţa foarte mare. Aceştia sunt solubili în untul de cacao; pot fi antrenaţi cu vapori de apa şi apoi extraşi cu eter. Substanţele minerale. Conţinutul în cenuşă al boabelor de cacao este cuprins între 2,5-3%. Substanţele minerale care se găsesc în cenuşă sunt în special potasiul, fosforul şi magneziul. Recepţionarea boabelor de cacao. Proprietăţile apreciate în primul rând la boabele de cacao sunt aroma, gustul şi culoarea, prezentând interes şi următoarele date : − lungimea medie a boabelor de cacao, care trebuie să fie de 20-25mm; − grosimea medie, care trebuie să fie de ~ 1/5 din lungime; − greutatea medie, care trebuie să fie de minimum 103g pentru 100 boabe de cacao ; − proporţia de coajă, care trebuie să fie cuprinsă între 11-16% din greutatea totală a boabelor.

Pentru prelucrarea boabelor de cacao prezintă importanţă o serie de factori ca : - procentul de coajă ; - conţinutul de grăsime în miez ; - umiditatea ; - procentul de germeni După caracteristicile organoleptice, boabele de cacao se pot clasifica în trei calităţi : 

calitate superioară : Ceylon, Java, Puerto-Cabello, Caracas, Carupano, Arriba, Guayaquil, Bahia ;



calitate medie : Accra, San-Thome, Kamerun, Fernando-Po, Ţrinidad, Grenada, Portorico, Costa-Rica.

Boabe de cacao de calitate inferioară pot exista la fiecare varietate, mai sus fiind enumerate numai cele mai des întâlnite. Depozitarea boabelor de cacao. Boabele de cacao sosite în fabrică trebuie să fie depozitate în condiţii corespunzătoare , care să le asigure păstrarea calităţii lor şi să evite pagubele ce ar putea surveni din cauza mucegăirii sau dezvoltării dăunătorilor. Când boabele de cacao s-au umezit în timpul transportului, ele trebuie imediat deşertate în saci, întinse pe podea în camere curate şi bine aerisite, unde vor fi lopătate pentru a se usca. După uscare pot fi puse din nou în saci, aceştia depozitându-se în stive rânduite în aşa fel încât să aibă distanţa între ele pentru a circula aerul. În prezent, depozitarea boabelor de cacao se face în silozuri prevăzute cu instalaţii care să asigure o ventilaţie continuă şi activă. Această ventilaţie nu se poate face în condiţii bune atunci când boabele de cacao sunt depozitate în saci, recomandându-se depozitarea boabelor de cacao în silozuri. Acestea trebuie construite astfel încât să permită trecerea continua a unei mari cantităţi de aer printre boabele de cacao.

Aerul este introdus în celulele cu boabe de cacao, de jos în sus, parcurgând întreaga masă de boabe. În felul acesta se evită atât acţiunea dăunătorilor, cât şi mucegăirea boabelor de cacao. •

Grăsimile. Din varietatea mare de grăsimi care există, în industria

produselor zaharoase se folosesc pe scară mare untul de vacă, uleiurile vegetale solidificate şi untul de cacao. Untul se fabrică, în ţara noastră, în mai multe calităţi : extra, superioară, calitatea I-îi şi calitatea a II-a. La fabricarea produselor zaharoase se foloseşte untul de calitatea I-îi. Pe lângă grăsimi, untul conţine şi vitamine liposolubile. Untul se caracterizează printr-un miros şi gust plăcut, culoare alb-gălbuie şi o consistenţă compactă şi uniformă. Untul trebuie depozitat la temperatura de ~ 0°C. Grăsimi vegetale solidificate (plantol, margarină) - sunt uleiuri vegetale solidificate prin adiţionare de hidrogen la dublele legături ale acizilor graşi nesaturaţi care intră în constituţia lor. Plantolul se prezintă sub forma unei mase onctuoase, omogene, iar în stare topită este limpede, fără suspensii şi fără sedimente. În stare solidă are o culoare albgălbuie şi un gust plăcut. Punctul de topire este cuprins între 32 şi 35"C. Margarina se fabrică din diferite grăsimi (vegetale sau animale) rafinate, cu adaos de apă sau lapte pasteurizat, în care s-au introdus bacterii lactice selecţionate, pentru ca prin substanţele rezultate din fermentarea lactozei produsul să capete proprietăţi organoleptice asemănătoare cu ale untului. Pentru obţinerea unei culori asemănătoare untului se incorporează diverşi coloranţi. Aromatizarea produsului se face cu un amestec de esteri (acetat de etil, benzoat de etil etc.). Grăsimile sunt emulsionate, folosindu-se ca emulgator lecitina sau mono- şi digliceridele. Pentru ca produsul să fie cât mă asemănător untului se asigură cam acelaşi punct de topire (28-36°C) Si acelaşi conţinut de apă. În plus, se poate adăuga şi vitamina A pentru îmbogăţirea valorii nutritive a produsului. Grăsimile folosite la prepararea produselor zaharoase contribuie la creşterea valorii nutriţionale şi la evidenţierea aromei şi gustului acestora Grăsimile intervin şi în determinarea unor caracteristici texturale (plasticitate), reducerea higroscopicităţii

produselor finite, reducerea tendinţei de lipire de ambalaj, reţinerea şi conservarea mai bună a aromei intrinseci legată de produs, respectiv a aromatizanţilor adăugaţi. •

Laptele praf este produsul obţinut prin deshidratarea laptelui integral,

a laptelui degresat, sau a altor produse lactate ca smântână, zerul etc. În timpul fabricaţiei trebuie să se ţină seama că unele componente ale laptelui (albumina, lactoza şi sărurile) sunt mai sensibile la acţiunea căldurii şi procesul trebuie astfel condus ca acestea să fie protejate, pentru a se obţine un produs de cea mai bună calitate şi cu un grad maxim de solubilitate. În industria produselor zaharoase se foloseşte laptele praf obţinut din lapte integral. Din punct de vedere organoleptic, laptele praf fabricat din lapte integral trebuie să îndeplinească următoarele condiţii : − să aibă o granulaţie fină, uniformă, fără aglomerări ; − gustul şi mirosul laptelui praf reconstituit trebuie să fie plăcute, specifice laptelui integral, fără nuanţe străine ; − culoarea laptelui praf şi a celui reconstituit trebuie să fie albă cu o uşoară nuanţa gălbuie, care se intensifică în măsura în care creşte conţinutul de grăsime. •

Laptele concentrat se obţine prin adăugarea în lapte a zahărului într-o

anumită proporţie şi concentrarea lui sub vid, până ia o limită stabilită, prin evaporarea unei anumite cantităţi de apă din amestecul obţinut. Laptele concentrat de calitate superioară se prezintă la temperatura obişnuită sub forma unui lichid uşor vâscos alb-gălbui, foarte uşor crem, cu gust dulce plăcut; este omogen în toata masa şi nu conţine cristale mari de lactoză sau zahăr. În industria produselor zaharoase se foloseşte la fabricarea caramelelor şi a bomboanelor cu lapte. •

Sâmburii graşi. Sâmburii graşi se găsesc în diferite fructe (migdale,

alune, arahide, nuci, caise). Sâmburii conţin cantităţi mari de grăsime, substanţe azotoase, substanţe de aromă Sâmburii contribuie la creşterea valorii nutritive a produselor zaharoase. Miezul din sâmburii graşi se întrebuinţează sub formă întreagă,

sfărâmată sau măcinată, în stare crudă sau prăjită. Miezul se poate amesteca cu zahăr pudră, soluţii de zahăr sau cu zahăr caramelizat. Sâmburii se folosesc pentru : − obţinerea maselor de paste de tip marţipan, pralină; − fabricarea drajeurilor, bomboanelor fine de ciocolată, rahatului, produselor de laborator, sub formă de nucleu sau material de adaos : − fabricarea tahânului şi halviţei; − ca decoruri şi masă de adaos în ciocolată, creme, produse de laborator. •

Seminţele

oleaginoase

folosite

în

industria

produselor

zaharoase

sunt reprezentate de seminţele de floarea soarelui, seminţele de susan şi mac. Primele două se folosesc în cantitate importante la fabricarea halvalei Ca materii prime auxiliare în industria produselor zaharoase se pot folosi : •

Amidonul se foloseşte în industria produselor zaharoase fie ca

materie primă la fabricarea unor produse (ex. rahat), fie ca material auxiliar pentru imprimarea negativelor formelor unor produse

care

se prelucrează prin

turnare

(jeleuri, cremoze, bomboane salon, unele interioare de drajeuri etc.). •

Fructele

au

o

importanţă

deosebită

în

industria

produselor

zaharoase, datorită faptului ca îmbunătăţesc sau completează proprietăţile gustative ale acestora, cât şi contribuţia lor la lărgirea gamei de sortimente. Fructele se utilizează sub formă de : •

fructele conservate prin uscare (stafide, smochine, caise) se folosesc

la fabricarea drajeurilor, ciocolatei, rahatului, prăjiturilor ; •

fructele sub formă de paste (mere, pere, gutui, vişine, caise, piersici,

zmeură, căpşuni etc.) se folosesc la obţinerea umpluturilor pentru bomboane şi la fabricarea jeleurilor din fructe naturale; •

fructele în alcool (vişine, struguri, prune etc.) se folosesc ca interioare

pentru bomboane fine de ciocolată; •

fructele confiate (coaja de pepene verde, coaja de portocale, de

mandarine, gutui, pere etc) se folosesc ca interioare pentru drajeuri cu fructe şi pentru decoruri la produse de patiserie.

Fructele şi derivatele din fructe se folosesc pentru : 

prepararea

marcurilor (fragi, măceşe, zmeură, vişine) - semifabricate

cu

utilizare în industria produselor zaharoase; 

prepararea

umpluturilor

pentru

bomboane (afine, caise, mere, mure,

zmeură, smochine); 

prepararea interioarelor pentru bomboane fine de ciocolată, fondant (caise,

gutui, vişine); 

prepararea jeleurilor (corcoduşe, mere. prune, gutui);



prepararea

fructelor

glasate

din

fructe

confiate (caise, curmale, gutui,

mere. pere, vişine); 

prepararea interioarelor pentru drajeuri (stafide, struguri, smochine, măceşe

etc.);

•



prepararea unor aromatizanţi (banane, ananas, zmeură, cocos, pere, caise);



extragerea coloranţilor (fragi, zmeură, căpşuni, vişine, afine etc.). Substanţe de gelificare. Agar-agarul este o substanţă care se extrage din

unele alge marine ce trăiesc în special în mările din extremul orient (Marea Chinei, Marea Japoniei, Marea Galbenă). În apă caldă el dă un produs gelatinos, folosit !a fabricarea jeleurilor. Se prezintă sub formă de fire subţiri, formate dintr-un material cu aspect gelatinos şi mătăsos sau sub formă de praf. În afară de agar-agar, în industria produselor zaharoase se mai folosesc, ca substanţe gelifiante, pectina şi gelatina. •

Emulgatori-stabilizatori. Lecitina face parte din clasa fosfatidelor, fiind un

derivat al digliceridei în compoziţia căreia intră radicalul acid fosforic şi colina Se obţine industrial prin extragere din uleiul de soia. În industria produselor zaharoase, lecitina se foloseşte la fabricarea ciocolatei, ca emulgator, precum şi pentru scăderea vâscozităţii. •

Acizii alimentari se folosesc în următoarele scopuri : − dau produselor un gust acrişor plăcut; − provoacă

invertirea parţială

cristalizarea lui; − pun în evidenţă aroma.

a zahărului, împiedicând

prin

aceasta

Dintre acizii organici alimentari, se folosesc în special acizii citric şi tartric •

Substanţele colorante. Produsele zaharoase se colorează în scopul de a le

face mai atrăgătoare, insă legislaţia sanitară în vigoare limitează numărul şi felul coloranţilor deoarece unii dintre ei sunt toxici. Coloranţii alimentari pot fi : −

naturali : maron (obţinut prin arderea zahărului), roşu (obţinut prin

extragerea lui din diferite fructe sau din cochenilla care este de origine animală), verde (obţinut prin extragere din clorofilă), galben (obţinut prin extragere din şofran) ; −

sintetici - obţinuţi pe cale chimică din diverşi produşi rezultaţi la

distilarea cărbunelui : amarant (roşu), naftol (galben), tartrazina (galben), indigo (albastru). •

Substanţele aromatizante se folosesc la fabricarea

produselor

zaharoase pentru a da acestora mirosuri şi gusturi plăcute, făcând posibilă o dezvoltare considerabilă a numărului de sortimente Aromele pot fi: -

naturale - se obţin prin distilare sau extracţie din fructe, sâmburi,

scoarţe, frunze, flori, rădăcini etc.; sunt lichide incolore sau de culoare gălbuie până la brun deschis, solubile în alcool sau eter. Sunt sensibile la aer şi lumină, din această cauză păstrându-se în sticle colorate, bine închise. Cele mai utilizate sunt uleiurile de citrice (portocale, lămâi), uleiul de mentă, uleiul de migdale amare, vanilia, uleiul de bergamot; -

sintetice - sunt esteri ai acizilor organici saturaţi; au miros şi gust de

fructe; sunt foarte puţin solubile în apă, însă se dizolvă în alcool, eter şi benzen. Calitatea aromelor se apreciază mai mult după caracteristicile lor organoleptice : miros, gust si uneori culoare şi limpezime. Pentru aceasta, ele sunt supuse probelor de laborator când se stabileşte puterea de aromatizare şi se fixează doza respectivă. Aceste probe se fac pe produsele ce urmează a fi aromatizate. Dozele exagerate de arome dau produselor gusturi neplăcute, de aceea dozarea lor trebuie sa fie foarte strictă. •

Băuturile alcoolice sunt folosite ca solvenţi pentru aromatizanţi sau

coloranţi cât şi pentru conservarea unor fructe. Rachiurile din fructe (prune, caise, cireşe, vişine), din materiile amidonoase (whiski, vodcă), distilatele din vin (coniac),

lichiorurile pot fi utilizate la fabricarea maselor de tip lichior-sirop sau la alcătuirea interioarelor de drajeuri, bomboane fine de ciocolată etc. •

Băuturile nealcoolice pe bază de cafea, ceai, cacao, ciocolata sunt utilizate

ca aromatizanţi. coloranţi pentru unele umpluturi sau ca adaos la fabricarea bomboanelor fine, a celor medicinale sau a produselor de laborator.