Tehnologia Prelucrarii Produselor Agricole

Tehnologia prelucrării produselor agricole

MARIN DUMBRAVĂ

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII PRODUSELOR AGRICOLE

EDITURA

CERES

3

Tehnologia prelucrării produselor agricole

ISBN ...................

4

Tehnologia prelucrării produselor agricole

MARIN DUMBRAVĂ Universitatea de Ştiinţe Agronomice şi Medicină Veterinară Bucureşti

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII PRODUSELOR AGRICOLE

EDITURA CERES BUCUREŞTI 2004

5

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Referent ştiinţific: Prof. Univ. dr. Gheorghe Valentin ROMAN Membru Corespondent al Academiei de Ştiinţe Agricole şi Silvice

Descrierea CIP a Bibliotecii Naţionale Tehnologia prelucrării produselor agricole / M. Dumbravă Editura Didactică si Pedagogica Bucureşti, 2015 ISBN ...................

@ Copyright 2015 Toate drepturile prezentei ediţii sunt rezervate autorului. Nici o parte din această lucrare nu poate fi reprodusă, stocată sau transmisă indiferent prin ce formă fără acordul prealabil scris al autorului.

6

Tehnologia prelucrării produselor agricole

CUPRINS PREFAŢĂ …………………………………………………………….

Pag. 1

CAPITOLUL 1: Recepţionarea, condiţionarea şi conservarea produselor agricole boabe .......................................... 1.1. Recepţionarea produselor agricole boabe ...................................... 1.1.1. Aspecte generale ................................................................. 1.1.2. Recepţionarea produselor agricole boabe ............................. 1.2. Compartimentarea şi depozitarea produselor agricole ................... 1.2.1. Criterii pentru compartimentarea produselor ……………… 1.2.1.1. Compartimentarea pe specii …………………………. 1.2.1.2. Compartimentarea în funcţie de umiditate …………... 1.2.1.3. Compartimentarea în funcţie de conţinutul de impurităţi ……………………………………………... 1.2.1.4. Compartimentarea în funcţie de masa hectolitrică …... 1.2.1.5. Compartimentarea în funcţie de starea sanitară ……... 1.2.1.6. Compartimentarea în funcţie de alte particularităţi calitative ……………………………………………… 1.2.1.7. Compartimentarea în funcţie de tipul depozitului 1.2.2. Depozitarea produselor agricole boabe ……………………. 1.2.2.1. Depozitarea produselor agricole pe plan mondial …… 1.2.2.2. Depozitarea secundară a produselor agricole în România ……………………………………………… 1.2.3. Depozitarea produselor agricole boabe în magazii ............... 1.2.3.1. Înălţimea stratului de depozitare în vrac în magazii pe orizontală ……………………………………………... 1.2.3.2. Depozitarea porumbului ştiuleţi ................................... 1.2.3.3. Înălţimea stratului de depozitare în vrac a produselor cu destinaţia sămânţă în magazii pe orizontală ………. 1.2.3.4. Depozitarea produselor în saci ………………………. 1.3. Caracteristicile masei de seminţe ................................................... 1.3.1. Ecosistemul post recoltă ........................................................ 1.3.2. Însuşirile fizice ale masei de seminţe .................................... 1.3.2.1. Capacitatea de curgere ................................................. 1.3.2.2. Autosortarea ................................................................. 1.3.2.3. Porozitatea .................................................................... 1.3.2.4. Sorbţiunea .................................................................... 1.3.2.5. Higroscopicitatea ......................................................... 1.3.2.6. Conductibilitatea termică ............................................. 1.4. PROCESELE FIZIOLOGICE ÎN MASA DE SEMINŢE ÎN TIMPUL PĂSTRĂRII ……. 1.4.1. Respiraţia .............................................................................. 1.4.2. Încolţirea seminţelor în timpul păstrării ................................ 1.4.3. Încingerea masei de seminţe ................................................. 1.5. Condiţionarea seminţelor ............................................................... 1.5.1. Curăţirea seminţelor .............................................................. 7

3 3 3 4 5 5 5 6 6 7 7 8 9 9 9 11 12 12 14 15 15 16 16 17 17 18 19 20 21 22 23 23 24 25 26 26

Tehnologia prelucrării produselor agricole

1.5.2. Sortarea ................................................................................. 1.5.3. Uscarea seminţelor ................................................................ 1.5.3.1. Uscarea prin solarizare ................................................. 1.5.3.2. Uscarea artificială ........................................................ 1.5.3.3. Uscarea la aer ............................................................... 1.5.3.4. Uscarea prin aerare activă ............................................ 1.5.3.5. Uscarea prin draierare .................................................. 1.6. Modificări ale masei de seminţe în timpul păstrării ....................... 1.7. Spaţii pentru depozitarea produselor agricole ................................ 1.7.1. Aspecte generale ................................................................... 1.7.2. Spaţii pentru depozitare pe orizontală ................................... 1.7.3. Spaţii pentru depozitare pe verticală ..................................... 1.7.4. Pregătirea spaţiilor pentru depozitare .................................... 1.8. Metode de conservare a produselor agricole boabe ....................... 1.8.1. Păstrarea produselor în stare uscată ...................................... 1.8.2. Păstrarea seminţelor la temperaturi scăzute .......................... 1.8.3. Păstrarea seminţelor prin aerare activă ................................. 1.8.4. Păstrarea prin asfixiere (autoconservarea) ............................ 1.8.5. Păstrarea cu ajutorul substanţelor chimice ............................ 1.8.6. Păstrarea seminţelor prin iradiere .......................................... 1.9. Procese de alterare în masa de produse depozitate ........................ 1.9.1. Dezvoltarea insectelor ........................................................... 1.9.2. Combaterea insectelor şi acarienilor ..................................... 1.9.3. Rozătoarele ............................................................................ 1.9.4. Alterările mecanice ............................................................... 1.9.5. Diagrame de conservare ........................................................

27 28 28 29 30 30 30 30 33 33 34 36 38 39 39 41 41 43 43 44 44 46 48 48 49 49

CAPITOLUL 2: Filiera grâu pentru morărit ......................................... 2.1. INTRODUCERE ........................................................................... 2.2. PRODUCEREA MATERIEI PRIME ............................................ 2.2.1. Situaţia grâului pe plan mondial ........................................... 2.2.2. Situaţia grâului în România ................................................... 2.2.3. Recepţionarea, condiţionarea şi conservarea grâului ............ 2.2.4. Gradarea grâului – criterii, metodologie ............................... 2.2.4.1. Importanţa gradării grâului .......................................... 2.2.4.2. Reguli generale pentru alocarea gradelor ..................... 2.2.4.3. Alocarea gradelor speciale ........................................... 2.2.4.4. Tehnici si plan de gradare pentru grâu – Factori de gradare ....................................................................................... 2.2.4.5. Alocare grade .............................................................. 2.2.4.6. Determinari suplimentare .............................................................................................. ................ 2.3. Calitatea grâului ............................................................................. 2.3.1. Noţiuni generale .................................................................... 2.3.2. Valoarea de morărit a grâului ................................................ 2.3.3. Valoarea de panificaţie .......................................................... 2.3.4. Valoarea biscuitieră şi pastieră .............................................. 2.3.5. Valoarea furajeră ................................................................... 2.4. Procesul de morărit-transformarea grâului în făină .......................

51 51 52 52 54 55 57 57 58 58

8

59 59 59 65 65 68 68 69 69 72

Tehnologia prelucrării produselor agricole

2.4.1. Compoziţia histologică şi chimică a bobului ........................ 2.4.2. Influenţa calităţii grâului asupra produselor de morărit ........ 2.4.3. Procesul tehnologic de măcinat ……………………………. 2.4.3.1. Curăţirea grâului .......................................................... 2.4.3.2. Decojirea şi perierea boabelor ..................................... 2.4.3.3. Spălarea ........................................................................ 2.4.3.4. Condiţionarea grâului ................................................... 2.4.3.5. Amestecul de grâu ........................................................ 2.4.3.6. Şrotuirea ....................................................................... 2.4.3.7. Sortarea şi curăţirea grişurilor ...................................... 2.4.3.8. Desfacerea …………………………………………… 2.4.3.9. Măcinarea grişurilor mici şi a dunsturilor …………… 2.5. Gradul de extracţie ………………………………………………. 2.6. Proprietăţile făinii ……………………………………………….. 2.6.1. Activitatea enzimatică ……………………………………... 2.6.2. Aciditatea făinii ……………………………………………. 2.6.3. Maturizarea făinii ………………………………………….. 2.6.4. Albirea ……………………………………………………... 2.6.5. Umiditatea ............................................................................. 2.7. Ridicarea nivelului calitativ al făinii .............................................. 2.7.1. Vitaminizarea ........................................................................ 2.7.2. Proteinizarea .......................................................................... 2.8. Turboseparaţia ................................................................................ 2.9. Valoarea de morărit ........................................................................ 2.10. Friabilitatea .................................................................................. 2.11. Depozitarea grâului şi făinii .........................................................

72 74 78 80 82 85 85 87 89 90 91 93 95 97 100 101 101 102 102 102 103 103 104 105 106 107

CAPITOLUL 3: Procesul de panificaţie ............................................... 3.1. De la făină la aluat şi de la aluat la pâine ....................................... 3.1.1. Frământarea aluatului ............................................................ 3.1.1.1. Condiţiile de frământare ............................................... 3.1.1.2. Transformări fizico-chimice care se petrec în aluat ..... 3.1.1.3. Dezvoltarea unei reţele proteice ................................... 3.1.1.4. Rolul apei ..................................................................... 3.1.1.5. Transformările constituenţilor făinii ............................ 3.1.1.6. Proprietăţile reologice ale aluatului ............................. 3.1.1.7. Apariţia caracterului colant/aderent ............................. 3.1.2. Fermentaţia ............................................................................ 3.1.3. Prepararea aluatului ............................................................... 3.1.3.1. Pregătirea materiilor prime .......................................... 3.1.3.2. Reţete de fabricaţie ...................................................... 3.1.3.3. Parametrii tehnologici .................................................. 3.1.3.4. Prelucrarea materiilor prime ........................................ 3.1.4. Frământarea aluatului ............................................................ 3.1.5. Divizarea aluatului ................................................................ 3.1.6. Modelarea aluatului ............................................................... 3.1.7. Dospirea finală ...................................................................... 3.1.8. Coacerea ................................................................................ 3.1.9. Răcirea pâinii ........................................................................ 3.2. Pierderi de fabricaţie ......................................................................

109 109 110 111 113 113 114 116 116 116 117 121 121 122 126 127 132 134 135 136 137 141 142

9

Tehnologia prelucrării produselor agricole

3.3. Depozitarea, răcirea şi livrarea pâinii ............................................. 3.4. Regulatori pentru făinuri şi agenţi de creştere pentru aluaturi …...

143 144

CAPITOLUL 4: Fabricarea pastelor fainoase ……………………….. 4.1. Structura sortimentală a pastelor făinoase ………………………. 4.2. Proprietăţile organoleptice, nutriţionale şi igienice ale pastelor făinoase ………………………………………………………….. 4.3. Materii prime pentru fabricarea pastelor făinoase ………………. 4.3.1. Făina de grâu pentru paste făinoase ……………………….. 4.3.2. Apa ………………………………………………………… 4.3.3. Alte materii pentru fabricarea pastelor făinoase …………... 4.4. Prepararea aluatului pentru paste făinoase ………………………. 4.4.1. Procesele ce au loc la prepararea aluatului pentru paste făinoase ……………………………………………………. 4.4.2. Frământarea aluatului ……………………………………… 4.5. Modelarea aluatului pentru paste făinoase ………………………. 4.5.1. Variante de modelare a aluatului …………………………... 4.5.2. Factorii care influenţează calităţile tehnologice pentru modelare ale aluatului ………………………………………... 4.5.3. Conducerea procesului de modelare ………………………. 4.6. Uscarea pastelor făinoase ………………………………………... 4.6.1. Procesul de uscare a pastelor făinoase …………………….. 4.6.2. Metode de uscare a pastelor făinoase ……………………… 4.7. Ambalarea pastelor făinoase …………………………………….. 4.8. Factorii care influenţează păstrarea pastelor făinoase ……

147 148

CAPITOLUL 5: Fabricarea amidonului ............................................... 5.1. Procesul tehnologic de fabricare a amidonului .............................. 5.1.1. Înmuierea .............................................................................. 5.1.2. Degermarea prin măcinat grosier .......................................... 5.1.3. Măcinatul fin şi cernerea ....................................................... 5.1.4. Rafinarea amidonului şi proteinelor ...................................... 5.1.5. Produse şi co-produse de la fabricarea amidonului .............. 5.2. Sectoare utilizatoare de amidon .....................................................

168 171 171 172 172 172 174 174

CAPITOLUL 6: Filiera orz şi orzoaică pentru fabricarea berii ............ 6.1. Fabricarea malţului ........................................................................ 6.1.1. Calitatea materiei prime pentru fabricarea malţului .............. 6.1.2. Producerea malţului ……………………………………….. 6.2. Fabricarea berii .............................................................................. 6.2.1. Concasarea-măcinarea malţului ............................................ 6.2.2. Brasarea-plămăzeala ............................................................. 6.2.3. Fierberea mustului ................................................................. 6.2.4. Limpezirea şi răcirea mustului .............................................. 6.2.5. Fermentaţia mustului ............................................................. 6.2.6. Maturarea berii ...................................................................... 6.2.7. Filtrarea berii ......................................................................... 6.2.8. Stabilizarea coloidală a berii ................................................. 6.2.9. Pasteurizarea berii ................................................................. 6.2.10. Condiţiile de păstrare a berii ...............................................

177 177 178 181 189 189 190 192 193 195 199 200 201 202 203

10

150 154 154 155 155 155 155 156 157 158 158 160 161 161 163 165 165

Tehnologia prelucrării produselor agricole

CAPITOLUL 7: Filiera fabricarea uleiului alimentar ........................... 7.1. Introducere ..................................................................................... 7.2. Producţia de seminţe oleaginoase în lume şi în România ……….. 7.3. Recepţionarea, condiţionarea şi conservarea seminţelor de floarea-soarelui, soia şi rapiţă ......................................................... 7.3.1. Gradarea seminţelor oleaginoase .......................................... 7.3.2. Procesele de degradare a seminţelor oleaginoase în intervalul de la recoltare până la procesare ........................... 7.3.3. Condiţionarea seminţelor de floarea-soarelui ....................... 7.4. Fabricarea uleiului alimentar din floarea-soarelui ......................... 7.4.1. Triturarea ............................................................................... 7.4.2. Extracţia cu solvenţi organici ................................................ 7.4.3. Rafinarea uleiului .................................................................. 7.5. Modificări ale componentelor uleiurilor vegetale în timpul rafinării ........................................................................................... 7.6. Îmbutelierea uleiului şi etichetarea ................................................ 7.7. Fabricarea margarinei .................................................................... 7.7.1. Materii prime şi auxiliare ...................................................... 7.7.2. Influenţa procesului de fabricaţie asupra calităţii margarinei 7.8. Utilizări nealimentare ale uleiurilor vegetale ................................. 7.9. Alte utilizări ale florii-soarelui .......................................................

206 206 210

CAPITOLUL 8: Filiera fabricarea zahărului ………………………… 8.1. Istoria zahărului 8.1.1. Locul zahărului în viaţa noastră cotidiană ………………… 8.1.2. Planta şi omul sunt complementari ………………………... 8.1.3. Fără efecte secundare ……………………………………… 8.2. Importanţa economică a zahărului ………………………………. 8.2.1. Zahărul în lume ………………………………………... 8.2.2. Dezvoltarea industriei zahărului în România ………….. 8.3. Calitatea tehnologică a sfeclei de zahăr ......................................... 8.3.1. Compoziţia chimică a sfeclei de zahăr .................................. 8.3.2. Maturitatea sfeclei de zahăr .................................................. 8.3.3. Indicii de apreciere a calităţii sfeclei de zahăr …………….. 8.4. Recoltarea sfeclei de zahăr ............................................................. 8.4.1. Decoletarea sfeclei şi curăţirea de pământ ............................ 8.4.2. Sortarea sfeclei ...................................................................... 8.4.3. Transportul sfeclei din câmp la fabrică ................................. 8.5. Depozitarea sfeclei de zahăr ........................................................... 8.6. Însuşirile fizice şi mecanice ale sfeclei de zahăr ............................ 8.7. Procesul tehnologic de fabricaţie a zahărului ................................. 8.7.1. Transportul sfeclei în fabrică şi spălarea ............................... 8.7.2. Tăierea sfeclei de zahăr şi obţinerea tăiţeilor de sfeclă ......... 8.7.3. Extracţia zahărului din tăiţei şi obţinerea zemii de difuzie ... 8.7.4. Purificarea zemii de difuzie .................................................. 8.7.5. Concentrarea zemii subţiri .................................................... 8.7.6. Fierberea şi cristalizarea zahărului ........................................

257 257 258 259 260 260 260 265 266 268 270 271 274 275 275 276 276 279 282 282 284 285 287 293 295

11

214 215 218 223 225 226 233 238 242 248 249 249 251 252 254

Tehnologia prelucrării produselor agricole

8.7.7. Centrifugarea masei groase de produs I ................................ 8.7.8. Afinarea zahărului brut produs final ..................................... 8.7.9. Condiţionarea şi depozitarea zahărului cristal ......................

297 299 300

CAPITOLUL 9: TEHNOLOGIA ABATORIZĂRII ANIMALELOR 9.1. Aspecte generale ………………………………………………… 9.2. Organizarea abatorizării animalelor …………………………….. 9.3. Tehnologia abatorizării şi obţinerii carcaselor ………………….. 9.3.1. Recepţia animalelor vii ……………………………………. 9.3.2. Pregătirea pentru sacrificare ………………………………. 9.3.3. Suprimarea vieţii animalelor ………………………………. 9.3.4. Prelucrarea iniţială a animalului …………………………… 9.3.5. Prelucrarea carcaselor ……………………………………… 9.3.6. Interpretarea abatorizării animalelor ……………………….

245 245 245 246 246 246 247 247 248 248

CAPITOLUL 10: STRUCTURA ŞI COMPOZIŢIA CHIMICĂ A CĂRNII ………………………………………………………………. 10.1. Structura cărnii …………………………………………………. 10.1.1. Ţesutul muscular …………………………………………. 10.1.1.1. Ţesutul muscular striat ……………………………… 10.1.1.2. Ţesutul muscular neted ……………………………… 10.1.2. Ţesutul conjunctiv ………………………………………… 10.1.3. Ţesutul adipos …………………………………………….. 10.1.4. Ţesutul osos ………………………………………………. 10.1.5. Ţesutul epitelial …………………………………………… 10.1.6. Ţesutul nervos …………………………………………….. 10.1.7. Ţesutul sanguin şi limfatic ………………………………… 10.2. Compoziţia chimică a ţesuturilor ……………………………….. 10.3. Compoziţia chimică a cărnii ……………………………………. 10.4. Microbiologia cărnii ……………………………………………. 10.5. Subproduse comestibile de abator ……………………………… 10.6. Subprodusele necomestibile de abator ………………………….

256 256 256 256 257 257 258 258 258 258 259 259 261 264 267 267

CAPITOLUL 11: TEHNOLOGIA CONSERVĂRII CĂRNII ………. 11.1. Conservarea prin frig …………………………………………… 11.1.1. Refrigerarea ……………………………………………….. 11.1.2. Congelarea cărnii …………………………………………. 11.2. Conservarea prin sărare ………………………………………… 11.3. Conservarea prin afumare ……………………………………… 11.4. Conservarea prin tratamente termice ……………………………

269 269 269 270 272 275 277

CAPITOLUL 12: MATERII PRIME, AUXILIARE ŞI MATERIALE UTILIZATE ÎN INDUSTRIA PREPARATELOR DIN CARNE …… 12.1. Materii prime carnate …………………………………………… 12.2. Materiile auxiliare ………………………………………………. 12.3. Materiale …………………………………………………………

280 280 280 283

CAPITOLUL 13: FABRICAREA PREPARATELOR DIN CARNE … 13.1. Fabricarea mezelurilor şi cârnaţilor ……………………………… 13.1.1. Tranşarea, dezosarea şi alegerea cărnii ……………………

285 285 285

12

Tehnologia prelucrării produselor agricole

13.1.2. Semifabricatele folosite la fabricarea mezelurilor ………… 13.1.3. Pregătirea compoziţiei pentru preparate din carne ………… 13.2. Pregătirea compoziţiei pentru prospături ………………………. 13.2.1. Pregătirea compoziţiei pentru prospături ……………….. 13.2.2. Introducerea compoziţiei în membrane ………………… 13.2.3. Afumarea şi pasteurizarea ……………………………… 13.3. Fabricarea preparatelor din carne crude – maturate …………… 13.3.1. Procesul de fabricaţie al preparatelor din carne crude – maturate ……………………………………………………………… 13.3.2. Fabricarea preparatelor din carne afumate ……………… 13.3.3. Preparate din carne fierte şi afumate ……………………. 13.3.4. Preparate din carne pasteurizate ………………………… 13.3.5. Preparate crude şi uscate ………………………………… 13.3.6. Folosirea microorganismelor în perioada de maturare a preparatelor din carne crude …………………………………………… 13.3.7. Defectele preparatelor din carne …………………………. BIBLIOGRAFIE ……………………………………………………….

13

287 289 289 289 290 290 291 291 294 296 297 298 300 300 321

Tehnologia prelucrării produselor agricole

PREFAŢĂ Majoritatea produselor agricole vegetale şi în special produsele agricole boabe constituie materii prime pentru diverse sectoare de prelucrare care produc materii prime folosite pentru fabricarea unei game largi de produse alimentare sau chiar produse finite folosite direct în alimentaţia umană. Unele produse agricole boabe şi produsele secundare rezultate de la diverse sectoare ale industriei alimentare constituie furaje valoroase folosite ca atare sau în reţete de nutreţuri combinate pentru diverse categorii de animale. Tehnologia prelucrării produselor agricole vegetale abordează fluxul produselor agricole boabe, prezentând succesiunea operaţiilor din momentul recepţionării boabelor până la obţinerea produsului finit, aşa cum se întâmplă în realitate în cadrul filierelor de procesare: Grâu pentru morărit, panificaţie, fabricarea pastelor făinoase şi a amidonului; Orz şi orzoaică pentru producerea malţului şi fabricarea berii; Seminţe oleaginoase şi fabricarea uleiului alimentar; Fabricarea margarinei; Sfeclă pentru zahăr şi fabricarea zahărului. O atenţie deosebită s-a acordat etapelor de recepţionare şi condiţionare în vederea gradării şi compartimentării produselor agricole boabe, pentru a asigura condiţii optime de conservare, luând în consideraţie parametrii de calitate ceruţi pentru fiecare destinaţie. Având în vedere că procesatorii pun accent deosebit pe calitatea materiei prime, am luat în consideraţie factorii care influenţează calitatea în etapele de condiţionare, conservare şi pregătirea materiei prime pentru procesare. Calitatea recoltei este o noţiune greu de definit şi fiecare sector de prelucrare are nevoie de materie primă care să prezinte indici de calitate specifici pentru un anumit tip de produs finit. Produsele de origine animală constituie materii prime pentru o gamă diversificată de preparate culinare în bucătăria familială, în unităţile de alimentaţie publică dar mai ales în unităţile de procesare pentru preparate din carne. Pe filiera de abatorizare a animalelor în unităţi autorizate conform legislaţiei sanitary veterinare în vigoare, se obţin carcase, semicarcase sau sferturi, în funcţie de categoria de animale sacrificate, care după tranşare şi dezosare asigură un sortiment larg de specialităţi de măcelărie pe care le regăsim în reţeaua de magazine în stare refrigerată sau constituie materii prime în industria de procesare a cărnii. Pe baza reţelelor de fabricaţie şi a gamei diversificate cu o gamă largă de preparate din carne pentru a satisface cererea şi gusturile consumatorilor, asigurând siguranţa şi securitatea consumatorilor. Laptele şi produsele lactate se întâlnesc în dieta zilnică a consumatorilor, având în vedere valoarea alimentară, dietetică şi sortimentul foarte diversificat de produse lactate existent pe piaţă. Pe filiera de procesare a laptelui, procesatorii sunt preocupaţi să realizeze produse standardizate, iar 14

Tehnologia prelucrării produselor agricole

prin reţelele de fabricaţie imprimă caracteristici organoleptice şi gustative specifice fiecărui produs finit întâlnit pe piaţă. Lărgirea sortimentului de produse a diversificat gusturile consumatorilor şi a determinat o adevărată concurenţă, obligându-i pe procesatori să iasă pe piaţă cu produse cu aspect comercial, cu caracteristici organoleptice şi gustative convingătoare, astfel încât să poată fi vandabile. În perioada următoare, procesatorii din industria alimentară, vor fi autorizaţi să funcţioneze cu condiţia să respecte normele impuse de legislaţia europeană în domeniu, astfel încât consumatorul să aibă la dispoziţie produse alimentare care să-i satisfacă gusturile şi să îi garanteze sănătatea. Calitatea va fi deviza care va caracteriza orice produs alimentar în contextul pieţei unice europene către care tindem, iar consumatorul va selecta produsul care corespunde dorinţelor sale. Tehnologia prelucrării produselor agricole vegetale pune accent pe factorii calităţii începând de la producătorul agricol şi modalităţile de intervenţie în diverse etape ale procesului de fabricaţie pentru corectarea unor deficienţe. Manualul se adresează studenţilor de la facultăţile de Agricultură, Management în agricultură şi lucrătorilor din domeniul prelucrării produselor agricole boabe: condiţionare, conservare, morărit, panificaţie, fabricarea pastelor făinoase şi a amidonului, fabricarea uleiului alimentar, producerea malţului, fabricarea berii şi fabricarea zahărului, abatorizarea animalelor, procesarea cărnii şi procesarea laptelui. Realizarea acestui manual are la bază cunoştinţele şi informaţiile la zi care se folosesc în cadrul proceselor de fabricaţie care se practică în prezent în unităţile de producţie a diverselor produse alimentare din ţară şi din diverse ţări ale Uniunii Europene.

15

Tehnologia prelucrării produselor agricole

CAPITOLUL 1 RECEPŢIONAREA, CONDIŢIONAREA ŞI CONSERVAREA PRODUSELOR AGRICOLE BOABE 1.1. Recepţionarea produselor agricole boabe 1.1.2. Aspecte generale După recoltare produsele agricole boabe sunt dirijate din câmp către spaţiile de depozitare. Până în anul 1990, la nivel naţional a funcţionat un sistem centralizat de preluare a tuturor produselor agricole la fondul central de produse agricole al statului care dispunea de vaste reţele de depozite şi de unităţi specializate care asigurau contractarea, preluarea, depozitarea, curăţirea, sortarea, uscarea, tratarea, conservarea şi livrarea produselor agricole. Aceste unităţi de valorificare a produselor agricole aveau în subordine bazele de recepţie şi silozurile care sunt răspândite pe întreg cuprinsul ţării şi au capacitatea de preluare şi depozitare a întregii cantităţi de produse agricole boabe. Modificările petrecute în societatea românească au afectat considerabil acest sector, iar în prezent prin reorganizare au apărut unităţile specializate în preluarea produselor agricole boabe la nivel judeţean, cunoscute sub denumirea de Comcereal, Cerealcom, ANRS (Agenţia Naţională a Rezervelor Statului), iar la nivel naţional o unitate specializată în exportul de produse agricole boabe Agrium. În plus au apărut unităţi specializate în intermedierea de produse agricole, multe unităţi producătoare de produse agricole boabe şi-au construit depozite proprii de diverse capacităţi, iar procesatorii dispun de capacităţi de depozitare proprii care să le asigure un stoc de produse agricole pentru o anumită perioadă. Operaţiile de recepţionare a produselor agricole au un caracter sezonier şi se desfăşoară cu intensitate maximă în perioadele care coincid cu campaniile de recoltare. În campania de vară se recepţionează: grâu, secară, triticale, orz, orzoaică, mazăre, fasole, in, rapiţă, muştar şi se desfăşoară calendaristic de la sfârşitul lunii iunie până în iulie – august în funcţie de zonă şi perioada de maturitate şi recoltare a produselor. În campania de toamnă se recepţionează floarea soarelui, năut, porumb, soia, orez, ricin, sorg şi are durata mai mare datorită eşalonării maturităţii şi recoltării. 1.1.2. Recepţionarea produselor agricole boabe Recepţionarea unor cantităţi mari de produse agricole într-un timp scurt, impune luarea din timp a unor măsuri organizatorice care să asigure fluxul continuu al produselor. Din câmp, aşa cum rezultă din procesul de recoltare, seminţele se transportă cu diferite mijloace la centrele de preluare stabilite, cunoscute sub denumirea de baze de recepţionare. Aceste centre sunt situate în apropierea 16

Tehnologia prelucrării produselor agricole

căilor ferate şi rutiere, în porturi şi în incinta unităţilor de prelucrare şi sunt dotate cu spaţii de depozitare, utilaje pentru condiţionare, mijloace de automatizare, bascule pentru cântărire şi laboratoare pentru analize de calitate. Din mijloacele de transport (autocamioane, remorci, vagoane) care aduc seminţele de la producător, în cea mai mare parte, direct din câmp, după recepţionarea cantitativă rezultată în urma cântăririi, se recoltează probe pentru analize de laborator în scopul recepţionării calitative a produselor recepţionate. Probele de seminţe se supun unor analize fizice, unele obligatorii pentru toate speciile, altele specifice pentru anumite destinaţii. Dintre analizele obligatorii menţionăm: examenul organoleptic, masa hectolitrică (grâu, secară, triticale, orz, orzoaică, ovăz, orez şi floarea soarelui), conţinutul de impurităţi, corpuri străine şi natura acestora, umiditatea seminţelor şi starea sanitară (prezenţa dăunătorilor şi a agenţilor fitopatogeni). Analizele specifice sunt: boabe îmbrăcate în palee (la grâu), uniformitatea (la orz şi orzoaică pentru bere), procentul de boabe galbene (la orez), soiul (la grâul pentru panificaţie, orzoaica pentru bere şi fasole), boabe atacate de ploşniţa grâului şi sticlozitatea (la grâu). Pe durata efectuării analizelor de calitate în laborator se acordă atenţie punerii în evidenţă a seminţelor cu defecte în funcţie de destinaţia fiecărui produs recepţionat. După luarea probelor şi efectuarea analizelor se stabileşte dacă produsele corespund normelor tehnice de recepţionare, se înregistrează rezultatele şi se întocmesc documentele calitative (buletine de analiză) care servesc pentru stabilirea cantităţii nete recepţionate de la producător prin raportare la parametrii prevăzuţi de standardele în vigoare. După efectuarea analizelor calitative mijloacele de transport sunt dirijate către buncăre (elevatoare) pentru descărcare. Cântărirea seminţelor trebuie să se determine cu exactitate, fiind foarte importantă pentru cel care recepţionează cât şi pentru cel care livrează. Fiecare mijloc de transport este însoţit de foaia de transport emisă de producătorul agricol în care se înscrie cantitatea în kilograme sau tone a seminţelor cântărite pe cântarul propriu, iar baza de recepţie este obligată să confirme primirea şi cantitatea de produs rezultată din cântărirea proprie. Pe baza rezultatelor analizelor de calitate unitatea recepţioneră va stabili fluxul la care sunt supuse seminţele, pentru a se păstra fără să fie alterate caracteristicile de industrializare, schimb comercial sau capacitatea de germinaţie, în funcţie de destinaţie. O atenţie deosebită la recepţionare se acordă infestării cu dăunători. Nu se recepţionează loturile de produse agricole boabe infestate cu dăunători vii, indiferent de gradul de infestare. 1.2. Compartimentarea şi depozitarea produselor agricole Compartimentarea produselor agricole constă în repartizarea loturilor de seminţe în depozite, după anumite criterii calitative din care trebuie menţionat: tipul produsului, umiditatea, impurităţile şi corpurile străine, masa hectolitrică, starea sanitară, alte caracteristici calitative şi tipul depozitului. 17

Tehnologia prelucrării produselor agricole

18

Tehnologia prelucrării produselor agricole

1.2.1. Criterii pentru compartimentarea produselor 1.2.1.1. Compartimentarea pe specii Încă de la recepţionare, depozitarea fiecărei specii se face separat, evitând amestecul mecanic între specii, care diminuează calitatea loturilor deoarece în majoritatea cazurilor seminţele de alte plante de cultură prezente într-un lot de seminţe sunt considerate corpuri străine (cu excepţia grâului în secara de consum şi a orzoaicei în orz). Prezenţa seminţelor de alte plante de cultură care nu pot fi separate prin utilajele de curăţire şi sortare declasează loturile impurificate către destinaţii cu eficienţă economică mai redusă. În cadrul fiecărei specii, compartimentarea se face în funcţie de destinaţia pentru sămânţă sau pentru consum. Partidele de sămânţă recepţionate cu act de recunoaştere în câmp se depozitează pe specii, soiuri, categorie biologică, loturile de aceeaşi provenienţă având la bază acelaşi act de recunoaştere şi caracteristici calitative asemănătoare. Produsele pentru consum se compartimentează pe destinaţii (consum alimentar, furajer, industrial, export etc.), în funcţie de caracteristicile calitative şi condiţiile tehnice de livrare la fiecare destinaţie. În cadrul acestei compartimentări, produsele se grupează în: - corespunzătoare STAS; - necorespunzătoare STAS. Produsele necorespunzătoare STAS, se depozitează pe grupe calitative de umiditate, corpuri străine, masă hectolitrică, astfel ca prin diverse intervenţii să poată fi trecute la o categorie calitativă superioară, de exemplu: condiţionarea orzului pentru a trece de la categoria furaj la materia primă pentru fabricarea berii. 1.2.1.2. Compartimentarea în funcţie de umiditate Produsele agricole boabe se depozitează pe grupe, separat cele cu umiditate scăzută care nu necesită uscare faţă de cele cu umiditate mai ridicată. Compartimentarea pe grupe de umiditate se face în funcţie de umiditatea lotului la recepţionare, umiditatea finală la care va fi livrat sau depozitat produsul fără pericol de depreciere, extracţia maximă de umiditate care se poate face la o trecere a produsului prin uscător şi numărul de treceri pentru uscare. Amestecul produselor de diverse umidităţi produce dificultăţi în procesul de uscare, conservare şi prelucrare industrială a produselor agricole boabe. 1.2.1.3. Compartimentarea în funcţie de conţinutul de impurităţi Repartizarea produselor în depozite în funcţie de conţinutul de impurităţi se face în funcţie de procentul şi componentele impurităţilor, de felul şi numărul intervenţiilor care trebuie efectuate pentru eliminarea impurităţilor şi corpurilor străine. Având în vedere că în cursul depozitării în majoritatea cazurilor se efectuează precurăţirea prin utilaje de curăţire brută, 19

Tehnologia prelucrării produselor agricole

intercalate în fluxul de transport al produselor spre locul de depozitare, iar prin această operaţiune se reduce în mare măsură procentul de impurităţi grosiere, uşoare şi mărunte (uşor separabile), repartizarea produselor agricole boabe în depozit se face după precurăţire. Compartimentarea pe criteriul purităţii se face în funcţie de lucrările de curăţire şi sortare necesare pentru eliminarea unor componente de corpuri străine, felul instalaţiilor de curăţire şi fluxul tehnologic de manipulare şi transport folosite pentru curăţirea produselor. 1.2.1.4. Compartimentarea în funcţie de masa hectolitrică Masa hectolitrică fiind influenţată în mare măsură de conţinutul de umiditate şi corpuri străine, constituie un criteriu secundar în compartimentarea loturilor de produse. Prin lucrările de curăţire şi uscare a masei de seminţe, masa hectolitrică creşte substanţial şi modifică grupa de încadrare a lotului. Pentru produsele la care masa hectolitrică are importanţă în procesul de prelucrare industrială, de exemplu grâul pentru panificaţie minim 72 kg/hl şi pentru paste făinoase minim 75 kg/hl, este necesar să se facă o compartimentare riguroasă în funcţie de acest indice calitativ, luând în considerare valoarea masei hectolitrice la care va ajunge produsul după curăţire şi uscare. Nu se ia în consideraţie compartimentarea produselor pentru care standardele de livrare nu cuprind masa hectolitrică şi nici la floarea soarelui şi orez la care masa hectolitrică este doar un criteriu de calculare a preţului de achiziţie. 1.2.1.5. Compartimentarea în funcţie de starea sanitară De regulă produsele agricole boabe care vin direct din câmp nu sunt infestate cu dăunători animali decât în cazuri excepţionale, cum ar fi loturile de mazăre şi fasole la care infestarea cu gărgăriţe se face din câmp, iar dăunătorii sunt în interiorul bobului în diverse faze de dezvoltare, iar infestarea este ascunsă şi dificil de diagnosticat. Prezenţa dăunătorilor animali (insecte şi acarieni) se constată frecvent la loturile provenite din depozitele producătorilor particulari care stochează produsele anumite intervale de timp, în condiţii care favorizează instalarea diverşilor dăunători şi nu au condiţii şi posibilităţi de intervenţie. Nu este permisă recepţionarea loturilor infestate cu dăunători vii. În cazuri excepţionale, când se recepţionează produse infestate, acestea se repartizează în spaţii izolate şi se tratează sau se livrează imediat. Depozitarea produselor infestate la un loc cu cele sănătoase, duce la deprecierea calitativă a întregului lot rezultat în urma amestecului. La repartizarea în depozite a produselor infestate se ţine seama de metodele care se vor folosi pentru combaterea dăunătorilor. Produsele atacate de gărgăriţe care necesită gazare, vor fi depozitate separat de loturile infestate cu acarieni şi care se elimină prin operaţiile de curăţire. Produsele infestate, chiar după gazare nu se amestecă cu loturi sănătoase şi se livrează cu prioritate.

20

Tehnologia prelucrării produselor agricole

1.2.1.6. Compartimentarea în funcţie de alte particularităţi calitative Pentru unele produse agricole boabe normele tehnice de livrare prevăd anumite condiţii: - la grâu, compartimentarea se face şi în funcţie de sticlozitate, depozitând separat loturile cu sticlozitatea peste 65 % destinate pentru făina grişată, pentru paste făinoase. Se mai ţine cont de procentul de boabe atacate de ploşniţa cerealelor, procentul de boabe germinate, procentul de boabe atacate de mălură şi fuzarioză, etc.; - la orz şi orzoaică, compartimentarea se face şi în funcţie de uniformitatea boabelor, adică loturi cu peste 70 % în cazul orzului şi peste 80 % în cazul orzoaicei, boabe mai mari de 2,5 mm lăţime; - la fasole compartimentarea se face şi în funcţie de soi, forma şi dimensiunile boabelor la fasolea comună, culoarea şi conţinutul de boabe pătate de mucegaiuri şi antracnoză; - la mazăre compartimentarea se face în funcţie de culoare (galbenă, verde, amestec), de calibrul boabelor, de starea tegumentului (neted, zbârcit) şi de forma seminţelor. 1.2.1.7. Compartimentarea în funcţie de tipul depozitului În celule de siloz nu se depozitează produse cu umiditate ridicată, decât pentru o perioadă foarte scurtă (1 – 2 zile) înainte de a fi curăţite, uscate sau tratate. În celule mici de siloz cu suprafaţa sub 12 m 2 se pot păstra cereale şi leguminoase cu maxim 14 % umiditate. În celule cu suprafaţa de peste 50 m2 şi diametrul peste 8 m se poate păstra grâu, secară, orz, porumb boabe cu umiditatea sub 13 % şi temperatura sub 18o C. Floarea soarelui nu se păstrează în celulele silozurilor, deoarece în spaţii închise şi neaerisite, se pot declanşa procese biochimice însoţite de degajarea unor gaze pirofore, care se aprind cu uşurinţă şi produc explozii care pot avaria silozurile. În plus seminţele de floarea soarelui având masa hectolitrică mică ocupă un volum aproape dublu faţă de grâu şi porumb şi depozitarea în silozuri este neeconomică. În magazii pe orizontală se poate depozita orice produs agricol indiferent de calitate. Înălţimea stratului de seminţe depozitate în vrac depinde de stadiul de postmaturizare al seminţelor, temperatura masei de seminţe şi perioada de conservare, dotarea cu instalaţii de aerare activă, manipularea mecanică, curăţirea, uscarea, umiditatea produsului, conţinutul şi natura impurităţilor, tipul magaziei. 1.2.2. Depozitarea produselor agricole boabe Depozitarea primară se referă la depozitarea produselor agricole, în fermă la producător, din mai multe motive: - asigurarea recoltării în flux continuu, prin folosirea mijloacelor proprii de transport; - aşteptarea unei conjuncturi mai favorabile pentru valorificarea recoltei; 21

Tehnologia prelucrării produselor agricole

- folosirea produselor agricole în ferma proprie pentru autoconsum alimentar şi furajer. 1.2.2.1. Depozitarea produselor agricole pe plan mondial Există o tendinţă de extindere a depozitării primare şi în general fermierii se străduiesc să-şi construiască capacităţi de depozitare pentru întreaga recoltă. Numărul de spaţii de depozitare dintr-o fermă ar trebui să permită o compartimentare foarte bună a produselor, pentru depozitarea separată a produselor în funcţie de calitate, umiditate, corpuri străine. Prin depozitarea în fermă, fermierii mici încearcă să-şi creeze rezerve de produse suficiente până la recolta anului următor şi să realizeze stocuri în anii favorabili, pentru a-şi asigura consumul şi în anii deficitari, cu recolte mici. La nivel de fermă sau gospodărie agricolă există diverse tipuri de depozite, cele mai frecvente sunt magaziile şi depozitele în vrac. Pentru porumb ştiuleţi există diferite tipuri de pătule. Se extind celulele de siloz de dimensiuni mici, construite din materiale simple: lemn, plasă de sârmă, materiale plastice, uneori dotate cu utilaje de mică mecanizare. Depozitarea secundară Depozitarea secundară cuprinde două componente: → unităţi sau ferme specializate în colectarea, condiţionarea şi depozitarea produselor agricole de la producători, pe perioade scurte de timp, în spaţii proprii, dar cu capacităţi limitate; → unităţi specializate în condiţionarea şi conservarea produselor agricole pe termen lung, care preiau cantităţi mari de produse agricole şi au posibilitatea de condiţionare şi depozitare în condiţii foarte bune. Asemenea unităţi păstrează stocurile de produse agricole pe termen lung şi ele participă la tranzacţii mari cu cereale, sau asigură aprovizionarea ritmică, pe termen lung a unor unităţi de procesare. Produsele care fac obiectul depozitării secundare au mai multe funcţii: → de tranzit, pentru produse depozitate pe perioade scurte de timp şi apoi tranzitate, către zonele deficitare şi comerţul exterior; → de intervenţie şi de echilibru pe piaţă, pentru menţinerea preţului şi evitarea speculaţiilor. În această situaţie, produsele sunt preluate de la producători în perioada de abundenţă în campaniile de recoltare şi sunt distribuite pe piaţă în momente de criză, când ar putea exista tendinţa creşterii preţului; → de report, situaţie în care se creează rezerve care să acopere consumul în perioada următoare în anii nefavorabili, cu calamităţi sau situaţii de criză. Depozitarea terţiară Unităţile de procesare dispun de capacităţi limitate de depozitare prin care se realizează stocuri tampon, prin care se asigură aprovizionarea fluturilor de prelucrare pentru maxim o săptămână pe perioade cu timp nefavorabil. Tendinţa este de a-şi construi spaţii mai mari pentru depozitare, iar marii procesatori sunt amplasaţi de regulă în apropierea depozitelor mari şi sunt legaţi tehnologic la acestea.

22

Tehnologia prelucrării produselor agricole

1.2.2.2. Depozitarea secundară a produselor agricole în România Orice ţară îşi creează anumite rezerve pentru diferite produse agricole, dar mai ales în cazul produselor cu caracter strategic, cum ar fi cereale pentru pâine, bere, furaje sau anumite furaje concentrate pentru crescătorii de animale. În ţările cu economie dezvoltată aceste rezerve sunt depozitate în unităţi private care se află sub controlul strict al statului. În România până în 1989 a existat Fondul Central de Produse al Statului sau Rezervele Centrale ale Statului pentru anii nefavorabili sau alte situaţii cum ar fi: asigurarea aprovizionării centrelor urbane şi a localităţilor neagricole, asigurarea necesarului de sămânţă şi asigurarea stocurilor de produse pentru vânzările la export. Fondul central cuprindea: cereale: grâu, secară, triticale, orz, orzoaică, porumb, ovăz, orez; leguminoase pentru boabe: fasole, mazăre, soia; oleaginoase: floarea soarelui, rapiţă, in pentru ulei, ricin; furaje: tărâţe, şroturi, concentrate. Sursele de constituire a fondului central al statului erau unităţi agricole de stat (IAS), staţiunile experimentale agricole, institute de cercetări, ferme didactice, plata în natură a produselor măcinate, plata în natură a lucrărilor efectuate de staţiunile pentru mecanizarea agriculturii (Agromec) la cooperativele agricole de producţie şi un mic număr de agricultori particulari din zonele necooperativizate. După 1990, fondul central al statului şi-a pierdut sursele de bază, prin desfiinţarea cooperativelor agricole de producţie, fragmentarea şi privatizarea unităţilor agricole de stat şi a staţiunilor pentru mecanizarea agriculturii, iar cantităţile de produse colectate au fost de la an la an mai mici, de calitate discutabilă şi acumularea nu era ritmică. Au apărut perioade cu deficit de produse la nivel global, zonal, şi au fost stimulate speculaţiile cu produse agricole. România a fost o ţară cunoscută cu o reţea de silozuri şi baze de recepţionare foarte bine pusă la punct. Regia Romcereal a funcţionat ca intreprindere de recepţionare, prelucrare şi conservare a produselor agricole sub coordonarea Ministerului Agriculturii, dar au fost perioade când a fost subordonată Consiliului de Miniştrii. Capacitatea de depozitare era de cca. 10 milioane tone, adică în principiu întreaga cantitate de produse agricole boabe putea fi depozitată în aceste spaţii, luând în consideraţie rulajul de produse între companiile de recoltare. Romcereal a avut în subordine întreprinderile judeţene cu întreaga reţea de silozuri şi baze de recepţionare. Romcereal nu a fost agreat de organismele financiare internaţionale, deoarece era o formă de monopol şi a fost fragmentat în unităţi judeţene sau zonale ca: Comcereal, Cerealcom şi ANRS (Agenţia Naţională a Rezervelor Statului) care îşi propunea să păstreze un anumit control asupra unor rezerve strategice. În România a existat concepţia, în cea mai mare măsură reală, că rezervele statului trebuie să cuprindă cantităţi de produse agricole care să acopere consumul pe un an de zile, evaluat la 2,8 – 3,2 milioane tone grâu pentru consum alimentar. Pentru produsele pe stoc se plătesc taxe. În prezent se discută despre 300.000 de tone grâu, care reprezintă stocurile oficiale. 23

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Prin colectarea în cea mai mare parte a produselor agricole la Fondul Central, statul putea gestiona o cantitate mare de produse şi le putea distribui spre centre urbane, unităţi de procesare, fabrici de nutreţuri combinate şi la export, de cele mai multe ori neglijând interesele şi necesităţile producătorilor agricoli şi ale populaţiei în general. În ultimii ani, cea mai mare parte a silozurilor şi bazelor de recepţionare au fost preluate de societăţi specializate în comerţul cu produse agricole. O mare parte din produsele agricole boabe este dispersată la producători, unde este conservată în mare parte în depozite improvizate şi are parametrii de calitate foarte heterogeni. 1.2.3. Depozitarea produselor agricole boabe în magazii La depozitarea în magazii se ţine seama de factorii amintiţi, luând în considerare umiditatea seminţelor şi dotarea cu echipamente pentru aerare activă. 1.2.3.1. Înălţimea stratului de depozitare în vrac în magazii pe orizontală În cazul produselor agricole boabe depozitate în vrac în magazii, pe orizontală, înălţimea stratului de depozitare depinde de specie, caracteristicile masei de seminţe (umiditatea, temperatura, conţinutul de corpuri străine şi natura acestora), dar şi de caracteristicile magaziei (echiparea cu sisteme pentru aerarea activă şi dotarea cu benzi transportoare pentru manipularea produselor agricole boabe la umplerea şi golirea magaziei). Tabelul 1 Cereale păioase Umiditatea seminţel or Sub 14 14,1 - 15 15,1 – 16 16,1 - 17 Peste 17

Înălţimea stratului de depozitare (m) În magazii fără aerare În magazii cu aerare activă activă Până la înălţimea admisă de rezistenţa magaziei 1,5 – 2,5 1 – 1,5 3 0,1 – 1,0 max. 0,5 1,5 – 2,0 Tabelul 2 Porumb boabe

Umiditatea seminţel or Sub 15 15,1 – 16 16,1 - 17 peste 17

Înălţimea stratului de depozitare (m) În magazii fără aerare În magazii cu aerare activă activă Până la înălţimea admisă de rezistenţa magaziei 1,5 3 1,0 2,5 sub 1 1,5 - 2 24

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabelul 3 Leguminoase pentru boabe Umiditatea seminţel or Sub 13 13,1 – 15 15,1 - 17 Peste 17

Înălţimea stratului de depozitare (m) În magazii fără aerare În magazii cu aerare activă activă 2,5 >3 1,5 2–3 0,5 1,5 Se usucă de urgenţă

Tabelul 4 Oleaginoase Umiditatea seminţel or Sub 8 8,1 – 10 10,1 - 12 Peste 14

Înălţimea stratului de depozitare (m) În magazii fără aerare În magazii cu aerare activă activă Până la înălţimea admisă de rezistenţa magaziei 2–3 >3 1,5 - 2 2–3 0,5

3 Se usucă de urgenţă

În timpul conservării, pe măsură ce umiditatea loturilor se reduce pe cale naturală sau prin manipulare, aerare activă sau uscare artificială, grosimea stratului de produse se modifică în funcţie de evoluţia umidităţii. 1.2.3.2. Depozitarea porumbului ştiuleţi Porumbul ştiuleţi se depozitează în pătule cu lăţimea maximă de 2 m orientate cu latura mare paralel cu direcţia vântului dominant. În pătule mai late se amenajează canale de aerare prin care se face ventilarea naturală. La început stratul de depozitare are înălţimea de 1 m şi după completarea spaţiilor se măreşte stratul. La compartimentare se ţine seama de conţinutul de umiditate a boabelor de pe ştiuleţi, grupându-se pe categorii de umiditate. Se depozitează separat hibrizii cu boabe sticloase pentru destinaţia mălai grişat, dar şi loturile cu defecte (atac de molii, fuzarioză, mucegai, boabe pătate). 1.2.3.3. Înălţimea stratului de depozitare în vrac a produselor cu destinaţia sămânţă în magazii pe orizontală Produsele destinate însămânţării se depozitează în cele mai bune magazii de zid cu pardoseala şi pereţii hidroizolaţi şi prevăzute cu instalaţii de aerare activă. Pentru cereale şi leguminoase (grâu, secară, orz, ovăz, orez, fasole, mazăre) cu umiditatea de maxim 14 %, oleaginoase cu maxim 8 % umiditate şi soia cu maxim 12 % umiditate, înălţimea stratului de depozitare 25

Tehnologia prelucrării produselor agricole

poate ajunge la maxim 1,5 m în anotimpul cald şi 2 m în anotimpul rece. Când umiditatea este mai ridicată seminţele se depozitează în strat subţire şi se iau măsuri de reducere a umidităţii prin manipulare, aerare iar în cazuri excepţionale se face uscarea artificială, acordând atenţie deosebită temperaturii agentului de uscare, astfel încât, în masa de seminţe să nu se depăşească temperatura de 45-500C, pentru a nu afecta viabilitatea germenilor. 1.2.3.4. Depozitarea produselor în saci Depozitarea în saci a produselor agricole boabe pentru consum alimentar, furajer sau industrial nu este economică. Acest sistem de depozitare se practică la produsele pregătite pentru însămânţare şi la unele cantităţi de produse pentru export. Produsele ambalate în saci trebuie să fie pure, uscate, sănătoase şi ajunse la maturitate fiziologică, iar sacii trebuie să fie din material textil sau alte materiale care nu afectează calitatea produselor. Sacii cu sămânţă sunt tipizaţi, egalizaţi şi marcaţi cu etichete din material rezistent, formate din două părţi, din care una se introduce în sac şi a doua rămâne la exterior, cusută la gura sacului. La produsele de consum pentru export (mazăre şi fasole) marcarea sacilor se face cu inscripţii cu vopsea pentru identificarea fără dificultate a sortimentului. În magazii, sacii se stivuiesc pe paleţi din lemn, la înălţimea medie de 5 – 6 saci. Între stive se lasă spaţii de 1 m pentru circulaţie şi aerisire, iar între stivă şi peretele magaziei să fie cca. 0,5 m. Pentru stive mai înalte, după 5–6 rânduri de saci se intercalează un grătar din lemn pentru aerisire. Sacii se restivuiesc periodic în situaţia păstrării îndelungate. 1.3. Caracteristicile masei de seminţe 1.3.1. Ecosistemul post recoltă După recoltare, produsele agricole boabe, aşa cum rezultă de la treierat se transformă într-o masă de produse care nu este absolut curată şi cuprinde diferite componente cu caracteristici proprii care influenţează comportarea seminţelor pe fluxul de condiţionare şi pe perioada de conservare. Componentele ecosistemului post recoltă sunt:  seminţele culturii de bază, care gravimetric şi volumetric au ponderea cea mai mare şi care implică o anumită omogenitate şi comportament specific în prelucrare. Seminţele culturii de bază cu umidităţi diferite prezintă anumite deteriorări (spărturi, fisuri, deformări) care cauzează uneori neomogenităţi.  impurităţile, au efecte negative aspra calităţii produselor şi creează dificultăţi la condiţionare şi conservare. Impurităţiile din mase de seminţe şi natura acestora măresc volumul produsului ce trebuie transportat, produc neomogenităţi la descărcare în mijloacele de transport, impun mai multe intevenţii pe fluxul de condiţionare şi conservare, scăzând preţul de livrare al produselor. Impurităţiile sunt reprezentate de seminţe cu defecte ale culturii de bază, seminţe de alte plante de cultură, seminţe de buruieni, resturi vegetale de la cultura de bază sau buruieni, (impurităţi organice), dar 26

Tehnologia prelucrării produselor agricole

şi particule de sol nisip, pietre (impurităţi minerale). Ponderea impurităţilor depinde de gradul de îmburuienare al culturii, modul în care s-a făcut recoltarea, momentul recoltării şi reglajele maşinilor de recoltat.  microorganisme de tip fitopatogen, care produc boli la plantele de cultură şi depreciază calitatea recoltei. Microorganismele epifite, frecvent întâlnite pe tegumentul seminţelor se hrănesc cu substanţe organice eliminate de plante, fără să fie dăunătoare. Apar frecvent bacterii, ciuperci, mucegaiuri care imprimă mirosuri şi gusturi neplăcute şi care pot să producă micotoxine şi aflatoxine care depreciază calitatea produselor, uneori chiar cu efecte toxice.  insectele şi acarienii, care provin din câmp, de regulă nu pun probleme în timpul depozitării, cu excepţia gărgăriţelor la mazăre şi fasole sau moliei cerealelor care provin din câmp. Există însă insecte şi acarieni specifici de depozit pentru diferite produse agricole boabe care creează probleme deosebite pe perioada de conservare.  aerul din masa de seminţe, din spaţiul intergranular, care asigură oxigenul necesar respiraţiei organismelor vii din masa de seminţe. La începutul depozitării, compoziţia aerului este similară cu cea a mediului ambiant, iar după o perioadă în spaţiul intergranular se acumulează CO 2, vapori de apă şi căldură ca urmare a respiraţiei componentelor vii ale masei de seminţe, înrăutăţind condiţiile de conservare. În general, masa de seminţe este formată din organisme vii, în care se desfăşoară procese vitale, cu intensitate mai mare sau mai mică în funcţie de compoziţia masei de seminţe şi condiţiile de păstrare. 1.3.2. Însuşirile fizice ale masei de seminţe Masa de seminţe se caracterizează prin diferite însuşiri fizice, care au o mare importanţă în desfăşurarea proceselor vitale pe perioada de păstrare. Principalele însuşiri fizice sunt: capacitatea de curgere, autosortarea, porozitatea, sorbţiunea, higroscopicitatea şi termoconductibilitatea. 1.3.2.1. Capacitatea de curgere Însuşirea seminţelor şi a masei de boabe de a se deplasa pe un plan înclinat care prezintă un anumit unghi faţă de orizontală, sau în cădere liberă, se numeşte capacitate de curgere. Seminţele care cad libere pe o suprafaţă plană formează o grămadă cu forma unui con, a cărei generatoare se numeşte taluz natural. Unghiul dintre orizontală şi panta formată pentru curgere se numeşte unghiul taluzului natural. Boabele se rostogolesc pe taluzul natural fără a modifica unghiul pantei. Cea mai mare capacitate de curgere o au seminţele sferice, cu tegumentul neted, de exemplu mazăre şi soia şi se reduce la speciile cu boabe ovale, exemplu la grâu. Capacitatea de curgere se reduce la speciile cu boabe îmbrăcate în palei (orz, orzoaică, orez , ovăz), la achenele de floarea soarelui, sau la seminţele rugoase de sfeclă. Masa de seminţe cu multe impurităţi şi natura acestora (resturi vegetale, pleve, seminţe de buruieni) are capacitatea de curgere redusă. Conţinutul ridicat de umiditate reduce capacitatea de curgere la tote speciile de seminţe. Pe timpul depozitării, seminţele îşi reduc sau îşi pierd capacitatea de curgere 27

Tehnologia prelucrării produselor agricole

dacă în masa de seminţe a avut loc un proces de încingere. Cunoaşterea capacităţii de curgere a seminţelor şi a factorilor de influenţă este importantă pentru transportul local între celule în siloz, pentru încărcare şi golirea celulelor, pentru montarea benzilor transportoare şi stabilirea suprafeţelor pentru depozitarea în vrac. Curgerea seminţelor permite transportul în siloz prin conducte, golirea sacilor cu seminţe, tratarea cu insectofungicide şi semănatul mecanic. Tabelul 5 Unghiul taluzului natural la diferite produse agricole boabe Produsul grâu, secară orz, orzoaică ovăz orez

Unghiul taluzului minim maxim 23 38 28

45

31 37

54 45

Produsul porumb floarea soarelui mazăre ricin

Unghiul taluzului minim maxim 30 40 31

45

22 34

28 46

1.3.2.2. Autosortarea Separarea masei de seminţe pe componente, categorii de mărime şi greutate în timpul golirii buncărului combinei, transportului, condiţionării, manipulării şi umplerii magaziilor se numeşte autosortare. Autosortarea este rezultatul neomogenităţii masei de seminţe şi al capacităţii de curgere. Prin autosortare în timpul transportului şi umplerii magaziilor, componentelor mai grele şi seminţele mai mari coboară spre baza masei de seminţe, iar componentele uşoare, seminţele mai mici şi impurităţiile ajung spre margini şi la suprafaţa grămezii de seminţe. Apare astfel o neuniformitate a masei de seminţe şi prima consecinţă ar fi că probele pentru determinarea calităţii trebuie prelevate pe toată grosimea stratului de produs. Autosortarea maximă se produce la umplerea celulelor de siloz, seminţele mari şi grele cad la bază şi spre centru, iar componentele mai uşoare plutesc în curenţii de aer şi se aglomerează spre pereţii celulei, unde se acumulează boabe mici, şiştave, impurităţi uşoare, praf şi microorganisme. Se creează astfel zone de instabilitate, cu umiditate mai mare în care procesele biochimice se desfăşoară cu intensitate deosebită. Neuniformizarea masei de seminţe se accentuează la golirea celulelor, în primele ore curg seminţele de cea mai bună calitate, iar spre sfârşit produse cu conţinut mare de seminţe cu defecte şi impurităţi, chiar dacă la umplerea celulei produsul a fost omogen şi cu calitatea cerută de standarde. Cunoaşterea fenomenului de autosortare impune respectarea intensităţii sondării şi supravegherea atentă a produselor pe timpul depozitării. 1.3.2.3. Porozitatea Totalitatea spaţiilor ocupate de aer dintre componentele solide ale masei de seminţe constituie spaţiul intergranular sau porozitatea masei de seminţe, se exprimă în procente şi se calculează cu relaţia: 28

Tehnologia prelucrării produselor agricole

P

S x100, % , în care: V

P = porozitatea, S = volumul spaţiului intergranular, V = volumul total al masei de seminţe, S= V – v, în care, v = volumul componentelor solide din masa de seminţe. Prezenţa spaţiilor dintre seminţe influenţează procesele fizice şi fiziologice ce se desfăşoară în masa de seminţe. Pentru depozitare în condiţii bune se doreşte ca produsele să prezinte porozitate mare, pentru a asigura circulaţia aerului fără dificultate, pentru respiraţia seminţelor şi eliminarea vaporilor de apă. Porozitatea este importantă în procesul de aerare activă în masa de seminţe. La produsele depozitate în magazii, pentru straturi cu grosimea de 2 – 3 m, porozitatea este uniformă pe toată grosimea stratului de seminţe. În celule de siloz, la care coloana de produse are zeci de metri, se exercită o presiune mare asupra straturilor de la bază, seminţele cedează, se compactează, porozitatea se reduce şi se declanşează mai repede procesele de alterare. Cunoaşterea porozităţii seminţelor, permite stabilirea timpului de funcţionare a ventilatoarelor pentru aerarea activă, în spaţiul intergranular se acumulează gazele folosite pentru tratamente împotriva dăunătorilor şi produşi ai procesului de respiraţie a seminţelor. Porozitatea este influenţată de forma, mărimea şi starea suprafeţei seminţelor, umiditate, conţinutul de impurităţi şi natura acestora, tipul depozitului şi înălţimea stratului de depozitare a seminţelor. Tabelul 6 Spaţiul intergranular la produse depozitate Produsul grâu secară orz ovăz

Porozitatea % 35 – 45 35 – 45 45 – 55 50 – 70

Produsul orez porumb floarea soarelui in

Porozitatea % 55 – 65 30 – 50 55 – 75 30 - 50

1.3.2.4. Sorbţiunea Prin procesul de sorbţiune se înţelege capacitatea produselor agricole boabe şi a masei de seminţe de a reţine din mediul înconjurător vapori de diferite substanţe şi gaze, inclusiv vapori de apă. În anumite condiţii, vaporii de diferite substanţe şi gaze pot fi cedaţi de masa de seminţe în spaţiul înconjurător prin fenomenul de desorbţie. Acest proces este determinat de structura capilar poroasă a tegumentului seminţelor şi structura coloidală a substanţelor organice din compoziţia seminţelor. Sorbţiunea cuprinde mai multe etape:  Adsorţia este însuşirea seminţelor de a fixa la suprafaţa vaselor capilare vapori de apă sau gaze, fără a se declanşa reacţii chimice cu substanţele din seminţe. 29

Tehnologia prelucrării produselor agricole

 Absorţia este procesul de pătrundere a vaporilor de apă şi gazelor în celulele seminţelor.  Condensaţia capilară este momentul în care vaporii de apă pătrunşi în interiorul seminţelor, condenseză datorită atracţiei capilarelor seminţei.  Chemosorbţia, este procesul prin care substanţele pătrunse în seminţe intră în reacţii chimice cu constituienţii seminţei şi procesul este ireversibil. Procesul de sorbţiune prezintă interes în uscarea, gazarea, aerarea activă şi conservarea produselor agricole. La uscarea artificială dacă se folosesc gaze de combustie ca agenţi termici, la o ardere incompletă, există pericolul apariţiei unor gusturi şi mirosuri neplăcute la seminţe datorită sorbţiei. În lucrările de combatere a dăunătorilor în depozite cu insecticide sau prin gazare, se are în vedere să se împiedice chemosorbţia. Se va evita impurificarea produselor depozitate cu seminţe de coriandru şi pelin, care prin uleiurile eterice imprimă mirosuri neplăcute. 1.3.2.5. Higroscopicitatea Sorbţia şi desorbţia vaporilor de apă în masa de seminţe constituie higroscopicitatea. Seminţele şi masa de seminţe se află într-un schimb permanent de umiditate cu mediul înconjurător. De regulă în masa de seminţe, circulaţia apei are loc sub formă de vapori prin spaţiul intergranular, iar la umidităţi ridicate apa se poate transmite de la bob la bob. Umiditatea masei de seminţe, datorită sorbţiei şi desorbţiei se poate modifica pe perioada de depozitare. Sensul de circulaţie al apei depinde de umiditatea boabelor şi umiditatea relativă a aerului atmosferic. Sorbţia şi desorbţia apei în boabe şi în masa de boabe are loc până se stabileşte un echilibru între presiunea vaporilor de apă din interiorul seminţelor şi mediul înconjurător, stare care se numeşte echilibru higroscopic. Umiditatea seminţelor la care încetează schimbul de apă între boabe şi mediul înconjurător se numeşte umiditate de echilibru. Umiditatea de echilibru depinde de compoziţia chimică a produselor agricole boabe, dar mai ales de prezenţa substanţelor higroscopice (zaharuri, amidon, proteine) şi nehigroscopice (lipide). Produsele agricole boabe trebuie depozitate la umiditatea de echilibru. La umidităţi mai mari apare apa sub formă de picături şi apa liberă, se intensifică procesele de respiraţie şi produsele se alterează. Tabelul 7 Umiditatea de echilibru a seminţelor în funcţie de umiditatea relativă a aerului, la temperatura de 200C Specia Grâu Orz Porumb Floareasoarelui In

20 7,8 8,3 8,3 -

30 9,2 9,5 9,4 -

-

-

Umiditatea relativă a aerului (%) 40 50 60 70 10,7 11,8 13,1 14,3 10,9 12,0 13,4 15,2 10,7 11,9 13,2 14,9 5,03 5,88 6,86 7,85 5,13

5,90 30

6,80

7,86

80 16,0 17,5 16,9 9,10

90 19,9 20,9 19,2 11,40

9,20

12,10

Tehnologia prelucrării produselor agricole

1.3.2.6. Conductibilitatea termică În masa de seminţe are loc un schimb permanent de energie calorică. Transmiterea căldurii în masa de seminţe se poate realiza prin:  Conductibilitatea termică propriu zisă sau conducţie, adică transmiterea căldurii prin contactul direct între boabe. Componentele masei de seminţe au conductibilitate calorică foarte redusă şi se caracterizează printr-o mare inerţie termică.  Convecţie, situaţie în care căldura circulă prin spaţiul intergranular şi constituie principala formă de transmitere a căldurii prin masa de seminţe, în sens ascendent foarte lent, în funcţie de diferenţa de temperatură între straturile de seminţe.  Iradierea calorică, adică încălzirea seminţelor cu ajutorul unei surse de căldură. Iradierea calorică se produce la suprafaţa de contact a seminţelor cu sursa de căldură şi se foloseşte în procesul de uscare a produselor prin contactul boabelor cu suprafeţe încălzite sau prin expunere la soare. Propagarea căldurii în interiorul masei de seminţe prin iradiere se face foarte greu datorită conductibilităţii termice reduse a seminţelor. Schimbul de energie calorică din masa de seminţe, constituie un proces complex şi intensitatea lui se exprimă prin coeficientul de conductibilitate termică, adică: cantitatea de căldură ce trece printr-un strat de boabe cu suprafaţa de 1m2 şi grosimea de 1m, în timp de o oră, la o diferenţă de temperatură între început şi sfârşit de 10 C. Masa de seminţe are conductibilitatea termică redusă. Dacă se introduc în depozit seminţe reci, temperatura se păstrează timp îndelungat şi sunt asigurate condiţii bune de conservare. Se menţionează că boabele introduse în siloz în luna decembrie şi-au menţinut temperatura sub zero grade şi în luna iulie a anului următor. Temperatura scăzută reduce procesele fiziologice din masa de seminţe, prin urmare masa de seminţe poate fi conservată prin frig. Seminţele introduse în depozit cu tempetatura ridicată, îşi păstrează mult timp această căldură şi există riscul deprecierii calităţii. 1.4. Procesele fiziologice în masa de seminţe în timpul păstrării După recoltare, în seminţe se desfăşoară procese biologice, deoarece ele sunt organisme vii, aflate în repaus relativ. Postmaturaţia constituie un complex de procese biochimice care se petrec în seminţe şi asigură maturitatea fiziologică în urma căreia seminţele au capacitatea maximă de germinaţie. 1.4.1. Respiraţia Masa de seminţe este alcătuită din componente vii care respiră: seminţe, germeni, microorganisme, insecte, acarieni, impurităţi, ţesuturi şi fragmente de plante etc. Respiraţia se desfăşoară cu intensitate mai mare sau mai mică, în funcţie de gradul de maturitate şi umiditatea seminţelor. Respiraţia componentelor vii din masa de seminţe este însoţită de: - pierderi în greutate a seminţelor, datorită consumului de substanţe organice; 31

Tehnologia prelucrării produselor agricole

- reducerea proporţiei de oxigen în favoarea CO2 degajat în spaţiul intergranular; - creşterea umidităţii masei de seminţe, prin apa rezultată în procesul de respiraţie; - creşterea temperaturii în masa de seminţe. Dacă respiraţia este intensă şi seminţele nu sunt aerisite, CO2 ce se degajă în timpul respiraţiei, înlocuieşte treptat oxigenul din spaţiul intergranular şi poate apare respiraţia anaerobă. În cazul respiraţiei anaerobe se degajă în masa de seminţe alcool etilic incomplet oxidat, apar pierderi ale substanţei organice şi respiraţiei. La temperatură ridicată şi umiditatea seminţelor peste 17 %, se dezvoltă microorganismele anaerobe, apare fermentaţia lactică şi alterarea totală a masei de seminţe. Respiraţia seminţelor este puternic influenţată de starea lor de umiditate. Când seminţele sunt uscate, intensitatea respiraţiei este redusă, cantităţile de CO2, apă şi căldură care se elimină sunt fără importanţă. Intensitatea respiraţiei creşte brusc, când în seminţe apare apa liberă pe care substanţele din boabe nu o mai reţin. Acest nivel de umiditate poartă denumirea de umiditate critică, şi are valoarea peste 15,5 % în cazul cerealelor şi leguminoaselor pentru boabe (fără soia) şi peste 8 – 9 % în cazul oleaginoaselor. Creşterea umidităţii peste 16 % asigură condiţii pentru dezvoltarea mucegaiurilor, bacteriilor şi acarienilor, se crează în masa de seminţe condiţii pentru o reacţie în lanţ şi se ajunge la încingerea seminţelor. Respiraţia seminţelor este influenţată de temperatură, la temperaturi scăzute pozitive intensitatea respiraţiei este redusă, creşterea temperaturii intensifică respiraţia care devine maximă la temperaturi de 50 – 55 o C, la temperaturi mai ridicate componentele vii mor, iar respiraţia se reduce brusc. Respiraţia este influenţată de specie, integritatea seminţelor, gradul de maturizare, proporţia de CO2 şi oxigen, prezenţa microorganismelor şi insectelor. Grâul respiră de 8 – 10 ori mai intens decât mazărea, floarea soarelui mult mai intens decât leguminoasele şi porumbul. Hibrizii de porumb cu embrion mai mare respiră mai intens decât hibrizii cu embrion mai mic. Seminţele cu tegument deteriorat, respiră de 3 ori mai intens decât cele cu tegument integru. Seminţele incomplet maturate au respiraţie foarte intensă şi necesită atenţie deosebită la păstrare. O cantitate mare de O 2 în masa de seminţe intensifică respiraţia. 1.4.2. Încolţirea seminţelor în timpul păstrării Încolţirea seminţelor depozitate este un proces fiziologic prin care se pierde o cantitate importantă de substanţă uscată şi se reduc considerabil calităţile produsului, motiv pentru care este un proces nedorit în timpul păstrării indiferent de destinaţia produsului. Declanşarea încolţirii seminţelor depozitate are loc la creşterea umidităţii peste umiditatea de echilibru şi absorbţia apei în capilarele bobului pentru a declanşa germinaţia. Acest fenomen poate să apară în cazul depozitării produselor agricole boabe în condiţii improprii, datorită unor infiltraţii prin acoperişul magaziei, a efectului de perete rece la celulele de siloz şi lipsei controlului 32

Tehnologia prelucrării produselor agricole

pe perioada de depozitare pentru a verifica modul de conservare a produselor agricole boabe. 1.4.3. Încingerea masei de seminţe Apare ca o consecinţă a respiraţiei şi a conductibilităţii termice a masei de seminţe. În condiţii normale respiraţia este redusă, dar rezultă apă şi căldură. Creşterea temperaturii şi umidităţii asigură treptat condiţii pentru dezvoltarea microorganismelor, care devin factorul principal în procesul de încingere. La început încingerea apare în anumite zone din masa de seminţe unde sunt create condiţii favorabile. Dacă nu este depistată, încingerea se propagă în toată masa de seminţe. Incingerea cuprinde mai multe faze:  în faza I, se intensifică respiraţia şi temperatura în masa de seminţe creşte la 24 – 30o C. Se observă umezirea boabelor de la suprafaţa grămezii, datorită condensării vaporilor de apă din interiorul grămezii. Apar microorganisme saprofite ca: Bacterium herbicola şi mucegaiuri din genul Mucor şi Penicillium. Odată cu creşterea temperaturii apare Aspergillus niger, A. candidus, A. flavus iar la peste 200C Penicillium piscarum, Rhisopus nigricans şi bacteriile Bacillus micoides, B. subtilis şi B. mezentericus care încep descompunerea materiei organice. În boabe se acumulează substanţe solubile în apă, datorită descompunerii hidraţilor de carbon.  în faza II, temperatura creşte la 34 – 38 o C, umezirea devine mai vizibilă, capacitatea de curgere scade, începe brunificarea seminţelor, apar produşi de fermentaţie şi se simpte miros de mucegai, alcool şi amoniac. Ciupercile care au acţionat în faza I, sunt înlocuite de Bacillus subtilis şi B. mezentericus. În compoziţia boabelor, din glucidele uşor solubile, prin fermentaţie rezultă alcool, creşte aciditatea şi se descompune glutenul.  în faza III, temperatura creşte la 50o C, dispare capacitatea de curgere, seminţele sunt brunificate, apar bacteriile de putrefacţie (Bacterium proteus, B. coli şi B. fluorescents) şi masa de seminţe este degradată complet. Procesul de încingere a seminţelor, produce schimbări chimice ca urmare a intensificării activităţii enzimatice, provocând o depreciere a calităţii seminţelor, a proprietăţilor germinative şi a însuşirilor tehnologice necesare pentru diverse industrii. Fenomenul de încingere poate apare la câteva ore de la depozitare, dacă masa de boabe conţine boabe verzi, seminţe de buruieni şi impurităţi moarte care conţin mai multe microorganisme decât boabele culturii de bază şi au umiditatea mai ridicată. Încingerea masei de boabe poate avea loc la început numai în stratul orizontal de la bază, sau pe verticală în zone diferite determinate de autosortare, sau în pungi situate în diverse locuri în masa de seminţe, unde sunt create condiţii favorabile încingerii, dar se propagă treptat cuprinzând întreaga masă de seminţe. Grâul care a suferit procesul de încingere este depreciat calitativ, temperaturile ridicate au denaturat proteinele şi făina din astfel de grâu dă un aluat de slabă calitate, cu glutenul depreciat, din care se va obţine o pâine tasată cu miez cleios. Incingerea poate fi prevenită prin curăţirea seminţelor de impurităţi înainte de 33

Tehnologia prelucrării produselor agricole

depozitare, reducerea conţinutului de umiditate, prin depozitarea la început în straturi subţiri şi prin aerisire repetată prin lopătare, aerare activă sau mişcarea produselor dintr-o celulă în alta. 1.5. Condiţionarea seminţelor Condiţionarea seminţelor cuprinde totalitatea lucrărilor prin care seminţele rezultate de la treierat şi livrate la baze de recepţie şi silozuri sunt aduse la indicii de calitate şi parametrii de păstrare fără pericol de depreciere conform standardelor în vigoare. Condiţionarea seminţelor cuprinde o succesiune de intervenţii prin care se asigură curăţirea de impurităţi, uscarea seminţelor, iar la seminţele pentru semănat o sortare şi calibrare pentru mărirea capacităţii de germinaţie, semănatul de precizie şi asigurarea vigorii plantelor. 1.5.1. Curăţirea seminţelor Curăţirea reprezintă ansamblul de operaţii la care se supune masa de seminţe rezultată de la treierat şi are ca scop eliminarea impurităţilor minerale, resturilor vegetale, seminţelor de buruieni şi de alte plante de cultură, seminţelor cu defecte ale produsului de bază, insectelor, etc. şi realizarea purităţii tehnice prevăzută în standardele în vigoare pentru fiecare produs şi destinaţie a produselor agricole boabe. Prin curăţirea seminţelor se realizează şi eliminarea a 1 – 2 % din umiditate, se realizează condiţii mai bune de păstrare, se reduce necesarul de spaţiu de depozitare, se reduce greutatea şi volumul produselor care se manipulează şi transportă. Fluxul de curăţire este diferit în funcţie de destinaţie: semănat, consum alimentar, consum furajer, industrializare, export. Pentru seminţele destinate semănatului sau pentru export se folosesc organe separatoare care să asigure calitatea dorită, o productivitate mare şi o exploatare uşoară: curenţii de aer, sitele, alveolele, gravitatorul, celula fotoelectrică. În funcţie de destinaţia produsului, conţinutul de impurităţi şi natura acestora, procesul de curăţire cuprinde mai multe etape:  Curăţirea prealabilă (antecurăţirea), se realizează umediat după treierat, folosind pentru aceasta curenţii de aer şi sitele. După curăţirea prealabilă se asigură condiţii mai bune de păstrare şi condiţii minime pentru produsele destinate consumului. Uneori la curăţirea prealabilă seminţele culturii de bază se împart în două fracţiuni, urmând ca acestea să fie curăţite separat.  Curăţirea de bază (selectarea), se efectuează pe timpul păstrării, la seminţele pentru semănat sau consum şi are ca scop aducerea seminţelor la indicii minimi prevăzuţi de standarde. Curăţirea de bază se realizează prin curenţii de aer, site şi trioare.  Curăţirea suplimentară sau specială, este solicitată la anumite loturi de sămânţă sau produse de consum cu destinaţie specială care nu au putut fi curăţite prin selectare din cauza unor impurităţi greu separabile sau când se doreşte un produs de calitate superioară (grâu de consum pentru export), când conţinutul de neghină, zâzanie sau muştar sălbatic este peste limita prevăzută în contract; mazăre şi fasole curăţată special la maşini cu celulă fotoelectrică pentru o obţine seminţe de aceeaşi culoare; la sămânţa 34

Tehnologia prelucrării produselor agricole

de lucernă şi in se folosesc instalaţii electromagnetice pentru eliminarea în totalitate a seminţelor de cuscută. 1.5.2. Sortarea Sortarea are ca scop separarea seminţelor culturii de bază pe categorii de dimensiuni, formă şi culoare. Se poate face separat sau concomitent cu curăţirea de bază şi suplimentară şi se practică de regulă la sămânţa destinată semănatului. Seminţele uniforme ca mărime se seamănă cu precizie, răsar mai uniform şi produc plante mai viguroase. Sortarea se practică şi pentru seminţe de orz şi orzoaică destinate fabricării malţului pentru bere, la care peste 80 % din boabe trebuie să aibă grosime mai mare de 2,5 mm. În procesul de sortare cel mai adesea se folosesc sitele cu ochiuri dreptunghiulare. 1.5.3. Uscarea seminţelor Pentru produsele agricole boabe, conţinutul de umiditate este cel mai important parametru calitativ. Produsele cu conţinut ridicat de umiditate nu se pot păstra fără pericol de depreciere, îşi diminuează însuşirile alimentare, furajere şi tehnologice, iar dacă nu se iau măsuri pentru reducerea umidităţii imediat după recoltare, se declanşează procesul de autoîncălzire, mucegăire, încingere şi degradare. Majoritatea produselor agricole boabe, prezintă la recoltare o umiditate mai mare decât limita admisă pentru păstrare fără pericol de depreciere. Deoarece păstrarea seminţelor în stare uscată este singurul sistem utilizat pe scară largă indiferent de destinaţia seminţelor, se impune uscarea seminţelor înainte de depozitare. Cele mai utilizate procedee de uscare sunt uscarea seminţelor prin solarizare şi uscarea artificială. 1.5.3.1. Uscarea prin solarizare Uscarea prin solarizare este practicată la produse agricole boabe care se recoltează în sezonul cald (grâu, orz, orzoaică, rapiţă, mazăre, fasole, in, lucernă, plante furajere, floarea soarelui, muştar, coriandru). Seminţele întinse într-un strat subţire (10 – 15 cm) pe platforme betonate, prelate, rampa magaziilor, se încălzesc sub acţiunea razelor solare şi a curenţilor de aer şi cedează apa din interiorul lor. Pentru accelerarea uscării în masa de seminţe se fac şanţuri orientate în direcţia curenţilor de aer şi se lopătează seminţele la 2 – 3 ore. Într-o zi călduroasă de vară umiditatea seminţelor solarizate se poate reduce cu 3 – 4 %, temperatura în stratul de seminţe poate ajunge la 40 – 50o C, fiind necesari 15 m2/t la cereale şi 20 – 30 m2/t la floarea soarelui. Prin uscare la soare seminţele îşi grăbesc maturitatea fiziologică şi sunt distruse în mare parte microorganismele de pe tegumentul seminţei.

35

Tehnologia prelucrării produselor agricole

1.5.3.2. Uscarea artificială Se realizează în instalaţii de uscare cu ajutorul unui agent de uscare care poate fi aer cald sau gaze rezultate din arderea combustibilului, amestecate cu o cantitate de aer atmosferic. Instalaţia de uscare are trei secţiuni:  În secţiunea de preîncălzire a uscătorului se provoacă seminţelor procesul de transpiraţie.  În secţiunea de uscare (în zona de mijloc a uscătorului) are loc evaporarea şi evacuarea apei cu ajutorul unui curent de aer fierbinte.  În secţiunea a treia, după uscare, se realizează răcirea seminţelor, prin scăderea temperaturii cu ajutorul aerului atmosferic prin ventilare. Trebuie precizat că temperatura maximă în masa de seminţe nu trebuie să depăşească 40o C în cazul seminţelor pentru semănat şi 50 o C la grâul pentru panificaţie. Temperaturile mai ridicate afectează germenii şi elasticitatea glutenului. Seminţele cu umiditate ridicată se usucă cu temperaturi mai mici ale agentului de uscare, comparativ cu seminţele mai uscate, indiferent de destinaţie. Seminţele cu umiditate mare au tegumentul puţin permeabil pentru vaporii de apă care pornesc spre exterior sub influenţa încălzirii. La temperaturi ridicate, învelişul se usucă, porii vaselor capilare se închid şi este împiedicată eliminarea apei în exterior, apare fenomenul de călire la uscare şi din acest motiv uscarea trebuie făcută la temperaturi mici. Randamentul la uscare trebuie mărit prin mărirea cantităţii de aer ce trece prin masa de seminţe. Seminţele de porumb şi orz, la temperaturi ridicate se fisurează şi se sparg; la fasole temperaturile mai mari de 30 o C în masa de seminţe sparg tegumentul. Inainte de uscare masa de boabe trebuie curăţată de impurităţi, pentru a simplifica procesul de uscare. Umiditatea seminţelor se determină înainte de uscare şi după uscare pentru a şti dacă seminţele au ajuns la umiditatea la care se pot depozita fără pericol de depreciere. Pentru uscare se pot folosi uscătoare fixe instalate în silozuri şi depozite pentru condiţionarea şi păstrarea produselor agricole, dar şi uscătoare mobile care se deplasează în funcţie de necesităţi. În afară de procedeul clasic, uscarea artificială se mai poate face în vid, cu raze infraroşii sau cu produse higroscopice. 1.5.3.3. Uscarea la aer Uscarea la aer se realizează utilizând ca agent de uscare aerul atmosferic uscat şi cald care se introduce în uscător cu ajutorul ventilatoarelor. Se practică la produsele recolate vara, când aerul atmosferic depăşeşte 30o C, iar la o trecere prin uscător se reduce umiditatea seminţelor cu 1 – 1,5 %.

36

Tehnologia prelucrării produselor agricole

1.5.3.4. Uscarea prin aerare activă Uscarea prin aerare activă constă în introducerea în masa de seminţe a aerului atmosferic uscat şi cald sub presiune cu ajutorul ventilatoarelor, se practică numai la produsele care se recoltează vara şi trebuie stabilit regimul de funcţionare a ventilatoarelor astfel încât să elimine în totalitate aerul viciat din spaţiul intergranular, iar aerul atmosferic să aibă umiditate relativă scăzută şi temperatură mai mare de 30o C. 1.5.3.5. Uscarea prin draierare Se practică de regulă pentru uscarea porumbului boabe recoltat cu umidităţi mari şi prezintă următoarele avantaje: - se reduce consumul de energie cu 15 – 20 %, - se măreşte capacitatea de uscare a uscătorului cu 30 – 40 %, - se reduce procentul de boabe fisurate şi se ameliorează sensibil valoarea produsului comparativ cu uscarea clasică. Draierarea constă în: - uscarea accelerată până la umiditatea de 18 – 19 %, aerul cald fiind dirijat în toată coloana de uscare a uscătorului prin suprimarea zonei de răcire, - transferul produsului cald (50o C) într-o celulă de răcire (draierare), unde se lasă în repaus 8 – 12 ore, timp în care apa din interiorul seminţei migrează spre periferie, egalizându-se umiditatea şi temperatura din bob, - răcirea prin aerare activă cu 40 – 60 m3 aer/m3 de seminţe/oră. 1.6. Modificări ale masei de seminţe în timpul păstrării Pe parcursul recepţionării, condiţionării şi păstrării produselor agricole boabe se înregistrează peirderi, care în raport cu cauzele care le produc, se grupează în pierderi admisibile şi pierderi neadmisibile. Pierderile admisibile sunt determinate de reducerea conţinutului de impurităţi prin curăţirea seminţelor, reducerea umidităţii prin uscare, reducerea masei de seminţe prin respiraţie şi pierderi mecanice prin transport şi manipulare în depozite. Pierderile prin curăţirea seminţelor se calculează cu relaţia: Sc  mi x

Csi  Csf 100  Csf

 kg  , în care:

Sc = scăderea în greutate prin curăţirea seminţelor, în kg, mi = masa iniţială de produs supus curăţirii, în kg, Csi = conţinutul iniţial de impurităţi, înainte de curăţire, în %, Csf = conţinutul final de impurităţi, după curăţire, în %. Modificarea masei de seminţe datorită reducerii sau creşterii umidităţii se determină astfel:  Reducerea masei de seminţe prin uscare se calculează cu relaţia: Su  mi x

Ui  Uf 100  Uf

 kg  , în care:

Sc = scăderea în greutate prin uscarea seminţelor, în kg, mi = masa iniţială de produs supus uscării, în kg, Ui = umiditatea iniţială, înainte de uscare, în %, 37

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Uf = umiditatea finală, după uscare, în %. În timpul depozitării, masa seminţelor poate absorbi apă, iar creşterea în greutate se calculează cu relaţia: Cu  mi x

Uf  Ui 100  Uf

 kg  , în care:

Cu = creşterea masei de seminţe, datorită creşterii umidităţii, în kg, mi = masa iniţială de produs depozitat, în kg, Uf = umiditatea finală a produsului, în %, Ui = umiditatea iniţială a produsului, în %. Pierderile datorate respiraţiei seminţelor pe perioada de depozitare sunt influenţate de temperatura şi umiditatea masei de seminţe şi se exprimă în grame/tonă pentru o durată de păstrare de 30 zile. Aceste pierderi sunt reduse când seminţele sunt păstrate în limitele umidităţii critice. Tabelul 8 Pierderi determinate de procesul de respiraţie, în funcţie de umiditatea şi temperatura masei de seminţe (grame la tona de produs, pe timp de 30 zile) Produsul

Umiditatea seminţelor (%) Grâu 15 17 19 Orz 15 17 19 Orez 15 17 20 Porumb (boabe) 16 20 24 Porumb (ştiuleţi) 18 23 28 Mazăre 15 17 20 Fasole 15 17 20 Soia 10 13 16 Floarea soarelui 8 10 13 Sursa: Roman Gh.V., 1986 38

Temperatura masei de seminţe 15o C 25o C 35o C 135 298 501 201 409 775 351 534 1271 166 398 790 295 596 1148 532 839 1586 744 1141 1832 964 1720 2651 1746 2720 4143 1399 2489 3535 2915 4812 6803 5464 8218 10682 4173 6545 9450 5276 8255 11528 7096 10369 14479 70 192 442 164 422 983 370 983 1627 164 271 437 207 326 686 379 799 1608 45 137 279 74 261 490 222 543 1084 104 220 413 261 518 1378 964 2260 3355

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Scăderile în greutate datorită transportului, încărcare şi descărcare în depozite se consideră 0,02 % pentru cereale şi leguminoase şi 0,03 % pentru oleaginoase. Pentru fiecare manipulare valoarea scăzămintelor este de 0,01 % pentru toate speciile. Pierderile neadmisibile pot fi cauzate de procesele tehnologice necorespunzătoare, dar şi datorate atacului de păsări, rozătoare, insecte, acarieni şi sustragerilor de produse agricole, care pot fi prevenite prin măsuri de protecţie ferme. 1.7. Spaţii pentru depozitarea produselor agricole 1.7.1. Aspecte generale Spaţiile special destinate depozitării produselor agricole s-au dezvoltat şi perfecţionat în paralel cu dezvoltarea colectivităţilor umane şi cu creşterea cantităţii de produse agricole. La început au fost construite la producătorii agricoli pentru satisfacerea nevoilor gospodăreşti. Pe măsura apariţiei aglomerărilor urbane mai mari, s-a pus problema construirii unor spaţii, în care să fie depozitate rezerve de produse agricole pentru o perioadă mai lungă de timp şi pentru situaţii nefavorabile. Se poate vorbi de spaţii de depozitare improvizate, diferite constructiv de la o localitate la alta, după cum există şi spaţii de depozitare tipizate. Inainte de 1990, în România, bazele de recepţie şi silozurile au fost dotate cu spaţii de depozitare tipizate, construite pe bază de proiecte tip. După 1990, produsele agricole au reînceput să fie depozitate la producători, aceştia fiind preocupaţi să înlocuiască spaţiile vechi deteriorate sau distruse în timp cu o serie de improvizaţii. Au început să apară depozite de dimensiuni mici, relativ bine construite, şi multe firme private care dispun de mijloace financiare, care desfăşoară activităţi în producţia vegetală au început să construiască depozite tipizate, metalice, de diverse capacităţi, după proiecte occidentale. În România, unităţile specializate în recepţionarea, preluarea, condiţionarea şi conservarea produselor agricole boabe sunt de regulă bazele de recepţie şi silozurile din reţeaua Romcereal, Comcereal, Agenţia naţională a produselor agricole, Agroexport, dar şi unităţi specializate în procesarea produselor agricole boabe (mori, fabrici de pâine, fabrici de alcool, fabrici de amidon, fabrici pentru nutreţuri combinate şi fabrici de ulei). Unităţile de preluare şi recepţionare sunt amplasate pe întreg teritoriul ţării şi în special în zonele agricole specializate în produse cerealiere şi plante tehnice, astfel încât distanţele pentru transport să fie cât mai reduse. În incinta unităţilor de recepţionare spaţiile de depozitare şi construcţiile auxiliare sunt sistematizate pentru a asigura circulaţia mijloacelor de transport produse în flux continuu în incinta bazei. În general bazele de recepţie sunt echipate cu următoarele utilităţi: - laborator pentru analize de calitate la produsele agricole, - pod bascul rutier pentru cântărire,

39

Tehnologia prelucrării produselor agricole

- spaţii pentru depozitarea produselor agricole boabe (platforme din beton descoperite, arioaie, pătule pentru ştiuleţi, şoproane acoperite multifuncţionale, magazii, silozuri), - staţii de uscare fixe şi mobile, - drumuri şi platforme pentru acces rutier, - linii de cale ferată, - pavilion administrativ, - atelier mecanic pentru întreţinerea utilajelor, - instalaţii pentru stingerea incendiilor, - locuinţe pentru personalul bazei. Spaţiile pentru depozitarea produselor agricole se grupează în spaţii de depozitare pe orizontală şi spaţii de depozitare pe verticală. 1.7.2. Spaţii pentru depozitare pe orizontală Din categoria spaţiilor de depozitare pe orizontală fac parte: - platformele de beton descoperite, - pătulele, - şoproanele sau platformele acoperite, - magaziile. Platformele realizate din beton servesc în sezonul cald pentru uscarea prin solarizare a produselor agricole boabe recoltate cu umidităţi mari, dar şi pentru depozitarea temporară a diverselor produse agricole boabe şi a porumbului ştiuleţi. Platformele din beton se pot folosi tot timpul verii pentru diferite seminţe şi ar trebui să fie prezente în toate fermele pentru producţie vegetală. Pătulele sunt construcţii din lemn sau din prefabricate din beton armat sau metalice în care se păstrează porumbul ştiuleţi. Pătulele au dimensiuni standardizate. Cele din lemn sau prefabricate au lăţimea 3 – 4 m, înălţimea 5 – 6 m, iar lungimea poate depăşi 50 m. Pereţii sunt din şipci de lemn sau prefabicate distanţate la 2,5 cm. Pătulele permit circulaţia aerului printre ştiuleţi şi conservarea boabelor pe ştiuleţi. Există şi pătule metalice cu forma cilindrică care sunt mai economice.

Fig.1. Depozitarea porumbului ştiuleţi în pătul

40

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Platformele acoperite (şoproane) oferă condiţii pentru depozitarea de scurtă durată a produselor agricole şi protecţia împotriva ploilor când seminţele nu pot intra direct în spaţiile de depozitare şi condiţionare. Magaziile sunt depozite pe orizontală în care se pot depozita seminţe de cereale, leguminoase, floarea soarelui, in şi alte produse agricole boabe. Magaziile au capacitate diferită de depozitare, de la 1500 t la 17000 t, asigură condiţii bune de păstrare şi sunt echipate cu utilaje pentru curăţirea şi manipularea seminţelor. În magazii seminţele se pot depozita în vrac, grosimea stratului fiind diferită în funcţie de caracteristicile masei de seminţe, specie şi umiditatea seminţelor, de la 1 – 1,5 m în sezonul cald până la 3 – 3,5 m pentru produsele stabile şi în sezonul rece. Se preferă magaziile construite din cărămidă şi prefabricate din beton sau metal şi să se folosească cât mai puţin material lemnos, care constituie locuri de refugiu pentru insecte dăunătoare de depozit. Este de dorit ca magaziile să fie echipate cu sisteme pentru aerarea activă a produselor depozitate şi posibilităţi de închidere etanşă pentru eventuale tratamente pentru combaterea dăunătorilor prin gazare. 1.7.3. Spaţii pentru depozitare pe verticală Silozurile sunt destinate condiţionării şi păstrării unor mari cantităţi de produse agricole boabe, fluxul seminţelor în siloz se derulează pe verticală şi este complet mecanizat şi automatizat. Primele silozuri au fost construite în România, în 1891, cu capacitatea de 25.000 t cu legătură la transportul rutier, feroviar şi tunel tehnologic până la Dunăre, construite de Anghel Saligny la Brăila şi Galaţi. Între 1906 -–1909 au fost construite trei silozuri la Constanţa cu capacitatea de 30.000 t. După 1935 a început construcţia silozurilor regionale dispersate în zonele agricole, de regulă cu acces la căile ferate, cu capacităţi de 5 – 6000 t, de construcţie germană (SUKA-SILOBAU), franţuzească (Froment Clavier), sau românească (PCA). După 1962, au fost construite în ritm alert silozuri de mari capacităţi 30000 t, 44000 t şi 64000 t, care asigurau depozitarea produselor colectate la Fondul central al statului, amplasate în marile zone agricole.

Fig. 2. Siloz pentru depozitarea produselor agricole boabe 41

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Un siloz pentru păstrarea şi condiţionarea seminţelor cuprinde: - zona de subsol, unde sunt montate instalaţiile de golire a celulelor şi de transport a seminţelor care se livrează, - baterii de celule prevăzute pe partea inferioară cu pâlnii de golire, iar la partea superioară cu planşeul pe care sunt montate utilajele de umplere, - turnul silozului sau casa maşinilor, cu elevatoare pentru urcarea produselor, maşini de curăţire şi instalaţii de predare la beneficiari a seminţelor, - staţia de primire şi predare la vagoane de cale ferată, - staţia de predare şi primire pentru autovehicule, - instalaţii de uscare, care se pot monta în turnul silozului sau lângă bateriile de celule în exterior, - instalaţii de deprăfuire a utilajelor şi spaţiilor de lucru, - instalaţii pentru gazarea seminţelor infestate, - laborator pentru analiza calităţii seminţelor. Produsele agricole boabe se păstrează în celule înalte, cel mai adesea de 30 m, cu diametrul în secţiune de 6,3 – 16 m, iar unde fundaţia este rocă de calcar celulele au înălţimea 50 m. Secţiunea celulelor are forma cerc, hexagon sau pătrat. Activitatea silozului de cereale se desfăşoară ţinând cont de toţi factorii care contribuie la cea mai bună conservare a produselor şi toate procesele tehnologice sunt mecanizate, iar la silozurile care păstrează şi condiţionează seminţe pentru semănat, procesele tehnologice sunt automatizate. În ultimii ani, au început să apară în ţara noastră spaţii de depozitare cu capacităţi mai mici constituite din celule metalice din seria „unităţi de stocare” destinate depozitării produselor agricole boabe şi echipate pentru desfăşurarea automată a procesului tehnologic. Capacitatea de depozitare a fiecărei unităţi de stocare este cuprinsă între 20-25 mii m 3. Principiul constructiv şi funcţional al unei astfel de celule este prezentat în figura 3. Seminţele destinate semănatului se păstrează numai în magazii, ambalate în saci sau în vrac, pe loturi etichetate şi individualizate. În unităţile de condiţionarea seminţelor pentru semănat, seminţele se păstrează numai în saci, iar ambalarea se face la sfârşitul procesului de condiţionare.

42

Tehnologia prelucrării produselor agricole

10 11 12 13

1 2 3 4 5

6

7 8 9

14 15 16 17

1. Pasarelă 2. Scară de acces la gura de vizitare 3. Scară de acoperiş 4. Gura de vizitare 5. Balustradă de protecţie 6. Palier de repaus 7. Scară exterioară 8. Poartă de vizitare 9. Platformă de acces 10. Transportor de alimentare a celulei 11. Aerator central 12. Suport sondă 13. Aerator suplimentar 14. Scară interioară 15. Con de evacuare principal 16. Canale de ventilare 17. Con de evacuare secundar

Fig. 3. Principiul constructiv al unei unităţi de stocare (Sursa: Prive în România) 1.7.4. Pregătirea spaţiilor pentru depozitare Inainte de depozitarea produselor agricole boabe, spaţiile de depozitare trebuie obligatoriu verificate, reparate atent şi riguros, curăţite, dezinfectate şi deratizate, pentru a preveni pierderile de produse. Reparaţiile spaţiilor de depozitare constă în impermeabilizarea acoperişului şi pereţilor pentru a evita infiltrarea apei şi pătrunderea dăunătorilor. Se verifică instalaţiile şi utilajele care deservesc spaţiile de depozitare. Curăţenia spaţiilor constă în îndepărtarea prafului şi evacuarea resturilor de seminţe care pot duce la înmulţirea dăunătorilor. La silozuri se curăţă elevatoarele de resturi de seminţe, capetele transportoarelor, tuburile de scurgere a seminţelor, cicloanele şi se asigură curăţirea terenului din jurul magaziilor şi silozului. Dezinfectarea se face prin văruirea pereţilor, folosind clorură de var şi 3 – 7 % sulfat de cupru pentru combaterea mucegaiurilor şi se spală duşumelele cu soluţie de sodă. Dezinsectizarea se face prin stropiri cu substanţe chimice şi cu substanţe fumigene. Stropirile se fac cu una din următoarele substanţe: Actelic 50 EC (0,2 l/m2), Satisar CE 50 (0,5 – 1 g s.a./m2), Coopex 50 WP (0,25 %), K’othrine Grain EC 2,5 (1,56 mg s.a./m2). 43

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tratamentele cu produse fumigene în spaţii goale se fac cu Fumitox 10 PF 3 g produs comercial/m3 spaţiu, Coopex smoke generator 0,25 g/m3 spaţiu sau Fumlidox 50, 500 g pentru 1000 m2 spaţiu. Deratizarea se face prin combtaterea rozătoarelor cu momeli folosind unul din produsele: Antan 80 P, Actosin P, Brumoline CM – 0,7 %, Fosfură de zinc CM 70 – 80 %, sau gazare cu Delicia Gastoxin, Detia Gas Ex – T sau Fostoxin 2 tablete la o galerie. 1.8. Metode de conservare a produselor agricole boabe Există mai multe metode de conservare a produselor agricole boabe, dar toate se bazează pe reducerea la maxim a proceselor fiziologice din masa de seminţe prin dirijarea umidităţii şi temperaturii în masa de seminţe. În funcţie de procedeele folosite pentru dirijarea acestor factori se cunosc următoarele metode de conservare a produselor agricole: păstrarea în stare uscată, păstrarea la temperaturi scăzute, păstrarea prin aerare activă, autoconservarea, păstrarea prin tratare cu substanţe chimice şi păstrarea prin iradiere. 1.8.1. Păstrarea produselor în stare uscată Este cea mai utilizată metodă şi are cea mai mare aplicabilitate pentru toate produsele agricole boabe în lume şi în ţara noastră. Metoda constă în reducerea conţinutului de umiditate al boabelor la umiditatea de echilibru, limită la care se elimină orice pericol de degradare a produsului şi produsele se pot păstra fără probleme. Valorile umidităţii de echilibru, în funcţie de specie variază în limitele:  floarea soarelui, rapiţă, in, muştar, ricin, între 6 – 8 %;  porumb boabe, sorg, mei, între 11,5 – 12,5 %;  soia, între 11 – 12 %;  grâu, secară, triticale, orz, ovăz, între 14 – 15 %;  mazăre, fasole, bob, linte, între 15 – 16 %. Seminţele de cereale cu umiditatea sub 14 % se pot păstra în vrac în straturi cu înălţime mare în magazii sau în celule de siloz fără probleme. Seminţele de leguminoase şi oleaginoase se depozitează numai în magazii pe orizontală şi în straturi cu înălţimi mai mici, sub 1,5 m. În ţara noastră o mare parte din produsele agricole (grâu, orz, orzoaică, in, rapiţă, muştar), se recoltează vara, au de regulă umiditatea redusă sau se usucă pe cale naturală. Produsele provenite de la recoltările din toamnă (floarea soarelui, porumb boabe, soia, orez, sorg) pun probleme la conservare. În toamnele mai ploioase prin întârzierea vegetaţiei, apare obligatorie uscarea artificială a seminţelor, iar pericolul de alterare a unei părţi din recoltă este iminent. Măsurile pentru pregătirea produselor în vederea conservării în stare uscată încep cu recoltarea şi constă în: evitarea amestecului între loturi cu umidităţi diferite, recoltarea la maturitatea deplină, transportul în depozite imediat după recoltare, protejarea în timpul transportului împotriva precipitaţiilor, curăţirea concomitent cu depozitarea pentru eliminarea impurităţilor care au umidităţi mai ridicate decât produsul de bază, depozitarea la început în straturi subţiri, uscarea naturală şi artificială până la umiditatea caracteristică fiecărei specii, reducându-se astfel şi numărul de 44

Tehnologia prelucrării produselor agricole

microorganisme din masa de seminţe fără a se realiza o sterilizare totală. La conservarea în stare uscată se ţine seama de izotermele sorbţiei şi desorbţiei umidităţii, adică umezirea şi uscarea boabelor sub influenţa umidităţii mediului ambiant. La produsele conservate în stare uscată se iau măsuri pentru evitarea creşterii umidităţii pentru a împiedica dezvoltarea microorganismelor, acarienilor şi insectelor care se înmulţesc rapid şi depreciază produsul. 1.8.2. Păstrarea seminţelor la temperaturi scăzute Metoda se bazează pe principiul termoanabiozei, adică reducerea considerabilă sau totală a activităţii vitale a componentelor vii din masa de seminţe prin intermediul temperaturilor scăzute. Conductibilitatea termică redusă a masei de seminţe asigură conservarea lor în stare răcită. Reducerea temperaturii se poate realiza prin folosirea de agregate frigorifice sau prin dirijarea aerului atmosferic rece. Se pot utiliza instalaţii de răcire tip Granifor, iar răcirea este sinonimă cu refrigerarea. Răcirea masei de seminţe cu aer atmosferic se poate realiza prin depozitarea produsului în strat subţire şi ventilarea aerului prin deschiderea geamurilor şi uşilor, dar la seminţele cu umiditate ridicată există pericol de încingere chiar la grosimi ale vracului de 1 m. Este recomandată răcirea activă a produselor agricole prin: - lopătare, care se practică atunci când în masa de boabe apar procese de încingere, iar pentru eficienţa operaţiunii se face mişcarea produsului de 2 – 3 ori succesiv şi la distanţe mari, - manipularea produsului cu instalaţii de transport pe orizontală (benzi transportoare) sau pe verticală (elevatoare) în mediu cu aer rece în cazul mişcării produselor agricole dintr-o celulă de siloz în alta, - insuflarea cu ajutorul ventilatoarelor a aerului rece din atmosferă în masa de produs depozitată. Tabelul 9 Limitele de temperatură pentru păstrare în funcţie de umiditatea seminţelor Umiditatea seminţelor (%) Temperatura maximă pentru păstrare timp de 2 luni fără pericol de depreciere (o C)

16

18

20

22

12,8

7,2

4,4

1,7

1.8.3. Păstrarea seminţelor prin aerare activă Are scopul de asigura răcirea, uscarea şi aerisirea masei de seminţe prin înlocuirea aerului viciat din spaţiul intergranular. Se practică la seminţe cu umiditate ridicată până când urmează a fi uscate sau la răcirea seminţelor după uscarea artificială. Efectele aerării active sunt: reducerea umidităţii, prevenirea autoîncălzirii, reducerea respiraţiei, accelerarea maturităţii seminţelor, eliminarea CO2 din masa de boabe, frânarea activităţii microorganismelor. Aerarea pentru răcire se face când temperatura aerului este mai scăzută cu cel puţin 5o C faţă de temperatura produsului, iar umiditatea relativă a aerului este sub 75 %. Aerarea activă se realizează cu ventilatoare care 45

Tehnologia prelucrării produselor agricole

insuflă aerul rece în masa de boabe depozitate, cu ajutorul unei reţele de conducte montate în pardoseala magaziei sau pe la partea bazală a celulei de siloz. Cantitatea de aer introdus în masa de seminţe trebuie să asigure o înlocuire rapidă şi completă a aerului din spaţiul intergranular pentru a scoate din masa de produs aerul viciat cu produse rezultate în urma proceselor fiziologice ale masei de seminţe. Alimentarea specifică cu aer se stabileşte cu relaţia: Q

A G

(m3/oră/tonă),

în care:

Q = cantitatea de aer necesar pentru aerarea optimă; A = debitul de aer furnizat de ventilator (m3/oră); G = greutatea lotului de produs (tone). Consumul de aer (m3/oră/tona de produs), în funcţie de umiditatea seminţelor şi înălţimea vracului la 50 % umiditate relativă şi 20o C temperatura aerului este prezentată în tabelul 10. Tabelul 10 Consumul de aer pentru aerare activă la cereale în funcţie de umiditatea seminţelor şi înălţimea vracului Umiditatea produsului Volumul de aer ventilat (%) (m3/oră/tonă) 16 30 18 40 20 60 22 80 24 120 26 160 Sursa: Thierer L.V., 1971

Înălţimea stratului de seminţe (m) 3,5 – 4 2,5 – 3 2,0 2,0 2,0 2,0

1.8.4. Păstrarea prin asfixiere (autoconservarea) Prezintă importanţă pentru produsele destinate consumului şi se bazează pe oprirea respiraţiei aerobe, prin acumularea CO2 rezultat din respiraţia seminţelor sau prin injectare de CO2. La o concentraţie de 7 % CO2, respiraţia aerobă este încetinită, iar la 12 – 14 %, seminţele trec la respiraţia anaerobă. Pentru a se realiza o bună conservare se cere ca seminţele să fie uscate şi răcite. Porumbul cu 18 % umiditate se poate păstra în condiţii de anaerobioză timp de 6 luni fără modificări, iar la umidităţi de 23 – 27 % se depreciază în primele 14 zile ca urmare a fermentaţiei lactice. Autoconservarea grâului în spaţiu ermetic închis, la umiditatea de 12 % timp de 2 ani nu a modificat însuşirile de panificaţie. La grâul cu umiditatea de 16,4 %, după 4 săptămâni a apărut miros de învechit, iar după 7 luni a apărut miros de alcool. Această metodă se practică în S.U.A. pentru porumbul boabe furajer în silozuri metalice închise ermetic. Englezii au construit în India silozuri cu pereţii din nylon, cu diametrul 22 m şi înălţimea 7 m, iar în Africa, Asia şi America de Sud se realizează autoconservarea în gropi impermeabile. 46

Tehnologia prelucrării produselor agricole

1.8.5. Păstrarea cu ajutorul substanţelor chimice Se bazează pe acţiunea unor substanţe chimice de a reduce respiraţia şi de a împiedica dezvoltarea mucegaiurilor, insectelor şi acarienilor şi se poate practica în următoarele situaţii: - pentru păstrarea de lungă durată a seminţelor uscate fără a fi mişcate, - pentru oprirea încingerii, când produsele chimice pot fi injectate direct în focar. Rezultate bune s-au obţinut cu următoarele produse chimice:  Cloropicrina – se utilizează la păstrarea de lungă durată a produselor cu umiditatea sub 16 % şi atenuează rapid procesele de autoîncălzire şi încingere a produselor;  Dicloretanul, se foloseşte pentru produse cu umiditate ridicată, are efect sterilizant asupra mucegaiurilor, împiedică dezvoltarea acarienilor şi insectelor, dar nu opreşte autoîncălzirea şi încingerea seminţelor şi se foloseşte în doze de 300 g/m3 de produse;  Thioureea, în proporţie de 1 ‰ reduce respiraţia cerealelor umede şi opreşte dezvoltarea mucegaiurilor, iar la 1 % opreşte dezvoltarea mucegaiurilor chiar şi când masa de boabe are umiditatea de 24 %, fără a diminua mult viabilitatea seminţelor;  Produsele pe bază de acid propionic (Pionicorn şi Luprosil), se folosesc pentru conservarea porumbului boabe, opresc dezvoltarea microorganismelor, încălzirea şi deprecierea boabelor, nu sunt toxice, doza de folosire este dependentă de umiditatea boabelor şi durata de păstrare având valori de 0,5 – 2,1 % din masa produsului. Acidul propionic a dat rezultate bune la soia, boabele cu umiditatea de 22 %, tratate cu 0,75 % acid propionic s-au păstrat 10 săptămâni fără a se încălzi sau modifica compoziţia chimică. 1.8.6. Păstrarea seminţelor prin iradiere Este în curs de experimentare, cele mai bune efecte sterilizante şi inhibitoare s-au obţinut cu radiaţii gamma. Doza de radiaţii este în corelaţie cu umiditatea seminţelor, dar este necesar să se stabilească, până la ce doză produsele tratate pot fi utilizate în alimentaţie, având în vedere că mucegaiurile au rezistenţă ridicată şi necesită doze mari. Radiaţiile gamma inhibă microflora şi reduc respiraţia seminţelor cu umidităţi mici. 1.9. Procese de alterare în masa de produse depozitate Pe perioada de depozitare a produselor agricole boabe, dacă procesele tehnologice de păstrare sunt necorespunzătoare, intră în acţiune o serie de factori care determină procese de alterare şi degradare a produselor. Primele care apar sunt reacţiile chimice de degradare, reacţiile Maillard şi brunificarea neenzimatică care transformă glucidele şi proteinele şi duc la brunificarea seminţelor. Asemenea procese se petrec la temperaturi ridicate sau în cazul încingerile fiziologice ale seminţelor. Denaturarea proteinelor are ca efect reducerea activităţii enzimatice şi deprecierea calităţii produselor. Oxidările neenzimatice se produc la contactul direct al 47

Tehnologia prelucrării produselor agricole

produselor cu oxigenul din aer, exemplu oxidarea lipidelor are loc şi la temperaturi mai scăzute fiind favorizată de contactul seminţelor oleaginoase cu suprafeţe metalice care au efect catalizator. Alterările enzimatice au la bază enzimele specifice (glucozidaze, proteaze, lipaze) substanţelor componente ale boabelor. De exemplu, lipazele degradează lipidele în acizi graşi şi glicerină şi produsele oleaginoase devin instabile la păstrare, prin hidroliză amidonul se transformă în glucide simple care alimentează procesele fermentative. Alterările biologice sunt rezultatul proceselor de respiraţie, germinare şi de încingere care apar pe perioada de depozitare, dar şi dezvoltarea microorganismelor şi insectelor în masa de produse agricole boabe depozitate. În mod frecvent în masa de produse depozitate apar condiţii favorabile dezvoltării microorganismelor care însoţesc seminţele din câmp în depozit după recoltare, prima condiţie fiind umiditatea mai ridicată şi temperatura mai scăzută. Ciupercile care produc mucegaiuri din genurile Aspergillus şi Penicillium dacă se dezvoltă în produsele depozitate, produc pierderi ale masei de produs, mirosuri şi gusturi neplăcute, reduc capacitatea de curgere, în plus apar micotoxine, cu efect toxic în cazul folosirii produselor pentru alimentaţia umană sau furajarea animalelor. Tabelul 11 Conţinutul maximal în micotoxine acceptat de legislaţia în vigoare Micotoxine

Produsul

Scleroţi de cornul secarei Aflatoxine B1

Cereale nemăcinate

Conţinutul maximal (ppm/12 % umiditate) 1.000.000

Furaje simple pentru 50 animale Porumb pentru furajare 20 Furaje concentrate pentru 1050 funcţie de animale animal Cereale – alimentaţie 5 umană Alte produse alimentare 10 Cereale pentru mic dejun 1 Ochratoxine Furaje 5 Cereale – alimentaţie 30 umană Sursa: Consiliul Superior de Igienă Publică – Franţa. 1.9.1. Dezvoltarea insectelor

Sunt specii de insecte dăunătoare specifice de depozit, la care dezvoltarea este favorizată de temperatura ceva mai ridicată. Pagubele produse de insecte înseamnă: consum de produse, poluarea masei de produse cu produşi ai metabolismului insectelor, creşterea temperaturii şi umidităţii şi crearea condiţiilor favorabile dezvoltării microorganismelor. 48

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Insecte din ordinul Coleoptera - Gărgăriţa grâului – Calandra granaria L., sin.: Sitophilus granarius L., cel mai important dăunător al cerealelor depozitate, atacă boabele la cereale, atât larva cât şi adultul, condiţiile optime de dezvoltare sunt temperatura 28 – 30o C, umiditatea relativă 75 – 90 % şi umiditatea boabelor 14 – 17 %, are două generaţii pe an, în aprilie – iunie şi iulie – octombrie, la temperatura de 5 – 10o C nu se mai hrăneşte, iar la 0o C moare. Adultul are 3,5 – 5 mm, de culoare brun-neagră lucioasă. - Gărgăriţa orezului – Calandra oryzae L., sin.: Sitophilus oryzae L., este mai sensibilă la temperaturi scăzute, este frecventă în zone subtropicale, este specie polifagă, consumă seminţe, făină şi paste făinoase, condiţiile optime de dezvoltare sunt temperatura de 23 – 25o C. Adultul are 2,5 – 3,5 mm, de culoare brună cu pete mari pe elitre. - Gândăcelul făinii – Tribolium confusum Duv., este prezent în brutării mari şi depozite de cereale, adulţii şi larvele consumă cerealele şi derivatele acestora, uneori rod şi lemnul, temperatura optimă de dezvoltare este 27o C, făina atacată este improprie pentru consum, are culoare închisă, cu gust şi miros neplăcut. Adultul are 3 – 5 mm, are culoare brună – roşcată lucioasă. - Gândacul surinamian – Oryzaephilus surinamensis L., adulţii şi larvele atacă produsele boabe depozitate (cereale, plante oleaginoase, paste făinoase, cafea, zahăr), sunt optime temperaturile între 10 – 30o C. - Moleţul – Tenebrio molitor, atacă de regulă făina şi mai rar cerealele boabe cu multe spărturi, produsele atacate nu mai pot fi consumate, sunt favorabile atacului temperaturile de 20 – 30 o C, adultul are 12 – 18 mm de culoare roşcată. - Gărgăriţa mazării – Bruchus pisorum L., este cel mai periculos dăunător al seminţelor de mazăre, boabele atacate pierd 2/3 din greutate şi nu mai sunt comestibile, se dezvoltă bine la temperaturi de 25 o C, infestarea se produce în câmp, iar ciclul biologic se desfăşoară în depozit. Adultul are 4 – 5 mm, de culoare neagră, cu pubescenţa cenuşie – roşcată. - Gărgăriţa fasolei – Acanthoscelides obsoletus Say, atacă toate speciile de fasole, dar uneori şi năutul şi soia, boabele atacate sunt fără valoare alimentară şi nu mai pot fi folosite nici la semănat. Infestarea se produce în câmp, poate avea 3 generaţii pe an, condiţiile optime de dezvolare sunt temperaturile de 25 – 30o C şi umiditatea relativă de 80 – 90 %. Adultul are 3 – 5 mm, de culoare cenuşiu cu capul negru, capul acoperit cu perişori fini. - Gărgăriţa egipteană – Bruchidius incarnatus Boh, atacă boabe de fasole, mazăre, năut, bob, linte, dăunător de carantină din Egipt, răspândit în Spania, Portugalia, Franţa şi Germania. Adultul are 3 – 5 mm, de culoare cafenie cu nuanţe galben, acoperit cu perişori. - Gândacul brun al cerealelor – Trogoderma granarium Everts, atacă grâul, orzul, mazărea, porumbul, orzul şi secara, larvele preferă făina, originar din India şi s-a răspândit în America, Europa şi Africa. Insecte din ordinul Lepidoptera - Molia cerealelor – Sitotroga cerealella Oliv, atacă boabele de cereale, larvele consumă 2/3 din conţinutul boabelor şi le infectează cu 49

Tehnologia prelucrării produselor agricole

excremente. Temperatura optimă de dezvoltare este de 25 o C, adultul are 4 – 6 mm, corpul alb şi aripile cenuşiu – gălbui. - Molia făinii – Ephestia kühniella, depreciază cantităţi mari de făină, grişuri, produse deshidratate, se dezvoltă bine la 27 – 28o C, se combate prin expunerea produselor la soare. - Molia grâului – Tinea granella L., trăieşte în depozite şi în aer liber, preferă seminţele de cereale, leguminoase şi fructe uscate. Adultul are 6 – 8 mm, aripile anterioare sunt argintii cu dungi, cele posterioare cenuşii. - Molia fructelor uscate – Plodia interpunctella Hb., se hrăneşte cu cereale, leguminoase pentru boabe, fructe şi legume uscate, dulciuri, adultul are 8 – 12 mm, de culoare brun – roşcată. Acarieni - Acarianul făinii – Tyroglyphus farinae L., cel mai periculos acarian de depozit, atacă cereale, fructe şi legume uscate, loturile atacate nu mai pot fi consumate, au miros neplăcut şi prin simpla manipulare produc dermatoze şi conjuctivite. Condiţiile optime de dezvolare sunt temperatura de 20 – 25 o C şi umiditatea seminţelor peste 14 %. Adultul are 0,45 mm lungime şi culoare alb – gălbuie. - Acarianul păros – Glycyphagus destructor L., atacă în special orzul, orzoaica şi ovăzul cu umiditate mai mare de 15 %, seminţele plantelor furajere şi oleaginoase, legume şi fructe deshidratate. Adultul are 0,5 – 0,6 mm şi are corpul şi capul acoperit cu peri lungi stufoşi. 1.9.2. Combaterea insectelor şi acarienilor Sursele de infestare cu dăunători pot fi utilajele de curăţire, sortare, uscare, manipulare şi cântărire, iar periodic se impune curăţirea acestora: Dacă depozitul, utilajul controlat sau terenul din jur conţin mai mult de 2 dăunători vii, infestarea se consideră puternică (Thierer L.V., 1971). Combaterea insectelor se poate face prin măsuri fizice, adică reducerea temperaturii masei de produse sub pragul biologic al insectelor, astfel îşi încetează reproducerea, iar la durată mai îndelungată pier, sau creşterea temperaturii la 55o C timp de o oră, prin trecerea produselor prin instalaţia de uscare. La o infestare redusă cu acarieni se recomandă selectarea produselor folosind utilaje prevăzute cu ventilator. Combaterea chimică este cea mai eficientă, se recomandă gazări cu bromură de metil, sulfură de carbon, hidrogen fosforat, fosfură de aluminiu, sub formă de tablete în spaţii ermetic închise. 1.9.3. Rozătoarele Rozătoarele produc cele mai mari pagube după datele FAO, peste 33 milioane tone anual la scară mondială. Pe lângă cantitatea consumată, produsul rămas este contaminat cu urină, excremente, păr şi diverse sfărâmituri străine. În România cele mai mari pagube sunt produse de: şobolanul cenuşiu – Rattus norvegicus; şobolanul de casă – Rattus rattus şi şoarecele de casă – Mus musculus. 50

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Au capacitate mare de înmulţire, au perioada de gestaţie de 22 zile şi produc un număr mare de pui, care încep să se hrănească sunguri după 4 – 5 săptămâni. Locurile de depozitare a produselor agricole boabe constituie puncte de atracţie pentru rozătoare, din această cauză în momentul constatării prezenţei rozătoarelor, imediat se recurge la măsuri de combatere. Cele mai eficiente sunt momelile cu otrăvuri foarte toxice amplasate pe cărările rozătoarelor, în apropierea găurilor, acolo unde sunt excremente şi alte semne ale prezenţei rozătoarelor. S-au dovedit eficace momeliloe cu varfarină, fluroacetat de sodiu sau Antu. Gazarea este o metodă rapidă de combatere, se folosesc 1 – 2 tablete cu fosfură de aluminiu (Delicia, Gastoxin, Phostoxin) la o galerie, după care se obturează. 1.9.4. Alterările mecanice Pe parcursul condiţionării şi manipulării, produsele agricole suferă şocuri care produc fisurări sau spargeri ale boabelor şi rezultă praful organic care se depune în depozite şi pe utilaje. Este vorba de particule de substanţe organice, foarte bine aşezate în straturi afânate în amestec cu aer, frecvent apar substanţe volatile care se aprind şi explodează uşor. 1.9.5. Diagrame de conservare Pentru conservarea produselor fără pericol de depreciere s-au elaborat diagrame de conservare care ţin cont de temperatura şi umiditatea produselor depozitate. În funcţie de temperatura şi umiditatea produsului depozitat sunt delimitate pe diagramă patru zone:  Zona de stabilitate, în care se află produsele cu umiditate şi temperatură scăzută. În acest caz procesele vitale sunt mult încetinite şi se asigură o conservare corespunzătoare şi de durată;  Zona de risc maxim, este zona cu umiditate şi temperatură ridicată, în care procesele de alterare sunt accelerate, iar asemenea produse trebuie condiţionate cu prioritate pentru a evita pericolul dezvoltării microorganismelor, insectelor şi germinaţiei seminţelor;  Zona de stabilitate suplimentară, în care produsele au umiditate scăzută dar temperatura mai ridicată este necesară răcirea pentru a stabiliza condiţiile de conservare fără pericol de depreciere, fiind pericol de apariţie a insectelor;  Zona de stabilitate suplimentară în care produsele sunt reci dar au umiditate ridicată. Asemenea produse trebuie uscate, pentru a evita pericolul dezvoltării microorganismelor şi conservarea fără probleme.

51

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Fig. 4. Diagrama conservării cerealelor în funcţie de temperatură şi umiditate Sursa: ITCF, 1987

52

Tehnologia prelucrării produselor agricole

CAPITOLUL 2 FILIERA GRÂU PENTRU MORĂRIT 2.1. Introducere Grâul constituie principala sursă alimentară pentru om. Producţia globală mondială a atins în anul 2014, nivelul de 716,1 milioane tone, reprezentând peste 31 % din producţia totală de cereale, după porumb şi orez. Se estimează că în 2020 producţia mondială de grâu se va ridica la nivelul de 1 miliard tone. În ultimii ani UE a devenit principalul producător mondial de grâu, urmată de China, India, Rusia şi S.U.A.. Principala destinaţie a grâului o constituie consumul alimentar în proporţie de 73 %, cuprinzând o gamă variată de produse alimentare, industria 15 % şi consumul furajer 12 %. Producţia medie la hectar pe o suprafaţă totală cultivată de 220 milioane hectare, a înregistrat un progres remarcabil la nivel mondial, ajungând la 31,75 q/ha în decursul ultimelor trei decenii, cu mari fluctuaţii de la o zonă la alta în funcţie de condiţiile pedoclimatice, tehnologice şi economico-sociale. Politicile economice sprijină producerea şi comercializarea grâului, acesta reprezentând 17 % din schimburile internaţionale de cereale. Grâul este cultura cea mai veche, care caracterizează agricultura neolitică în Europa, în urmă cu 8000 de ani şi a marcat marea revoluţie în domeniul ameliorării plantelor cu spice şi bob îmbrăcat, care permit cultivarea şi recoltarea, sunt comestibile, bogate în vitamine, uşor de conservat şi transportat. Grâul a devenit simbolul fertilităţii, regăsit în toate civilizaţiile. Grâul simbolizează principiul vieţii, trecerea de la ignoranţă la revelaţie. Spicul de grâu reprezintă emblema zeului Osiris din Egipt, şi pentru cultivarea lui, omul l-a invocat pe Dumnezeu. Grâul este singura cereală panificabilă din care se obţine pâinea şi o gamă de produse derivate după prepararea aluatului din făină, apă şi drojdie de bere. Inainte de descoperirea fermentaţiei naturale şi de coacere a aluatului, grâul se consuma sub formă de terci, ulterior s-a trecut la producerea pâinii, aliment cu textură, savoare şi aromă deosebită. Din boabele de grâu, prin măcinat se obţine făină şi griş, care sunt materii prime pentru fabricarea artizanală şi industrială a unei game largi de produse: pâinea, pastele făinoase, biscuiţi şi produse de patiserie. Constituenţii bobului: hidraţi de carbon, proteine, lipide, enzime, săruri minerale şi vitamine prin caracteristicile lor fizico-chimice, contribuie la formarea texturii produsului finit şi la inducerea aromei. Operaţia de frământare a aluatului, coacerea pâinii, fabricarea biscuiţilor şi a pastelor făinoase, declanşează o succesiune de procese fizicochimice şi biologice, unele nefiind în totalitate elucidate. Toate acestea nu împiedică brutarii să fabrice produse artizanale sau industriale excelente, deşi în unele cazuri evoluţia modului de viaţă şi a tehnicilor folosite nu sunt favorabile expresiei unei calităţi optime.

53

Tehnologia prelucrării produselor agricole

2.2. Producerea materiei prime Principalele materii prime folosite pe plan mondial pentru morărit, din care să rezulte făină pentru destinaţia panificaţie sunt grâul, secara, triticale şi într-o măsură mai redusă orzul. Ponderea cea mai mare o are însă grâul. 2.2.1. Situaţia grâului pe plan mondial Producţia mondială de grâu a înregistrat o creştere semnificativă pentru sezonul 2013 – 2014, cu 8,5 % faţă de sezonul precedent, respectiv 716,1 milioane tone. Cele mai mari producţii de piaţă s-au înregistrat în Uniunea Europeană (137,987 milioane tone), China (117,410 milioane tone), India (86,874 milioane tone), Rusia (56,240 milioane tone), S.U.A. (54,413 milioane tone), Ucraina (22,324 milioane tone). Niveluri inferioare ale producţiei s-au înregistrat în S.U.A. (- 5,7 milioane tone), Canada (- 1,3 milioane tone). Creşteri de producţie de grâu s-au înregistrat în Argentina (+ 7,3 milioane tone) şi Australia (+ 5,7 milioane tone). Consumul mondial de grâu a crescut în sezonul 2013 – 2014 la peste 645 milioane tone faţă de sezonul 1998 – 1999 când a înregistrat valoarea de 591,6 milioane tone, iar rezervele mondiale de grâu sunt cifrate la 158 milioane tone. În sezonul 2013 – 2014 se înregistrează o creştere a consumului mondial de grâu cu 10 milioane tone, reflectând în principal menţinerea tendinţei de sporire a consumului alimentar. Cele mai importante creşteri ale consumului sunt semnalate în Uniunea Europeană (peste 100 milioane tone). În 2013 - 2014 schimburile internaţionale au fost de circa 70 milioane tone. Tabelul 12 Producători, importatori şi exportatori de grâu Mari producători

(mil. t)

Exportatori

U.E. 137,9 S.U.A. China 117,4 UE India 86,8 Canada Rusia 56,2 Australia S.U.A. 54,4 Argentina Ucraina 22,3 Ţările de est Canada 25,2 Alte state Australia 27,4 Argentina 14,1 Sursa: FAO, 2011

(mil. t)

Importatori

(mil. t)

34,4 36,7 16,8 14,0 14,2 7,5 10

Egipt Brazilia Italia Japonia Algeria Indonezia Turcia Coreea China

9,8 5,7 7,2 6,2 7,5 5,6 4,8 4,7 2,0

O creştere a exportului este prevăzută în Australia (7,9 milioane tone), Canada (6,7 milioane tone), Argentina (2,1 milioane tone), dar aceasta 54

Tehnologia prelucrării produselor agricole

va fi compensată în mare parte de creşterea livrărilor din Uniunea Europeană, care devine primul exportator de grâu cu 36,7 milioane tone anual. În ceea ce priveşte importul de grâu, scăderile cele mai importante sunt anticipate în Iran (2,6 milioane tone), Maroc (1 milion tone) şi Mexic, ca urmare a creşterii producţiei interne. Niveluri uşor inferioare sunt apreciate în Algeria (200 mii tone) şi în ţările est-europene. Totalul importurilor de grâu în Africa se cifrează la 26 milioane tone, cu un milion de tone mai mult faţă de sezonul 2012 – 2013, în timp ce în Asia se înregistrează un import total de 44 milioane tone, cu 3 milioane tone mai puţin faţă de 2012 – 2013. La nivel mondial preţul grâului a continuat să aibă o evoluţie destul de fluctuantă. Tabelul 13 Date sintetice privind cultura grâului la câţiva mari cultivatori Cultivatorul

Suprafaţa Producţia anuală cultivată (mil. (mil. t) Ha) S.U.A. 18,5 54,4 Franţa 5,83 38,1 Canada 8,54 25,3 Germania 3,25 22,8 Australia 13,5 27,4 Anglia 1,97 15,3 Argentina 4,49 14,1 Sursa: Industries des Cereales 2011

Producţia medie q/ha 29,4 65,3 29,6 70,1 20,3 77,5 31,3

În noiembrie 2014 în S.U.A. preţul grâului a fost de 138 EURO/tonă, pentru ca în ianuarie 2015 să crească la 177 EURO/tonă. Cotaţiile pentru grâu la Chicago Broad of Trade (CBOT) în prima săptămână a lunii ianuarie 2015 au fost de 185 USD/tonă, pentru ca în martie 2015 să ajungă la 225 USD/tonă, datorită deficitului de grâu pe piaţa mondială în arealele geografice unde sunt situaţi principalii importatori. 2.2.2. Situaţia grâului în România Suprafaţa cultivată cu grâu la nivelul anului 2014 a fost de 2160,400 ha cu circa 100.000 ha mai mult faţă de anul 2013, cunoscând o uşoară scădere (- 160.000 ha) la nivelul anului 2011. Scăderea suprafeţei este determinată de mai mulţi factori, printre care cel mai important este deficitul financiar al producătorilor agricoli, acesta fiind generat de imposibilitatea valorificării grâului ca urmare a preţurilor neatractive oferite.

55

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabelul 14 Evoluţia suprafeţei, producţiei globale şi randamentului la nivelul anilor 1997 – 2014 Specificare

ANUL 1938 1990 2001 2003 2004 2007 3.023,7 2.297,7 2.558,6 1.748,0 2.295,9 1.975,0

2011 1947,0

2014 2.162,4

Suprafaţa mil. ha Producţia 1.310 3.212 3.034 1.428 3.403 1.541 3.663 3.226 medie kg/ha Producţia 3960.6 7.379,0 7.763,8 2.496,4 7.812,4 3.044,5 7.131,6 6.970,0 globală milioane tone Sursa: Anualul statistic al României Tabelul 15 Balanţa grâului 2013 – 2014 în România Specificare U.M. 1. TOTAL OFERTĂ Mii tone Suprafaţa recoltată Mii ha Producţia medie Kg/ha Producţia totală Mii tone Stoc iniţial Mii tone Export Mii tone 2. TOTAL CERERE Mii tone Consum alimentar Mii tone Sămânţă Mii tone Furaje Mii tone 3. STOC FINAL Mii tone Sursa: Profitul agricol, 2014

Previziuni M.A.A. 6970 2160 3226 6970 300 2070 4900 3500 680 500 300

2.2.3. Recepţionarea, condiţionarea şi conservarea grâului În România în ultimii ani producţia anuală de grâu a fost destul de fluctuantă, pe de o parte datorită suprafeţei cultivate cu grâu care a fost de 1,665 mil. hectare în 1999 şi 2,16 mil. ha în 2013, dar şi tehnologiei de cultură practicate, a condiţiilor socio-economice şi nu în ultimul rând a condiţiilor climatologice. Prin intercondiţionarea acestor factori producţia medie la hectar a oscilat între 19,9 q/ha în 2014 şi 36,64 q/ha în 2012. Cea mai mare producţie globală (7,735 mil. tone) s-a realizat în anul 2012, iar cea mai mică (2,470 mil. tone) în anul 2015. Pe baza datelor furnizate de Ministerul Agriculturii şi Alimentaţiei, rămân anual în gospodăriile populaţiei cca. 2 mil. tone grâu pentru consum propriu alimentar şi furajer, dar şi ca rezervă în caz de deficit de grâu în anul care urmează. Restul producţiei de grâu este preluată de reţeaua Comcereal, Cerealcom, Agenţia Naţională a Rezervelor Statului, dar şi de unităţile mari de procesare care dispun de spaţii de depozitare proprii sau depozitează în custodie în depozitele unităţilor amintite. 56

Tehnologia prelucrării produselor agricole

În ultimii ani au apărut societăţi specializate în comerţul cu produse agricole boabe care rulează cantităţi însemnate pe plan intern sau la export. La nivelul anului 2014 principalele societăţi care operează pe piaţa românească şi cantităţile de produse tranzacţionale au fost: Nidera (1,9 mil. tone), Ameropa (1 mil. tone), Cargil (1,1 mil. tone), Agricover (800 mii tone), CHS (900 mii tone), Bounge (800 mii tone), Tofer (800 mii tone) şi Brise (700 mii tone). Necesarul anual de grâu pentru consumul populaţiei este de 2,5 – 2,8 mil. tone, dar pentru că grâul nou trebuie lăsat 2 – 3 luni pentru postmaturaţie înainte de a fi introdus pe fluxul de morărit şi panificaţie, se vorbeşte de o perioadă de păstrare de până la 15 luni până la folosirea grâului din noua recoltă aceasta însemnând 3,5 mil. tone anual. La această cantitate se adaugă grâul pentru semănat, cca. 680 mii tone, condiţionat şi conservat în reţeaua teritorială Semrom. Aceasta înseamnă că reţeaua de baze de recepţie şi silozuri aparţinând Comcereal, Cerealcom şi ANRS recepţionează, condiţionează şi stochează anual cantităţi însemnate de grâu pentru morărit, panificaţie sau alte destinaţii. Rezerva strategică, cifrată la 300.000 tone este stocată într-o reţea separată de spaţii de depozitare, de regulă magazii, dar şi silozuri amplasate în teritoriu. În anii cu excedent de grâu, cu producţii globale peste 5 mil. tone se poate discuta de export de grâu care se colectează în reţeaua de silozuri aparţinând Agroexport. Toate unităţile care recepţionează grâu indiferent de destinaţie, pe baza indicilor de calitate determinaţi la recepţionare, au obligaţia să compartimenteze şi să gradeze grâul, pentru a simplifica fluxul de condiţionare şi pentru conservarea grâului recepţionat fără pericol de depreciere. Începând cu anul 2003, Ministerul Agriculturii, Alimentaţiei şi Pădurilor a organizat cursuri de perfecţionare pentru gradatorii produselor agricole boabe, la nivel naţional, cu scopul de a face o gradare a produselor agricole boabe pe criterii calitative încă de la recepţionare. 2.2.4. Gradarea grâului – criterii, metodologie 2.2.4.1. Importanţa gradării grâului Gradarea seminţelor de consum este operaţia de identificare şi separare a loturilor după aspect şi starea lor fizică sau luând în considerare una din caracteristicile specifice ale acestora (compoziţia chimică sau valoarea tehnologică). Gradele pentru seminţele de consum se împart în grupe, fiecare grupă sau grad întrunind anumite condiţii de calitate. Ca urmare seminţele de consum cuprinse într-un grad sunt similare, dar nu în mod necesar, identice. Până recent, în România nu a existat un sistem de gradare a cerealelor. Noul sistem oferă posibilitatea stabilirii calităţii reale a seminţelor de consum depozitate. Avantajele clasificării pe grade a seminţelor de consum sunt: 57

Tehnologia prelucrării produselor agricole

- aplicarea sistemului de gradare este o garanţie a faptului că producătorii vor primi un preţ corect pentru produsul lor, în funcţie de calitatea acestuia. În felul acesta vor fi încurajaţi producătorii, atât pentru randament cât şi pentru calitate; - aplicarea sistemului de gradare permite asigurarea unei calităţi constante a seminţelor de consum depozitate, încurajând tranzacţiile comerciale interne şi internaţionale; - sistemul de gradare permite managerilor de silozuri şi transportatorilor să organizeze mai eficient sistemul de depozitare pentru seminţele de consum; - sistemul de gradare îmbunătăţeşte raportul dintre costul de producţie (vânzare) şi preţul seminţelor de consum. Sistemul de gradare grupează seminţele de consum pe anumite nivele de calitate, reducând costurile tranzacţiilor privind comercializarea acestora; - sistemul de gradare permite protejarea calităţii şi valorii produselor de foarte bună calitate. Neaplicarea operaţiunilor de gradare face ca amestecarea unei cantităţi mici de produs de calitate inferioară cu un lot de acelaşi produs, dar de calitate superioară, să poată deprecia calitatea finală a amestecului; - sistemul de gradare permite îmbunătăţirea rezultatelor cercetării dedicate ameliorării soiurilor. 2.2.4.2. Reguli generale pentru alocarea gradelor Lumina adecvată este elementul esenţial pentru procesul de gradare. Un punct de gradare trebuie amplasat în aşa fel încât să utilizeze la maximum lumina naturală. Înainte de alocarea gradelor se determină obligatoriu umiditatea şi infestarea cu dăunători vii. După ce s-au efectuat cele două determinări obligatorii, anterioare alocării gradelor, eşantionul este gradat conform planurilor de gradare stabilite pentru fiecare produs în parte. Pentru toate produsele se plică următoarele reguli generale: - eşantioanele reprezentative sunt gradate conform planului de gradare; - unui eşantion i se aplică gradul în care se încadrează pe baza valorilor factorilor de gradare; - dacă un eşantion nu se încadrează în nici un grad, va fi desemnat ca fiind “fără grad”. 2.2.4.3. Alocarea gradelor speciale Gradele speciale atrag atenţia asupra unei situaţii deosebite, care influenţează calitatea seminţelor de consum şi face parte din operaţia de gradare. Aceste situaţii deosebite se referă la depăşirea conţinutului în apă şi la infestarea cu dăunători specifici (ouă, larve în diverse stadii de dezvoltare şi organisme vii adulte). Umiditatea şi infestarea se determină înainte de alocarea gradelor. 58

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Pentru determinarea rapidă a umidităţii seminţelor de consum se folosesc metode de analiză utilizând aparate pentru determinarea rapidă, avizate metrologic. Valorile admisibile pentru umiditate şi infestare cu dăunători vii sunt cele prevăzute în standardele de produs în vigoare. 2.2.4.4. Tehnici şi plan de gradare pentru grâu Clasificare grâu Există o singură clasă de soiuri de grâu. Grade pentru grâu Cerinţele de gradare pentru grâu sunt redate în tabelul 17, Planul de gradare pentru grâu. Factori de gradare Gradele sunt acordate în conformitate cu planul de gradare pentru grâu prezentat în tabelul 17. Factorii de gradare sunt: 1. Caracteristici organoleptice şi sanitare; 2. Masa hectolitrică; 3. Impurităţi; 4. Conţinut de gluten umed; 5. Indice de deformare a glutenului. Caracteristici organoleptice şi sanitare Se determină folosind ca document de referinţă SR 13548 Grâu comun (Triticum aestivum L.). Specificaţii şi STAS 6253-80 Seminţe pentru consum. Determinarea caracteristicilor organoleptice. Înregistrare: Loturile de grâu cu caracteristici organoleptice şi sanitare modificate, vor fi considerate „Fără grad” şi se va consemna explicaţia la rubrica „Menţiuni” a Formularului de gradare. Masa hectolitrică Se determină folosind ca document de referinţă SR ISO 7971-3 Cereale. Determinarea densităţii în vrac, denumită „masă per hectolitrică”. Partea 3: Metoda practică. Înregistrare: Rezultatele se trec în Formularul de gradare, exprimându-se cu o zecimală. Impurităţi Se determină folosind ca document de referinţă SR EN 15587 Cereale şi produse cerealiere. Determinarea conţinutului de impurităţi în grâu (Triticum aestivum L.), grâu durum (Triticum durum Desf.), secară (Secale cereale L.) şi orz furajer (Hordeum vulgare L.). 59

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Înregistrare: Procentele de subcategorii consemnează în Formularul de gradare.

de

impurităţi

se

Conţinut de gluten umed Se determină folosind următoarea metodă de spălare manuală a glutenului: 1. În proba rămasă după determinarea impurităţilor se adaugă următoarele fracţiuni: boabele de grâu încolţite, cele arse-încinse, cele atacate de ploşniţă şi cele cu black-point, boabele de orz, ovăz şi secară, precum şi spărtura de grâu. 2. Se macină cu moara de laborator, astfel încât să corespundă următoarelor caracteristici: Tabelul 16 Dimensiuni ochiuri sită μm 710 500 de la 210 la 200

Cantitate de şrot care trece prin sită % 100 de la 95 la 100 80 sau mai puţin

Din şrotul obţinut conform pct. 2 se cântăresc 5 g, cu o precizie de 0,1 g, care se trec cantitativ într-un mojar, se adaugă 25 ml soluţie de clorură de sodiu 2% şi se frământă cu pistilul timp de 3-4 min. până la obţinerea unui aluat omogen. Pentru analize curente se pot utiliza 25 g şrot şi 12,5 ml soluţie de clorură de sodiu 2%. 4. Aluatul obţinut se acoperă şi se lasă în repaus 5 min. 5. Se spală manual cu soluţie de clorură de sodiu 2%, deasupra unei site, astfel: la început cu pcături repezi, apoi se măreşte debitul de soluţie, în fir subţire şi uniform. În acelaşi timp se frământă aluatul între palme, se roteşte, se întinde pentru eliminarea amidonului şi a particulelor de tărâţe din aluat. Eventualele bucăţi de aluat căzute pe sită se culeg şi se adaugă la aluatul în curs de spălare. 6. Se verifică finalitatea spălării prin stoarcerea glutenului rezultat deasupra unui pahar cu apă limpede. Spălarea se consideră terminată sacă apa rămâne limpede şi aluatul nu mai conţine tărâţe. 7. Excesul de soluţie de spălare se elimină prin rularea glutenului între palmele uscate, prin ştergere repetată. Zvântarea se consideră terminată când glutenul devine uşor lipicios. 8. Se cântăreşte glutenul umed astfel obţinut cu o precizie de 0,01 g. 9. Conţinutul de gluten umed se calculează cu următoarea formulă: m Gluten umed (G )  1 x 100 % m în care: m1 – este masa glutenului rămas după zvântare, g m – este masa şrotului utilizat pentru obţinerea aluatului, g. 60

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Rezultatul final este dat de media aritmetică a două determinări paralele, dacă diferenţa între ele nu depăşeşte 2 g gluten umed la 100 g şrot. Înregistrare: Rezultatele se trec în Formularul de gradare, exprimându-se cu o zecimală. Indice de formare a glutenului Se determină folosind următoarea metodă: 1. Din glutenul umed obţinut anterior se cântăresc 5 g cu o precizie de 0,1 g. 2. Se modelează sub forma unei bile şi se aşază pe o plăcuţă de sticlă. 3. Cu ajutorul unei foi de hârtie milimetrică, plasată sub plăcuţa de sticlă, se măsoară două diametre perpendiculare ale sferei de gluten. Se face media aritmetică a celor două măsurători, iar valoarea rezultată reprezintă diametrul iniţial al bilei de gluten. 4. Se acoperă plăcuţa cu bila de gluten cu o pâlnie de sticlă căptuşită cu hârtie de filtru şi se introduce în etuvă cu circulaţie naturală a aerului, prevăzută cu termostat, fixat la 30oC, unde se lasă 1 h. 5. După epuizarea timpului de termostatare se scoate plăcuţa de sticlă cu gluten din etuvă şi se măsoară din nou două diametre perpendiculare. Se face media aritmetică a celor două măsurători, iar valoarea reprezintă diametrul final al bilei de gluten. 6. Indicele de deformare se calculează conform formulei: Indice de deformare (D) = d2-d1 în care: d1 – diametrul iniţial al bilei de gluten, mm d2 – diametrul final al bilei de gluten, mm. 7. Rezultatul final este dat de media aritmetică a două determinări paralele, dacă diferenţa între ele nu depăşeşte 2 mm. Înregistrare: Rezultatele se trec în Formularul de gradare, exprimându-se cu o zecimală. 2.2.4.5. Alocare grade După efectuarea analizelor de laborator se compară rezultatele obţinute cu valorile limită din planurile de gradare pentru fiecare factor de gradare, apoi gradul se defineşte astfel: 1. Cuvântul “Grâu” 2. Abrevierea “RO” 3. Abrevierea “NR” şi numărul gradului sau expresia “Fără grad” 4. Gradul special dacă este cazul. Exemplu: Grâu Ro Nr. 1

61

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Grade speciale Grâu infestat – lotul de grâu în care se constată existenţa insectelor vii (ouă, larve, adulţi) Exemplu: Grâu Ro Nr. 2, infestat Grâu cu umiditata mare – lotul de grâu în care se constată depăşirea umidităţii faţă de standardul în vigoare Exemplu: Grâu Ro Nr. 1,umiditate mare. 2.2.4.6. Determinări suplimentare Pentru determinarea însuşirilor tehnologice ale grâului se vor determina următorii indici de calitate fie de către operatorii de la punctele de recepţie, fie de un laborator independent: - Indicele de cădere – folosind ca document de referinţă SR EN ISO 3093 - Conţinut de proteină – folosind ca document de referinţă SR EN ISO 20483 - Proprietăţi alveografice – folosind ca document de referinţă SR EN ISO 27971 Aceste determinări se vor efectua la cerere şi nu vor afecta gradele alocate lotului respectiv. Tabelul 17 Planul de gradare pentru grâu Factori de gradare 1. Caracteristici organoleptice şi sanitare

Grad 1 Grad 2 Grad 3 Specifice produsului sănătos 2. Masa hectolitrică, kg/hl min. 77,0 75,0 72,0 3. Impurităţi, % max., compuse din: 6,0 10,0 12,0 3.1. Boabe sparte, % max. 3,0 3,0 5,0 3.2. Boabe cu defecte, % max., din care: 3,0 5,0 7,0 3.2.1. Boabe şiştave, % max. 3,0 5,0 *) 3.2.2. Alte cereale, % max. 1,0 2,0 3,0 3.2.3. Atacate de dăunători, % max. 1,0 2,0 *) 3.2.4. Boabe cu tegumentul de culoare 0,5 0,5 *) modificată (arse), % max. 3.3. Boabe încolţite, % max. 0,5 1,0 2,0 3.4. Impurităţi diverse, % max., din care: 2,0 3,0 3,0 3.4.1. Seminţele altor plante de cultură, cu excepţia altor cereale şi seminţe de buruieni, % max., din care: 3.4.1.1. Seminţe toxice, % max. 0,1 0,1 0,1 3.4.2. Boabe alterate, inclusiv atacate de 0,5 1,0 1,0 Fusarium, % max., din care: 3.4.2.1. Boabe arse-încinse, % max. 0 0,05 0,05 3.4.2.2. Boabe atacate de Fusarium, % 0,3 0,5 1,0 62

Tehnologia prelucrării produselor agricole

max. 3.4.3. Corpuri străine, % max. 3.4.4. Conul secarei, % max. 3.4.5. Boabe cu mălură, % max. 4. Conţinut de gluten umed, % min. 5. Indice de formare, mm max. *) Nu se normează

1,0 0,05 0 22,0 15

2,0 0,05 0,1 22,0 15

2,0 0,05 0,1 22,0 15

Notă: categoriile de factori de gradare au fost stabilite folosind ca document de referinţă SR 13548 Grâu comun (Triticum aestivum L.). Specificaţii. La recepţionarea, condiţionarea şi conservarea grâului pentru morărit şi panificaţie se acordă o atenţie deosebită următorilor indici de calitate.  Caracteristicile organoleptice şi sanitare. Boabele de grâu trebuie să fie caracteristice unui produs sănătos, având formă, culoare, luciu, miros şi gust specifice boabelor normale. La examenul organoleptic se acordă atenţie deosebită seminţelor de grâu cu defecte (sparte, şiştave, încolţite, avariate) şi infestării cu boli şi dăunători. Se doreşte boabe sănătoase fără urme ale atacului de boli, cum ar fi: mucegaiuri (Aspergillus şi Penicillium), care prin reziduurile de aflatoxine devin toxice; boabe fusariate, procent maxim admis 1 %; boabe mălurate, sau cu cornul secarei; boabe cu urme ale atacului de ploşniţa cerealelor (Eurygaster spp. şi Aelia spp.), maxim 3 %;  Masa hectolitrică, la recepţionarea grâului are o valoare relativă deoarece după treierat grâul are un conţinut mare de impurităţi şi uneori şi umiditatea mai mare în zonele mai umede, dacă intervine un front de ploi în campania de recoltare sau dimineaţa la primele transporturi. În urma condiţionării şi uscării grâului, masa hectolitrică se măreşte şi poate fi luată în considerare ca criteriu de calitate.  Impurităţile. După noul sistem de standardizare, conţinutul maxim de impurităţi admis este 12 %, din care o pondere mare au seminţelor sparte, max. 5 % şi seminţele şiştave max. 5 %, celelalte categorii de impurităţi au pondere redusă: boabe atacate de dăunători max. 2 %, boabe încolţite max. 2 %, seminţe de alte cereale max. 3 %, corpuri străine max. 3 %, seminţe dăunătoare şi/sau toxice max. 0,1 %.  Umiditatea grâului. Umiditatea care se ia în calculul utilului de plată la grâu este 14 %. Fiind un produs recoltat în sezonul cald, acest indicator nu ridică probleme deosebite. Intâlnim umidităţi mai mari la loturile cu conţinut ridicat de impurităţi, la transporturile de dimineaţă când lanul are umiditate mai mare, în cazul lanurilor îmburuienate, dacă intervin ploi în campania de recoltare sau în cazul grâului provenit din zonele mai umede şi răcoroase. Se vor identifica de la recepţionare loturile cu probleme care vor fi supuse curăţării de impurităţi şi uscării imediate. Pe perioada de depozitare periodic se controlează modul de păstrare a grâului prin verificarea parametrilor temperatură şi umiditate. Există diagrame care permit stabilirea perioadei de păstrare fără pericol de depreciere în funcţie de temperatura şi umiditatea lotului de produse agricole boabe depozitate, cea mai utilizată fiind diagrama tip Agena. 63

Durata de depozitare (zile)

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Umiditatea grâului (%)

Fig. 5. Diagrama Agena Dacă se depistează zone în magazie sau în celula de siloz, în care umiditatea şi temperatura au valori mai mari decât cele admise, se recomandă mişcarea produsului cu ajutorul benzilor transportoare şi prin manipulare în contact cu aerul atmosferic şi curenţii de aer în căderea seminţelor, se pot evita aspectele nedorite. Dacă se respectă condiţiile de depozitare şi la introducerea în depozit grâul a avut parametri calitativi ceruţi de standardele de conservare, grâul este un produs stabil şi se poate păstra fără probleme, atât în magazii pe orizontală cât şi în celule de siloz. 2.3. Calitatea grâului 2.3.1. Noţiuni generale Conform normelor internaţionale ISO 8402 noţiunea de calitate cuprinde ansamblul de proprietăţi şi caracteristici ale unui produs sau serviciu care îi conferă aptitudinile de a satisface nevoile exprimate sau implicite. În cazul grâului, calitatea este greu de definit, deoarece utilizările sale sunt multiple şi fiecare dintre acestea cere caracteristici tehnologice specifice pentru bobul de grâu. Principalele întrebuinţări se regăsesc în sectoarele de morărit şi panificaţie, producerea de biscuiţi şi paste făinoase, fabricarea amidonului şi 64

Tehnologia prelucrării produselor agricole

glutenului, nutreţ pentru animale (intraconsum ca atare sau industria de nutreţuri combinate) alcool alimentar, bioetanol etc. Toate aceste sectoare, controlează de regulă, aceeaşi indici de calitate, fiecare cu exigenţe specifice în ce priveşte conţinutul de proteine şi compoziţia acestora. Cultivatorii de grâu trebuie să facă un compromis între calitatea agronomică (randament, rezistenţa la boli şi dăunători, rezistenţa la secetă) şi calitatea tehnologică a recoltei. Pentru grâu şi făină se distinge:  calitatea comercială, care se referă la relaţia între caracteristicile unui lot de grâu şi restricţiile calitative ale cumpărătorului impuse prin contract şi poate evolua în funcţie de disponibilităţile pieţei, numărul de clienţi şi presiunea preţului;  calitatea reglementară, definită de manieră administrativă, care înglobează ansamblul de elemente calitative care fac ca lotul să fie sănătos, loial şi vandabil şi care permite de a evita scoaterea pe piaţă de produse inapte consumului uman sau animal;  calitatea industrială, singura care ia în consideraţie ansamblul de elemente obiective şi depinde de comportamentul grâului sau a făinii pe percursul procesului de transformare şi de consum de la agricultor la consumator: valoarea de morărit, panificaţie, transformarea în biscuiţi, paste făinoase. Aceasta este o noţiune relativă, fără referinţe absolute, deoarece itinerarul tehnologic permite ca din calităţi diferite ale grâului şi făinii să ajungă la acelaşi produs finit;  calitatea intrinsecă care se referă la patrimoniul ereditar al unui soi, care reprezintă primul factor de variaţie a calităţii;  calitatea igienică sau sanitară, care garantează absenţa produselor patogene în boabe şi produsele derivate (microorganisme, toxine, reziduuri de produse chimice folosite la diferite tratamente);  calitatea nutriţională, produsele cerealiere (pâinea, pastele făinoase, biscuiţii, cous-cous, orez, mămăliga şi mai recent grâul legumă) trebuie să constituie baza piramidei alimentelor, elaborată în 1992 de US Department of Agriculture, pe baza studiilor epidemiologice şi fiziologice umane.

zahăr grăsimi Carne şi ouă Lapte şi derivate Fructe şi legume

Produse cerealiere 65

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Fig. 6. Piramida alimentelor Calitatea grâului şi a făinii depinde de un număr mare de factori: alegerea soiurilor cultivate în funcţie de calitatea intrinsecă dorită, condiţiile de dezvoltare a plantelor (practicile agricole şi condiţiile climatologice, caracteristicile solului), modul de stocare, condiţiile de măcinat. Pentru ca rezultatele analizelor de calitate să reflecte caracteristicile lotului de grâu sau făină trebuie respectată metodologia de prelevare a probelor elementare şi de extracţie a probelor de analiză, acordând atenţie deosebită intensităţii sondării în funcţie de mărimea lotului de grâu şi modul de stocare. Analizele care se efectuează în cadrul filierei grâu pentru morărit şi panificaţie se grupează astfel:  analize fizice ale boabelor şi făinii (examenul organoleptic, conţinutul de impurităţi şi seminţele cu defecte, masa hectolitrică, masa a 1000 de boabe, friabilitatea şi starea sanitară a seminţelor);  analize chimice (umiditatea seminţelor, materiile minerale, conţinutul de proteină, conţinutul în gluten şi a proteinelor constitutive ale glutenului, deformarea glutenului, indicele glutenic, conţinutul de amidon, conţinutul de lipide şi aciditatea boabelor de grâu);  proprietăţile reologice ale aluatului (metoda farinografului Brabender şi alveogramei Chopin);  analize tehnologice (indicele de sedimentare Zeleny, indicele de cădere Hagberg/Falling number, identificarea soiurilor de grâu prin electroforeză, testul de malaxare, testul de panificaţie, glutenul vital, forţa fermentativă a drojdiilor). Această gamă de determinări de calitate se utilizează în mod diferit:  unele servesc pentru tranzacţiile comerciale, luând ca referinţe restricţiile standardelor în vigoare: umiditatea seminţelor, conţinutul de impurităţi, conţinutul în proteine şi în gluten, calitatea proteinelor şi a glutenului (indicele de deformare), activitatea alfa amilazică (indicele de cădere Hagberg, Falling number), conţinutul în substanţe minerale, amidonul vătămător din făinuri.  alţi indici de calitate se folosesc în laboratoarele de ameliorare pentru crearea de noi soiuri sau în laboratoarele procesatorilor (morărit, panificaţie, fabricarea biscuiţilor şi a amidonului): metoda farinografului Brabender, metoda alveografului Chopin, testul de panificaţie, fracţionarea şi analizele particulelor granulometrice constitutive ale făinurilor. În toate situaţiile, este esenţial să se vegheze la respectarea strictă a tehnicilor de analiză şi controlul cu regularitate a validităţii rezultatelor prin implicarea laboratoarelor autorizate la nivel naţional. Fiecare indice de calitate furnizează o anumită informaţie, iar prin studiul interacţiunii indicilor de calitate rezultă calitatea tehnologică a grâului care reflectă: valoarea de morărit, valoarea de panificaţie, valoarea biscuitieră şi pastieră sau valoarea furajeră a grâului. 2.3.2. Valoarea de morărit a grâului Valoarea de morărit la grâu se exprimă prin randamentul de făină de o calitate determinată, obţinută dintr-o anumită cantitate de boabe. 66

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Factorii care influenţează valoarea de morărit sunt: raportul între învelişul bobului şi endosperm, textura bobului, duritatea şi aptitudinile de a se măcina. Aceşti factori sunt influenţaţi la rândul lor de climat. Industria de morărit preferă grâu moale, deoarece grâul tare necesită multă energie pentru a fi transformat în făină şi dă randament în făină redus. Calitatea de morărit se apreciază prin determinarea unor indicatori fizici: MH, umiditatea, conţinutul de impurităţi şi natura acestora şi masa a 1000 de boabe. Relaţia masă hectolitrică-valoare de morărit este influenţată de diferiţi factori (condiţiile climatice, soiul, zona de cultură, textura endospermului). 2.3.3. Valoarea de panificaţie Valoarea de panificaţie se defineşte prin capacitatea făinii de a absorbi suficientă apă, de a furniza un aluat care se lasă frământat fără a se lipi în timpul malaxării mecanice, care posedă proprietăţi capabile să permită o bună dezvoltare, cu o bună capacitate de reţinere a gazelor rezultate în urma activităţii drojdiilor iar după coacere dă o pâine bine crescută, cu coaja rumenă, cu miez elastic, pori uniformi şi miros plăcut. Producerea unei pâini de calitate depinde de o serie de procese biochimice care condiţionează modul de panificaţie şi tipul de produs fabricat. Producerea de gaze Stă la baza creşterii aluatului şi a uniformităţii porilor. Acest proces biochimic conferă pâinii, structura miezului, aroma şi savoarea. În urma fermentării datorită adaosului de drojdie, zaharurile direct fermentescibile sunt transformate în gaz carbonic. Fermentaţia se desfăşoară pe baza maltozei obţinută din amidon prin acţiunea amilazelor (Castile şi Vandam, 1985). Proprietăţile fermentescibile ale aluatului depind de cantitatea de maltoză şi glucoză existentă în amidon şi de cantitatea de amilaze. Concentraţia de amilază poate deveni excesivă dacă seminţele sunt expuse la intemperii după maturitate, sau dacă făina provine din grâu care conţine boabe încolţite sau în curs de germinare. 2.3.4. Valoarea biscuitieră şi pastieră Fabricarea biscuiţilor este un debuşeu dificil, deoarece necesită soiuri de grâu cu un conţinut scăzut de proteine, cu o bună elesticitate, respectiv proporţia de gliadină să fie ridicată în compoziţia proteinelor. Pentru această ramură de prelucrare nu există un ansamblu de teste de calitate a grâului. Calitatea grâului pentru un sortiment bogat de biscuiţi se defineşte în funcţie de interacţiunile cu alte materii prime din reţeta de fabricaţie (grăsimi, zaharuri, amelioratori). Valoarea pastieră a grâului durum constă în aptitudinea de a fi transformat în făină grişată şi apoi în aluat care se lasă modelat într-un 67

Tehnologia prelucrării produselor agricole

anumit tip de paste făinoase care după uscare să prezinte culoare galbenă şi sticlozitate (transparenţă), iar după fierbere să se umfle şi să-şi menţină integralitatea. Aceste caracteristici sunt date de conţinutul ridicat în proteine şi substanţe carotenoide şi care nu îşi depreciază culoarea în contact cu apa şi oxigenul. 2.3.5. Valoarea furajeră Pentru grâul destinat producerii de nutreţuri pentru animale nu există cerinţe de calitate specifice. Pentru această destinaţie este căutat grâul cu un conţinut ridicat în proteine şi mai exact cu ramdament ridicat de proteine la hectar. Exigenţele calitative privind proteinele, în cazul grâului furajer sunt diferite de cele cerute pentru panificaţie. La obţinerea unor produse de panificaţie de calitate concură, pe lângă factorul genetic, condiţiile de mediu şi tehnologia de cultivare, cu accent pe unele măsuri fitotehnice. Dacă factorul genetic poate fi controlat prin selecţia liniilor cu însuşiri bune de panificaţie în cadrul unor programe de ameliorare, factorii de mediu influenţează considerabil aceste însuşiri prin: tipul de sol, temperatura şi precipitaţiile (prin repartiţia acestora pe perioada de vegetaţie a grâului), durata de strălucire a soarelui etc. Influenţă deosebită asupra însuşirilor de calitate la grâul pentru panificaţie exercită măsurile fitotehnice cum ar fi: epoca şi densitatea de semănat, combaterea buruienilor, sistemul de fertilizare, combaterea bolilor şi a dăunătorilor, epoca de recoltare, folosirea unor amestecuri de soiuri la semănat (Dumbravă M., 1996). Tabelul 18 Criterii de apreciere a calităţii grâului pentru panificaţie Denumirea indicatorului de calitate a grâului de panificaţie Indicatori fizico-chimici Umiditate, %max. Masa hectolitrică, kg/hl Proteină, % Gluten umed, % Indice de deformare, mm Indice glutenic Indice de cădere, sec.

Foarte bună

Bună

14  78  13  26 3 – 13 65 – 80 200 – 250

14 75 – 78 12 – 13 24 – 26 13 – 16  80 180 – 200 250 – 280 Sursa: Standarde interne şi internaţionale

Satisfăcătoare

Nesatisfăcătoare

14 70 – 75 10 – 12 22 – 24 16 – 18 160 – 180  280

14  70  10  22  3;  18  65  160

În domeniul calităţii grâului, la nivel mondial există patru tipuri de grâu, care se diferenţiază după consistenţa şi culoarea boabelor, compoziţia 68

Tehnologia prelucrării produselor agricole

chimică, cu accent pe conţinutul în proteine, forma de toamnă sau de primăvară şi valoarea tehnologică sau de utilizare. Din categoria grâne tari “hard red” face parte Hard red winter, produs în cordonul grâului, în S.U.A., producţia globală anuală este de cca. 30,5 milioane tone, adică aproximativ 47 % din producţia de grâu a S.U.A., este un grâu de forţă cu 14 – 16 % proteine, care nu se foloseşte ca atare, ci ca grâne amelioratoare de calitate prin amestec cu grâne mai slabe. Forma de primăvară, Hard red spring cu răspândire în Canada şi în S.U.A. cu însuşiri foarte bune pentru panificaţie. Grânele semitari Soft red winter, conţin 12 - 13 % proteine şi sunt produse de regulă în Argentina, Australia, ţările fostei U.R.S.S., Ungaria şi în zona caldă şi secetoasă din România, pe cernoziomuri şi cu o tehnologie de cultură corectă, cu destinaţie pentru produse de panificaţie curentă. Grânele moi, Soft white wheat, conţin sub 11 % proteine, uneori 8 %, sunt produse în climate umede, oceanice din Europa de Vest, pe coasta Pacificului, în S.U.A., destinate în principal pentru furaj, dar şi pentru produse de cofetărie şi patiserie. Tabelul 19 Valoarea tehnologică a grâului provenit din diverse zone de cultură Indicele calitativ MH kg/100 l Conţinut proteine % Indice Zeleny ml Gluten umed % Capacita te hidratare % Stabilitat e min. Forţa de panificaţ ie W

S.U.A HRW HRS 75-80 77-80

Canada

Germania

Argentina

Anglia

România

79-82

76-80

77-82

75-79

68-81

134,5

15-17

15-17,5

11,5-13,5

12,5-13,5

11,513,5

9,2-18,5

-

50-65

60-75

40-65

-

30-40

40-60

24-32

36-42

37-48

25-37

22-33

20-60

15-36

57-61

60-65

63-66

-

65-68

-

60-65

10-19

10-16

10-16

-

7-9,5

-

7-10

180300

290360

300-400

-

280-380

-

200-300

Sursa: Industries des Cereales 105/1997, Franţa. Calitatea grânelor din recolta 2002, România. 2.4. Procesul de morărit-transformarea grâului în făină 2.4.1. Compoziţia histologică şi chimică a bobului Bobul de grâu este format din:  endospermul, reprezintă ţesutul de rezervă al bobului, format din celule încărcate cu grăunciori de amidon, dispersate într-o matrice proteică, 69

Tehnologia prelucrării produselor agricole

cu peretele celular puţin vizibil, reprezintă 80 – 85 % din masa bobului şi este delimitat la exterior de stratul cu aleuronă;  tegumentul seminal, reprezentat de pericarp sau învelişul fructului (epicarp, mezocarp şi endocarp) şi testa sau învelişul seminţei, reprezentând 13 – 17 % din masa bobului;  germenele, reprezintă 1,5-3 % şi este compus din embrion şi scutellum. Comparativ cu alte cereale, bobul de grâu are un şănţuleţ ventral rezultat prin invaginarea tegumentului spre interiorul bobului pe toată lungimea bobului. Prezenţa sa determină modul de separare a endospermului de tegument pentru a extrage făina, prin urmare este necesară fragmentarea boabelor, apoi separarea progresivă a endospermului, începând cu zonele centrale ale bobului spre periferie. Din această cauză primele şarje de făină sunt cele mai albe. Lungimea bobului de grâu este 5 – 8 mm, lăţimea 2 – 4 mm, înălţimea 2,5 – 3,5 mm, secţiunea longitudinală 10 – 16 mm2, secţiunea transversală 4 – 7,5 mm2, masa 20 – 50 mg, iar densitatea 1,3 – 1,4. Bobul este format în principal din amidon 70 %, proteine 10 – 15 %, în funcţie de soi, condiţiile de climă şi tehnologice, pentozani 8 – 10 %, celuloză 2 – 4 %, zaharuri libere 2 – 3 %, lipide 2 – 3 %, săruri minerale 1,5 – 2,5 % (K, Ca, Mg, Si, Na, Cu, Mb, Mn) şi vitamine (B1, B2, B5, B6, PP, E, K1, K2, K3, H). Constituenţii bobului se repartizează în mod inegal în cadrul diferitelor fracţiuni histologice. Amidonul se găseşte în totalitate în endosperm, conţinutul în proteine al germenului şi al stratului cu aleuronă sunt ridicate, lipidele depăşesc 10 % în germeni şi stratul cu aleuronă. Prin procesul de morărit se urmăreşte separarea endospermului de părţile periferice, prin urmare făina să conţină particule provenite numai din endosperm, iar conţinutul în săruri minerale al unei făini este folosit ca indicator de puritate al făinii, adică de contaminare cu fracţiuni provenite din părţile periferice ale bobului. Morarii folosesc curbele cu conţinutul în cenuşă al făinii pentru a urmări un bun reglaj al morilor, pentru un anumit tip de făină.

70

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Secţiune longitudinală

Secţiune transversală

Smoc de perişori

Scutelum Muguraş Tulpiniţă Radiculă

Pericarp Testa Strat cu aleuronă Celulele endospermului

Peliculă proteică

Fig. 7. Secţiune prin bobul de grâu Tabelul 20 Distribuţia histologică a principalilor constituienţi ai bobului de grâu Constituentul

Bobul de grâu % 13,7 68,9 2,7 7,4 2,4

Proteine Amidon Lipide Pentozani Zaharuri libere Celuloză 2,8 Minerale 1,9 Sursa: Feillet P., 2000

Endosperm % 12,0 82 2 1,6 1,8

Germene % 31 0 12 7 30

Strat cu aleuronă % 30 0 9 46 0

0,1 0,5

2 6

3 12

71

Tehnologia prelucrării produselor agricole

2.4.2. Influenţa calităţii grâului asupra produselor de morărit Grâul destinat fabricării făinii pentru panificaţie exercită influenţe asupra valorii alimentare şi tehnologice a făinii, datorită însuşirilor fizice, chimice şi tehnologice ale grâului. Masa de grâu pentru morărit are o compoziţie eterogenă, fiind formată în cea mai mare parte (95 %) din boabe de grâu, puţine boabe de alte cereale (2 – 3 %) şi corpuri străine de natură organică (seminţe de buruieni, pleavă şi resturi vegetale, insecte moarte şi resturi de insecte) sau minerală (pietricele, nisip, particule de sol, impurităţi metalice). Corpurile străine se găsesc în masa de grâu, ca particule independente cât şi sub formă de praf organic şi mineral aderent pe suprafaţa boabelor şi mai ales în şănţuleţul ventral sau în smocul de perişori. Indiferent de natură, corpurile străine dacă nu sunt eliminate prin procesul tehnologic de pregătire, vor da naştere prin măcinat la o făină de calitate inferioară, în unele cazuri improprie pentru consum. Mărimea boabelor, exprimată prin masa a 1000 de boabe (MMB) influenţează gradul de extracţie al făinii, uniformitatea boabelor permite pregătirea şi separarea fără dificultate, umectarea şi decojirea uniformă. Structura endospermului contribuie la obţinerea granulaţiei făinii. Grânele cu endosperm mat-făinos, dau naştere la făină cu granulaţie fină de culoare alb-cenuşie. Grânele cu endosperm sticlos, transparent, dau făină cu granulaţie mai mare, de culoare alb-gălbuie. Grosimea şi rezistenţa tegumentului influenţează gradul de impurificare a făinii cu tărâţe; tegumentul subţire se fragmentează uşor în particule care vor ajunge în făină şi vor denatura culoarea. Umiditatea grâului, influenţează culoarea făinii, la valori mai mari de 15 % nu permit condiţionarea hidrică sau hidrotermică optimă. Sănătatea boabelor se reflectă în totalitate în sănătatea făinii şi influenţează însuşirile de calitate şi comportamentul în procesul de panificaţie. Însuşirile chimice ale boabelor prezintă interes pentru cei care conduc procesul tehnologic de morărit, deoarece trebuie reţinute în făină acele părţi din bob care nu afectează calitatea făinii. Amidonul trece aproape în totalitate în făină, are rol important în panificaţie, fiind furnizorul de zaharuri fermentescibile care servesc drept sursă pentru formarea bioxidului de carbon necesar afânării aluatului. Zaharurile sunt repartizate neuniform în bobul de grâu şi se găsesc în cantităţi mici în diferite tipuri de făină, mai ales când se extrag 2 – 3 tipuri concomitent. Zaharurile existente în făină, influenţează intensitatea procesului de fermentare până la apariţia maltozei rezultată prin hidroliza amidonului de către enzimele amilolitice. Pentozanii sunt în proporţie mică în endosperm şi în compoziţia făinii, doar 2 – 3 %, din care 0,5 – 0,7 % sunt solubili. Fracţiunea insolubilă contribuie la mărirea capacităţii de hidratare a făinii în procesul de panificaţie, iar fracţiunea solubilă măreşte vâscozitatea aluatului şi micşorează timpul de formare al acestuia. Celuloza pătrunde odată cu tărâţa în făină şi are rol negativ în formarea scheletului glutenic al 72

Tehnologia prelucrării produselor agricole

aluatului. Conţinut ridicat de celuloză au făinurile negre şi făinurile pentru produse dietetice. Proteinele din boabele de grâu sunt localizate în proporţia cea mai mare la periferie şi în timpul procesului de morărit trec în cea mai mare parte în făină. Gliadina în proporţie de 70 % şi glutenina în proporţie de 30 % formează glutenul făinii de grâu care determină capacitatea de reţinere a gazelor şi de păstrare a formei aluatului. Glutenul din făină, formează în aluat o reţea elastică care reţine gazele, formează o structură afânată şi poroasă, care se transmite produsului de panificaţie. Glutenul elastic şi extensibil permite obţinerea unei pâini dezvoltate, cu volum mare cu porazitate fină şi uniformă cu coaja subţire. Glutenul foarte rezistent sau foarte extensibil, duce la produse de panificaţie nedezvoltate, cu volum mic, cu miez tasat, plate şi cu porozitate grosieră. Temperaturile ridicate şi lipsa de umiditate în perioada de maturizare a grâului favorizează calitatea glutenului (mai rezistent, mai elastic şi mai puţin extensibil) faţă de glutenul grâului de acelaşi soi, dar maturizat în condiţii de temperaturi mai scăzute şi umiditate ridicată. Albuminele şi globulinele sunt localizate în cea mai mare parte în embrion şi se regăsesc în făinurile de extracţie mare, deoarece o parte din germeni trec pe făină. Lipidele sunt formate dintr-un amestec de gliceride, esteri ai glicerinei cu acizii oleic, stearic şi palmitic, sunt localizate mai ales în embrioni, iar prin separarea germenilor prin procesul tehnologic de măcinat se asigură o conservare mai bună a făinii. Grăsimile din endosperm formează complecşi stabili cu proteinele şi amidonul şi joacă rol important în formarea structurii glutenului şi îl protejează de acţiunea oxigenului. Substanţele minerale, localizate în părţile periferice ale bobului, nu sunt dăunătoare calităţii făinii şi sunt necesare organismului uman, dar nu pot fi reţinute decât în mică măsură, deoarece se elimină odată cu tărâţele. Se întâlnesc în cantităţi mai mari în făinurile cu grad mai mare de extracţie. Vitaminele şi enzimele, sunt în cantităţi reduse, dar au rol important în definirea calităţii şi a valorii alimentare. Fiind dispuse în părţile periferice şi germene, sunt eliminate în mare parte prin procesul tehnologic, ponderea lor în făină fiind influenţată de gradul de extracţie. Insuşirile tehnologice ale grâului se manifestă în procesul tehnologic de pregătire şi transformare în făină. Insuşirile tehnologice ale grâului care influenţează calitatea făinii sunt: - boabele de grâu se separă de impurităţi datorită mărimii, formei şi masei specifice, - boabele de grâu se pot calibra, diviza şi măcina după dimensiuni dinainte stabilite, - boabele de grâu au rezistenţă diferită între endosperm şi învelişuri în procesul de măcinare. Endospermul este friabil şi se transformă în particule fine de făină, iar învelişul este rezistent şi elastic, iar prin condiţionare se transformă în particule de dimensiuni mari care se separă sub formă de tărâţe prin măcinare şi cernere.

73

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Grâul cu abateri De multe ori însuşirile fizice, chimice şi tehnologice sunt afectate de factori care intervin în câmp, până la recoltare, sau după recoltare. Se întâlnesc la măcinat grâne uscate artificial la temperaturi mai ridicate decât cele recomandate, grâu cu conţinut ridicat de boabe germinate sau grâu atacat de ploşniţe. Grâul uscat artificial la temperaturi ridicate În anii şi în zonele în care recoltarea s-a făcut într-o perioadă ploioasă, prin folosirea uscării artificiale la temperaturi mai mari de 45 – 50 o C, cu intenţia de a grăbi uscarea, apare fenomenul de coagulare a proteinelor şi degradare a glutenului care devine rigid, inextensibil şi sfărâmicios. Făina din astfel de grâu va da produse de panificaţie de slabă calitate. Grâul cu boabe germinate, apare frecvent la măcinat, iar germinarea s-a produs în câmp înainte de recoltare, în timpul depozitării, sau boabele germinate au fost introduse în masa de grâu sănătos pentru o valorificare economică, pierzând din vedere că pagubele sunt mai mari. Făina provenită din grâu cu peste 1 % boabe germinate sau în curs de germinaţie are o activitate proteolitică intensă, în boabele germinate creşte activitatea  amilazică, apare o cantitate mare de dextrine în timpul coacerii pâinii, care conferă miezului un caracter lipicios, un gust dulceag, iar coaja este intens colorată. Grâul atacat de ploşniţe Grâul atacat de ploşniţe din genurile Eurygaster (E. austriaca, E. maura sau E. integriceps) şi Aelia (A. acuminata, A. punctata) are compoziţia modificată deoarece în urma atacului, insectele au injectat în bob, în perioada de maturitate în ceară, salivă cu o puternică acţiune proteolitică. Făina obţinută din astfel de grâu, are o toleranţă mai mică la frământare, prin fermentare aluatul îşi modifică consistenţa, devine moale şi lipicios, are capacitate mică de reţinere a gazelor şi de menţinere a formei, iar pâinea rezultată va fi aplatizată, tasată şi fără porozitate. O ameliorare a grâului atacat de ploşniţe se poate obţine printr-un şoc termic scurt (câteva secunde), la temperatură mai mare de 60 o C, prin care se coagulează proteinele şi glutenul din starea fluidă, devine tare, dar sfărâmicios şi neelastic, în caz de atac de ploşniţă 100 %; dacă grâul este amestecat, atunci glutenul din boabele normale va fi degradat, având caracteristicile glutenului din boabele atacate. Pentru degradarea calităţii făinii, procentul de boabe atacate de ploşniţe nu trebuie să depăşească 3 %, dar sunt dificultăţi în stabilirea corectă a atacului, simptomatologia fiind uneori relativă.

74

Tehnologia prelucrării produselor agricole

2.4.3. Procesul tehnologic de măcinat Procesul tehnologic de fabricare a făinii este un proces lung şi complex care se desfăşoară în trei faze distincte: - curăţirea grâului, cu scopul de a elimina impurităţile şi corpurile străine, - condiţionarea, care asigură creşterea elasticităţii tegumentului şi accentuează diferenţa de friabilitate între ţesuturile bobului, - măcinatul propriu zis, care asigură separarea endospermului şi tegumentului şi transformă endospermul în fracţiunile granulometrice care formează făina. Fiecare etapă cuprinde mai multe operaţiuni care exercită o anumită influenţă asupra caracteristicilor făinii. Priceperea morarului constă în izolarea endospermului de părţile periferice (învelişuri şi strat cu aleuronă) şi de germene cu cel mai bun randament de făină şi cost mediu, ţinând sub control permanent, proprietăţile de utilizare a produselor obţinute. În urma procesului tehnologic de morărit rezultă patru produse:  făina, reprezintă un complex de componenţi biochimici, particule cu fracţiuni granulometrice între 1 şi 200 m, provenite din endosperm, cu o anumită impurificare cu particule provenite din părţile periferice ale bobului, în funcţie de tipul de făină şi gradul de extracţie, care împreună cu însuşirile fizico-chimice conferă calitatea făinii de produs finit în industria morăritului şi materie primă în industria de panificaţie şi produse făinoase.  grişul, reprezintă un produs secundar, rezultat la morile moderne, format din particule de endosperm provenite din părţile periferice ale endospermului, din imediata apropiere a tegumentului, care nu se mai pot mărunţi în particule mai mici deoarece sunt dure şi au o porţiune de înveliş aderentă. Au mărimea între 150 – 500 m, au aspect colţuros şi culoarea albă în zona provenită din endosperm, rotunjite şi de culoare gălbuie sau maronie în partea provenită din tegument şi reprezintă 5 – 7 % din randamentul de morărit.  tărâţele provin din tegumentul boabelor, care este mai rezistent şi mai elastic la acţiunea organelor active care intervin pe fluxul de morărit. Dacă grâul a fost supus condiţionării înainte de măcinat tegumentul se fragmentează în particule grosiere care se desprind prin presarea boabelor între valţuri şi se separă prin cernerea pe site. În morile moderne tărâţele se separă în două categorii: - tărâţele fine, au mărimea 0,5 – 1 mm2 şi se pot folosi ca ingredient în cadrul unor reţete de produse de panificaţie şi alimente dietetice, - tărâţele grosiere, au mărimea 1 – 5 mm (1 – 5 mm 2) şi se folosesc în furajarea animalelor.

75

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Făină şi grişuri Tărâţe Germeni

Fig. 8. Originea histologică a produselor de măcinat La morile tradiţionale, rezultă un singur sortiment de tărâţe, care se folosesc ca furaj concentrat deosebit de valoros, bogat în proteine, lipide, săruri minerale şi vitamine. Ponderea ţărâţelor reprezintă 13 – 22 % în funcţie de tipul de făină şi gradul de extracţie.  germenii, apar ca sortiment numai la morile moderne, au un conţinut ridicat în substanţe proteice, lipide, glucide, vitamine şi enzime, constituie o adevărată polivitamină naturală, se folosesc ca aliment dietetic în special pentru sportivi. Lipidele din germenii de grâu se folosesc pentru cele mai valoroase produse cosmetice. Ponderea germenilor este 1,5 – 3 %, în funcţie de mărimea boabelor şi caracteristicile soiului. 2.4.3.1. Curăţirea grâului Boabele de grâu trebuie curăţite de toate impurităţile înainte de a intra la prima pereche de valţuri, este vorba de seminţe de buruieni, seminţe de alte cereale, resturi vegetale rămase în grâu după treierat şi condiţionare, pietre, nisip, bulgări de pământ, obiecte metalice, resturi de la rozătoare, insecte moarte şi seminţe de grâu cu defecte (şiştave, germinate, mălurate, fusariate şi scleroţi de cornul secarei), toate contribuind la înrăutăţirea calităţii făinii. Unele seminţe de buruieni sunt vătămătoare, deoarece influenţează calitatea făinii şi sănătatea consumatorilor, este vorba de seminţele de neghină, zâzanie şi ridiche sălbatică. Neghina – Agrostemma githago, este frecvent întâlnită în masa de grâu, uneori depăşeşte 2 – 3 %, iar prin curăţire trebuie eliminată până la maxim 0,1 %. Neghina conţine alcaloidul agrostemina şi o sapotoxină cu acţiune otrăvitoare, githagina. Dacă se introduce la măcinat grâu cu multă neghină, culoarea făinii va fi închisă, pâinea provenită din această făină va avea miezul verde albăstrui, cu gust înţepător, producând consumatorilor stări nervoase şi intoxicări. Prin temperatura de coacere se reduce efectul otrăvitor, dar nu dispare complet. Zâzania – Lolium temulentum, se găseşte în masa de grâu provenit din zone secetoase, iar făina provenită din acest grâu produce fenomene 76

Tehnologia prelucrării produselor agricole

grave de intoxicare, datorită alcaloidului temulină, cu efect asupra creierului şi măduvei spinării. Apar dureri de cap şi abdominale, ameţeală, tulburarea vederii şi oboseală. Seminţele de zâzanie sunt greu separabile şi trebuie intensificată curăţirea. Ridiche sălbatică – Raphanus raphanistrum, se întâlneşte frecvent în grâu şi neeliminată la curăţire, depreciază calitatea făinii şi afectează sănătatea consumatorului, făina are gust iute, producând intoxicaţii şi leziuni intestinale. Alte seminţe de buruieni toxice: coronişte – Coronilla varia, ciumafaie – Datura stramonium, laur porcesc – Crotalaria spp. Seminţe de buruieni dăunătoare: ceapa sălbatică – Allium sativum, grâul prepeliţei – Melampyrum arvense, sulfina – Melilotus spp., costrei – Sorghum halepense. În categoria impurităţi vătămătoare intră şi seminţele de cereale atacate de boli şi dăunători care le depreciază calitatea sau le fac inutilizabile. Boabele de grâu atacate de mălură au forma modificată, sunt mai bombate, au culoare brună-negricioasă, sunt uşor casante şi sunt pline cu o pulbere neagră formată din spori. Acţiunea mecanică a utilajelor de curăţire sparge boabele mălurate şi sporii se fixează pe suprafaţa boabelor sănătoase. Grâul mălurat are miros de peşte alterat, datorită conţinutului de trimetilamină. Sporii de mălură dacă ajung în sânge produc hemoragii. Făina provenită din grâu mălurat are culoare închisă, iar grâul mălurat trebuie spălat, procentul maxim admis 0,5 %. Boabele de grâu atacat de fusarioză, dacă intră la măcinat, vor da o făină care transformată în pâine, provoacă consumatorilor o intoxicaţie comparabilă cu cea produsă de alcool: greţuri, ameţeli, pierderea cunoştinţei şi se pare că are efect cancerigen. Boabele atacate de fusarium sunt şiştave şi de culoare albicioasă. Impurităţile nevătămătoare existente în masa de grâu sunt seminţele altor cereale provenite din câmp sau din depozit. Se întâlnesc frecvent boabe de secară, orz, ovăz, sunt greu separabile şi ajung la măcinat, fiecare dintre ele cu o anumită influenţă asupra calităţii făinii. Făina din boabele de secară, are granulaţie mai fină şi se comportă în panificaţie diferit faţă de făina de grâu, are culoare verzuie, nu are gluten şi influenţează negativ culoarea, conţinutul de gluten şi comportarea glutenului din făina de grâu. Făina provenită din boabele de orz se comportă asemănător ca şi făina de secară, deşi are o cantitate de gluten. Făina din boabele de ovăz, are un procent mai ridicat de grăsimi şi lipoxidază care produc râncezirea făinii. Corpurile străine anorganice (bulgări de pământ, pietricele, nisip, corpuri metalice şi mai rar cioburi de sticlă) influenţează negativ calitatea făinii dacă nu sunt eliminate la curăţire. Bulgării de pământ la măcinat se transformă în particule fine, nu se pot separa prin cernere, se regăsesc în făină, depreciază culoarea şi măresc conţinutul în cenuşă. Pietricelele şi nisipul dacă ajung în făină, produc scrâşnet la masticaţie. 77

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Corpurile metalice, distrug valţurile morii, iar dacă ajung în făină, transformate în aşchii ascuţite, pot pătrunde în organism şi produc accidente grave. Sticla ajunsă la măcinat se transformă în aşchii ascuţite, iar făina nu poate fi folosită în alimentaţie sau furajare. 2.4.3.2. Decojirea şi perierea boabelor Pe suprafaţa boabelor de grâu, dar mai ales în şănţuleţul ventral şi smocul de perişori sunt localizate particule fine de natură organică şi minerală care nu pot fi înlăturate decât printr-o acţiune directă asupra suprafeţei boabelor prin periere. Decontaminarea microbiologică a suprafeţei boabelor de grâu este un alt obiectiv urmărit, curăţirea standard permite reducerea a numai 40 – 60 % din flora bacterienă a bobului. Perierea boabelor este importantă pentru calitatea făinii, deoarece praful de pe boabe trece direct în făină, denaturează culoarea şi măreşte conţinutul în celuloză şi substanţe minerale. Odată cu praful aderent se elimină o parte din pericarp, smocul de perişori şi o mică parte din germeni, contribuind la ameliorarea calităţii făinii prin culoare mai albă şi conţinut mai redus de celuloză şi cenuşă. Prin operaţiile de curăţire se va evita agresarea şi spargerea boabelor de grâu. Curăţirea grâului durum pentru făină grişată, trebuie făcută cu atenţie deosebită, pentru a putea observa eventualele puncte colorate pe griş, foarte prejudiciabile calităţii pastelor făinoase. Principalele maşini pentru curăţirea grâului pe fluxul de morărit sunt prezentate în tabelul 21. Sistemul de curăţire diferă de la o moară la alta prin natura maşinilor folosite şi ordinea operaţiilor de curăţire, dar trebuie avut în vedere un regulator de flux care asigură un debit constant la produsele care ajung la prima maşină de curăţire, un sistem de aspiraţie pentru a elimina impurităţile uşoare, maşini de calibrare şi triere pentru impurităţi mai mari şi mai mici decât boabele de grâu, sistem de periere pentru suprafaţa boabelor, site pentru pietre şi separator magnetic pentru metale. Tabelul 21 Principalele maşini de curăţire înainte de măcinat Tipul maşinii Bandă magnetică Aspirator

Principiul Câmp magnetic Densitatea şi rezistenţa

Curăţitor separator Site Perii

Forma şi dimensiunea Dimensiune Curăţire de suprafaţă

Tablă densimetrică Topogan Trior de culoare

Densitate Forţa centrifugă Culoare 78

Impurităţi eliminate Metale Paie, glume, insecte, seminţe cu defecte Impurităţi mari şi mici Pietre Praf şi microorganisme aderente Pietre, scleroţi Seminţe mici Seminţe avariate

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Curăţitoarele separatoare sunt reprezentate prin sisteme de site suprapuse care separă boabele de grâu de impurităţile grosiere reţinute de sita superioară şi impurităţile de dimensiuni mai mici care trec prin sita inferioară. Sita inferioară se alege astfel încât să reţină cele mai mici boabe de grâu în funcţie de lungimea şi secţiunea bobului. Sitele pot fi plane şi înclinate, circulare şi înclinate sau cilindrice. Trioarele sunt cilindrii rotativi cu alveole prin care tranzitează produsul de curăţit sau discuri cu alveole care se rotesc în interiorul masei de seminţe. Se separă produsele pe baza celei mai mari dimensiuni (lungime sau grosime), din grâu se pot separa seminţele de ovăz şi măzăriche. Topoganele asigură separarea produselor în funcţie de masa specifică. Lotul de curăţit coboară prin gravitaţie pe o rampă elicoidală,componentele sunt supuse la o forţă centrifugă, produsele cele mai grele sunt antrenate spre periferie şi se separă seminţele uşoare, şiştave, spărturile şi seminţele mici. Sistemul de periere este format dintr-un cilindru metalic cu perete abraziv şi un cilindru rotativ echipat cu perii metalice. Prin rotirea în sensuri diferite a cilindrilor, apare efectul abraziv prin frecarea boabelor între ele şi prin acţiunea periilor metalice sunt eliminate particulele de praf aderente pe suprafaţa boabelor, microorganismele şi o proporţie mică de pericarp.

79

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Grâu brut

Celulă tampon

Regulator de debit Impurităţi grosiere Sistem de curăţire

Separator magnetic Separator pietre

Impurităţi mici Separator impurităţi uşoare

Perierea boabelor Condiţionare

Primul set de valţuri Fig. 9 Diagrama tip de curăţire a grâului înainte de măcinat În tablele densimetrice, seminţele sunt supuse unei aspiraţii de aer în timpul mişcării de dute-vino pe o tablă vibratorie înclinată. Datorită vibraţiei seminţele se separă, cele mai uşoare ies la suprafaţă şi sunt aspirate, cele mai grele (exemplu pietre) rămân la bază, iar boabele curate de grâu sunt recuperate la o extremitate a tablei. Triajul colorimetric, este folosit în cazuri particulare şi permite separarea grâului sănătos de grâul avariat (brunificat), scleroţi şi seminţe străine care prezintă o culoare închisă.

80

Tehnologia prelucrării produselor agricole

2.4.3.3. Spălarea Prin spălare se elimină marea majoritate a impurităţilor organice care plutesc (coji, pleavă, paie, alte resturi vegetale) bulgării de pământ se desfac şi sunt eliminaţi cu apa de spălare, pietricelele şi nisipul cu greutate specifică mai mare ca grâul sunt colectate la partea bazală a cuvei de spălare şi separate. Particulele de praf aderent localizat în şănţuleţul ventral se îndepărtează cu apa de spălare. Microorganismele, între acestea Bacillus mezentericus se îndepărtează prin spălare şi decojirea umedă care urmează. Este foarte importantă spălarea la grâul mălurat, fiind spălaţi şi sporii de pe boabele sănătoase, se reduce efectul negativ al mălurii asupra calităţii făinii. Pentru dirijarea corectă a spălării sunt necesare date despre calitatea grâului, deoarece este în relaţie cu condiţionarea hidrică, operaţie care influenţează calitatea făinii. Conţinutul de impurităţi, tipul grâului (hard sau soft), grosimea tegumentului, timpul de spălare şi cantitatea de apă sunt factori de care trebuie să se ţină seama la spălare. 2.4.3.4. Condiţionarea grâului După curăţire grâul trebuie să fie condiţionat pentru a asigura separarea învelişurilor bobului de endosperm. Condiţionarea creează un gradient de umiditate între zona periferică şi centrul bobului prin dirijarea a trei parametrii: - cantitatea de apă folosită pentru condiţionare, - condiţiile de temperatură din perioada de condiţionare, - durata de repaus, care este în funcţie de umiditatea iniţială şi de friabilitatea endospermului. Prin condiţionare se urmăreşte: - hidratarea învelişurilor bobului, pentru mărirea rezistenţei şi elasticităţii, evitând fragmentarea şi uşurând separarea acestora de endosperm; - reducerea durităţii endospermului pentru a favoriza transformarea în făină, fără degradarea granulelor de amidon; - conservarea valorii de panificaţie a făinii. Se practică două sisteme de condiţionare: - condiţionare la rece, - condiţionare la cald. Condiţionarea la rece se practică la 90 % din morile care produc făină de grâu şi cuprinde două trepte: umectarea şi odihna. Cantitatea de apă care se dă grâului prin umectare este în funcţie de umiditatea grâului, structura endospermului şi gradul de extracţie al făinii. Înainte de umectare grâul nu trebuie să aibă umiditatea mai mare de 14 %. Structura endospermului depinde de soi. Grâul cu endosperm făinos sau semisticlos face parte din soiurile de grâu moale sau semitare pentru făină de panificaţie. Viteza de penetrare a apei în endosperm este mai mare la grâul cu structura făinoasă. Cantitatea de apă care se foloseşte la condiţionare este în corelaţie cu gradul de extracţie al făinii. Când se practică extracţie directă pentru a 81

Tehnologia prelucrării produselor agricole

obţine făină neagră, cantitatea de apă este cu 1 – 1,5 % mai mică, faţă de extracţia directă pentru făină albă cu grad de extracţie de 72 – 75 %, deoarece pentru făina neagră o parte din învelişul bobului trebuie măcinat la dimensiunea particulelor de făină, iar pentru făină albă, învelişul trebuie să se întărească pentru a se separa în particule mari care se separă uşor prin cernere. Timpul de odihnă al grâului după umectare sau spălare depinde de structura endospermului. La grâul moale sunt suficiente 8 ore, iar la grâul tare între 16 – 48 ore. Umiditatea optimă a grâului la primul şrot este următoarea: - pentru făină neagră prin extracţie directă 15 – 15,5 %, - pentru făină albă prin extracţie directă 15,5 – 16 %. Pentru realizarea unei bune separări a tărâţei din făină, conţinutul de umiditate al endospermului, trebuie să fie mai mic decât al învelişului cu 0,5-0,6%. Condiţionarea la cald se foloseşte în măsură mai mică, deoarece morile nu au o sursă de căldură şi, în plus, condiţionarea la cald necesită din partea tehnologilor, cunoştinţe referitoare la compoziţia chimică a grâului, calitatea glutenului, procentul de boabe atacate de ploşniţă, etc. Condiţionarea la cald constă în umectarea sau spălarea grâului, trecerea prin coloana de condiţionare unde se încălzeşte la temperatura de 45 – 50o C, după care urmează odihna. Condiţionarea la cald prezintă avantajul că scurtează timpul de odihnă, se modifică mai accentuat coeziunea între endosperm şi înveliş. Condiţionarea influenţează calitatea făinii astfel: - se măreşte rezistenţa la măcinare şi sfărâmare a învelişului, făina conţine mai puţine tărâţe şi este mai deschisă la culoare, - se asigură uşoara desfacere a învelişului de pe endosperm, - se uşurează măcinarea endospermului prin slăbirea coeziunii de către apă şi temperatură, - se asigură o bună separare a făinii de tărâţe prin cernere, - temperatura de peste 50o C ameliorează glutenul moale, lipicios sau filant. Făina obţinută după condiţionarea la cald va avea un gluten mai tare, pâinea va avea un volum mai mare, va fi mai puţin aplatizată şi cu porozitate mai uniformă. Pentru a optimiza condiţionarea grâului, morarii au în vedere: eliminarea seminţelor sparte înainte de înmuiere, la loturile uscate umectarea se face în două trepte, jumătate din cantitatea de apă la început şi după 6 – 8 ore diferenţa, pentru a realiza umectarea dorită şi pentru a evita prelungirea duratei odihnei după umectare în timpul iernii. 2.4.3.5. Amestecul de grâu Loturile de grâu care vin la mori pentru măcinat, prezintă mari diferenţe calitative. Limitele calitative uneori sunt la extreme, rezultând uneori făină de foarte bună calitate, iar alteori făină cu însuşiri de panificaţie foarte slabe. Din această cauză este necesar amestecul grâului cu însuşiri de calitate mai slabe cu grâu ameliorator de calitate, din care să rezulte făină cu indici de calitate optimi pentru un anumit tip de produs. Amestecul de grâu se face gravimetric şi volumetric, proporţiile stabilindu-se după reguli matematice. Amestecul de grâu trebuie efectuat în momentul în care nu afectează procesul de morărit şi calitatea făinii. Cel 82

Tehnologia prelucrării produselor agricole

mai bun moment al realizării amestecului este înainte de intrare la prima treaptă de şrotuire, asigurând fiecărui lot de grâu reţeta de condiţionare în concordanţă cu însuşirile de prelucrare şi panificaţie. Criteriile de amestec au în vedere calitatea făinii care trebuie obţinută, principalul indice fiind cantitatea şi calitatea glutenului. Se mai fac amestecuri pentru a folosi grânele cu defecte, boabe atacate de ploşniţe, germinate, mălurate, mucegăite, încinse, cu mirosuri străine. Amestecul de astfel de grâu trebuie să aibă în vedere ca indicii de calitate ai făinii rezultate să nu fie diminuaţi sub limitele minime acceptate. Măcinatul propriu zis Măcinatul este procesul tehnologic de transformare a grâului în făină, griş, tărâţe şi germeni şi se bazează pe două operaţii unitare: fragmentarea – disocierea boabelor şi separarea constituenţilor. Transformarea grâului în făină are loc treptat, iar succesiunea operaţiilor este: şrotuirea, sortarea şi curăţirea grişurilor, desfacerea, măcinarea grişurilor mici şi a dunsturilor şi separarea produselor de măcinat după formă, mărime şi densitate. Principalele echipamente folosite în moară sunt: - valţuri metalice cilindrice cu suprafaţa netedă, - valţuri metalice cilindrice cu caneluri (şănţuleţe asimetrice trasate regulat pe suprafaţa cilindrilor, pe lungime, cu lăţimea cuprinsă între 800 – 2500 m şi adâncimea 200 – 600 m), - valţurile pentru şrotuire sunt reprezentate de cilindrii canelaţi antrenaţi în sens invers şi cu viteze diferite (raportul de viteză este 1: 2,5) şi ecartamentul între valţuri este reglabil, - valţurile pentru măcinat grişuri şi dunsturi sunt identice cu cele pentru şrotuire, au suprafaţa netedă şi nu se folosesc în morile pentru făina grişată pentru paste făinoase, - sistemul de separare a particulele rezultate de la măcinat, constituit din site suprapuse şi supuse unei mişcări de rotaţie oscilatorie (200 rot/minut) care asigură trecerea regulată a produselor de morărit de la o sită la alta, - sistemul de separare pe fracţiuni granulometrice a produselor de morărit, constituit din site înclinate supuse unei mişcări de dute-vino şi un sistem de antrenare a produselor în curenţi de aer, permiţând separarea pe baza proprietăţilor aerodinamice (formă, mărime şi densitate). 2.4.3.6. Şrotuirea Prin şrotuire se realizează fragmentarea bobului de grâu prin presare, şoc sau compresiune între valţurile cu caneluri şi are ca scop separarea treptată a endospermului de înveliş fără a provoca forfecarea învelişului pentru a nu-l transforma în particule cu dimensiuni asemănătoare cu cele ale făinii. Prin şrotuire endospermul se transformă într-o gamă mare de produse cu dimensiuni între 1 şi 1250 microni. Inlăturarea parţială a învelişului sub formă de tărâţe şi obţinerea endospermului sub formă fragmentată, sub denumiea de grişuri, dunsturi şi făină, se face în mod succesiv prin 6 – 7 trepte de şrotuire. Calitatea făinii, grişurilor şi dunsturilor provenite de la 83

Tehnologia prelucrării produselor agricole

fiecare treaptă este diferenţiată, fiind influenţată de caracteristicile tehnice ale pasajului valţ-sită, dar şi de zona de provenienţă a particulei de endosperm faţă de înveliş. Canelurile de pe suprafaţa valţurilor influenţează cantitatea şi calitatea grişurilor, precum şi cantitatea şi calitatea făinii. Pasajele de şrotuire cu valţuri canelate produc grişuri pe suprafaţa cărora se găseşte o importantă cantitate de înveliş. Făina obţinută din aceste grişuri este de culoare închisă, conţine multe tărâţe şi are un conţinut ridicat de cenuşă. Făina rezultată din fiecare treaptă de şrotuire prezintă deosebiri ale compoziţiei chimice, culorii şi însuşirilor de panificaţie, deoarece făina de la fiecare pasaj provine dintr-o anumită parte a bobului. Dacă se analizează conţinutul de proteine şi substanţe minerale al făinii, rezultată de la fiecare treaptă de şrotuire, se va constata că acestea cresc pe măsură ce ne apropiem de sfârşitul operaţiei, deoarece se acţionează mai intens asupra părţilor periferice ale bobului, pentru a elibera întreaga cantitate de făină bogată în proteine şi vitamine. Pe măsură ce se intensifică şrotuirea pentru transformarea particulelor de endosperm în făină, o parte din înveliş se fragmentează în particule mici asemănătoare cu cele de făină ce nu pot fi separate, din acest motiv făina se închide la culoare şi creşte conţinutul în substanţe minerale. Unele studii au pus în evidenţă că conţinutul de proteină creşte de la 11,34 % la şrotul I până la 16,10 % la şrotul VI. Conţinutul de substanţe minerale se menţine redus la fracţiunile de făină din şroturile I, II şi III (0,58 – 0,59 %) şi creşte la 0,78 % la şrotul IV şi 2,24 % la făina de la şrotul VI (Costin I, 1979).

Grâu

Regulator de debit

Prima şrotuire

Tărâţe Griş cu înveliş Griş din endosperm Particule de făină

Fig. 10. Operaţia de şrotuire

84

Tehnologia prelucrării produselor agricole

2.4.3.7. Sortarea şi curăţirea grişurilor În domeniul morăritului sortarea ar cuprinde toate operaţiile prin care amestecul de produse rezultate din măcinare se fracţionează după granulaţie prin cernere. Se distinge totuşi o operaţie de sortare care se referă numai la fracţionarea şi clasificarea grişurilor şi dunsturilor după mărimea fracţiunilor granulometrice. Grişurile se obţin în primele 3 – 4 trepte de şrotuire şi reprezintă 70 – 75 % din grâul intrat la primul şrot, în timp ce făina reprezintă numai 8 – 10 %. Grişurile şi dunsturile constituie sursa intermediară de produse din care ia naştere făina prin operaţiile viitoare de desfacere şi măcinare. Pentru o curăţire eficientă este necesară o sortare pe fracţiuni, pe baza mărimii particulelor. Tabelul 22 Clasificarea grişurilor şi dunsturilor pe baza particulelor granulometrice Produsul

Diametrul granulei  1240 – 675 675 – 495 495 – 386 386 – 275 275 – 175

Numărul sitei prin care trece 18 32 44 55 V

Numărul sitei care îl refuză 32 44 55 V IX

Griş mare Griş mijlociu Griş mic Dunst aspru Dunst fin Sursa: Costin I., 1979 Influenţa operaţiei de sortare şi curăţire a grişurilor asupra calităţii făinii, nu se poate determina pe parcursul efectuării sortării, doarece în această etapă se realizează o pregătire a grişurilor pentru a fi transformate în făină de o calitate superioară. Grişurile bine sortate şi bine curăţate, fără tărâţe, dub formă de particule independente, conduc prin operaţiile de desfacere şi măcinare la o făină cu conţinut redus de cenuşă, de culoare alb-gălbuie apropiată de cea a endospermului pur. Separarea pe fracţiuni granulometrice se bazează pe diferenţa de densitate şi pe proprietăţile aerodinamice. Particulele de endosperm mai dense (1,4 g/cm3) decât cele de învelişuri (1,2 g/cm3) cad mai repede pe site şi sunt separate primele. 2.4.3.8. Desfacerea După sortare şi curăţire ar trebui ca granulele de griş mare şi mijlociu să nu mai conţină impurităţi, dar din faza de şrotuire rezultă unele granule de griş pe a căror suprafaţă se găsesc unele porţiuni de înveliş şi germene datorită provenienţei lor din partea periferică a bobului sau din zona embrionului. Indepărtarea urmelor de învelişuri şi a germenelui de pe suprafaţa granulelor de griş se realizează prin operaţia de desfacere. În acelaşi timp cu desfacerea acestor învelişuri şi germeni se produce şi o desfacere a granulelor de griş mare şi mijlociu în griş mic şi 85

Tehnologia prelucrării produselor agricole

dunsturi. Datorită diferenţei de mărime ce se creează între produsele rezultate, are loc separarea pe calea cernerii. Aspirator particule de făină

Sită oscilantă Griş purificat

Griş cu învelişuri Produse grosiere pentru şrotuire

Valţuri pentru măcinare

Separator învelişuri

Fig. 11. Principiul de sortare

Tărâţe Griş cu înveliş Griş purificat Făină

Produse pentru şrotuit Produse pentru Făină măcinat Fig. 12. Principiul de cernere În urma separării rezultă făină de foarte bună calitate, grişuri mici şi dunsturi şi se îndepărtează învelişul ca tărâţe şi germenii. Prin desfacere au luat naştere noi produse intermediare, grişuri mici şi dunsturi la care s-au îndepărtat sursele de impurificare a făinii. Aceste produse formează de fapt sursa principală din care se obţine cea mai mare cantitate de făină cu însuşiri fizico-chimice şi de panificaţie foarte bune.

86

Tehnologia prelucrării produselor agricole

2.4.3.9. Măcinarea grişurilor mici şi a dunsturilor După ce s-au pregătit grişurile şi dunsturile prin operaţiile precedente, se trece la transformarea lor în făină, prin procedeul măcinării repetate asociate cu cernerea.

Şrotuire

Curăţire grişuri

Sistem sortare

Grişuri impurificate

Tărâţe

Sistem cernere

Finisare particule

Detaşare învelişuri Grişuri purificate

Făină Măcinat

Fig. 13. Principiul de măcinare la grâu comun Operaţia se desfăşoară trecând grişurile mici şi dunsturile prin 10–12 pasaje de măcinare-cernere, extrăgând după fiecare trecere o anumită cantitate de făină. Ca şi la operaţiile precedente şi la măcinare propriu-zisă cantitatea şi calitatea făinii diferă de la pasaj la pasaj, datorită compoziţiei fizico-chimice a fiecărei fracţiuni în parte. Separarea produselor de măcinat se face prin cernere asociată cu curenţi de aer ascendent care menţin produsele de măcinat în suspensie, iar avansarea produselor rămase pe site se realizează prin înclinarea sitelor şi acţionarea lor dute-vino. Pe măsură ce operaţia de măcinare se apropie de afârşit, făina devine mai închisă, deoarece prin intensificarea măcinatului asupra particulelor provenite din părţile periferice ale endospermului, care au duritate mai mare, o parte din tărâţe vor trece în făină. Felul suprafeţei valţurilor (netedă sau cu rifluri) tipul de grâu din care provin grişurile şi dunsturile (grâu tare sau grâu moale), modul de condiţionare a grâului şi presiunea exercitată de valţuri asupra produselor trecute la măcinare, influenţează indicii de calitate ai făinii. Valţurile cu caneluri (rifluri) au acţiune mai agresivă şi vor da o făină de culoare mai închisă, datorită forfecării intense a particulelor de înveliş, încă neînlăturate de pe suprafaţa grişurilor prin operaţiile precedente. Aceste particule iau dimensiunile particulelor de făină şi nu pot fi separate prin cernere. Din practică s-a constatat că aceleaşi grişuri şi dunsturi măcinate cu valţuri cu rifluri şi valţuri netede, vor produce făină diferenţiată calitativ; totdeauna valţurile netede au produs făină mai albă şi cu conţinut mai redus de tărâţe. Granulaţia făinii se obţine prin combinarea măcinării cu cernerea, care va da naştere la un amestec de particule al căror diametru este cuprins între 1 şi 200 microni, limita superioară de granulaţie 87

Tehnologia prelucrării produselor agricole

fiind determinată de mărimea orificiilor sitei. Făina cu granulaţie optimă pentru panificaţie este aceea care conţine 45 % dintre particule cu dimensiuni cuprinse între 1 şi 50 microni. Intre presiunea pe care o exercită valţurile asupra grişurilor şi dunsturilor, rezistenţa la măcinare a acestora, granulaţia făinii şi procentul de granule de amidon deteriorate, există o strânsă legătură. Pentru măcinarea grişurilor şi dunsturilor provenite din grâu moale, presiunea între valţuri nu este prea mare, deoarece coeziunea acestor grişuri este slabă, comparativ cu măcinarea grişurilor şi dunsturilor provenite din grâu tare unde presiunea între valţuri este foarte mare. Presiunea între valţuri, reglată în funcţie de duritatea grişurilor şi dunsturilor, influenţează asupra cantităţii de granule de amidon deteriorate. Procentul mare de granule de amidon deteriorate mecanic prin operaţia de măcinare prezintă influenţe negative asupra calităţii făinii; în procesul de frământare a aluatului, granulele de amidon deteriorate absorb apa numai prin punctele care au suferit această deteriorare. Prin urmare, creşterea procentului de deteriorare a granulelor de amidon, măreşte cantitatea de apă absorbită de făină la frământare. Deteriorarea mecanică a amidonului mai influenţează şi proprietăţile reologice ale aluatului, în sensul înmuierii acestuia în timpul fermentării. De asemenea, procentul de granule deteriorate crescut, reduce volumul păinii. Influenţa negativă a acestora asupra volumului pâinii se datoreşte înmuierii aluatului la fermentare, în prezenţa apei eliberate de granulele de amidon hidrolizate enzimatic. În cazul măcinatului grâului durum pentru făină grişată pentru paste făinoase, scopul este de a izola grişurile fine purificate. Ţinând cont de granulometria făinii grişate, nu este posibil de a separa învelişurile bobului printr-o simplă cernere (ca în cazul făinii de grâu comun, mult mai fină decât fragmentele de învelişuri). În morile pentru grâul durum, locul central îl ocupă sistemul de separare a particulelor care compun făina grişată şi nu se folosesc valţurile netede. 2.5. Gradul de extracţie Cantitatea de făină rezultată din măcinarea celor 100 de părţi convenţionale în care se împarte bobul de grâu de la centru către periferie, poartă denumirea de extracţie sau grad de extracţie. În practică, gradul de extracţie se referă la cantitatea de făină care rezultă din 100 kg de grâu măcinat. Procedeele de calcul a extracţiei de făină nu sunt identice pretutindeni în lume, fiind diferite de la o ţară la alta. Pentru a stabili gradul de extracţie al făinii de grâu, se fixează mai întâi un indice de calitate al grâului, care influenţează cantitatea de făină ce trebuie extrasă din 100 kg de grâu. Indicii de calitate ai grâului folosiţi ca bază de stabilire a gradului de extracţie a făinii, sunt de obicei: masa a 1000 boabe, conţinutul de cenuşă şi masa hectolitrică. La stabilirea gradului de extracţie al făinii în ţara noastră se ţine seama de masa hectolitrică a grâului. În mod normal ar trebui să se urmărească extragerea sub formă de făină a întregului endosperm al bobului de grâu, adică 80 – 82 % din bob. Intreaga cantitate de făină extrasă în aceste condiţii trebuie să intre în categoria făinii albe, având în întregime 88

Tehnologia prelucrării produselor agricole

compoziţia chimică şi valoarea alimentară a endospermului. În practică, prin mijloacele mecanice care compun utilajele de morărit, nu se poate extrage întreaga cantitate de endosperm sub formă de făină, fără a fi impurificată cu particule de înveliş şi germene, ambele influenţând cantitatea de făină şi valoarea ei alimentară. În mod curent se practică două tipuri de extracţii: - extracţie simplă sau directă, - extracţie concomitentă. Prin extracţie simplă se produce un singur tip de făină, iar prin extracţie concomitentă se produc 2 – 3 tipuri. În ambele cazuri gradul de extracţie totală rămâne acelaşi. Extracţia totală mai poartă denumirea improprie de randament total. Prin practicarea extracţiei simple se poate produce un singur tip de făină, de regulă neagră sau semialbă. În unele cazuri se produce în extracţia simplă şi numai făină albă, dar din cauza unei extracţii totale relativ scăzută (70 – 75 %) sistemul nu se foloseşte curent. Prin practicarea extracţiei concomitente se produce în mod frecvent făină albă şi neagră sau făină albă, semialbă şi neagră. La formarea fiecărui tip de făină ce se extrage concomitent se ţine seama de conţinutul în cenuşă al fracţiunilor stabilite prin balanţa cantitativ calitativă, conţinutul de gluten, sau aşa cum se procedează în cele mai frecvente cazuri se compară culorile făinii cu etaloane dinainte stabilite. Formarea tipurilor de făinuri extrase concomitent necesită o judicioasă alegere a fracţiunilor, astfel încât fiecare tip de făină să întrunească toţi indicii de calitate necesari în procesul de panificaţie. Formarea tipurilor de făină în extracţii concomitente necesită multă experienţă din partea tehnologului, deoarece el trebuie să facă o astfel de repartiţie a fracţiunilor, încât să nu afecteze calitativ nici unul din tipurile de făină extrase. Între gradul de extracţie şi conţinutul de cenuşă al făinii există o corelaţie strânsă, reprezentată printr-o curbă cu caracteristicile din figura de mai jos. Curba corelaţiei dintre gradul de extracţie al făinii de grâu şi conţinutul în cenuşă este o metodă internaţională de apreciere a gradului de extracţie şi a conţinutului de cenuşă al făinii. Existenţa în făină a unui anumit procent de tărâţe şi germeni îmbogăţeşte făina în componenţi care îi măresc valoarea alimentară.

89

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Cenuşă (procente s.u.)

Gradul de extracţie Fig. 14. Curba Mohs. Curba conţinutului în cenuşă al făinii 2.6. Proprietăţile făinii Examinată la microscop, făina apare constituită din fragmente de celule din endosperm, granule de amidon, filamente proteice care înglobează granulele de amidon, pereţi celulari şi fragmente ale învelişurilor bobului de grâu. Grăunciori de amidon Fragmente de filamente proteice Amidon acoperit de pelicule proteice Amidon vătămat Celule cu amidon şi proteine

Fig. 15. Compoziţia unei făini Există mai multe tipuri de făină, standardizate pe baza conţinutului în cenuşă, fiecare pentru un anumit produs de panificaţie. În plus, făinurile cele mai pure sunt folosite pentru vânzare ambalate în pungă, iar cele cu conţinut mai ridicat în cenuşă se folosesc pentru pâine intermediară sau neagră. Principalele tipuri de făină practicate în ţara noastră sunt prezentate în tabelul 23.

90

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabelul 23 Tipuri de făinuri practicate Tipul de făină 480 sau 000

Conţinutul de cenuşă (% s.u.)  0,5

550 650 800 1100 1250

0,50 – 0,60 0,62 – 0,75 0,75 – 0,90 1,00 – 1,2  1,40

Utilizări Patiserie, vânzare la pungă Biscuiterie Panificaţie curentă Specialităţi pâine Pâine intermediară Pâine neagră

Conţinutul în cenuşă caracterizează gradul de puritate al unei făini. Conţinutul de acid ferulic este un marker al purităţii fracţiunilor de morărit, care permite aprecierea cantităţii de aleuronă, pericarp şi endosperm conţinut în făină şi griş. Făinurile de pasaj, provenite din diferite regiuni histologice ale bobului se diferenţiază unele de altele prin compoziţia chimică, cantitativă (conţinutul în proteine şi săruri minerale) şi calitativă (calitatea proteinelor glutenului, gradul de depreciere a granulelor de amidon) şi prin proprietăţile fizico-chimice (culoare, granulometrie, puncte negre). Făinurile de la primele pasaje de morărit, provin din zona centrală a endospermului, iar cele provenite de la ultimele pasaje de morărit, conţin proporţii importante de aleuronă şi pericarp. Tabelul 24 Evoluţia caracteristicilor făinii în funcţie de gradul de extracţie Gradul de extracţie Conţinutul în cenuşă (% s.u.) Conţinutul în proteine (% s.u.) Conţinutul în gluten (% s.u.) Volumul pâinii (cm3) Sursa: Feillet P., 2000

40 0,39 11,0 23 640

50 0,40 11,1 24 650

60 0,43 11,2 25 660

70 0,50 11,5 27 670

80 0,80 11,9 24 610

În ţările dezvoltate, din ce în ce mai frecvent făina se livrează către procesatori (brutării, patiserii şi chiar consumatori) sub formă de amestecuri de făinuri cu toate ingredientele (zahăr, materii grase vegetale, lapte praf, sare, germeni, alte cereale decât grâul, drojdie deshidratată) şi de aditivi (substanţe reducătoare, oxidanţi) necesare într-o reţetă. Astfel de amestecuri se folosesc în panificaţie (pâine neagră, specialităţi de pâine, pâine de secară, pâine cu germeni) sau pentru patiserie (croissant, brioşe). Utilizarea amestecurilor prezintă unele avantaje: comoditate, utilizare simplă, economie de timp, evitarea riscului la dozarea ingredientelor, reducerea costului. Din fabricant de făină, morarul devine formulator de reţete, capacitatea sa de a realiza amestecuri omogene şi stabile, dar şi de a realiza o gamă diversă de amestecuri este un factor de competitivitate. Caracteristicile tehnologice ale făinii şi indicii lor alveografici diferă în funcţie de destinaţie. 91

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabelul 25 Caracteristicile alveografice ale făinurilor în funcţie de destinaţie Produsul finit Baghete Croissant Biscuiţi Pâine cu lapte Făina 000 la pachet Sursa: Feillet P., 2000

W 153 246 217 417 145

P 53 69 57 81 49

G 22 23 26 27 22

L 98 107 133 152 94

P/L 0,54 0,65 0,43 0,54 0,52

Tabelul 26 Conţinutul de endosperm, tărâţe şi germeni al făinii de diferite grade de extracţie (după Moran şi Drumond) Componentul bobului Endosperm Tărâţe Germeni

Gradul de extracţie al făinii 100 % 85 % 80 % 85,5 79,7 77 12,0 3,4 1,4 2,5 1,9 1,6

Tabelul 27 Compoziţia chimică a făinii de diferite grade de extracţie (după Jones Kent) Făină grad de extracţie 85 80 70

Proteină % 12,5 12,0 11,4

Grăsimi % 1,5 1,4 1,2

Componente Cenuşă Celuloz % ă% 0,92 0,33 0,72 0,20 0,44 0,10

Vit. B mg/g 3,42 2,67 0,70

Pe plan microbiologic flora făinii şi a grâului provine din sol, mediul înconjurător, mijloace de transport, depozite, rozătoare, insecte şi om. Omul poate transmite agenţi patogeni cum ar fi: Salmonella şi Staphylococcus aureus. Flora naturală aparţine genurilor Bacillus, Clostridium şi Escherichia coli. Cele mai contaminate sunt făinurile provenite de la ultimele trepte de măcinat. 2.6.1. Activitatea enzimatică Activitatea enzimatică a făinii depinde de gradul de extracţie. Făina de extracţie mare este mai bogată în enzime decât făina albă de extracţie mică, deoarece enzimele sunt repartizate la periferia bobului şi în stratul cu aleuronă. Condiţiile climatice de vegetaţie a grâului, perioada de maturizare 92

Tehnologia prelucrării produselor agricole

şi degradările după recoltare (germinaţia seminţelor) influenţează activitatea enzimatică. O activitate enzimatică intensă sau slabă a făinii, dă o calitate slabă a aluatului rezultat din acea făină. Conţinutul de enzime amilolitice din făină depinde de soiul de grâu, condiţiile de recoltare şi depozitare şi degradările suferite. Făinurile normale conţin cantităţi mari de  amilază şi urme de  amilază. 2.6.2. Aciditatea făinii Aciditatea făinii de extracţii mari creşte mai repede decât aciditatea făinii de extracţii mici. Prin eliminarea substanţelor grase din făină se împiedică acumularea acizilor în timpul depozitării. Eliminarea substanţelor grase în totalitate nu este posibilă în procesul de morărit, însă cantitatea lor se micşorează în funcţie de gradul de extracţie al făinii şi de prezenţa componentelor bobului care conţin substanţe grase: germenele, stratul cu aleuronă şi învelişurile bobului. 2.6.3. Maturizarea făinii Spre deosebire de alte produse alimentare care se trimit spre consum în stare cât mai proaspătă, făina trebuie depozitată o perioadă de timp pentru a suferi unele modificări calitative. Făina de grâu proaspătă nu are însuşiri optime de panificaţie şi aceste însuşiri se ameliorează pe măsură ce făina se învecheşte. Ameliorarea este evidentă când făina provine din grâu proaspăt recoltat. Acest fenomen este atribuit unor oxidări lente a unor compuşi ai făinii, este vorba de oxidarea grupărilor sulfhidril (-SH) din structura glutenului făinii. Fenomenul de maturizare se datorează şi acţiunii de oxidare a grăsimilor nesaturate şi absorbţiei directe de oxigen de către proteine (Kent citat de I. Costin). După Auerman (Tehnologia panificaţiei) timpul necesar maturizării făinii de grâu este cuprins între 45 şi 60 zile. După maturizare făina va da un aluat mai uscat, elastic, mai puţin vâscos şi cu capacitate mărită de a reţine gazele deoarece se ameliorează calitatea glutenului. 2.6.4. Albirea Odată cu oxidările care determină maturizarea făinii au loc oxidări de ordin secundar care provoacă decolorarea pigmenţilor naturali ai făinii. O albire rapidă se produce când făina este expusă direct acţiunii aerului şi mai lent la făina ambalată în saci sau depozitată în vrac în celule de siloz. Pigmenţii endospermului sunt 95 % reprezentaţi prin xantofilă şi esterii acesteia.

93

Tehnologia prelucrării produselor agricole

2.6.5. Umiditatea Umiditatea făinii la introducerea în depozit, corespunde cu umiditatea grâului înainte de condiţionare. Făina este un produs foarte higroscopic şi umiditatea ei se modifică în depozit în funcţie de: umiditatea avută la introducerea în depozit, umiditatea relativă a aerului, temperatură, modul de stivuire a ambalajelor. Umiditatea iniţială a făinii este după normele actuale 14 – 14,5 %, iar umiditatea relativă a aerului 55 – 60 %. În aceste condiţii are loc o scădere a umidităţii făinii aflată în depozit şi în consecinţă o scădere a greutăţii sacului cu făină. 2.7. Ridicarea nivelului calitativ al făinii Făina neagră, respectiv pâinea neagră, conţin majoritatea vitaminelor din bobul de grâu, dar nu este agreată de consumatori care preferă pâinea albă, mult mai săracă ca valoare alimentară. Pentru compensarea acestor deficienţe se practică vitaminizarea şi proteinizarea pentru ameliorarea valorii nutritive a pâinii albe. 2.7.1. Vitaminizarea Vitaminizarea făinii se practică în ţările care realizează extracţii de făină mici (sub 75 %) şi consumatorii preferă pâinea albă. S-a determinat că la un consum zilnic de 300 g pâine albă se asigură faţă de necesarul organismului uman numai: 15 % tiamină (B1), 10 % riboflavină (B2), 20 % niacină (PP) şi 30 % piridoxină (B6) în timp ce pâinea neagră asigură: 40 % din B1, 20 – 25 % din B 2, 60 – 65 % din PP şi 40 % din B 6. Pentru creşterea conţinutului de vitamine se practică vitaminizarea de restituire prin care se compensează componentele îndepărtate prin măcinat prin eliminarea stratului cu aleuronă şi a germenului, sau o vitaminizare raţională în vederea asigurării prin pâine a necesarului de vitamine pentru om. Se recomandă introducerea în făină sau pâine a vitaminelor din complexul B, vitaminele A şi D, care nu sunt distruse la coacerea pâinii. Vitamina C este distrusă în proporţie de 85% la coacere. 2.7.2. Proteinizarea Conţinutul de proteine la făina albă este mai scăzut decât la făina neagră, deoarece în endospermul bobului de grâu avem mai puţină proteină. Imbogăţirea făinii în proteine are în vedere în primul rând proteina provenită din bobul de grâu. Grăunciorii de amidon din endosperm au la exterior o peliculă de substanţe proteice care asigură integritatea acestora. Prin procesul de morărit se are în vedere ca particulele granulometrice mai mari de 40 microni din compoziţia făinii să aibă pondere mare deoarece sunt bogate în proteine care asigură calitatea de panificaţie a glutenului. Prin reglajul valţurilor se urmăreşte ca în diverse trepte ale morăritului să nu se acţioneze agresiv asupra grişurilor şi dunsturilor, pentru a menţine ciorchini de grăunciori de amidon întregi şi pentru a reduce ponderea grăunciorilor de amidon vătămaţi, la care pelicula de substanţe proteice de la exterior este fragmentată şi trece în produsele secundare de morărit prin cernere şi 94

Tehnologia prelucrării produselor agricole

turboseparaţie. În ultima perioadă se practică ameliorarea conţinutului în proteine a făinurilor prin adăugare de gluten vital obţinut ca produs secundar de la fabricarea amidonului din grâu sau ca produs principal pe linia tehnologică de fabricare a glutenului, contribuind astfel la îmbunătăţirea valorii de panificaţie a făinii şi a valorii alimentare a pâinii obţinute din această făină. 2.8. Turboseparaţia Turboseparaţia este o tehnică dezvoltată în Franţa şi Statele Unite după 1960, care permite separarea fracţiunilor de făină bogate în proteine sau în amidon. Procedeul cuprinde două etape: - un măcinat complementar al făinii pentru a disocia aglomerările constituite din proteine şi amidon; - separarea particulelor rezultate în funcţie de talie (15 – 20 microni) şi densitate (particulele de amidon având densitatea 1,5, iar cele de proteine 1,32). Tabelul 28 Compoziţia fracţiunilor de făină rezultate prin turboseparaţie Parametrul

Făina curentă 100 0,55 54

(%) făină curentă Cenuşă (%) Granulometrie (microni) Amidon (%) 82 Amidon degradat 12 (%) Proteine (%) 13 Gliadine (%) 48,7 Glutenine (%) 34,2 Lipide (%) 1,2 Alveograma (W) 146 Sursa: Feillet P., 2000

Grosiere 52 0,53 53

Fracţiuni Medii 37 0,47 22

Fine 11 0,60 10

84 14

89 13

77 27

12,5 48,6 36,4 1,8 156

8 42,7 38,7 1,4 60

19 54,7 34,4 2,9 468

Costul energetic al procedeului este ridicat, 4 kwh pe kilogramul de proteine separate prin turboseparaţie. Conform ipotezei lui Hess, în endopermul bobului de grâu se găseşte o reţea de proteine interstiţiale care leagă grăunciorii de amidon acoperiţi la exterior de o peliculă proteică proprie. Turboseparaţia permite îmbogăţirea unor fracţiuni în proteine interstiţiale (fracţiuni fine bogate în proteine) de altele bogate în granule de amidon şi proteine aderente (fracţiuni intermediare bogate în amidon) şi separarea fracţiunii grosiere cu compoziţie asemănătoare cu făina curentă înainte de turboseparaţie în cadrul căreia proteinele aderente şi grăunciorii de amidon nu au fost disociate. Turboseparaţia permite diversificarea utilizării făinii curente: 95

Tehnologia prelucrării produselor agricole

- fracţiunea fină asigură rezultate bune prin utilizare în amestec şi asigură o bună dezvoltare a aluatului şi îi măreşte toleranţa în cursul fabricaţiei; - fracţiunea medie se utilizează cu succes în patiserie pentru produse care nu necesită făină de calitate (biscuiţi, fursecuri, turtă dulce, etc.); - fracţiunea grosieră este comparabilă cu făina curentă. 2.9. Valoarea de morărit Valoarea de morărit a grâului se exprimă prin randamentul de făină sau griş obţinut dintr-un lot cu puritate determinată şi depinde de caracteristicile comerciale ale lotului (umiditatea, procentul de impurităţi şi natura acestora, procentul de boabe sparte) şi de alţi trei parametrii care definesc proprietăţile intrinsece ale bobului: - gradul de adeziune între endosperm, stratul de aleuronă şi pericarp care se exprimă prin dificultăţile întâmpinate de morari pentru a separa complet tărâţele. Legătura strânsă între endosperm şi pericarpul bobului provoacă o scădere a randamentului în făină şi o creştere a impurificării făinii cu particule fine de tărâţe; - textura endospermului, în funcţie de care morarul va dirija condiţionarea grâului înainte de măcinat, pentru a obţine un comportament bun al grâului în timpul şrotuirii şi separării produselor de morărit şi asupra caracteristicilor făinii (granulometrie, forma particulelor, gradul de vătămare a granulelor de amidon); - raportul endosperm/tegument, care este în funcţie de condiţiile în care s-a desfăşurat formarea şi umplerea boabelor în lanul de grâu, de forma şi mărimea boabelor şi de gradul de şiştăvire a boabelor. Mărimea boabelor poate fi un indicator al potenţialului de morărit la grâu în cazul boabelor bine dezvoltate dar boabele şiştave influenţează interpretarea rezultatelor. Loturile de grâu cu boabe mici, normal dezvoltate au un comportament în măcinat superior boabelor şiştave. 2.10. Friabilitatea Friabilitatea este o caracteristică de soi, a texturii endospermului care exprimă gradul de dezagregare a endospermului în timpul măcinatului şi are rol în reglajele morii şi mărimea particulelor produselor de măcinat. Se exprimă prin indicele de mărime a particulelor rezultate de la măcinat. În cursul măcinatului, friabilitatea boabelor influenţează separarea tărâţelor de particulele de endosperm, transformarea endospermului în făină şi separarea particulelor prin cernere. Există o relaţie între friabilitatea boabelor şi comportamentul făinii în cursul cernerii: grâul friabil se dezagregă uşor într-un număr mare de particule, densitatea aparentă a făinii este mai redusă, mobilitatea particulelor se reduce şi cernerea este simplă. Grâul rezistent la măcinat necesită un număr mai mare de trepte de măcinat, pentru a fi transformat în făină şi consumul energetic se măreşte de la 13 kj/kg pentru un grâu friabil la 18 kj/kg pentru un grâu rezistent. 96

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Caracteristicile făinurilor extrase din grâu friabil şi rezistent sunt diferite, aşa cum reiese din figura 16. Grâu moale friabil

Grâu rezistent

Fig. 16. Granulometria comparată la făina extrasă din grâu friabil şi grâu rezistent Textura endospermului influenţează procentul de amidon degradat şi interacţiunile între constituienţii făinii (proteine şi amidon) în cursul formării aluatului. 2.11. Depozitarea grâului şi făinii Un lot de grâu sau de făină depozitat într-o magazie sau celulă este un sistem ecologic constituit din organisme vii (boabele de grâu şi microflora care le însoţeşte, eventual insecte şi rozătoare) situate într-un mediu fizico-chimic caracterizat prin temperatură, umiditate şi conţinut în oxigen. Este un biotop artificial creat de om cu un echilibru instabil care poate fi distrus rapid prin agresiuni abiotice (factori de mediu) şi biotice (factori biologici).

97

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Oxigen, dioxid de carbon, azot, apă

Mucegaiuri, bacterii, insecte, acarieni, rozătoare

Temperatură, umiditate

Metabolismul bobului respiraţie, încingere, germinaţie Fig. 17. Grâu şi făină depozitată, un biotip artificial Schimburile de umiditate şi temperatură au loc în permanenţă de o parte şi de alta a masei granulare, între boabe şi făină şi mediul exterior. Evoluţia acestui ecosistem se traduce printr-o pierdere de masă a boabelor depozitate (prin respiraţia boabelor) asociată adesea dacă condiţiile de stocare sunt nefavorabile cu o pierdere suplimentară de masă datorită consumării boabelor şi a făinii de către insecte şi rozătoare; valoarea tehnologică şi igienică a produselor poate evolua nefavorabil sub efectul unor reacţii enzimatice, încingerii localizate sau a apariţiei unor micotoxine. Prezenţa de vomitoxine sintetizate de mucegaiurile Fusarium graminearum şi Fusarium culmorum, este accidentul cel mai frecvent; gradul de contaminare nu trebuie să depăşească 1 ppm, dar în practică sunt acceptate niveluri până la 5 ppm. Peste această valoare apar accidente de intoxicare (stări de vomă, ameţeală, risc hematoxic şi cancerigen) şi gusturi şi mirosuri neplăcute ale produsului finit. Aceste mucegaiuri se dezvoltă în cursul depozitării în funcţie de condiţiile de temperatură şi umiditate. Ochratoxinele produse de Aspergillus şi Penicillium care se dezvoltă în timpul depozitării sunt responsabile de patologii grave la om şi animale. Stabilitatea grâului şi făinii în timpul depozitării depinde de foarte mulţi factori: - condiţiile de stocare: temperatură, umiditate relativă, aerare; - caracteristicile produselor depozitate: umiditatea, conţinutul în lipide, activitatea enzimatică. Determinarea izotermelor de sorbţie şi a activităţii apei este un mijloc de dirijare a stabilităţii produselor depozitate. La umidităţi mari, asistăm la o degradare rapidă a produselor, consecutiv cu accelerarea reacţiilor enzimatice şi intensificarea activităţii biologice (microorganisme, mucegaiuri, insecte). Activitatea enzimatică prezintă valori maxime la 75 – 95 % umiditate relativă, apoi scade în intensitate. Lipazele sunt diferite de alte enzime, ele hidrolizează lipidele prezente în mediu începând cu umidităţi relative de la 20 %. 98

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Reacţiile de brunificare neenzimatice (reacţii Maillard), prezintă un maxim între 65 – 75 % umiditate relativă. Tabelul 29 Influenţa activităţii apei asupra evoluţiei fenomenelor biologice Activitatea apei Bacterii Drojdii Mucegaiuri Activitate enzimatică Reacţia Maillard Oxidarea lipidelor

0

0,25

99

0,50

0,75

1

Tehnologia prelucrării produselor agricole

CAPITOLUL 3 PROCESUL DE PANIFICAŢIE 3.1. De la făină la aluat şi de la aluat la pâine O pâine de calitate este rezultatul interacţiunii ingredientelor din reţeta de fabricaţie în primul rând făina şi drojdia de bere şi a derulării fazelor procesului de panificaţie: frământarea aluatului, fermentaţia primară, divizarea aluatului, modelarea, dospirea pâinii şi coacerea. Acest proces trebuie să dea un produs de panificaţie cu aspect plăcut, bine crecut, cu coaja rumenă uşor fisurată, cu miez fin şi elastic, bine aerat, cu culoare albgălbuie, cu miros agreabil, toate aceste caracteristici asigurând aroma şi savoarea apetisantă (R. Calvel, 1994). Pâinea este rezultatul transformărilor fizice, reacţiilor chimice şi activităţilor biologice foarte complexe care se produc în cadrul unui amestec de făină (100 g), apă (50 – 60 g) sare (2 g) şi drojdie (2 g) şi uneori, alte ingrediente (acid asorbic, făină de cartof sau soia, făină de malţ, emulsifianţi) sub acţiunea unui aport controlat de energie mecanică şi termică. Este autorizată pentru utilizare numai drojdia de bere, Saccharomyces cerevisiae. Formularea reţetei depinde de tipul de pâine; pâinea tradiţională nu are zahăr, lapte şi grăsimi. Fabricarea pâinii durează 5 – 6 ore şi cuprinde următoarele etape: - obţinerea unui aluat de consistenţă determinată, prin frământare (malaxare) pentru înglobarea ingredientelor, - fermentaţia primară în cadrul căreia drojdiile se multiplică, - refrământarea aluatului, - divizarea aluatului şi modelarea pâinii, - fermentaţia secundară care asigură creşterea volumului pâinii, - transformarea aluatului fermentat în pâine în urma coacerii la temperatura de 250o C. Conţinutul în apă al pâinii, este cuprins în general între 25 şi 40 % şi este mai ridicat dacă: pâinea este voluminoasă şi are coaja groasă, raportul coajă/miez este scăzut, brutarul a folosit făină de forţă cu grad de extracţie ridicat, aluatul este prea moale, coacerea s-a făcut la foc lent şi fisurarea cojii după coacere este redusă. 3.1.1. Frământarea aluatului Aluatul asociază proprietăţile elastice ale unui solid şi proprietăţile vâscoase ale unui lichid, din cauza unei structuri interne foarte particulare. Reţeaua proteică a aluatului se comportă ca un resort care conferă acestuia proprietăţi elastice. Când aluatul se întinde, unele legături sunt rupte şi aluatul se deformează (Scott Blair, 1937). Prima etapă a fabricării pâinii, formarea aluatului (malaxarea) este o operaţie care condiţionează în mare parte calitatea produselor finite. Prin frământare se urmăreşte să se obţină un aluat omogen, neted, tenace şi vâscoelastic, pornind de la constituenţii lui principali, făina şi apa, astfel ca în final amidonul, glutenul şi aerul ocupă 60, 30 şi 10 % din volumul total. În cursul frământării aluatul este supus unor forţe intense de întindere, compresiune şi fragmentare în funcţie de 100

Tehnologia prelucrării produselor agricole

tipul malaxorului şi de viteza de rotaţie a organelor active, dar şi de proprietăţile reologice ale aluatului. În timpul frământării, amestecul de făină şi apă are o evoluţie importantă: particulele de făină se hidratează, amestecul pierde caracterul umed şi granular, aluatul se formează, devine neted, omogen şi închis. Dacă frământarea este urmată de o dezvoltare maximală, care nu este optimă pentru a asigura o bună panificaţie, aluatul se înmoaie, se deformează şi devine colant din cauza creşterii mobilităţii constituenţilor, se observă o reodistrugere. Aluatul pentru pâine este un sistem format din trei faze: lichidă, solidă şi gazoasă. Tabelul 30 Compoziţia fazelor solide şi lichide ale aluatului Componente

Aluat

g % Apă 27,7 46 Proteine 4,6 7,9 Lipide 0,5 0,9 Na Cl 0,7 1,2 Amidon 25,5 44,0 Total 58 100 Sursa: Feillet P., 2000

Faza solidă g % 16,2 34,5 4,2 8,9 0,47 1,0 0,37 0,8 25,8 55,0 47 100

Faza lichidă g % 9,5 86 0,37 3,4 0,03 3,0 0,33 3,0 0,77 7,0 11 100

Faza lichidă, separată prin centrifugare este o soluţie concentrată de constituenţi solubili, care ocupă 20 – 25 % din volumul aluatului sub formă foarte dispersată dacă malaxarea se prelungeşte sau sub formă de filme. Faza solidă compusă din fracţiuni insolubile şi apa legată (34,5 g de apă pentru 100 g aluat) în care sunt dispersate mai multe componente: straturi lipidice, geluri, gluten, amidon. Faza gazoasă constituită din micro-alveole de aer dispersate în faza apoasă, al căror număr şi volum influenţează volumul pâinii. Aluatul este un sistem instabil care evoluează nu numai în funcţie de acţiunea energetică şi mecanică la care este supus (proprietăţile reologice nu sunt aceleaşi înainte şi după divizare, modelare şi fermentare) sau din cauza rearanjării structurale care intervine când aluatul este în repaus (această relaxare provine din eliberarea progresivă şi parţială de energie acumulată în cursul formării aluatului). Aceste schimbări se manifestă printr-o modificare a elasticităţii şi vâscozităţii aluatului. Calitatea făinii, natura şi calitatea aditivilor şi auxiliarilor tehnologici, prezenţa sării şi conţinutul în apă al aluatului pot modifica profund proprietăţile sale. Din punctul de vedere al fabricanţilor de pâine, biscuiţi sau aluaturi alimentare, se spune că proprietăţile reologice ale aluaturilor evoluează în funcţie de condiţiile de fabricaţie şi există o stare reologică optimă care asigură cea mai bună calitate a produselor finite. Priceperea brutarilor va fi să elaboreze formule şi să regleze fluxul de fabricaţie pentru a atinge acestă stare. Brutarii vorbesc de maşinabilitate (malaxarea aluatului fără să adere de pereţii şi organele active ale malaxorului), consistenţă sau textură, 101

Tehnologia prelucrării produselor agricole

extensibilitate, plasticitate şi supleţe. Aceste caracteristici se pun în evidenţă cu ajutorul unor aparate: alveograf, farinograf, extensograf şi mixograf. 3.1.1.1. Condiţiile de frământare Metodele actuale de panificaţie (frământare intensivă) diferă de metodele vechi (frământare cu viteză lentă) prin hidratarea făinii, doza de drojdie şi conţinutul de sare mai ridicat, o încorporare de aer şi de oxigen mai importantă (care conferă aluatului o elasticitate mai mare şi o mai bună rezistenţă la presiunea gazelor), o fermentaţie primară scurtă şi o fermentaţie secundară (dospire după modelare) mai îndelungată. Profesia de brutar şi calitatea pâinii au evoluat accentuat după 1950 prin generalizarea frământării cu malaxoare mecanice care au un aport mai intens şi mai rapid de energie în timpul frământării, faţă de frământare manuală care cuprinde o succesiune de faze active şi de repaus. Primele malaxoare lucrau după modelul frământării manuale. Pentru fabricarea industrială a pâinii au apărut malaxoare cu viteză mare care realizează o frământare intensivă, obţinând pâine mai albă, voluminoasă dar fără gust. În prezent se folosesc mai multe metode de frământare:  frământarea convenţională – comparabilă cu frământarea manuală, dar care pentru făina actuală la care glutenul este relativ tenace nu permite obţinerea unor produse de panificaţie de calitate;  frământarea intensivă – industrială, asigură o pâine albă crescută dar fără gust;  frământarea ameliorată – asigură un echilibru între dezvoltarea aluatului şi conservarea texturii pâinii, asigurând gust şi aromă, dar pâinea este mai puţin crescută. În prezent frământarea se face în malaxoare continue care realizează amestecul de ingrediente instantaneu şi sunt echipate cu braţe simple sau duble şi malaxoare discontinue care diferă prin viteza şi tipul braţelor (oblice, spirale sau cu elice dublă) şi prin forma cuvelor. Malaxorul cu axe oblice – se foloseşte în frământarea intensivă, la început se realizează amestecul ingredientelor în 3 – 5 minute la viteza de 45 – 50 tr./minut şi apoi frământarea propriu zisă timp de 18 – 20 minute la turaţia de 75 – 80 tr./minut pentru a conserva proprietăţile aluatului. Axele oblice favorizează încorporarea aerului în aluat cu efect benefic asupra volumului pâinii (intensifică reacţiile de oxidare şi alveolajul este mai dezvoltat). Malaxorul cu spirală – prezintă un braţ spiralat cu viteza de 100 – 200 tr./minut în cadrul unei cuve rotative, asigurând un amestec şi o frământare care permite dezvoltarea aluatului de trei ori mai repede decât în malaxorul cu axe oblice. Dacă oxidarea şi încălzirea aluatului nu sunt excesive proprietăţile fizice ale aluatului, calitatea şi gustul pâinii pot fi excelente şi are productivitate mai mare. Malaxorul orizontal – cu cuva închisă se foloseşte în brutării industriale pentru fabricat pâine pentru sandwich sau hamburger. Asigură frământarea unei cantităţi mari de aluat în timp scurt şi e echipat cu dispozitive de degazare şi răcire pentru a garanta calitatea regulată a produselor fabricate. Aluatul este frământat foarte energic în timp de 150 – 180 secunde la viteza de 400 – 600 tr./minut, energia încorporată în 102

Tehnologia prelucrării produselor agricole

aluat sub formă de căldură este eliminată prin răcirea aluatului în vid parţial astfel încât la temperatura finală să nu depăşească 30 o C. Acţiunea mecanică intensivă înlocuie acţiunea drojdiilor şi se poate utiliza şi făină cu un conţinut mai redus de proteine şi însuşiri de panificaţie mai slabe. 3.1.1.2. Transformări fizico-chimice care se petrec în aluat Moleculele care compun făina (proteinele glutenului în primul rând, pentozanii, lipidele şi în măsură mai mică amidonul) au capacitatea să formeze noi legături în prezenţa apei şi să rupă legăturile vechi. În cursul acestor reacţii care se intensifică în cursul frământării şi care continuă în timpul fermentării şi coacerii, apa şi aerul joacă un rol determinant. Pe lângă amestecul de făină, apă şi ingrediente, frământarea asigură două funcţii esenţiale în decursul panificaţiei:  formarea unui produs vâscoelastic prin dispersia şi solubilizarea constituienţilor, sorbţia apei, deformarea aluatului, formarea de legături covalente şi necovalente între constituienţi şi crearea de noi structuri;  încorporarea de minialveole de aer în interiorul aluatului. 3.1.1.3. Dezvoltarea unei reţele proteice Filamentele proteice foarte elastice, probabil de tip gliadine se formează când apa vine în contact cu făina. În continuare, în timpul malaxării, fenomenele următoare provoacă o transformare fizico-chimică profundă a sistemului: - rearanjarea configuraţiei spaţiale a proteinelor; - formarea de legături necovalente între proteine şi alţi constituienţi din făină; - ruperea şi refacerea legăturilor S-S din cadrul catenei substanţelor proteice; - apariţia unei reţele proteice complexe. Solubilitatea proteinelor creşte cu cât forţa grâului este mai scăzută şi viteza şi timpul de frământare este mai ridicată. Fibrilele proteice cu diametru mic se asociază şi formează fibre cu diametru mare care constituie o reţea aranjată în stea care asigură elasticitatea aluatului. Interacţiunile care se dezvoltă între proteine, amidon şi lipide în timpul frământării contribuie la formarea aluatului. Sarea întăreşte consistenţa aluatului şi favorizează interacţiunea între gliadine şi glutenine, care vor contribui la dezvoltarea optimă a aluatului. 3.1.1.4. Rolul apei Impreună cu făina şi aerul, apa este un element indispensabil fabricării aluatului. Apa participă la reacţiile care se produc în aluat. Apa asigură mobilitatea moleculelor pentru diverşii componenţi ai făinii şi le induce proprietăţi plastifiante. Aluatul pentru panificaţie se împarte în trei categorii în funcţie de consistenţă şi gradul de hidratare: 103

Tehnologia prelucrării produselor agricole

- aluaturi moi, cu mare randament de pâine (65 kg apă pentru 100 kg făină); - aluaturi normale (60 – 62 kg apă pentru 100 kg făină); - aluaturi consistente, pentru specialităţi de pâine (55 kg apă pentru 100 kg făină). Se observă o tendinţă de creştere a gradului de hidratare, putând atinge 70 %, care asigură creşterea randamentului şi permite obţinerea de pâine cu alveole mari, bine aerată, malaxarea trebuie să fie prelungită pentru a forma reţeaua de gluten, ceea ce provoacă oxidarea şi pierderea gustului pâinii. Apa legată contribuie la organizarea supramoleculară a aluatului, iar apa liberă este responsabilă de fluiditatea sa. Componenţii făinii reţin apa în mod diferit: 46 % din apă este fixată de amidon, 31 % de proteine şi 23 % de pentozani. Această repartiţie depinde de gradul de degradare a amidonului. Din aceste considerente, cantitatea de apă folosită pentru formarea aluatului trebuie adaptată caracteristicilor făinii (conţinutul în proteine, gradul de degradare a amidonului), deficitul sau excesul de apă afectând proprietăţile aluatului. Tabelul 31 Absorbţia apei de principalii constituenţi ai aluatului Constituent

% făină

Amidon integru Amidon degradat Gluten Pentozani

58 10 14 1,5

Absorbţia apei g/100 g făină 25,4 18,4 30 22,5

% de apă absorbită 26,4 19,1 31,2 23,4

Aluatul pentru pâine curentă (franzelă) normal dezvoltat are un conţinut în apă cuprins între 40 – 46 % şi creşte odată cu conţinutul de proteine şi gradul de degradare a amidonului. Sub 35 % aluatul nu se formează, spre 50 % se manipulează dificil şi peste această valoare devine fluid, curgător. Creşterea consistenţei aluatului în cursul frământării până ajunge la consistenţa maximă şi înainte de distrugerea reţelei proteice se asigură prin fixarea progresivă a apei de către constituenţii făinii şi prin diminuarea apei libere responsabile de fluiditatea aluatului. Particulele de făină se hidratează mai rapid dacă au dimensiuni mai mici; mediul lor devine puternic hidrofil şi structura proteinelor se modifică pentru a se adapta la acest nou mediu bogat în apă (în momentul în care apa vine în contact cu făina se observă la microscop formarea de filamente extensibile de gliadine), moleculele cele mai mici şi mai solubile trec în soluţie în timp ce proteinele suferă schimbări ale conformaţiei. O hidratare ridicată ameliorează conservarea pâinii, asigură supleţe miezului şi alveolajul.

104

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabelul 32 Influenţa PH şi a concentraţiei de Na Cl asupra consistenţei aluatului (în unităţi Brabender) Na Cl g/100 g aluat 0 1 2

PH 4,2 570 355 330

4,8 520 380 350

5,1 510 390 360

5,8 500 420 380

3.1.1.5. Transformările constituenţilor făinii Din cauza puterii plastifiante a apei, hidratarea făinii are ca efect scăderea temperaturii la care macropolimerii din făină, proteinele şi amidonul trec de la starea rigidă la starea elastică. La o temperatură inferioară temperaturii de tranziţie polimerii sunt rigizi şi casanţi şi se comportă ca un solid elastic, peste această temperatură ei devin supli şi elastici şi capătă caracteristici vâscoelastice. Aceste transformări sunt induse prin variaţii de temperatură sau prin prezenţa moleculelor plastifiante, în special apa, care asigură mobilitatea moleculelor şi reduce valoarea temperaturii de tranziţie. 3.1.1.6. Proprietăţile reologice ale aluatului Aluatul este supus la o serie de deformări a căror natură şi intensitate diferă de la o etapă la alta a procesului de panificaţie (frământare, fermentaţie, divizare, laminare, modelare, coacere). Măsurarea evoluţiei proprietăţilor reologice ale aluatului este necesară pentru optimizarea condiţiilor de fabricaţie şi pentru calitatea pâinii. Determinarea proprietăţilor reologice ale aluatului constă în măsurarea deformării şi a vitezei de deformare în funcţie de solicitarea la care este supus aluatul. Proprietăţile reologice ale aluatului, mai precis proprietăţile vâscoelastice sunt determinate prin măsurarea deformaţiilor pe care le suferă aluatul sub efectul unor solicitări controlate. Există mai multe aparate folosite pentru punerea în evidenţă a proprietăţilor reologice:  pentru măsurarea evoluţiei caracteristicilor aluatului în curs de formare: farinograf şi mixograf;  pentru determinarea consistenţei, tenacităţii, elasticităţii, extensibilităţii şi a vâscozităţii aluatului în intervalul fermentaţie, divizare, modelare, coacere: alveograf, extensograf, penetrometru, vâscoelastograf. 3.1.1.7. Apariţia caracterului colant/aderent La începutul frământării, după ce apa începe să se amestece cu făina, aluatul în curs de formare este foarte lipicios: se lipeşte de braţele şi pereţii cuvei malaxorului, el aderă puternic de mâna şi degetele brutarului. Acest caracter se reduce progresiv pe măsură ce aluatul se frământă şi dispare total la sfârşitul formării aluatului, dacă făina este de bună calitate, dar reapare dacă se prelungeşte frământarea. Mecanismele fizico-chimice responsabile 105

Tehnologia prelucrării produselor agricole

de apariţia şi dispariţia caracterului colant ale unui aluat sunt puţin cunoscute. Se consideră că acest fenomen este asociat cu excesul de apă liberă din aluat. Calitatea şi natura proteinelor, cantitatea şi proporţiile de pentozani solubili şi insolubili, ponderea amidonului degradat, sunt parametrii care trebuie luaţi în consideraţie. Granulele de amidon degradate fixează apa, se umflă şi suferă o hidroliză parţială datorită  amilazelor, singurele enzime naturale prezente în făină; poate avea loc eliberarea de dextrine şi apariţia unui aluat colant dacă conţinutul în  amilaze este ridicat (este cazul făinii rezultate din grâu care conţine boabe germinate sau în curs de germinaţie). Studiile în acest domeniu, au fost frânate, datorită absenţei unor metode reproductibile pentru măsurarea caracterului colant al aluatului. 3.1.2. Fermentaţia Fermentaţia asigură două funcţii principale: creşterea aluatului sub efectul formării gazului carbonic ca urmare a activităţii drojdiilor şi acumularea CO2 în aluat şi sinteza de acizi organici şi molecule volatile care vor participa la elaborarea gustului şi aromei pâinii. Fermentaţia contribuie la evoluţia reţelei proteice care se formează în cursul frământării aluatului. Procesul de fermentaţie se desfăşoară în două etape: - fermentaţia primară, se derulează de la sfârşitul frământării până la divizarea şi modelarea pâinii; - fermentaţia finală, durează de la modelare până la introducerea pâinii în cuptor. Dirijarea fermentaţiei (durată, temperatură, faze de repaus ale aluatului) se face în funcţie de modul de panificaţie şi se desfăşoară în sensul simplificării muncii brutarilor. Pentru a elimina schimbul de noapte, a început să fie utilizată metoda de dospire lentă, în cadrul căreia pâinea modelată este introdusă în camera de dospire la temperaturi de 10o C (dospirea lentă se face la temperaturi de 10 – 16o C, timp de 18 ore; durata depinde de doza de drojdie şi temperatură). Prin metoda dospire controlată, aluatul este pus în camera rece, care are ca efect blocarea totală a activităţii fermentative; este posibil de a programa ora de punere la temperatura convenabilă şi, deci, de reluare a fermentaţie. Drojdiile folosite în panificaţie Sunt organisme unicelulare constituite dintr-o membrană citoplasmatică care realizează schimburi cu mediul exterior şi din citoplasmă în care sunt distribuite organite celulare care asigură funcţionarea celulei cu excepţia cromozomilor care sunt grupaţi în nucleu.

106

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Perete celular Membrană Reticul Mitocondrie Nucleol Nucleu Granule lipidice Vacuolă Ribozom Aparat Golgi

Fig. 18. Structura celulei la drojdia pentru panificaţie Cea mai utilizată pentru panificaţie este specia Saccharomyces cerevisiae, la care producţia mondială anuală depăşeşte 2 milioane tone. Se multiplică prin înmugurire şi se comportă diferit în condiţii aerobe şi anaerobe. Un cm3 de drojdie de bere proaspătă conţine 10 miliarde de celule cu mărimea de 5 – 8 microni. În condiţii anaerobe, când nu dispun de oxigen (în aluat) drojdiile se multiplică cu dificultate utilizând zaharuri pentru a produce energia de care au nevoie pentru menţinerea activităţilor vitale şi transformă aproape 95 % din glucoză în gaz carbonic (restul glucozei este transformată în glycerol, acizi organici, alcooli superiori şi esteri). Drojdiile transformă 180 g glucoză în 88 g CO2 şi 92 g alcool eliberând 36 kcal; după relaţia: C6H2O6  C2H5OH + 2 CO2 + căldură În condiţii aerobe, totalitatea glucozei este transformată în CO 2, se produc 34 molecute cu ATP (adenozin trifosfat) şi drojdiile respiră. În aceste condiţii, ele produc mari cantităţi de metaboliţi şi se multiplică rapid; din 180 g glucoză se eliberează 688 kcal după relaţia: C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H20 + energie Drojdiile se produc în fermentatoare, trecând progresiv din laborator (10 kg drojdie – mamă) în stadiu industrial (50 tone), iar în cursul evoluţiei populaţiei se urmăresc nevoile drojdiilor şi se intervine în mod controlat cu melasă (sursă de zahăr fermentescibil), fosfat de amoniu şi de amoniac (aport de azot) şi aer (aport de oxigen). Temperatura se urmăreşte riguros şi se menţine la 30o C, prin folosirea de instalaţii frigorifice pentru a elimina căldura degajată în cursul fermentaţiei. Cantitatea de drojdie fabricată se 107

Tehnologia prelucrării produselor agricole

dublează în mai puţin de 2 ore şi producţia unei şarje durează 48 ore. Crema de drojdie este separată prin centrifugare, deshidratată parţial, decupată şi ambalată. Drojdia se comercializează în stare proaspătă şi comprimată sau drojdie uscată după deshidratare. Drojdia proaspătă conţine 30 – 32 % substanţă uscată, din care 45 % proteine, 43 % glucide, 6 % substanţe grase şi 6 % săruri minerale. Se poate conserva 20 – 30 zile în frigider la temperatura de 4 – 6o C. Se vinde în pachete de diferite mărimi, prezintă un miros specific datorită glutationului şi vitaminei B1, fără mirosuri străine, de consistenţă fermă şi cu textură friabilă. Drojdia uscată, se prezintă sub două forme: drojdie uscată activă, cu conţinut în apă 6 – 8 %, cu capacitate fermentativă mai slabă, dar se conservă o perioadă mai îndelungată; drojdia uscată instant, uscată în prezenţa emulsifianţilor pentru a păstra capacitatea fermentativă. Pentru o fermentaţie regulată, drojdia trebuie să fie tolerantă la variaţiile mediului: PH, conţinutul în zahăr, grăsimi şi agenţi de conservare. Valoarea fermentativă este o caracteristică esenţială. În panificaţie drojdiile sunt încorporate în doze de 2 % din masa făinii, produc un gaz carbonic care provoacă creşterea aluatului în cursul fermentării şi la începutul coacerii, alcool care se evaporă după introducerea în cuptor şi câţiva constituenţi minori care contribuie la formarea aromei. Drojdiile mor când tepmeratura pâinii în cuptor depăşeşte 50o C. Având în vedere că reţeta de fabricaţie la pâinea curentă nu conţine zahăr, drojdiile pot suferi de lipsă de glucoză în cursul fermentaţiei primare dacă activitatea enzimatică a făinii este insuficientă şi dacă fermentaţia este foarte activă. Din această cauză se caută surse de drojdii capabile să inducă mai repede enzimele susceptibile de metabolizatea maltozei prin hidroliza amidonului. În tehnologia de coacere a diferitelor tipuri de pâine, menţiunea integrităţii fizice şi a permeabilităţii membranelor este esenţială. Drojdiile sunt capabile să modifice fluiditatea membranelor în cursul răcirii pâinii sub efectul sintezei de acizi linoleici şi oleici. Aromele care se dezvoltă în cursul fermentaţiei aluatului sunt rezultatul activităţii metabolice a drojdiilor. Principalele produse volatile şi nevolatile care se formează sunt recapitulate în tabelul 31. Tabelul 33 Principalii compuşi rezultaţi în urma activităţii drojdiilor în timpul fermentaţiei Acizi aminici Acizi organici Aldehide şi cetone Alcooli Esteri Lactone Vitamine

 glicocol, proline  acizi piruvici, lactic, ascorbic, butanoic  furfural, benzaldehide, butanonă  etanol, metil-butanol, phenylethanol  acetat de feniletil, acetat de izoamil  oxiacid etil, hidroxiacid etil  tiamină

108

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Majoritatea dintre ele contribuie la formarea mirosului caracteristic aluatului dospit. Progresele biologiei moleculare au permis transferul de gene izolate de la Aspergillus nidans şi Aspergillus niger la drojdiile de panificaţie şi prin utilizarea lor se măreşte volumul pâinii cu 5 %. 3.1.3. Prepararea aluatului 3.1.3.1. Pregătirea materiilor prime Pregătirea făinii Inainte de a fi folosită în procesul de fabricaţie, făina trebuie să aibă o temperatură de 20 - 23° C. În anotimpul cald, această temperatură se obţine uşor, dacă făina este adusă în sala de fabricaţie cu 6 - 8 ore înainte de folosire. În perioada rece însă, este necesar ca sacii cu făină să se aducă în sala de fabricaţie cu cel puţin 24 de ore înainte. Făina se cerne prin cernătoare mecanice prevăzute cu site ale căror ochiuri să fie cuprinse între 1,5 - 2 mm2 în scopul de a obţine o făină cât mai uniformă din punct de vedere al proprietăţilor de panificaţie, se efectuează amestecarea făinurilor în funcţie de calitatea şi cantitatea glutenului. De obicei, la prepararea maielei se utilizează făina cea mai bună, iar la prepararea aluatului făină mai slabă calitativ. Pregătirea drojdiei Inainte de folosirea în procesul de fabricaţie drojdia comprimată se pregăteşte sub formă de emulsie. Intr-o găleată din material plastic se introduc 5 litri apă caldă, la temperatura de 30 - 35° C, în perioada rece şi la 25 - 35° C în perioada caldă, în această apă se lasă drojdia 3 - 5 minute, după care se amestecă până se obţine o suspensie uniformă. La acest amestec se mai adaugă 2 kg de făină, ca hrană pentru drojdie. Emulsia de drojdie se va pregăti cu 15 - 25 minute înainte de prepararea prospăturii sau a maielei. Drojdia din import se fărâmiţează direct în cuvă, fără a fi emulsionată. Drojdia uscată - datorită umidităţii scăzute, activitatea acesteia nu poate fi reluată aşa cum se întâmpla cu drojdia comprimată proaspătă, la contactul cu apă caldă. De aceea pentru ca să înceapă să fermenteze îi trebuie un timp mai îndelungat. În acest caz se procedează astfel: Se pune apa într-o găleată şi se amestecă cu drojdia uscată lăsând acest amestec în repaus 30 de minute. Se adaugă apoi 2 kg făină şi se amestecă 1-2 minute, după care se lasă la fermentat timp de încă 45 - 50 minute. Temperatura amestecului de drojdie-apă-făină trebuia să fie de 27 28° C. Dacă după 45 - 60 minute fermentarea nu este suficientă, se poate prelungi timpul de fermentare cu încă 15 - 30 minute. Proporţia drojdie uscată-apă va fi de 1 la 5 (la o parte de drojdie 5 părţi de apă). 109

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Pregătirea apei Prepararea apei constă în încălzirea ei la temperatura de 30o C, timp de 10 - 15 minute înainte de folosire. Nu se recomandă încălzirea şi apoi răcirea apei deoarece împiedică procesul de fermentare. Pregătirea sării Sarea se foloseşte sub formă de soluţie sau ca atare dacă este foarte curată. Soluţia de sare se prepară astfel: într-o găleată din material plastic se introduce sarea necesară unei şarje şi peste ea se toarnă 8 litri de apă şi pentru dizolvarea sării se amestec cu o lopăţică din lemn. Soluţia de sare se va prepara cu 15 - 20 minute înainte de folosire. Temperatura apei pentru soluţia de sare trebuie să fie de 30-350C. Soluţia de sare se filtrează printr-o sită pentru reţinerea impurităţilor insolubile. 3.1.3.2. Reţete de fabricaţie Procesul tehnologic se conduce după reţete de fabricaţie. Ele furnizează date despre materiile prime şi auxiliare, fazele procesului tehnologic, repartiţia cantitativă a materiilor prime şi auxiliare pe faze şi regimul tehnologic propus a se realiza. Reţeta de fabricaţie se întocmeşte pentru o şarjă convenţională de aluat obţinut din 100 kg făină, cu umiditatea 14 %. Cantităţile de materii prime şi auxiliare se exprimă în procente faţă de făina folosită. Uneori reţeta de fabricaţie se întocmeşte pentru 100 kg produs finit. Există reţete de fabricaţie tip sau de bază (reţete etalon), întocmite pe baza experienţelor practice şi care conduc la produse de calitate foarte bună, când sunt aplicate corect. Aceste reţete sunt întocmite pentru o făină de calitate medie, cu parametrii tehnologici corespunzători acestei calităţi. Fabrica de pâine nu dispune totdeauna de făină cu proprietăţi medii de panificaţie. De aceea la folosirea făinurilor slabe, degradate sau a făinurilor puternice, aceste reţete tip trebuiesc modificate. Adaptarea acestor reţete tip se face astfel încât să se obţină produse de bună calitate, fără modificarea consumului specific de făină. Aceste modificări se referă la raportul cantitativ dintre materiile prime şi auxiliare, cât şi la parametrii tehnologici. În tabelul 34 se prezintă o reţetă de fabricaţie etalon pentru fabricarea pâinii albe din făină tip 650, prin metoda directă. În tabelul 35 pentru acelaşi sortiment de produs se aplică metoda de fabricaţie indirectă, bifazică. Se observă că la metoda bifazică, folosită în mod obişnuit, este important modul cum este condusă maiaua, mărimea ei, consistenţa, temperatura şi durata ei de fermentare. Modul de conducere a maielelor influenţează întregul proces tehnologic şi calitatea produsului finit.

110

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabelul 34 Reţeta etalon – pâine albă prin metoda directă Materii prime auxiliare şi regim tehnologic Făină (F) Drojdie (3 % F) Sare (1,5 % F) Apă Frământare: - timp - temperatură iniţial Fermentare: - timp - temperatură Refrământare I Refrământare II Divizare

U.M.

Aluat

kg kg kg l min. o C min. o C sec. sec. min.

Modelare

min.

Dospire finală: - timp - temperatură Coacere : - timp

min. o C min. o C

100 3 1,5 58 8-10 29-30 150 29-30 30 (după 60 min.) 30 (după 120 min.) funcţie de număr de bucăţi de aluat funcţie de număr de bucăţi de aluat 30+40 30 20-40 funcţie masa bucăţii de aluat 220-270

- temperatură

Temperatura apei se calculează în funcţie de temperatura pâinii, a sălii de fabricaţie şi a semifabricatelor. Făina adăugată la maia este în procent de 45 – 60 % din total făină din reţetă, în cazul făinurilor puternice şi 30 – 40 % pentru făinurile slabe. Scopul modificării cantităţii de făină în faza de maia constă în modificarea cantităţii de gluten supuse acţiunii hidrolitice a enzimelor, pe durata fermentării maielei. Apa utilizată pentru prepararea maielei determină consistenţa ei şi se adaugă în următoarele procente faţă de total apă: - 55 – 60 % pentru făină puternică; - 45 – 50 % pentru făină medie; - 25 – 30 % pentru făină slabă. Modificarea cantităţii de apă (consistenţa maielei) se face în scopul modif'icării vitezei proceselor ce au loc în timpul fermentării maielei. Formula empirică de calcul a temperaturii apei: Ta = 47 - 0,7 T1 (pentru vară) unde T1 este temperatura făinii. Ta = 49 - 0,7 T1 (pentru iarnă).

111

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabelul 35 Reţeta etalon – pâinea albă fabricată prin metoda indirectă Materii prime şi auxiliare şi regim tehnologic Făină (F) Drojdie (1,5 % F) Sare (1,5 % F) Apă Frământare: - timp - temperatură iniţial Fermentare: - timp - temperatură Refrământare I Divizare

U.M.

Maia**

Aluat**

Total

kg kg kg l

50 1,5 27,5

50 1,5 30,5

100 1,5 1,5 58

min. o C

8…10 27…29

10…12 29…30

min. o C sec. min.

120…150 27…29 -

Modelare

min.

60…90 30…31 30 (după 30 min.) funcţie de număr de bucăţi de aluat funcţie de număr de bucăţi de aluat

-

30…40 30…31 2,5-3 30-40 min. funcţie de masa bucăţi de aluat 220-270

Dospire finală: - timp - temperatură Aciditate finală Coacere : - timp - temperatură

min. o C grade min. o C

-

Observaţii: Maiaua matură (başul) se foloseşte în următoarele procente faţă de total făină: 5 – 10 % pentru făină albă; 10 – 20 % pentru făină neagră. Adaosul de baş se face în scopul măririi acidităţii semifabricatelor, cantităţile fiind mai mari pentru făinuri slabe. Sarea se adaugă la faza de aluat în următoarele procente faţă de total făină: 1,3 - 1,5 % pentru făina puternică şi medie (cu indice de deformare a glutenului 2 - 5 mm şi 5 - 15 mm); 1,7 - 1,8 % pentru făina slabă (cu indice de deformare a glutenului peste 15 mm), din care 0,5 - 0,6% în faza de maia. Drojdia comprimată se utilizează în cantitate de 1,5 - 3 % faţă de total făină în funcţie de calitatea drojdiei, calitatea făinii, proprietăţile reologice ale aluatului, cantitatea de materiale auxiliare, anotimp. Cantităţi mai mari de drojdie se folosesc la făinuri de extracţie mai mică de bună calitate şi la adaosuri de grăsimi şi zaharuri în aluat. Inainte de folosire drojdia se emulsionează pentru a fi mai activă, la cca. 35° C, după care se introduce în fabricaţie.

112

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabelul 36 Reţeta cadru – pâine semialbă Materii prime şi auxiliare şi regim tehnologic Făină semialbă Drojdie comprimată Sare Apă (cca.) Maia matură (baş) Frământare: - timp - temperatură iniţial Fermentare: - timp - temperatură Aciditate finală Durata dospirii finale: - timp - temperatură Aciditate finală a bucăţii de aluat Durata coacerii : - cuptor mecanic

U.M.

Maia

Aluat

Total

kg kg kg l kg

55 0,7 28 10

45 1,5 32 -

100 0,7 1,5 60 10

min. o C min. o C grade min. o C grade

10…12 27…29 140…160 28…29 4,5-5,5 -

min.

30-35

14…16 30…31 30…40 31…32 4-5 45…55 32 4,5-5,0 Pentru pâinea de 1 kg format lung Pentru pâinea de 1 kg format rotund

- cuptor de cărămidă

45-50

Tabelul 37 Reţeta cadru – pâine neagră Materii prime şi auxiliare şi regim tehnologic Făină neagră Drojdie comprimată Sare Apă Baş Frământare: - timp - temperatură iniţial Fermentare: - timp - temperatură Aciditate finală Durata dospirii finale: - temperatură Aciditate finală a bucăţii de aluat Durata coacerii : - cuptor mecanic - cuptor de cărămidă

U.M.

Maia

Aluat

kg kg kg l kg

52 0,8 30 12

48 1,5 32 .

min. o C min. o C grade min. o C grade

10…12 25…29 120…150 29…30 5,5-6,5 30-35 30 -

12…14 29…30 25…35 30…31 5-6

min.

30-40 45-50

Pâine la 1 kg Pâine la 1 kg

Tota l 100 0,8 1,5 62 12

5,5-6,5

Observaţii: Reţetele cadru se adaptează pentru condiţiile tehnice din fiecare brutărie. În afara sortimentelor de pâine, pentru diversificarea producţiei şi satisfacerea cerinţelor consumatorilor se pot introduce în fabricaţie sortimente de gramaje sub 1 kg, precum şi produse de franzelărie de 0,050 113

Tehnologia prelucrării produselor agricole

0,250 kg/bucată, sau pâine peste 1 kg/bucată, specifică în zona Ardealului şi Banatului. 3.1.3.3. Parametrii tehnologici Timpul de frământare este în funcţie de caracteristicile tehnice ale utilajului şi calitatea făinii. Valorile mai mici se folosesc la făinurile slabe, pentru a evita degradarea pe cale mecanică a glutenului. Timpii de fermentare sunt în funcţie de calitatea făinii, consistenţa semifabricatelor, temperatura lor şi compoziţia aluatului. Duratele mari sunt pentru făinuri foarte bune, iar cele mici, pentru făinurile slabe, hiperenzimatice şi de extracţie mai mare. Temperaturile de fermentare mici (25 - 26° C) sunt pentru făinurile slabe, iar cele de 29 - 32° C pentru făinurile puternice. Temperatura de dospire finală este mai mare de 35° C pentru făinurile foarte bune. Timpul de dospire este în funcţie de calitatea făinii, temperatura bucăţilor de aluat, mărimea bucăţii de aluat, crestare şi temperatura cuptorului. Parametrii cuptorului se reglează în funcţie de masa bucăţii de aluat, calitatea făinii, consistenţa aluatului şi dospirea finală. Pentru o alimentaţie raţională la toate vârstele şi categoriile de populaţie, în brutării se pot fabrica şi sortimente de pâine semialbă şi neagră, după următoarele reţete cadru, adaptate calităţii făinurilor prelucrate şi dotării tehnice din fiecare brutărie, precum şi alte sortimente de panificaţie ca: batoane, chifle, covrigi, cozonaci, etc. 3.1.3.4. Prelucrarea materiilor prime Metode de preparare a aluatului Prepararea aluatului reprezintă una din fazele cele mai importante ale procesului tehnologic de fabricare a pâinii. Calitatea aluatului obţinut prin frământare şi fermentare, influentează în mod direct calitatea pâinii obţinute. Prepararea aluatului se poate efectua prin două metode: - Metoda directă - Metoda indirectă Metoda directă Această metodă constă dintr-o singură fază. Aluatul se prepară prin fabricarea (frământarea) dintr-o dată a întregii cantităţi de făină, drojdie, sare şi apă. Metoda prezintă avantajul de a fi cel mai simplu şi mai rapid procedeu de preparare a aluatului. Dezavantajul acestei metode constă în folosirea unei cantităţi mari de drojdie, de cca. 3 ori mai mult faţă de metoda indirectă, iar pâinea este mai puţin gustoasă datorită timpului de fermentaţie mai redus, iar miezul are pori mari şi neuniformi. Datorită acidităţii reduse, pâinea fabricată prin această metodă se poate îmbolnăvi mai repede de boala întinderii (Bacillus 114

Tehnologia prelucrării produselor agricole

mezentericus). Aceste defecte se corectează prin folosirea amelioratorilor adecvaţi calităţii făinurilor. Etapele frământării pentru procedeul direct a) Se amestecă în prima etapă făina, amelioratorul şi apa şi se frământă aluatul până devine omogen, neted şi la efectuarea testului „la fereastră" (adică se întinde o bucată de aluat între degetul mare, arătător şi inelar de la ambele mâini) se obţine o peliculă translucidă, continuă şi elastică. b) Se adaugă sarea, nedizolvată sau umezită cu o cantitate de apă care se scade din totalul de apă prevăzută în reţetă; se frământă în continuare până la o bună încorporare şi dizolvare completă în aluat (se verifică prin palpare dizolvarea sării). c) În funcţie de disponibil se poate adăuga circa 10 % aluat fermentat (baş) faţă de total făină. d) Se adaugă drojdia prin sfărâmarea calupului deasupra malaxorului. Finalul frământării coincide cu încorporarea completă a drojdiei în masa de aluat format. Durata frământării trebuie adaptată după caracteristica optimă de elasticitate, care se obţine după perioada de timp ce diferă în funcţie de tipul malaxorului, calitatea făinii şi evoluţia temperaturii aluatului în condiţiile tehnologice existente. După frământare urmează fermentaţia iniţială în cazan (sau pe masa de prelucrare divizare), durata acesteia corelându-se cu temperatura aluatului (ex. circa 10 minute la o temperatură de 29 - 30° C, circa 25 - 30 minute la o temperatură de 24-25° C). Metoda directă s-a extins în ţara noastră după anul 1989, când s-au dezvoltat brutăriile particulare, cu capacităţi mai mici de fabricaţie. Metoda indirectă Această metodă de preparare a aluatului constă în pregătirea prealabilă a unor semifabricate intermediare ca prospătură şi maia, din care apoi se prepară aluatul propriu-zis. Când se lucrează cu maia şi aluat, metoda se numeşte bifazică (în două faze), iar când se foloseşte prospătură, maia şi aluat, atunci metoda se numeşte trifazică (în trei faze). Prepararea prospăturii şi maielei are drept scop atât înmulţirea celulelor de drojdie, care afânează prin fermentare în mod corespunzător aluatul, cât şi obţinerea unor produse secundare de fermentare în special acid lactic, care îmbunătăţeşte însuşirile aluatului prin întărirea glutenului şi reducerea activităţii enzimelor proteolitice (care degradează substanţele proteice din aluat). Pâinea preparată prin metoda indirectă cu prospătură sau maia are un gust şi o aromă mai plăcută, iar datorită acidităţii mai ridicare, se reduce posibilitatea îmbolnăvirii acesteia. De asemenea, miezul pâinii are o porozitate uniformă. Acest procedeu are o flexibilitate tehnologică mai mare, având posibilitatea înlăturării unor eventuale greşeli, în special în cazul prelucrării făinurilor slabe. 115

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Dezavantajele metodei indirecte de preparare a aluatului constau în: sporirea numărului de utilaje necesare, a numărului de operaţii tehnologice (dozarea materiilor prime, frământarea şi fermentarea repetându-se la fiecare fază, precum şi mărirea duratei totale a ciclului de fabricaţie). Procesul bifazic Acest procedeu tehnologic constă în existenţa a două faze: maia şi aluat. Când se prelucrează făina cu proprietăţi medii de panificaţie la prepararea maielei se utilizează 50 % din cantitatea totală de făină necesară preparării aluatului. Pentru făinurile slabe la prepararea maielei se utilizează 30 – 40 % din cantitatea totală, adică se prepară o maia mică, diminuându-se în acest fel cantitatea de făină supusă acţiunii enzimelor proteolitice. Pentru făinurile foarte bune se utilizează la maia 55 – 60 % din cantitatea totală de făină, adică se prepară o maia mare. Parametrii tehnologici ai maielei sunt: - consistenţa - temperatura - timpul de frământare - aciditatea Consistenţa maielei este în funcţie de calitatea făinii. La fâinurile bune, consistenţa maielei este mai mare, folosind numai 30 % din cantitatea totală de apă, în scopul încetinirii degradării glutenului de enzimele proteolitice şi favorizării acumulărilor de acid lactic, care au acţiune pozitivă asupra însuşirilor fizice ale aluatului, întărindu-1. La prepararea maielei din făinuri cu proprietăţi medii de panificaţie, se utilizează 45 – 50 % din totalul de apă, iar la făinurile foarte bune, influenţa maielei este mai mică deoarece cantitatea de apa reprezintă 60 % din capacitatea de hidratare a făinii. Temperatura maielei se stabileşte ţinând cont de influenţa acesteia asupra înmulţirii drojdiei şi a însuşirilor aluatului. La prelucrarea făinurilor slabe temperatura iniţială a maielelor trebuie să fie de 25 – 27 °C, iar pentru făinurile bune se recomandă temperaturi de 29 - 30° C. În timpul fermentării maielei, temperatura acesteia creşte cu cca. 1 – o 2 C, deoarece fermentaţia alcoolică, are loc cu elaborare de căldură. Timpul de frământare a maielei, când făina se amestecă cu apa şi drojdia, formând o masă omogenă este de 6 - 10 minute. La făinurile de calitate slabă, timpul de frământare a maielei este de 6 - 7 minute, iar pentru făinurile bune, aceasta este de 9 - 10 minute. Timpul de fermentare a maielei este de 90 - 180 minute fiind în funcţie de sortimentul de făină şi de calitatea acesteia. Pentru făinurile slabe durata de fermentare a maielei este de 90 - 120 minute, pentru făinurile bune 120 - 150 minute, iar pentru făinurile puternice 150 - 180 minute. Pentru făinurile albe timpul de fermentare a maielei este mai mare decât pentru făinurile semialbe şi negre.

116

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Aprecierea sfârşitului fermentării se face prin metode practice, organoleptice, şi apoi se verifică prin determinarea acidităţii maielei, la punctul de laborator amenajat în sala de fabricaţie. În timpul fermentării maielei se observă că volumul acesteia creşte şi partea superioară se bombează, atingând un punct maxim, după care volumul scade. Momentul optim al sfârşitului fermentării maielei este acest punct maxim, care practic se determină astfel: se creează o gaură în maia, rupând o bucată din aceasta şi se miroase imediat în acest loc. Dacă gazele ce se degajă au miros plăcut de alcool, înseamnă că maiaua este suficient fermentată. Dacă mirosul este puţin sesizabil şi are nuanţă de fructe proaspete, maiaua nu este fermentată, iar dacă mirosul este puternic, înţepător de oţet, maiaua a depăşit punctul optim de fermentare, situaţie ce trebuie evitată, deoarece conduce la obţinerea de pâine de slabă calitate. Aciditatea maielei suficient fermentate este de 3 - 4 grade, în cazul preparării acesteia din făină albă, 5 - 6 grade pentru făină semialbă şi 6 - 7 grade pentru făină neagră. La sfârşitul fermentării maielei consistenţa se reduce, aspectul porilor în ruptură fiind uscat. Procedeul trifazic Acest procedeu tehnologic constă din prepararea în trei faze: prospătură, maia şi aluat. Procedeul trifazic se utilizează în special la prelucrarea unor făinuri de calitate slabă, nematurizată sau care provin din grâu nou, din boabe înţepate de ploşniţa grâului sau din grâu încolţit. De asemenea, ea se aplică la început de lucru, după întreruperea săptămânală a producţiei, sau la începutul fiecărui schimb. Prospatura se obţine din 5 – 10 % din făina necesară preparării aluatului, apă şi drojdie. Intrucât consistenţa prospăturii este mai mare decât a maielei se favorizează acumularea acidităţii, care încetineşte acţiunea enzimelor proteolitice de degradare a glutenului. Consistenţa prospăturii este mai mare şi datorită faptului că timpul de fermentare este mai mare, ajungând la 5 - 6 ore. Frământarea prospăturii durează 5- 6 minute. Temperatura iniţială este de 27-30° C. Aciditatea prospăturii trebuie să fie de: - 3 - 4 grade pentru făină albă; - 6 - 7 grade pentru făină semialbă; : - 8 - 9 grade pentru făină neagră. Folosirea prospăturii se mai recomandă, de asemenea, în perioada de vară în vederea evitării îmbolnăvirilor pâinii cu Bacillus mezentericus (boala întinderii). Recunoaşterea sfârşitului fermentării prospăturii se face la fel ca la maia. Prospătura, maiaua şi aluatul se numesc semifabricate. Fazele intermediare de preparare a aluatului (prospătură şi maia) constituie medii prielnice în care se înmulţesc celulele de drojdie, necesare 117

Tehnologia prelucrării produselor agricole

afânării aluatului, precum şi acumulării de substanţe care contribuie la formarea gustului pâinii. Pentru aceasta, trebuie ca fermentarea semifabricatelor să se desfăşoare în condiţii optime de temperatură, consistenţă, aciditate şi într-un anumit interval de timp. Tot în scopul asigurării unei fermentări corespunzătoare a semifabricatelor la prepararea primei faze (prospătură sau maia, în funcţie de procedeul folosit), se adaugă o anumită cantitate din maiaua anterioară, deja fermentată, denumită baş, care constituie mediul cu aciditatea necesară înmulţirii drojdiilor proaspete folosite la această fază. Prospătura se adaugă la prepararea maielei în cantitatea de 8 - 10 kg la un cazan de 150 kg pâine, respectiv la o maia preparată din 60 kg făină. 3.1.4. Frământarea aluatului Aluatul se prepară din maiaua fermentată din care s-a reţinut başul necesar preparării maielei noi, la care se adaugă restul de făină şi apa precum şi sarea necesară, dizolvată în apă. Prin frământarea aluatului pe lângă omogenizare se urmăreşte şi obţinerea unor proprietăţi fizice şi structurale care să permită acestuia o comportare optimă în timpul divizării, modelării, dospirii şi coacerii, astfel încât pâinea fabricată să fie de bună calitate. Frământarea aluatului durează 10 - 20 de minute şi este condiţionată de calitatea făinii şi tipul malaxorului (cu viteză lentă sau rapidă). Aluatul preparat din făină slabă se frământă mai puţin, pentru a nu se distruge structura şi elasticitatea glutenului, pe când cel din făină bună un timp mai îndelungat (până la 30 min.) spre a slăbi rezistenţa glutenului şi mări elasticitatea lui. Rolul principal la formarea aluatului din făină de grâu îl are glutenul, care absoarbe o mare cantitate din apa ce se foloseşte la frământare. Glutenul format în aluat condiţionează în mare măsură proprietăţile fizice specifice ale aluatului, adică elasticitatea şi vâscozitatea. La formarea glutenului, acesta absoarbe o cantitate dublă de apă faţă de greutatea lui. Acţiunea mecanică de frământare a aluatului îmbunătăţeşte proprietăţile lui fizice, contribuind la accelerarea umflării glutenului şi la formarea scheletului elastic al aluatului. Continuarea frământării aluatului după ce a atins elasticitatea optimă, duce la înrăutăţirea calităţii lui datorită faptului că se distruge scheletul glutenului. Acest lucru apare mai accentuat în cazul făinurilor de calitate slabă, de aceea timpul de frământare a aluatului este mai mic comparativ cu făinurile bune şi foarte bune. Aluatul preparat din făină foarte bună trebuie frământat timp mai îndelungat, iar pe parcursul fermentării se refrământă de 1 - 2 ori timp de 1 minut, pentru obţinerea proprietăţilor elastico-vâscoase optime. Aprecierea sfârşitului frământării aluatului se face organoleptic de către muncitorul brutar. Se consideră un aluat bine frământat atunci când el este omogen, consistent, uscat la pipăit, elastic şi se dezlipeşte uşor de braţul malaxorului şi de peretele cazanului în care se frământă. Refrâmântarea aluatului 118

Tehnologia prelucrării produselor agricole

În timpul fermentării aluatului este necesar să se efectueze unele refrământări de câte un minut, în funcţie de sortul şi calitatea făinii.

Tabelul 38 Regimul de fermentare Denumirea Semifabricatului

Prospătură pentru: - pâine neagră - pâine semialbă - pâine albă Maia pentru: - pâine neagră - pâine semialbă - pâine albă Aluat pentru: - pâine neagră - pâine semialbă - pâine albă

Durata fermentării (ore) min. max.

Temperatura o C

Aciditate grade

min.

max.

min.

max.

3 3 4

4 4 5

27oC 28oC 29oC

29oC 30oC 31oC

8 6 3

9 7 4

2 2,5 2,5

2,5 3 3

26oC 27oC 28oC

28oC 29oC 30oC

6 5 4

7 6 5

0,3 0,3 0,3

0,5 0,5 1

28oC 29oC 30oC

29oC 30oC 31oC

5 4 2,5

6 5 3,5

Refrământarea aluatului are drept scop eliminarea unei părţi din dioxidul de carbon acumulat în aluat, care încetineşte activitatea drojdiei şi presiunea bulelor de gaze. Odată cu eliminarea parţială a gazelor şi cu oxigenarea aluatului, drojdiile se reactivează, devin mai viguroase, structura aluatului se îmbunătăţeşte, devenind mai elastic şi mai rezistent la rupere. Numărul şi durata refrământărilor aluatului este în funcţie de sortul şi calitatea făinii. La făinurile de calitate slabă se recomandă cel mult o refrământare de maximum 1 minut, iar uneori aluatul nu se refrământă deoarece înrăutăţeşte calitatea acestuia. La făinurile foarte bune se vor efectua 1 - 2 refrământări de 1 - 2 minute fiecare. Aluatul fermentat ajuns la maturitate este supus prelucrării, care cuprinde următoarele operaţii: divizarea în bucăţi, predospirea, modelarea şi dospirea finală. 3.1.5. Divizarea aluatului Divizarea constă în împărţirea aluatului în bucăţi de o anumită greutate, în funcţie de greutatea nominală a pâinii după coacere. 119

Tehnologia prelucrării produselor agricole

La stabilirea greutăţii bucăţilor de aluat se au în vedere pierderile în greutate care au loc prin coacerea şi răcirea pâinii, care variază între 8 – 15 % în funcţie de sortimentul fabricat. Prin divizare se urmăreşte ca greutatea bucăţilor de aluat să fie cât mai exactă, deoarece greutatea uniformă permite realizarea dospirii finale şi coacerii cât mai uniforme. Bucăţile de aluat mai mici au o durată de dospire finală mai lungă, dar o coacere mai scurtă decât cele mari. Divizarea la unele brutării din mediul rural se efectuează manual, prin tăierea cu gripca, din masa de aluat aflat în cuvă a bucăţilor de aluat, în greutate aproximativă, care apoi se ajustează până la greutatea necesară cu ajutorul cântarului - tirizie. În alte brutării divizarea se face cu maşini de divizat, pe principiul volumetric sau gavimetric. Greutatea bucăţilor de aluat se stabileşte în funcţie de consistenţa aluatului, de condiţiile în care se realizează coacerea şi microclimatul din magazia cu pâine. Datorită acestor factori care nu sunt identici pentru toate brutăriile, greutatea bucăţilor de aluat se va stabili pentru fiecare brutărie în parte ţinând cont de condiţiile de fabricare a pâinii şi de depozitare, astfel încât după perioada de răcire, pâinea să aibă greutatea nominală. Predospirea bucăţilor de aluat Prin operaţia de divizare, structura fizică a aluatului este partial distrusă, ceea ce înrăutăţeşte proprietăţile fizice ale acestuia. În scopul refacerii structurii alualului, trebuie ca bucăţile divizate să fie trecute la preodospire sau dospirea intermediară. La divizarea manuală, predospirea se realizează prin repauzarea bucăţilor de aluat timp de 3 - 5 minute pe masa de modelare sau în predospitoare special construite cu benzi. 3.1.6. Modelarea aluatului Prin operaţia de modelare se dă bucăţii de aluat forma pe care trebuie să o aibă pâinea: rotundă sau franzelă. Totodată, forma regulată care se dă bucăţii de aluat prin modelare, permite ca în timpul coacerii produsele să se dezvolte uniform. Pentru pâinea rotundă modelarea constă în rotunjirea bucăţilor de aluat, iar pentru franzelă modelarea constă în alungirea acestora. Modelarea manuală în cazul pâinii rotunde se efectuează cu ambele mâini, două bucăţi deodată. Modelarea rotundă mecanică se face cu maşini de modelat cu benzi. În timpul modelării se efectuează şi o frământare a bucăţilor de aluat, în scopul eliminării golurilor mari formate prin fermentare ceea ce contribuie la uniformizarea porozităţii. Modelarea se execută astfel încât să se obţină suprafaţa netedă a bucăţilor de aluat şi încheietura corectă. Dacă aluatul este modelat necorespunzător, distribuirea gazelor în interiorul bucăţii de aluat se face în mod neuniform ceea ce dă naştere la goluri în miezul pâinii; când încheietura aluatului nu este corectă, ea se desprinde în timpul coacerii, 120

Tehnologia prelucrării produselor agricole

lăsând să iasă afară gazele de fermentare, substanţele aromate şi vaporii de apă, obţinându-se produse crăpate, deformate, aplatizate, cu miez compact şi neelastic. Pentru realizarea corespunzătoare a modelării bucăţilor de aluat pe masa de modelare se presară un strat de făină în scopul evitării lipirii bucăţilor de aluat. Modelarea sub formă de franzelă se efectuează după ce în prealabil acestea au fost modelate rotund şi au fost lăsate să predospească 3 – 5 minute . Mecanic, modelarea sub formă de franzelă se face cu maşina de modelat lung, care are ca organe de lucru un laminor, un sistem de plase din inele metalice pentru rularea foii de aluat şi un plan fix, cu ajutorul căruia se definitivează rularea aluatului. 3.1.7. Dospirea finală Dospirea finală a aluatului este o operaţie care se execută după ce bucăţile de aluat au fost modelate, în formă definitivă, fie rotundă, fie sub formă de franzelă. Prin modelare, o parte din bioxidul de carbon şi din aerul conţinut în bucata de aluat este eliminată, din care cauză acesta trebuie să fie supus unei noi fermentări prin care i se reface structura poroasă şi astfel miezul produselor se afânează, iar volumul lor se dezvoltă. Durata dospirii finale este cuprinsă între 30 - 60 minute ea depinzând de greutatea produsului (fiind mai mică la produsele de greutate mică şi invers) compoziţia aluatului, calitatea făinii şi condiţiile de dospit, temperatura şi umiditatea aerului din dospitor. Nerespectarea duratei optime de dospire finală conduce la diminuarea calităţii pâinii. Când dospirea finală a bucăţilor de aluat este insuficientă pâinea capătă forma bombată, cu crăpături laterale, ieşiri din miez, porozitate neuniformă, cu pori alungiţi vertical. Prelungind dospirea peste timpul optim, rezultă pâinea aplatizată, iar miezul are porii orientaţi orizontal. Dospirea finală se efectuează într-un mediu cald şi umed, temperatura fiind de 30 - 35° C, iar umiditatea relativă a aerului de 75 – 85%. Aceste condiţii sunt necesare pentru a favoriza fermentaţia şi a evita uscarea suprafeţei bucăţilor de aluat şi formarea unei cruste nedorite, care conduce în timpul coacerii la crăparea întregii suprafeţe a cojii pâinii. Dospirea finală se face în camere special amenajate sau în depozitoare rastel cu panacoade (scânduri din lemn). Bucăţile de aluat modelate se aşează cu încheietura în sus, pe panacoade, pe care s-au întins pânze pentru a evita lipirea. Distanţa dintre bucăţile de aluat aşezate pe panacoade este de 4 - 5 cm, necesare evitării lipirii bucăţilor de aluat între ele, ca urmare a creşterii volumului acestora. În cazul dospitoarelor-tunel, bucăţile de aluat modelate se aşează pe benzile transportoare (pe una sau două) funcţie de sincronizarea fabricaţiei.

121

Tehnologia prelucrării produselor agricole

În camerele de dospire pe lângă cuptoarele rotative, bucăţile de aluat şe aşează pe tăvi, iar tăvile pe cărucioare, care se introduc în aceste camere, în care mediul de dospire este reglat cu termostat şi umidometru. Momentul în care aluatul a ajuns la fermentarea optimă se stabileşte fie prin metode organoleptice de către cocător, fie pe cale de laborator prin determinarea acidităţii. Verificiarea organoleptică se face pe baza modificării de volum şi a prorietăţilor fizice ale bucăţilor de aluat, momentul optim fiind considerat atunci când bucata este crescută şi la pipăire este moale, elastică, iar după o apăsare uşoară, cu degetele la suprafaţă, revine treptat la forma iniţială. ' Aciditatea bucăţii de aluat se determină ca şi în cazul aluatului nedivizat, luând o probă din centrul acestuia. În cazul făinurilor slabe durata de dospire finală este mai mică decât cea normală, întrucât aluatul are capacitatea redusă de reţinere a gazelor şi de menţinere a formei. Acelaşi lucru este valabil şi în cazul aluaturilor moi (de consistenţă redusă). 3.1.8. Coacerea În general pâinea se coace în cuptoare de diferite tipuri: cuptoare cu coacere pe vatră fixă, cuptoare rotative cu convecţie şi cuptoare tunel cu bandă transportoare. Unele cuptoare au atmosfera din camera de coacere saturată cu vapori de apă. Durata coacerii este în funcţie de mărimea şi forma pâinii fiind de ordinul a 30 minute. Aluatul modelat şi fermentat introdus în cuptor la care temperatura este reglată la 250o C suferă o serie de evenimente fizicochimice: - volumul pâinii creşte accentuat sub presiunea gazelor acumulate în alveole fiind favorizat de evoluţia fermentaţiei până când drojdiile sunt inactivate de temperaturi care depăşesc 55o C. Dilatarea alveolelor umplute cu aer saturat cu vapori de apă poate deveni foarte importantă la temperaturi peste 70o C în măsura în care rezistenţa manifestată de aluat nu se opune creşterii volumului. La sfârşitul coacerii, evaporarea apei poate provoca o ultimă expansiune (100o C) temperatură la care începe stabilizarea texturii miezului; - alcoolul format în cursul fermentaţiei se evaporă în mediul ambiant; - temperatura miezului atinge progresiv 90 o C în centrul pâinii, (fără să depăşească această valoare) în timp ce coaja poate ajunge la 250o C; - în miez enzimele sunt inactivate ( amilazele sunt distruse la 70o C), amidonul gelatinizează între 65 şi 80o C, proteinele coagulează între 70 şi 90o C. Materiile grase (folosite eventual în reţetă) pierd starea cristalină şi contribuie la stabilitatea alveolelor miezului; - coaja începe să se formeze spre 90 o C; se formează progresiv un film la suprafaţa miezului, se netezeşte, se deshidratează, se solidifică pe măsură ce temperatura la suprafaţa pâinii se apropie de 220o C. Se desfăşoară simultan reacţii Maillard care asigură culoarea caracteristică a cojii; 122

Tehnologia prelucrării produselor agricole

- o parte din alcooli şi acizii volatili sunt antrenaţi în reacţia de esterificare care accentuează mirosul miezului, acizii aminici cu sulf datorită temperaturii formează cantităţi mici de mercaptan şi SH 2, zaharurile dau produse de degradare colorate şi slab acide şi compuşi volatili gen aldehide, cetone şi furfurol: debutul caramelizării; - alveolele gazoase se rup parţial şi formează o reţea deschisă de pori de mărime variabilă care comunică între ei. Pierderile de apă în cursul coacerii variază cu forma şi mărimea pâinii: numai coaja se usucă, conţinutul de apă al miezului rămâne uşor inferior celui al aluatului. Global, conţinutul în apă este stabilit între 20 – 25 % la baghete. În timpul răcirii după coacere are loc o reducere a umidităţii de 1- 2 %, produsele volatile formate în timpul coacerii migrează din coajă în miez, iar aromele miezului se deplasează spre coajă. Injectarea de vapori de apă în cuptor, permite obţinerea unei coji fine şi strălucitoare. Cuptoarele moderne permit reducerea timpilor de coacere, menţin un conţinut în apă al produselor mai ridicat şi asigură menţinerea prospeţimii produselor. Cuptoarele tunel prezintă o mai bună repartiţie a căldurii pe zone şi faze ale coacerii, circulaţia aerului cald şi ventilare internă. Este de luat în consideraţie, garantarea calităţii microbiologice a aerului şi ameliorarea modului de conservare, pentru a evita dezvoltarea bacteriilor şi mucegaiurilor. Miezul pâinii Miezul pâinii poate fi asimilat cu o reţea continuă constituită dintr-o structură spaţială de polimeri în stare amorfă în cadrul căreia sunt dispersaţi polimeri parţial cristalizaţi (amilaza şi amilopectina amidonului). Proprietăţile acestui sistem depind de starea lui de hidratare, de temperatura şi evoluţia sa în funcţie de timp; ele se modifică rapid la scoaterea din cuptor, când temperatura scade de la 90o C la temperatura ambientală şi apoi mai lent (în perioada de răcire) până la consum. Alveolajul miezului Formarea, dezvoltarea şi stabilizarea alveolelor în aluat şi apoi în pâine sunt etape importante de panificaţie. Optimizarea acestor etape depinde în mare măsură de volumul pâinii şi de caracteristicile miezului (talia şi distribuţia alveolelor, grosimea pereţilor). Există pâine cu miez fin şi regulat (tost feliat) sau produse cu alveole mari distribuite neregulat (baghete). Diferitele etape ale formării alveolelor sunt:  aerul este încorporat în aluat în timpul frământării, o parte se dispersează în faza apoasă a aluatului, alta se grupează în micro-bule gazoase, care se repartizează aleatoriu în aluatul în formare. Aceste microalveole constituie nucleul viitoarelor alveole ale miezului. Diametrul alveolelor este cuprins între 10 – 150 microni şi încorporează 10 – 20 % aer din volumul aluatului;

123

Tehnologia prelucrării produselor agricole

 în cursul divizării şi modelării aluatului, structura alveolară se modifică, celulele mici de gaz ies, aerul eliberat se aranjează în alveole mai mari;  se stabileşte un echilibru între CO 2 care penetrează în alveole şi CO2 difuzat spre exterior când se stabilizează volumul alveolelor. Dacă făina este slabă, peretele alveolelor cedează, o parte de CO 2 este expulzat, aluatul se deformează şi devine colant. În timpul coacerii se definitivează alveolajul miezului pâinii prin: - oprirea fermentaţiei şi a producerii de CO2; - expansiunea termică a gazului conţinut în alveole şi creşterea volumului acestora, - transformarea constituenţilor aluatului (gelatinizarea amidonului, coagularea proteinelor) şi solidificarea pereţilor alveolelor. Folosirea malaxoarelor de mare viteză care acţionează violent asupra aluatului, distruge o mare parte din alveolele de talie mică; malaxoarele cu spirală cu viteză lentă facilitează încorporarea progresivă a aerului, contribuind la formarea unei reţele alveolare mai heterogene. Formarea alveolajului miezului este puţin cunoscută, dar trebuie luate în consideraţie: - proprietăţile reologice ale aluatului şi cele fizico-chimice ale membranelor alveolelor aluatului sunt principalii parametrii de care depinde mărimea alveolelor; - CO2 este reţinut în aluat de reţeaua proteică (gluten) şi de pereţii alveolelor constituiţi dintr-o matrice proteică acoperită de un film lichid care conţine molecute tensioactive; când matricea proteică se rupe, filmul constituie o barieră impermeabilă pentru gaz; - lipidele joacă un rol important în stabilizarea peretelui alveolelor;

CO2

Matrice proteică Film de molecule tensioactive Gaz (aer şi CO2) Fragment din învelişul bobului

Fig. 19. Reprezentarea schematică a peretelui alveolelor din aluat 124

Tehnologia prelucrării produselor agricole

- pentozanii solubili exercită o acţiune pozitivă, limitează difuzia CO2 şi creşte vâscozitatea filmului de la exteriorul alveolelor, aluatul este mai vâscos şi este reţinut bine de CO2; - pentazonii insolubili întrerup filmul de gluten şi induc zone de fisură în pereţii alveolelor; - conţinutul în apă al aluatului joacă un rol important; gazele sunt reţinute la peste 35 % umiditatea aluatului şi volumul pâinii creşte până la un conţinut de apă al aluatului de 45 %.

3.1.9. Răcirea pâinii După câteva ore de la scoaterea pâinii din cuptor, coaja devine moale şi elastică, miezul se răceşte şi devine friabil. În acest interval are loc: - o redistribuţie a apei în pâine, migrarea apei din miez către coajă şi din glutenul denaturat către amidonul în curs de recristalizare; - o modificare importantă a stării fizice a miezului care se exprimă prin reducerea umflării miezului în apă, cantitatea de amidon solubil şi viteza de atac a amidonului de amilaze. Această evoluţie este dată de recristalizarea parţială a amidonului conţinut în miez. Răcirea nu este asociată direct cu uscarea pâinii. Evoluţia texturii miezului este mai lentă când conţinutul în apă este mai ridicat. La un conţinut în apă de 40 % (valoare normală pentru miezul pâinii) şi la temperatura mediului ambiant, miezul pâinii are structura elastică. La conţinut redus în apă, miezul pâinii are un comportament vâscoelastic, comparabil cu al unui polimer sintetic, dar evoluţia proprietăţilor sale este lentă şi progresivă. Compuşii volatili ai miezului pâinii În pâine au fost identificate o multitudine de substanţe volatile (în coajă şi în miez) care participă la mirosul, aroma şi savoarea specifică de pâine caldă: alcooli, cetone, esteri, aldehide, hidrocarburi, furani, fenoli, acizi şi lactone. Ele rezultă din fermentaţia constituenţilor făinii prin drojdii şi bacterii lactice, reacţii de oxidare a lipidelor, reacţii Maillard şi fenomene de caramelizare. Mulţi precursori ai aromelor pâinii, se formează de la frământare sub efectul enzimelor prezente în mediu: glucoza şi maltoza prin hidroliza amidonului, acizii aminici prin hidroliza proteinelor, acizii graşi prin transformarea acidului linoleic. În timpul fermentaţiei, dacă 95 % din glucidele fermentescibile sunt transformate în etanol şi gaz carbonic (fermentaţie alcoolică), restul de 5 % reprezintă fermentaţii secundare. Drojdiile degradează glucidele în acid piruvic care asigură transformarea glucidelor într-un număr mare de compuşi volatili. În acelaşi timp, acizii aminici formaţi prin hidroliza enzimatică a proteinelor (valină, izoleucină şi fenilalanină) sunt transformaţi în alcooli superiori. 125

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Prin oxidarea lipidelor acizii graşi evoluează în cursul coacerii spre compuşi volatili ca hexanal, pentanol şi lactone. Reacţia Maillard şi caramelizarea produc compuşi volatili caracteristici aromei cojii. Condiţiile de panificaţie influenţează aroma şi savoarea cojii şi a miezului. Malaxarea intensivă şi adaosul de făină de bob creşte sensibil conţinutul de hexanal, folosirea de făină bogată în pigmenţi carotenoizi reduce formarea de hexanal. 3.2. Pierderi de fabricaţie Referitor la pierderile de fabricaţie, acestea sunt alcătuite din rebuturile de produse care pot apărea în decursul fabricaţiei (la coacere sau prin manipularea şi depozitarea pâinii) şi deşeurile neigienice de făină, care rezultă la depozitarea făinii, precum şi la scuturarea sacilor. Rebuturile se socotesc în procente faţă de producţia realizată, iar deşeurile în procente faţă de făina trecută în fabricaţie. În mod obişnuit rebuturile nu depăşesc valoarea de 0,1 %, iar deşeurile de 0,15%. Ştiinţific, randamentul în pâine şi, respectiv, consumul specific de făină cu care trebuie să se lucreze se pot determina prin două metode: 1. Metoda pe baza substanţei uscate 2. Metoda pe baza randamentului în aluat şi a pierderilor tehnologice Prima metodă este mai dificilă, deoarece multe brutării nu au în dotare laboratoare de analize fizicio-chimice a produselor finite şi a materiilor prime şi materialelor. La metoda a doua este nevoie de un tehnolog care să conducă efectuarea cu rigurozitate a probelor de coacere. Intre randamentul în pâine şi normele de consum specific calculate şi cele care rezultă din evidenţa contabilă există uneori nepotriviri, atât în sensul depăşirii acestora, cât şi invers. Neconcordanţa se datorează următoarelor cauze principale: - stabilirea inexactă a pierderilor tehnologice; - nerespectarea consistenţei aluatului în procesul de fabricaţie; - organizarea greşită a evidenţei primare a producţiei, aceasta neoglindind fidel cantităţile de făină intrate în fabricaţie şi cele de produse finite. Pentru remedierea acestor deficienţe, procesul tehnologic trebuie să se desfăşoare conform reţetei de fabricaţie stabilită pe bază de probe de consum efectuate direct în fabricaţie, cu analizele fizico-chimice ale materiilor prime şi auxiliare, precum şi ale produselor finite executate în laboratoare de specialitate. Brutăriile care nu au în dotare aceste laboratoare, la recepţia materiilor prime şi auxiliare vor solicita buletine de analize pentru ele, iar produsele finite vor fi testate periodic în laboratoare autorizate. 3.3. Depozitarea, răcirea şi livrarea pâinii După coacere, pâinea se scoate din cuptor, se spoieşte imediat cu apă sau bulamaci (făină opărită), pentru formarea luciului şi pentru a reduce pierderile de umiditate prin evaporare, care au loc în timpul răcirii pâinii, 126

Tehnologia prelucrării produselor agricole

după care se aşează în navete din material plastic sau rastele astfel încât să nu fie afectată calitatea. Navetele se aşează una peste alta, pe un căruţ portnavetă cu roţi, ce asigură deplasarea stivei formate, după care se transportă în depozitul de pâine pentru răcire, întrucât nu se recomandă a se consuma, pâinea în stare caldă, deoarece este mai greu digestibilă. . În depozitul de pâine trebuie să fie o temperatură de 18 - 22° C, astfel încât răcirea pâinii să aibă loc cât mai repede, pentru a se reduce pierderile prin răcire şi pentru a se încadra în greutatea nominală stabilită de normele în vigoare pentru produsul respectiv. Timpul de răcire e condiţionat de mai mulţi factori: - greutatea şi forma pâinii; - sortul de făină folosit; - modul de coacere (direct pe vatră sau în forme); - temperatura şi umiditatea relativă a aerului din depozit; - modul de aşezare a pâinii în navete. Deoarece în mod practic pâinea se consideră răcită şi deci se poate consuma atunci când coaja acesteia are temperatura de 30 - 35° C s-au fixat următoarele norme de răcire: - 2 ore pentru pâinea de 0,250 - 0,500 kg - 3 ore pentru pâinea de 0,5 - 1,0 kg - 4-5 ore pentru pâinea de 1 - 2 kg.Este obligatoriu ca pâinea, după perioada de răcire mai sus menţionată, să aibă greutatea normală. După această perioadă, pâinea continuă să piardă din umiditate prin evaporarea apei şi are loc o scădere în greutate. Din această cauză este necesar ca la fiecare brutărie să se urmărească pierderile de depozitare timp de 24 de ore pentru toate sortimentele de pâine. Livrarea pâinii se face în ordinea fabricării şi a depozitării, pentru a evita livrarea fie a pâinii calde, fie a pâinii învechite, reglând ritmul de fabricaţie cu cererea de produse pe piaţa de desfacere, astfel încât consumatorul să aibă permanent sortimentul de pâine dorit în stare proaspătă. 3.4. Regulatori pentru făinuri şi agenţi de creştere pentru aluaturi Regulatorii sunt produse sau amestecuri de produse alimentare care încorporate în făinuri simplifică fabricaţia sau ameliorează caracteristicile produselor finite, acţionând ca elemente de corectare a unor deficienţe. Funcţiile substanţelor regulatoare sunt: Agenţii de textură: modifică textura produselor finite (amidon modificat, gluten). Emulsifianţii: asigură omogenitatea a două sau mai multe faze lichide greu de omogenizat (lecitina). Acidifianţii: cresc aciditatea unui produs şi dau un gust acid (acidul citric). Conservanţii: prelungesc durata de conservare a unui produs şi îl protejează de alterări date de microorganisme (acid sorbic şi sărurile sale de 127

Tehnologia prelucrării produselor agricole

potasiu şi de calciu acid propionic şi sărurile sale de sodiu, de calciu şi de potasiu). Mult timp principalii agenţi corectori au fost oxidanţii acid ascorbic şi bromat de potasiu, reducătorii: cisteină, texturanţii: polizaharide sau sisteme complexe ca faina de bob. Din cauza unei cereri crescânde pentru produsele calificate naturale, enzimele sunt din ce în ce mai căutate pentru a corecta unele defecte sau pentru ameliorarea unor performanţe. Unele produse chimice ca bromatul de potasiu fiind interzise în unele ţării, se utilizează din ce în ce mai mult amilaze, proteaze, lipoxigenaze şi hemicelulaze pentru a ameliora calitatea făinurilor. Unele bacterii (Bacillus mezentericus) ai căror spori rezistă la temperatura de coacere (90-100o C în interiorul miezului) se pot dezvolta în miez şi produc boala pâinii: miezul devine colant, lipicios cu miros şi gust neplăcut. Această alterare se combate prin acidifierea aluatului cu unul din produsele: acid lactic (300g/100kg făină); fosfat acid de calciu (700g/100kg făină); acid acetic pur (100-200g/100kg făină); oţet alimentar (1-2 l/100kg faina). În panificaţie folosirea de cantităţi mici de grăsimi în aluat, măreşte volumul pâinii, afânează şi uniformizează textura miezului şi stabilizează alveolajul miezului. Drojdiile dezactivate (glutation) sunt utilizate curent pentru baghete şi croissant, pizza şi biscuiţi, accelerează formarea reţelei glutenice, ameliorează elasticitatea aluatului, reduce timpul de malaxare şi ameliorează însuşirile reologice ale aluatului. Agenţii de fermentaţie şi de creştere Sunt reprezentaţi de bicarbonatul de sodiu şi de amoniu, şi sunt surse de CO2 în timpul coacerii; se folosesc pentru biscuiţi şi prăjituri, iar uneori în doze mari pot da gusturi neplăcute produselor.

128

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabelul 39 Principalii regulatorii autorizaţi în panificaţia curentă Ingrediente Făina de bob

Doza (% făină) 2

Făina de soia

0,5

Făina de malţ

0,3

Gluten de grâu

-

Aditivii Lecitina de soia E 322 Acidul ascorbic şi derivaţii E 300, 301, 302, 304

0,3 10-80 ppm

Mono şi digliceride E 471

0,2

Pirofosfat de sodiu E 450

-

Fosfat acid de calciu E 540

0,7

Acidul acetic E 260 Acetat de calciu E 263 Auxiliari tehnologici Amilaze fongice Hemiceluloza Pentozani Oţet alimentar

Efecte albeşte aluatul şi miezul, activează fermentaţia, măreşte volumul. albeşte aluatul şi miezul, creşte supleţea aluatului. activează fermentaţia, măreşte volu-mul, colorează coaja. creşte forţa făinii, ameliorează hidratarea, măreşte volumul. ameliorează malaxarea aluatului, măreşte volumul. creşte forţa făinii, toleranţa aluatului, reduce durata de fermentaţie. evită lipirea. stabilizează făina.

2 l/100 kg făină 0,2 -

acidifiant, combate Bacillus mezentericus acidifiant acidifiant

activează fermentaţia, măreşte, volumul, coloreză coaja. ameliorează malaxarea şi netezirea aluatului ameliorează malaxarea şi netezirea aluatului 1-2 l/100kg Acidifiant făină

129

Tehnologia prelucrării produselor agricole

CAPITOLUL 4 FABRICAREA PASTELOR FAINOASE Cunoscute de civilizaţiile chineze şi mediteraneene de secole, pastele făinoase sunt consumate şi apreciate în prezent în întreaga lume. Simplitatea fabricaţiei, posibilitatea de manipulare şi transport, excelenta aptitudine de conservare şi stocare, valoarea alimentară şi igienică, diversitatea sortimentală, modul de preparare şi de asociere cu diferite alimente sunt câteva elemente pe care le au în vedere consumatorii acestor produse alimentare. Dacă italienii se situează pe primul loc ca fiind cei mai mari consumatori de paste făinoase din lume (28kg/an/locuitor), consumul nu este deloc neglijabil în alte ţări. Tabelul 40 Consumul estimat de paste făinoase în lume (1997) Consumul

Ţara

(kg/an/locuitor) Italia 28 Argentina, Libia, Venezuela 10-15 Chile, Grecia, Peru, Elveţia, S.U.A. 8-9 Germania, Canada, Franţa, Rusia, Suedia, Bolivia 5-7 Australia, Austria, Belgia, Spania, Turcia, Iugoslavia 3-4 China, Egipt, Japonia, Anglia 1-2 Sursa: Sindicatul fabricanţilor de paste făinoase din Franţa Pastele făinoase sunt produse alimentare care se prepară din făină grişată (obţinută prin măcinarea grâului durum sau grâu comun la care sticlozitatea este peste 65% şi numai pentru paste de calitate inferioară) şi apă, cu sau fără adaos de alte materii prime cu valoare nutritivă ridicată: ouă, lapte, extracte de legume (morcov, spanac, ţelină, etc.) sau pentru pastele umplute (carne, legume sau fructe deshidratate) şi chiar gluten. În diferite ţării, în funcţie de resursele locale şi de obiceiurile alimentare, materiile prime folosite pentru fabricarea pastelor făinoase pot fi: grâu comun, orez, porumb sau sorg. 130

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Pastele făinoase se prepară prin procese de natură fizică cum ar fi: - amestecarea materiilor prime din reţeta de fabricaţie prin malaxare şi fără fermentaţie; - modelarea aluatului prin trefilare cu ajutorul unor prese; - uscarea pastelor. Materiile prime folosite la fabricarea pastelor făinoase trebuie să aducă un aport în componente cu valoare alimentară, să permită obţinerea unui aluat şi apoi a unor produse cu structură omogenă, stabilă în timp care se lasă modelate sub forme variate şi asigură diversitate sortimentală. 4.1. Structura sortimentală a pastelor făinoase Gama largă de paste făinoase are la bază: compoziţia aluatului, tehnologia de preparare a aluatului, modelarea şi modul de ambalare. Compoziţia aluatului determină însuşirile pastelor făinoase. În funcţie de ingredientele de fabricaţie avem: -paste făinoase simple (făină grişată şi apă); -paste făinoase cu ouă, mai ales gălbenuşuri pentru colorarea pastelor şi mărirea valorii alimentare; -paste făinoase cu adaosuri nutritive şi de îmbunătăţire a aromei (pastă de tomate, spanac, morcov, gluten, cazeină, lapte, extract de carne, paste şi făinuri de fructe). Tehnologia de preparare a aluaturilor influenţează culoarea şi aspectul pastelor făinoase. Se disting două procedee de preparare a aluatului: -prepararea aluatului la presiunea normală a mediului în cazul pastelor de calitate inferioară, cu aspect făinos; -prepararea aluatului sub vid, prin care creşte rezistenţa la rupere, se ameliorează culoarea (devine mai gălbuie), capătă un aspect opac-sticlos, iar la fierbere au un volum mai mare. Modelarea aluatului oferă cele mai mari posibilităţi de diferenţiere sortimentală. Există mai multe grupe de paste: -paste făinoase lungi (macaroane, spaghete şi altele) care se obţin prin tăiere la mărimi variabile (de regulă 20-25cm), din firele continue de aluat care rezultă în urma modelării. Pastele lungi pot fi goale în interior (macaroane) sau pline, cu diferite modele de secţiunii, sau sub formă de bandă; -paste făinoase medii (fideaua, tăiţeii), se fabrică din paste făinoase lungi care se împletesc sau se aşează în grămezi neordonate (cuiburi); -paste făinoase scurte, fabricate într-o gamă foarte variată (cuş-cuş, orzişor, steluţe, pătrăţele, macaronete, scoici, melci, funduliţe, spirale, etc.), foile de aluat se taie la înălţimi mai reduse pe direcţia de curgere din matriţă. -pastele făinoase umplute, la care prin modelare se realizează pliculeţe şi diferite alte forme, care se umplu cu compoziţii variate pe bază de carne, brânză, legume, fructe sau amestecurile acestora. Umpluturile se pregătesc cu arome puternice prin care se îmbunătăţesc caracteristicile ansamblului produsului. 131

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Aluatul

Tehnologia de preparare

La presiune normală

Sub vid

Compoziţia pentru paste făinoase

Simple Cu adausuri pentru arome

Din alte făinuri

Cu ouă

Cu adausuri nutritive

Modelarea aluatului pentru paste făinoase

Paste lungi

Paste medii

Paste scurte

Paste umplute

Fig. 20. Factorii tehnologici care condiţionează structura sortimentală la paste făinoase Modul de ambalare - creează sortimente ce diferă între ele prin mărimea porţiei şi tipul ambalajului utilizat. Produsele preambalate au de la 0,1 la 1 kg paste făinoase, dar cele mai frecvente sortimente au 0,2-0,5 kg, în timp ce produsele livrate în vrac au între 10-25 kg în funcţie de tipul ambalajului şi volumul specific al produsului. Factorii tehnologici menţionaţi mai sus acţionează simultan în realizarea sortimentelor de paste făinoase. 4.2. Proprietăţile organoleptice, nutriţionale şi igienice ale pastelor făinoase Calitatea pastelor făinoase este dată de următorii parametrii: -aspectul organoleptic al pastelor ca atare; -comportamentul pastelor în timpul şi la sfârşitul fierberii; -valoarea alimentară; -starea igenică. Aspectul pastelor făinoase, înainte de preparare este dat de următoarele caracteristici: gradul de fisurare, existenţa petelor (punctelor) de culoare, textura superficială şi coloraţia. 132

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Fisurarea este un accident grav de fabricaţie care se manifestă prin apariţia de fisuri în pastele uscate. Acest accident se produce sub efectul tensiunilor interne care se manifestă în cazul uscării dirijate necorespunzător. Petele de culoare au mai multe cauze. Punctele sau zonele albe pe paste apar din cauza hidratării insuficiente în timpul malaxării aluatului. Punctele brune sunt cauzate de curăţirea insuficientă a făinii grişate în cursul măcinatului şi prezenţa particulelor de tărâţe mai vizibile când grâul are pericarpul mai închis la culoare. Punctele negre se explică prin prezenţa boabelor atacate de gărgăriţa grâului sau infestate cu mălură, cornul secarei (mai rar), sau de seminţe străine de culori închise (neghina). Textura superficială a pastelor, netedă sau rugoasă depinde de natura matriţelor folosite la modelare: matriţele din treflon conferă pastelor un aspect neted şi strălucitor, iar cele de bronz favorizează rugozitatea şi heterogenitatea suprafeţei pastelor. Pastele făinoase alimentare trebuie să aibă culoarea galben închis şi să fie transparente. Coloraţia pastelor este o sumă a unui component galben care se doreşte intens şi a unui component brun care se doreşte slab. Componenta galbenă depinde de cantitatea de pigmenţi carotenici prezenţi în paste şi de oxidoreductazele din făină care provoacă oxidarea substanţelor carotenice în curs de plastifiere. Se va evita impurificarea făinii grişate cu germeni. Pentru a se obţine paste de calitate din punctul de vedere al culorii se preferă malaxarea şi modelarea în vid şi temperaturi mai ridicate în anumite stadii ale uscării. Mult timp s-a considerat că, componenta spre brun este dată de peroxidaze. În ultima perioadă s-a constatat că brunificarea pastelor nu este de natură enzimatică. După trecerea la uscarea pastelor cu temperaturi ridicate, a apărut necesitatea de a determina un indice de culoare care caracterizează intensitatea reacţiilor Maillard care apar în timpul uscării. Conţinutul în glucoză al pastelor este factorul responsabil de intensitatea acestor reacţii şi este recomandat să se folosească făină grişată cu conţinut scăzut în amidon degradat şi cu activitate amilolitică slabă. Calitatea culinară În sens larg, calitatea culinară a pastelor făinoase se referă la: timpul minim, optim şi maxim de fierbere care corespunde gelatinizării amidonului şi realizării unei texturi dorite a pastelor, fără a se ajunge la dezintegrare în apa de fierbere; absorţia apei şi umflarea în timpul fierberii, caracteristică care se determină prin cântărirea pastelor înainte şi după fierbere. În general 100g paste fixează 160-180g apă; textura pastelor fierte, care ia în consideraţie fermitatea şi masticabilitatea pastelor după fierbere şi care se poate pune în evidenţă pe baza caracterelor reologice (fermitate, vâscoelasticitate); starea de dezintegrare a pastelor fierte; aroma şi gustul. Absorbţia apei, denaturarea proteinelor şi gelatinizarea amidonului sunt transformările pe care le suferă constituenţii pastelor alimentare în timpul fierberii. Substanţele proteice insolubile acoperă granulele de amidon -

133

Tehnologia prelucrării produselor agricole

şi se opun, formării unui strat de amilopectină, asigurând o suparafaţă netedă şi neaderentă pastelor fierte. Aptitudinea pastelor de a-şi conserva integritatea după fierbere este în funcţie de capacitatea proteinelor de a forma o reţea insolubilă şi rezistentă, capabilă să asigure integritatea granulelor de amidon în timpul gelatinizării. Integritatea pastelor depinde de natura apei de fierbere, rezultate bune se obţin cu apă deionizată sau cu PH sub neutru. Apa bazică, foarte acidă sau încărcată cu săruri poate duce la rezultate neplăcute. Acidifierea lejeră a apei de fierbere (cu 2 linguriţe de oţet la litrul de apă) asigură rezistenţa la dezagregare a pastelor. Este recomandată o linguriţă de ulei la fierbere, are rol lubrefiant şi se opune lipirii pastelor între ele. Calitatea nutriţională Aprecierea calităţii nutriţionale a pastelor făinoase trebuie să ţină cont de următoarele elemente: -o farfurie încărcată cu paste fierte, este echivalentul a 60-70 g paste crude; -în cursul fierberii, pastele absorb de peste două ori din masa lor apă şi pierd 10% din substanţa uscată în apa de fierbere; -pastele sunt consumate rareori singure, de regulă se combină cu alimente grase (unt), brânzeturi sau carne tocată. -pastele cu ouă sunt cele mai consumate, ele pot conţine 5-6 ouă pe kilogramul de făină. Pastele făinoase sunt alimente energetice, o raţie de 60-70 g paste crude asigură 10% din necesarul zilnic de calorii, sau echivalentul consumului de 100g pâine. Aportul proteic nu este neglijabil, 100 g paste conţin 10-12 g proteine sau peste 12-14 g în cazul pastelor cu ouă. Conţinutul în săruri minerale şi vitamine este scăzut. S-a pus problema îmbogăţirii pastelor în proteine până la 25-30% prin încorporarea de germeni de grâu degresaţi, lactoserum, cazeină, proteine de soia sau alte leguminoase, dar produsele obţinute nu aveau aspect organoleptic şi nu au fost lansate pe piaţă pentru comercializare. Calitatea igienică Calitatea igienică a pastelor făinoase, nu pune probleme deosebite, deşi microorganismele găsesc un mediu favorabil în etapa de uscare (menţinerea produselor umede la temperatura de 40-500C câteva ore). Se pot dezvolta bacterii saprofite, dar prezenţa lor în paste nu pune probleme deosebite. În cazuri izolate organismele patogene, Staphylococcus şi Salmonella au fost depistate, mai ales în cazul pastelor cu ouă. Se au în vedere liniile de fabricaţie, pentru a evita stagnarea aluatului în malaxoare, prese şi matriţe şi curăţirea lor la sfârşitul schimbului. Evoluţia liniilor de fabricaţie şi mărirea temperaturii de uscare sunt factori favorabili reducerii contaminărilor microbiologice. Ţinând cont de eliminarea părţilor periferice ale bobului în timpul obţinerii făinii grişate, riscul prezenţei afla toxinelor este minim. 134

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Valoarea pastieră a grâului durum Calitatea pastieră a grâului durum ţine cont de aptitudinea de a fi transformat în făină grişată şi apoi în paste făinoase care posedă caracteristicile: aspectul pastelor în stare crudă, comportamentul în timpul fierberii şi starea pastelor după preparare (integritatea, fermitatea, caracterul lipicios şi dezagregarea). O bună cunoaştere a bazelor fizico-chimice ale calităţii pastiere la grâul durum a permis propunerea unor metode indirecte de evaluare. Tabelul 41 Bazele fizico-chimice şi metode de apreciere a calităţii pastiere la grâul durum: Caracteristici căutate Culoarea galbenă Transparenţa pastelor Absenţa punctelor negre Fermitatea şi integritatea pastelor Suprafaţa pastelor

Componente implicate

Factori de calitate Conţinut

Substanţe carotenoide Activitatea lipoxigenazică Atac de insecte şi boli Conţinutul de proteine şi glutenul Trefilarea şi uscarea

ridicat Scăzută Grâu sănătos Conţinut ridicat Netedă regulată

Test tehnologic Spectroscopie de reflexie asupra spaghetelor Idem Observaţii vizuale Fierberea produselor finite Idem

Calitatea pastieră a grâului durum este bună dacă are un conţinut ridicat de proteine şi substanţe carotenoide, activitate lipoxigenazică redusă şi conţinutul de gliadine ridicat. Deoarece pe plan mondial se tinde către uscarea pastelor la temperaturi ridicate şi foarte ridicate, se admite în general că, conţinutul de proteine intervine pentru 2/3 din calitatea culinară, iar calitatea proteinelor (conţinutul de gliadine) pentru 1/3. Bilanţul cantitativ de transformare a grâului durum în paste este următorul: 140 kg grâu durum furnizează 95-105 kg făină grişată; 100 kg făină grişată permite fabricarea a 98,5 kg paste făinoase cu 12,5% umiditate. 4.3. Materii prime pentru fabricarea pastelor făinoase 4.3.1. Făina de grâu pentru paste făinoase La fabricarea pastelor făinoase se foloseşte făină albă, a cărei culoare favorizează un aspect plăcut al produselor. Condiţiile de calitate faţă de făinurile destinate producerii pastelor făinoase privesc utilizarea de făinuri din grâu durum, cu greutate hectolitrică peste 78 kg/hl, cu sticlozitate mare, apropiată de 100%, la care conţinutul în gluten umed să depăşească 32%, iar proprietăţile lui fizico-mecanice să fie 135

Tehnologia prelucrării produselor agricole

foarte bune. Se poate utiliza şi grâu comun cu sticlozitatea peste 65% pentru paste de calitate inferioară. Culoarea făinii este indicat să fie cât mai deschisă, albă-gălbuie, lipsită de particule vizibile de tărâţe. Se evită folosirea de loturi de făină care în contact cu apa se închid la culoare, ca urmare a conţinutului de tirozină liberă, care sub acţiunea enzimei tirozinază şi a oxigenului produce melanine de culoare închisă. Granulaţia făinii influenţează procesele de formare a aluatului şi de uscare, determină randamentul şi calitatea pastelor făinoase fabricate. Din făinurile grişate cu granulaţia 150-500 microni se produc paste făinoase cu rezistenţă mare, având suprafaţa netedă, lucioasă, şi secţiunea sticloasă şi de culoarea chihlimbarului.La prepararea aluatului făinurile grişate se umflă mai lent, formează mai încet aluatul, reţin mai puţină apă, şi uşurează operaţiile ulterioare de uscare. Conţinutul în gluten, determină însuşirile tehnologice ale aluatului la modelare şi uscare, şi influenţează elasticitatea şi în general calitatea pastelor făinoase. 4.3.2. Apa Cea de a doua materie de bază – apa – necesită, de asemenea, condiţii speciale pentru fabricarea pastelor făinoase, cum sunt duritatea şi temperatura. Duritatea apei influenţează direct însuşirile glutenului şi datorită acestuia şi ale aluatului şi pastelor făinoase. Apa dură îmbunătăţeşte calitatea aluatului. Se recomandă pentru fabricaţie apă dură de 13-18 grade şi apă foarte dură de 19-30 grade duritate. La alegerea temperaturii apei se ţine seamă că prin creşterea temperaturii aluatului se măreşte fluiditatea aluatului, care poate servi calităţii, însă peste anumite nivele ea dăunează, degradând glutenul. 4.3.3. Alte materii pentru fabricarea pastelor făinoase Ouăle, folosite la fabricarea pastelor făinoase, sunt importante pentru valoarea lor nutritivă, dar mai ales pentru influenţarea favorabilă a culorii, datorită pigmenţilor conţinuţi în gălbenuşuri. Se folosesc gălbenuşuri de ou, care se separă în unităţile de producţie sau se primesc sub formă de amestec sau praf. Spanacul, tomatele şi morcovul, servesc pentru aportul de minerale, provitamine, vitamine şi materii colorante naturale, ce imprimă produselor o culoare specifică. Se folosesc sub formă crudă, de pastă sau uscate. Pentru pregătirea compoziţiilor de umplere a pastelor făinoase se recurge la o gamă largă de materii bogate în proteine, grăsime, vitamine, etc., care completează valoarea alimentară şi însuşirile organoleptice ale alimentelor respective.

4.4. Prepararea aluatului pentru paste făinoase 136

Tehnologia prelucrării produselor agricole

4.4.1. Procesele ce au loc la prepararea aluatului pentru paste făinoase Spre deosebire de celelalte tipuri de aluat, cel destinat fabricării pastelor făinoase are anumite caracteristici şi anume: este predominant făinos, celelalte materii nedepăşind 10%, este mai consistent, cantitatea de apă fiind redusă, ceea ce face ca aluatul să aibă o umiditate de circa 30%, însă cu toate acestea umidificarea particulelor se cere să fie cât mai completă, pentru a se forma întreaga cantitate de gluten. Cu ocazia formării aluatului au loc o serie de procese şi anume: hidratarea amidonului, formarea glutenului, înglobarea masei de ingrediente şi alte procese secundare. Hidratarea amidonului se bazează pe prezenţa apei şi pe capacitatea mare de hidratare a granulelor de amidon. Sub influenţa apei granulele de amidon se umflă, îşi măresc volumul, fără să-şi modifice structura şi forma. Dacă apa depaşeşte 45-500C se degradeaza structura amidonului. Formarea glutenului secondează hidratarea făinii şi se datorează apei, care împreună cu substanţele proteice specifice generează gluten. Substanţele proteice absorb de 2-2,5 ori mai multă apă decât greutatea lor proprie. Procesul este influenţat de cantitatea de apă introdusă în făină, care trebuie să fie suficientă fără a fi în exces, ceea ce ar scădea consistenţa aluatului. Frământarea intensă contribuie la o bună amestecare a făinii cu apă, deci la formarea glutenului, iar la temperatura de 20-30 0C însuşirile tehnologice ale aluatului sunt cele mai bune. Creşterea temperaturii slăbeşte calitatea glutenului. Integrarea ingredientelor în aluat este inportant a se face fără a altera elasticitatea şi plasticitatea, ponderea lor influenţând însuşirile tehnologice ale aluatului. 4.4.2. Frământarea aluatului Operaţia de frământare a aluatului se execută integrat cu modelarea lui prin presare (trefilare), folosindu-se în acest scop o instalaţie comună. Pentru frământare se utilizează una sau mai multe cuve succesive, în care se află axe cu palete şi melc care fac amestecarea şi în acelaşi timp deplasarea treptată spre evacuare a semifabricatelor. Deplasarea prin cuvă reprezintă timpul de frământare, care se reglează prin turaţia axului cu palete şi a înclinaţiei acestora, dar depinde şi de debitul de alimentare cu materii prime. După regimul baric în care funcţionează se detaşează două tipuri de instalaţii: -Cuve de frământare la presiune normală la care nu se face o etanşare a spaţiului de frământare, el fiind cel mai adesea deschis; 137

Tehnologia prelucrării produselor agricole

-Cuva de frămânatare sub vid, care are un capac etanş şi transparent pentru a supraveghea procesul. Prin intermediul unei pompe în cuvă se realizează o reducere a presiunii la 500-700 mm coloană de apă. La unele instalaţii vidul creat în cuva de frământare, prin efectul de aspiraţie, este folosit şi pentru alimentarea cu făină. Avantajele calitative pe care le asigfură frământarea sub vid se datoresc reducerii tendinţei aluatului de a îngloba cantităţi mici de aer, care determină aspectul făinos. Aluatul obţinut în vid este mai compact, se previne oxidarea substanţelor colorante (carotenice) din făină, iar după uscare produsul are o structură mai apropiată de cea a bobului de grâu. Modul de circulaţie a semifabricatelor şi construcţia cuvei diferenţiază frământătoarele în: -instalaţii cu o singură cuvă de frământare, care primeşte materiile prime pe la un capăt şi debitează aluat pe la celălalt capăt ; -instalaţie cu două cuve de frământare paralele, care este destinată să acopere debitul mare de aluat necesitat de linia de fabricaţie în care sunt montate; -instalaţii cu două cuve de frământare suprapuse, la care semifabricatele din prima cuvă trec în cea de-a doua, prelungind şi intensificând în acest mod operaţia de amestecare a componentelor şi de umezire a făinii. 4.5. Modelarea aluatului pentru paste făinoase Modelarea aluatului pentru paste făinoase reprezintă faza tehnologică în care se imprimă aspectul dorit pentru viitoarele produse şi se creează forme geometrice cu secţiuni reduse ale peretelui de aluat, ceea ce uşurează uscarea şi apoi fierberea înainte de a fi consumate. Operaţiile de modelare a aluatului constau din trefilare, tăierea firelor după anumite tehnici şi aşezarea lor în diferite variante adecvate pentru uscare şi ambalare. 4.5.1. Variante de modelare a aluatului Pentru obţinerea de paste făinoase cu pereţi subţiri se folosesc mai multe variante tehnologice: -modelarea unor fire pline, cu secţiune de forme variate, care se taie la dimensiuni reduse, în cazul pastelor scurte, la 15-40 cm pentru pastele lungi şi la mărimi de peste 40 cm pentru cele medii, care se modelează suplimentar; -modelarea unor fire cu gol interior (macaroane), care la rândul lor pot avea secţiuni de forme foarte diverse; prin tăierea acestora se obţin paste făinoase scurte de forme foarte variate şi paste lungi; -modelarea de foi din care apoi prin tăiere longitudinală şi pliere se obţin paste făinoase scurte şi umplute cu diferite compoziţii. Execuţia acestor modelări se face cu ajutorul instalaţiilor de presare cu funcţionare continuă, la care elementul determinant pentru acest proces îl 138

Tehnologia prelucrării produselor agricole

reprezintă matriţa, cu orificiile sale pentru trefilarea aluatului. Acestea sunt în principal de următoarele tipuri: -orificii care realizează o scurgere laminară (uniformă) în toată secţiunea de ieşire, mijloc prin care se modelează produsele al căror fir de aluat este liniar şi are pe toată lungimea aceeaşi secţiune; -orificii la care curgerea este neuniformă între diferitele zone ale suprafeţei libere, ceea ce face ca viteza de curgere să fie inegală; pe acest principiu se realizează produse care au formate foarte variate; -orificii cu curgere mixtă, respectiv într-o zonă viteza de curgere este uniformă, iar în altele are loc curgere neuniformă; -orificii la care în interior este montat un tel ce face ca aluatul modelat să aibă un gol continuu, care poate fi o gaură uniformă pe toată lungimea, cum este cazul macaroanelor, sau goluri de forme variate, în funcţie de modul în care are loc curgerea. 4.5.2. Factorii care influenţează calităţile tehnologice pentru modelare ale aluatului Modelarea pastelor făinoase se face în bune condiţii dacă aluatul este plastic, deformându-se şi modelându-se cu uşurinţă, şi dacă are o bună elasticitate, datorită căreia să-şi menţină forma în timpul solicitărilor ulterioare la care este supus la pregătirea pentru uscare, la ambalare, etc. Comportarea tehnologică la modelare a aluatului este influenţată de curgerea lui prin matriţe şi este determinată de calitatea făinii, de caracteristicile aluatului şi de condiţiile de presare. Calitatea făinii influenţează prin cantitatea şi calitatea glutenului şi prin fineţe. Aluatul pregătit din făină cu conţinut ridicat de gluten, cu bune însuşiri elastice, are o bună consistenţă, plasticitate şi elasticitate. Cantitatea redusă de gluten sau slaba lui calitate fac ca aluatul să se modeleze uşor, însă el nu îşi menţine forma, iar la uscare şi manipulare se fisurează. Caracteristicile aluatului ce determină calităţile tehnologice la modelare sunt consistenţa şi alţi factori ce o influenţează, cum sunt umiditatea şi temperatura. -Consistenta aluatului, datorită forţelor de frecare care se generează la suprafeţele de alunecare ce intervin în timpul modelării, provoacă sistemul de rezistenţă al acestuia. Înaintarea aluatului prin matriţă (curgerea) nu este uniformă pe toată secţiunea orificiului de modelare, straturile laterale care aderă pe suprafaţa matriţei deplasându-se mai lent decât pe cele interioare. Nivelul consistenţei aluatului influenţează direct rezistenţa şi respectiv curgerea aluaturilor moi, având o curgere neuniformă, iar la aluaturile consistente curgerea este mult mai ordonată. -Umiditatea aluatului influenţează invers proporţional consistenţa şi în raport de aceasta forţa de presare necesară la modelare. Pentru fiecare sortiment este necesară o anumită consistenţă a aluatului. Aluatul cu umiditate mare uşurează presarea, însă semifabricatele modelate se deformează uşor, în timp ce aluaturile mai puţin umede se 139

Tehnologia prelucrării produselor agricole

modelează mai greu, însă semifabricatele îşi menţin forma. Corespunzător se modifică productivitatea maşinilor de modelat. Procesul de uscare este legat direct de nivelul de umiditate al aluatului, mărindu-se odată cu acesta. -Temperatura aluatului condiţionează modelarea, ca urmare a modificării rezistenţei pe care o opune la trecerea prin matriţă. Prin creşterea temperaturii aluatului consistenţa scade pentru ca la 550C consistenţa să se mărească datorită gelatinizării amidonului şi coagulării substanţelor proteice, care are ca urmare reducerea plasticităţii şi a elasticităţii lui. Procesul trebuie condus la temperaturi ale aluatului de cel mult 400 50 C, evitându-se aluatul foarte cald (ars) care are o suprafaţă zgrunţuroasă şi cu crăpături. Temperatura se reglează prin apa de preparare şi prin răcirea instalaţiilor de modelare. 4.5.3. Conducerea procesului de modelare Frământarea şi modelarea aluatului se conduc în aşa fel încât debitul agregatelor să fie corelat cu capacitatea de producţie a liniilor, iar semifabricatele să fie de înaltă calitate. Pentru a fi de bună calitate, semifabricatelor modelate li se cere să aibă suprafaţa netedă, omogenă, uşor mată fără a fi aspră, cu rupturi sau urme de uscare excesivă prin zvântare. Culoarea trebuie să fie galbenalbicioasă sau galben-crem, corespunzător compoziţiei aluatului de aceeaşi intensitate pe toată suprafaţa şi să nu se închidă ulterior. Tăierea aluatului modelat definitivează mărimea pastelor făinoase. Se efectuează tăierea prin mai multe procedee: -Tăierea pastelor lungi uniformizează lungimea firelor de aluat corespunzător cerinţelor sortimentului fabricat. Tăierea firelor de aluat se face în cele două variante menţionate anterior. Organizarea modelării şi a tăierii aluatului pentru paste făinoase lungi trebuie condusă în aşa fel încât să se reducă excedentul de aluat, care devine deşeu şi se recirculă, irosind energie, manoperă şi ore de funcţionare maşină. -Tăierea pastelor medii este în strânsă legătură cu operaţia de finisare a acestora prin împletire şi formare de grămezi, realizându-se simultan cu aceasta. Ea se efectuează corelată cu operaţia de modelare propriu-zisă. -Tăierea pastelor scurte este determinantă pentru obţinerea formatului produselor finite. Ordonarea pe vergele de uscare a pastelor lungi se face diferenţiat, în raport de instalaţia de modelare, astfel: -în cazul matriţelor dreptunghiulare firele de aluat sunt preluate continuu de un dispozitiv special care le aşează pe vergele şi le taie la lungimea necesară; -pentru matriţele cilindrice, la care uscarea se face pe vergele, se taie un set de fire de aluat, se distribuie ordonat şi uniform, după care se taie la lungimea necesară. Pentru cazul în care aluatul este uscat în casete, se face 140

Tehnologia prelucrării produselor agricole

întâi tăierea firelor la lungimea necesară şi apoi urmează aşezarea lor în casete. Pregătirea pastelor medii pentru uscare se face în două moduri şi anume; -prin împletire (la tăiţei şi fidea), situaţie în care se urmăreşte aşezarea unor fascicule de fire sub forma unor rulouri (păpuşi) ce uşurează uscarea şi manipularea; -prin formarea de grămezi sau gheme simple, la care firele de aluat tăiate la o anumită lungime sunt lăsate să cadă liber, ceea ce face să se realizeze un grupaj de semifabricate ce este trecut ca atare la operaţiile ulterioare de uscare. 4.6. Uscarea pastelor făinoase 4.6.1. Procesul de uscare a pastelor făinoase Uscarea pastelor făinoase reduce conţinutul lor în apă şi le imprimă anumite însuşiri calitative, iar masa organică se păstrează bine, având o mare stabilitate în timp. La uscarea pastelor făinoase intervin două procese: -excesul de umiditate de la suprafaţa aluatului este cedat aerului din mediul ambiant, adus în acest scop la parametrii care îl fac absorbant; pentru a facilita acest proces pastele făinoase se modelează în formate care au o suprafaţă exterioară foarte mare ceea ce intensifică schimbul de umiditate; -pe măsură ce la suprafaţa produselor se produce o pierdere de umiditate, între zona exterioară şi cele interioare se creează un dezechilibru, în ceea ce priveşte conţinutul în apă şi ca urmare are loc un proces de migrare a apei din straturile interioare spre cele exterioare. Cu cât pereţii aluatului modelat sunt mai subţiri cu atât modificările de umiditate sunt mai rapide şi mai uniforme în ceea ce priveşte distribuţia lor în secţiune. În general, uscarea trebuie să fie uniformă în toată secţiunea produsului. Dacă vehicularea aerului de uscare se face numai pe anumite feţe ale produsului pierderea apei este inegală, atât la produsele cu secţiune plină cât şi la cele cu gol interior, ceea ce duce la crăparea şi deformarea lor. Prin aşezarea convenabilă a semifabricatelor şi prin distribuţia aerului de uscare pe toate feţele, schimbul de umiditate este mai uniform, produsul îşi menţine forma şi se obţin paste de bună calitate. Procesul de uscare este determinat de particularităţile schimbului de umiditate dintre aluat şi mediu, de viteza de uscare şi de modul de aşezare a semifabricatelor în fluzul de aer pentru uscare. Schimbul de umiditate dintre aluat şi aer este condiţionat la rândul său de umiditatea relativă şi temperatura aerului. Prin reducerea umidităţii relative şi prin creşterea temperaturii aerului, capacitatea lui de a absorbi vaporii de apă din aluat creşte. La baza uscării stau procesele desorbţiei prin care aluatul cedează apă mediului exterior şi sorbţiei prin care aluatul se îmbogăţeşte în umiditate, pe care o preia din mediul înconjurător. 141

Tehnologia prelucrării produselor agricole

-Desorbţia sau uscarea aluatului are loc prin evaporarea apei la suprafaţa semifabricatelor şi este favorizată de umiditatea relativă scăzută şi temperatura mai ridicată a aerului. La anumite nivele ale umidităţii semifabricatelor şi umiditatea relativă a aerului se produce un echilibru care nu mai permite schimbul. -Sorbţia sau creşterea umidităţii aluatului este un proces nedorit în producţia de paste făinoase. El intervine în cazul unor defecţiuni de conducere a procesului şi duce la consumuri suplimentare de energie şi le prelungeşte ciclul de fabricaţie. Viteza de uscare a pastelor făinoase este determinată de temperatura şi umiditatea relativă a aerului ambiant şi de viteza lui de circulaţie faţă de aluat. -Creşterea temperaturii aerului de uscare măreşte capacitatea lui de absorbţie pentru apă şi încălzeşte aluatul, ceea ce intensifică deplasarea umidităţii din zonele centrale spre exteriorul aluatului (fenomenul de termodifuzie). -Umiditatea relativă scăzută a aerului determină o mărire a afinităţii lui pentru apă, favorizând un schimb mai intens între aluat şi mediu. -Intensitatea circulaţiei aerului de uscare peste aluatul modelat influenţează într-o mare măsură viteza de uscare, însă şi sub acest aspect se cere să se evite provocarea unei uscări prea puternice şi prea rapide. Aşezarea semifabricatelor pentru uscare condiţionează eficienţa produsului prin grosimea stratului şi densitatea semifabricatelor, deoarece se influenţează circulaţia aerului şi prin aceasta uniformitatea şi timpul de uscare. -pastele făinoase scurte se aşează sub forma unor straturi uniform distribuite pe rame cu sită sau benzi transportoare din împletitură, care permit o bună circulaţie a aerului; -pastele făinoase medii se pregătesc pentru uscare prin împletirea sau formarea ghemelor, urmată de aşezarea lor sub forma unor straturi uniform repartizate pe sită sau pe benzi; -pastele făinoase lungi se pregătesc pentru uscare prin suspendarea lor pe vergele, cu care vor fi introduse în uscător la lungimea dorită, urmată de tăierea la o anumită lungime, sau prin tăierea firelor de aluat (mai ales pentru macaroane) şi aşezarea lor ordonată în casete. 4.6.2. Metode de uscare a pastelor făinoase Uscarea intermitentă a aluatului constă în trei faze: o preuscare rapidă, care elimină intens apa aflată în straturile exterioare a semifabricatelor, un interval de repaus, în care se produce redistribuirea umidităţii pe secţiunea aluatului, şi apoi, uscarea finală, care elimină lent diferenţa de apă până la umiditatea prescrisă pentru produsul finit. -Preuscarea se efectuează timp de 20-180 min. şi se caracterizează prin eliminarea a 25-30% din apa ce urmează a fi evacuată din aluat; se va preveni suprauscarea care duce la crăparea superficială a produselor, dar, în 142

Tehnologia prelucrării produselor agricole

acelaşi timp, să se obţină o cât mai mare reducere a umidităţii din masa de aluat. Tehnologia de preuscare constă din suflarea forţată a unui curent de aer peste masa de semifabricate. Se obţine o eficienţă mai ridicată dacă se foloseşte aer la temperatura de 45-500C şi o umiditate relativă de 35-50%, deci cu o mare capacitate de a absorbi apa. După preuscare semifabricatele se repauzează pentru ca umiditatea din straturile interioare să migreze spre exterior şi să creeze noi disponibilităţi de apă, care să fie evaporate la suprafaţa produsului. Durata este de 15-18 h în atmosferă umedă şi se poate reduce la 1,5 –2 h, la o temperatură de 350C şi o umiditate relativă a aerului de 90%. -Uscarea finală a semifabricatelor determină eliminarea apei ca urmare a măririi treptate a capacităţii aerului de a o evapora din aluat. La uscătoarele cu flux continuu se reduc treptat temperatura şi umiditatea relativă a aerului, până ajunge, la nivelul mediului ambiant realizând stabilizarea sau răcirea pastelor făinoase, măsură care evită fulgerarea pastelor făinoase şi conduce la produse de bună calitate. Uscarea continuă la capacitatea de uscare constantă a aerului constă din deplasarea semifabricatelor, dar parametrii aerului menţinându-se constanţi. Procesul de uscare este lung, capacitatea de uscare a aerului fiind tot timpul scăzută, influenţează negativ calitatea produselor şi determină blocarea suprafeţelor de productie şi a utilajelor un timp mai îndelungat, iar cheltuielile de fabricaţie sunt mult mai mari. Uscarea continuă cu mărirea treptată a capacităţii aerului de a evapora apa din semifabricate reprezintă una din metodele cele mai răspândite. Se urmăreşte ca prin umiditatea relativă şi temperatura aerului, prin viteza de mişcare, direcţia de circulaţie şi durata de acţiune a aerului faţă de aluat să se asigure eliminarea treptată şi într-un timp cât mai scurt a umidităţii din aluatul modelat ce se usucă, în condiţiile obţinerii unei calităţi corespunzătoare şi a unor consumuri de energie reduse. Aerul de uscare trebuie să aibă o capacitate de uscare mai mică la început şi în creştere spre sfârşitul procesului, deoarece ritmul de deplasare a umidităţii în interiorul masei scade pe măsură ce se reduce conţinutul în apă. Temperatura de uscare trebuie să fie la începutul procesului de 18….240C, urmând să crească treptat la 30….350C pentru sortimentele mai sensibile la uscare (macaroane şi spaghete) şi de 40…45 0C pentru celelalte sortimente, iar umiditatea relativă a aerului se recomandă a fi în prima parte a uscării de 55-60% şi să scadă pe măsură ce se urmăreşte mărirea capacităţii lui de uscare. Şi în acest caz intervin fazele distincte de preuscare care elimină o cantitate mare de aer într-un timp scurt şi de uscare, care finalizează procesul. Uscarea în contra curent constă din circulaţia în sensuri opuse a aerului şi semifabricatelor, ceea ce face ca semifabricatele cu umiditatea mai mică să vină în contact cu aerul proaspăt, care are capacitatea cea mai mare de uscare. Parcurgând masa de semifabricate supuse uscării, temperatura aerului scade, umiditatea lui relativă creşte, iar întâlnind zone cu 143

Tehnologia prelucrării produselor agricole

semifabricate mai umede, el continuă să preia şi să se îmbogăţească în umiditate, conducând la o intensificare a procesului şi la o creştere a capacităţii de uscare. 4.7. Ambalarea pastelor făinoase Ambalarea pastelor făinoase îndeplineşte funcţiile de protecţie a produselor, asigură o prezentare atractivă pentru consumator şi serveşte pentru păstrarea integrităţii unei porţii. Se folosesc ambalaje diverse: pungi şi plicuri din materiale transparente, cutii de carton de diverse capacităţi în funcţie de sortimentul ambalat şi de cererea pieţei. Pentru marii consumatori (spitale, unităţi militare, cantine, grădiniţe, internate şi unităţi de alimentaţie publică) se pot livra în vrac, în ambalaje de mare capacitate (până la 10-25 kg). O atenţie deosebită se va acorda răcirii pastelor făinoase înainte de ambalare pentru a evita apariţia fenomenului de condens în cazul ambalajelor etanşe, care are ca efect deprecierea aspectului organoleptic şi afectează valoarea alimentară şi igienică a pastelor făinoase. 4.8. Factorii care influenţează păstrarea pastelor făinoase Se cer condiţii stricte, în mod deosebit la păstrarea calităţii pastelor făinoase cu umplutură din carne de tipul Tortelini, la care durata conservării după uscare este determinată în mod direct de către umplutură, care având umiditate mai mare este supusă degradării prin mucegăire, sau poate să apară o creştere a acidităţii peste valorile prescrise. Pe de altă parte, când umplutura este uscată în mod corespunzător pe parcursul fabricării produsului, ea poate să mai piardă din umiditate până în momentul conservării, iar uscarea excesivă şi întărirea face ca fierberea şi pregătirea culinară a pastelor să devină dificile. Aceste aspecte condiţionează în mod practic durata de păstrare a pastelor umplute, limita neputând să depăşească două-trei luni, numai că acest tip de paste sunt apreciate în stare proaspătă de către consumatori şi procesul tehnologic trebuie să se desfăşoare astfel încât durata de conservare să fie mică. Liniile moderne de fabricaţie în flux continuu asigură producerea pastelor cu umplutură care să fie puse în consum după una sau două zile. Pastele făinoase depozitate timp îndelungat, dacă condiţiile igienicosanitare sunt necorespunzătoare, se pot infesta cu dăunători, cei mai frecvenţi fiind : gărgăriţa orezului (Calandra oryzae); gărgăriţa grâului (Calandra granaria) şi molia comună (Ephestria kühniella). Prin roadere, gărgăriţele formează găuri şi galerii în paste, iar larvele de molie produc aglomerări de fire lipicioase şi rozătura provenită de la gărgăriţe. În ambele cazuri calitatea produselor este compromisă. Infestarea apare în cazuri rare când se foloseşte făină infestată cu ouă ale acestor insecte şi numai atunci când se folosesc instalaţii de uscare de tip vechi cu temperaturi joase. Instalaţiile noi de uscare distrug orice formă de infestare datorită temperaturilor înalte. Eventualele infestări se datoresc depozitării timp îndelungat, dăunătorii provenind din depozitele de făină amplasate în vecinătate, precum şi din sălile de producţie. Pentru evitarea infestării trebuie luate măsuri de dezinsectizare similare cu cele pentru cereale şi făină. 144

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Sterilizarea, se practică pentru garantarea conservării unor sorturi de paste făinoase şi produse de patiserie. Se folosesc metode fizice (încălzirea, iradierea) şi chimice (sterilizarea cu gaze). Pentru menţinerea prospeţimii unor paste se aplică sterilizarea după presare, care constă în condiţionarea la temperatură înaltă (75-100o C) şi umiditate sporită, timp de câteva secunde până la câteva minute, funcţie de sortiment şi dimensiunea pastelor. Astfel de produse sunt compacte şi nu au fisuri microscopice la suprafaţă motiv pentru care în timpul depozitării nu sunt atacate de agenţi microbieni şi pot fi conservate timp îndelungat. Pastele făinoase cu umplutură se sterilizează, conform procedeelor moderne prin intercalarea în fluxul tehnologic a instalaţiei de sterilizare prin iradiere. Se pot folosi raze infraroşii cu lungime de undă scurtă între 0,1 şi 1 µ sau sterilizarea cu microunde, cu precizarea că se depreciază gustul produselor prin creşterea acidităţii. Pentru sterilizarea cu gaze se foloseşte azotul, anhidrida carbonică, amestec în părţi egale de azot şi bioxid de carbon iar pentru produsele ambalate în pungi, protoxidul de azot. Aceste gaze au acţiune intensă asupra bacteriilor, sporilor şi mucegaiului, nu sunt toxice, inerte şi pătrund bine în produsele sterilizate. Ambalarea. Împachetarea produselor făinoase asigură protecţia faţă de agenţii fizico-chimici şi mecanici, contribuind la păstrarea calităţii pe durata până în momentul conservării. Tehnica ambalării pune mare accent pe materialele de ambalaj, la alegerea cărora au importanţă proprietăţile fizice ale acestora ca rezistenţa, elasticitatea, alungirea, permeabilitatea (pentru apă, vapori de apă, gaze şi substanţe aromate) şi stabilitatea lor chimică şi însuşirile de prelucrare (sudare, lipire, contracţia termică). Cel mai frecvent se folosesc materiale termoplastice (polietilenă, policlorură de vinil, clorură de poliviniliden), apoi hârtiile speciale (tratate sau caserate), celofanul, foliile de aluminiu şi cartoanele. Pastele făinoase se ambalează prin învelire în foaie de celofan termosudabil, care asigură preambalarea intimă, iar apoi pachetele se introduc în ambalaje de transport (lăzi). Prin acest mod de ambalare se asigură cel mai înalt grad de protecţie a produselor împotriva schimbului de umiditate cu mediul exterior (pastele fiind higroscopice) iar lăzile de transport evită acţiunea directă a solicitărilor mecanice care se exercită asupra produselor în timpul manipulării şi transportului.

145

Tehnologia prelucrării produselor agricole

CAPITOLUL 5 FABRICAREA AMIDONULUI Amidonul este principalul polizaharid de rezervă din boabele de cereale, leguminoase, tuberculi de cartof şi rădăcini de manioc. Amidonul este un polimer funcţional foarte important în alimentaţie din cauza puterii gelifiante, vâscozifiante, fixatoare de apă şi adezive. Granulele de amidon sunt entităţi semicristaline formate din două molecule, amilază 26-28 % şi amilopectină 72-74 %, aşezate în straturi concentrice şi insolubile în apă rece. Industria amidonului este în plină expansiune, se cunosc circa 1000 produse finite din amidon şi derivate, cu utilizări foarte variate, obţinute prin modificări fizico-chimice, hidroliză enzimatică şi combinarea acestora. Cartof

Grâu

Porumb

Măcinat

Industrie agro-alimentară

Industria hârtiei

Industria chimică

Industria textilă, construcţii, metalurgie

Industrie energetică

Fig. 21. Utilizări industriale ale amidonului obţinut din cereale şi cartof Sunt puţine date statistice referitoare la acest sector, în anul 1998 producţia mondială de amidon se cifra la 50 milioane tone, SUA producea 24 milioane tone (50% din piaţa mondială). Producţia europeană de amidon la nivelul anului 1998 a fost de aproape 8 milioane tone, cu o creştere anuală de 5%. Franţa asigură un sfert din producţia europeană. Principalele materii prime folosite pentru fabricarea amidonului sunt porumbul, grâul şi cartoful. 146

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Comparativ cu măcinatul, fabricarea amidonului constă în fracţionarea constituenţilor bobului pe cale umedă, utilizând mari cantităţi de apă. Dacă utilizăm ca materie primă grâul, se utilizează ca produs de bază făina din care se separă cu ajutorul apei amidonul şi glutenul. Se utilizează mai multe procedee de extracţie care diferă prin cantitatea de apă folosită şi tehnicile de separare a amidonului şi glutenului (spălare cu apă, decantarea, centrifugarea). Metodele reprezentative de separare a amidonului şi glutenului sunt: -

separarea solid-solid (procedeul Martin)- constă în extragerea amidonului şi glutenului dintr-un aluat cu hidratare comparabilă cu un aluat pentru panificaţie (60 l apă pentru 100 kg făină) prin malaxarea în prezenţa unui curent slab de apă, recuperarea proteinelor separate pe o sită şi izolarea amidonului prin centrifugarea apei de spălare prealabil filtrate pentru separarea fibrelor reziduale; separarea lichid-solid (procedeul Raisio) - glutenul şi amidonul sunt separate prin centrifugare. Făina este pusă în suspensie în apă (150 l apă pentru 100 kg făină), iar după o perioadă de repaus, amidonul este izolat prin centrifugare. Glutenul este menţinut în dispersie peste 40 minute la temperatura de 400C, se produc aglomerări şi se separă prin centrifugare de amidon. Prin prelucrarea în amidonerie a 1000 kg grâu rezultă: 200 kg tărâţe; 100 kg produse solubile în apă (proteine solubile tip albumine şi globuline); 80 kg gluten; 470 kg amidon A (granule mari cu diametrul 20-25 microni); 80 kg amidon B (granule mici cu diametrul 2-10 microni).

147

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Sămânţă

Măcinare Tărâţe + germeni Făină

Frământare

Spălare

Gluten

Uscare Măcinare

Lapte de amidon Gluten vital Tărîţe reziduale

Eliminarea învelişurilor

Separare

Concentrare

Amidon B

Spălare

Substanţe solubile

Amidon A

Fig. 22. Principiul de funcţionare al unei amidonerii de grâu 5.1. Procesul tehnologic de fabricare a amidonului Măcinatul pe cale umedă, folosit de regulă în aminoderii, are scopul de a separa amidonul în stare de puritate cât mai mare şi se bazează pe înmuierea boabelor astfel încât să se poată separa constituenţii în funcţie de natura biochimică, în fracţiunile amidon, proteine, germeni, fibre celulozice şi tărâţe. Se pot folosi ca materie primă în amidonerie: grâul, porumbul, orezul, sorgul şi cartoful. Condiţiile de înmuiere sunt diferite ţinând cont de mărimea boabelor şi conţinutul în pigmenţi. 148

Tehnologia prelucrării produselor agricole

5.1.1. Înmuierea Înmuierea se realizează după curăţirea boabelor, prin care se îndepărtează toate impurităţile. Scopul acestei operaţii este hidratarea boabelor, disocierea reţelei proteice şi eliminarea constituenţilor solubili. Pentru înmuiere se foloseşte apă care conţine 0,2-0,4% anhidridă sulfuroasă, cu temperatura de 50oC, un interval de timp de 24-48 ore. Reactivul rupe legăturile S-S şi dezorganizează reţeaua proteică care înconjoară grăunciorii de amidon. În cazul grâului, măcinatul pe cale umedă în amidonerii prezintă inconvenientul de a modifica structura glutenului, prin ruperea legăturilor SS esenţiale în menţinerea conformaţiei gliadinelor şi gluteninelor. Din această cauză extracţia glutenului este precedată de măcinatul pe cale uscată. În cazul porumbului, dacă boabele se usucă cu temperaturi prea ridicate, este prejudiciată puritatea amidonului, deoarece proteinele denaturate nu se mai solubilizează şi rămân legate de granulele de amidon. Folosirea anhidridei sulfuroase oferă în plus avantajul de a împiedica dezvoltarea microorganismelor în timpul înmuierii boabelor. Totuşi chiar în prezenţa SO2 se dezvoltă unele bacterii care produc acid lactic. Operaţia de înmuiere este continuă, se realizează în contracurent prin trecerea boabelor prin mai multe cuve. La sfârşitul operaţiei, apa de înmuiere conţine cca. 60 g/l substanţe solubile din boabe. Aceste ape concentrate de regulă se amestecă cu invelişurile boabelor separate şi germenii şi rezultă un aliment valoros pentru animale. Apa limpede este reintrodusă în circuitul de înmuiere. 5.1.2. Degermarea prin măcinat grosier Această operaţie nu era folosită la început în amidonerii. În prezent pentru a recupera germenii (cei de grâu folosiţi pentru extracţia de grăsimi pentru industria cosmetică, cei de porumb folosiţi pentru extracţia uleiului alimentar), se execută un măcinat grosier asupra boabelor înmuiate folosind organe active tip valţuri dinţate cu ecartament reglat pentru a păstra germenii intacţi. Germenii se pot separa prin simpla flotaţie, deoarece plutesc la suprafaţa apei, în timp ce amidonul şi proteinele asociate în particule mai mari de şrot se sedimentează. Această operaţie de separare este accelerată prin folosirea de hidrocicloane. În continuare germenii sunt spălaţi pe site, uscaţi şi introduşi în prese pe fluxul de extracţie a uleiului. Turtele rezultate se folosesc în alimentaţia animalelor. 5.1.3. Măcinatul fin şi cernerea Pentru separarea completă a granulelor de amidon de alţi constituenţi existenţi în şrot după măcinatul grosier, celulele sunt dezintegrate printr-un măcinat fin realizat cu valţuri netede. Cernerea se face în doi timpi pe site curbe, în semilună şi are scopul de a separa părţile fibroase. Prima cernere, pe site de 550 microni izolează particulele grosiere, iar a doua cernere pe 149

Tehnologia prelucrării produselor agricole

site de 100 microni pentru particule fine. Aceste particule celulozice se presează, se usucă şi se amestecă cu alte subproduse. 5.1.4. Rafinarea amidonului şi proteinelor Decantarea pe plan înclinat în curent de apă a fost utilizată o perioadă îndelungată în amidoneriile pentru cartof. Dificultăţile de separare a amidonului şi proteinelor din cereale necesită 2-3 operaţii. Rafinarea se realizează prin centrifugare continuă urmată de filtre rotative pentru a recupera fracţiunile proteice, care se usucă şi se folosesc ca furaje pentru animale, singure sau în amestec cu alte coproduse (la porumb) sau pentru alte destinaţii: panificaţie, produse de cofetărie şi alte produse alimentare (în cazul grâului). Sămânţă

Curăţire

Înmuiere

SO2

Degerminare

Germeni

Măcinare umedă

Uscare

Borhot

Separare

Extracţie

Substanţe proteice

Centrifugare

Ulei

Turte

Lapte de amidon

Deshidratare

Amidon

Fig. 23. Filiera clasică în amidoneria de porumb 150

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Laptele de amidon este în prezent din ce în ce mai mult prelucrat în hidrocicloane dispuse în baterii. Amidonul purificat, care conţine mai puţin de 0,3% substanţe proteice este separat de apă pe filtre rotative şi uscat cu ajutorul unor uscătoare pneumatice. Dar laptele de amidon poate fi tratat în funcţie de modul de fabricaţie pentru a fi transformat în diverse produse derivate: compuşi de hidroliză, amidon modificat sau pregelatinizat. 5.1.5. Produse şi co-produse de la fabricarea amidonului Măcinatul pe cale umedă permite separarea amidonului aproape pur (conţine mai puţin de 0,3% proteine); o fracţiune bogată în proteine (6070%); părţi solide provenite de la înmuiere care conţin 35% proteine solubile, 26% acid lactic, 18% minerale şi 7% acid fitic, germeni bogaţi în lipide, fibre celulozice reprezentate de învelişurile boabelor. Co-produsele sunt amestecate fără amidon şi rezultă un produs pentru alimentaţia animalelor numit borhot, dar este posibilă separarea fracţiunilor pentru a obţine proteine sau fibre în stare aproape pură prin centrifugare. 5.2. Sectoare utilizatoare de amidon Utilizările amidonului sunt foarte diverse. În industria agroalimentară: în alimentaţia umană se utilizează peste 50% din producţia mondială de amidon ca amidon nativ, modificat sau produse de hidroliză enzimatică ca: ingrediente, aditivi, agenţi lianţi, texturanţi, anticristalizanţi sau ca produse higroscopice şi îndulcitoare pentru industria ciocolatei, biscuiţilor, produse de cofetărie şi patiserie (prăjituri, îngheţată, bomboane, napolitane etc.), sucuri naturale, pastă de tomate, alimente dietetice, mezeluri, sosuri, maioneze, muştar, etc. Mai recent se folosesc ca produse pentru îndulcit deoarece au putere de îndulcire şi aport caloric inferior sau egal cu zaharoza, nu produce carii dentare, cu efect glicemic şi insulinic redus, din această cauză intră în compoziţia produselor dietetice. De exemplu sorbitolul este folosit pentru producerea vitaminei C, pentru alte produse farmaceutice, dar şi în cofetărie, chimie, metalurgie şi fabricarea ţigaretelor, sau în compoziţia pseudogrăsimilor. Amidonul se poate folosi şi în alimentaţia animalelor ca lapte de amidon, în cazul şarjelor impurificate, iar amidonul deshidratat intră în compoziţia unor reţete pentru nutreţuri concentrate pentru tineretul porcin. În industria hârtiei: se foloseşte amidon nativ sau modificat, introdus în masa de hârtie pentru a asigura coeziunea internă sau pentru a masca iregularităţile suprafeţei sau ca adeziv pentru cartoane ondulate şi ambalaje. În industria chimică: intră în compoziţia materialelor plastice (PVC, polietilenă, poliuretan); se foloseşte în industria farmaceutică, se foloseşte ca substrat de fermentaţie, iar produsele de hidroliză conduc la diverse principii active pentru antibiotice (penicilină(, vitamine (A, B, C, D), hormoni (insulină), vaccinuri, medicamente anticancerigene (interferon), proteze biocompatibile şi bioresorbabile, substituenţi de tesut (ser sanguin). 151

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Sorbitolul intră în compoziţia pastei de dinţi şi a unor produse cosmetice, unele produse de fermentaţie, intră în compoziţia detergenţilor ca agent anticalcar. Amidonul este folosit şi ca produs depoluant (ionii nemetalici în soluţie pot fi fixaţi de aimdon), în pictură se foloseşte ca gelifiant sau stabilizator de emulsii, în agrochimie este folosit ca liant pentru îngrăşăminte şi produse fitosanitare şi biopesticide. Amidonul intră în compoziţia unor produse noi, ca detergenţi biodegradabili şi plastice biodegradabile. De asemenea, se utilizează în industria textilă pentru: mărirea rezistenţei filtrelor în timpul ţesutului; fixarea culorilor; finisarea ţesăturilor; apretarea ţesăturilor. Amidonul se foloseşte şi în metalurgie ca liant, în exploatările miniere pentru separarea selectivă a mineralelor (Fe, Al, Fl, K) şi în construcţii ca regulator de uscare pentru betoane, antigel şi retardant al prizelor de beton, aditiv în materiale de construcţii şi întăritor în materialele refractare.

152

Tehnologia prelucrării produselor agricole

CAPITOLUL 6 FILIERA ORZ ŞI ORZOAICĂ PENTRU FABRICAREA BERII 6.1. Fabricarea malţului Berea, este o băutură mondială, obţinută exclusiv prin fermentaţie, fără distilare şi în fabricarea căreia se foloseşte malţ (orzoaică sau orz germinat), drojdie de bere, hamei şi apă. În unele ţări se acceptă adaos până la 15% din cantitatea de malţ de făină de porumb, orz sau manioc şi zahăr invertit în glucoză. Aceste adaosuri se practică în SUA, Franţa şi Africa de Sud pentru berea cu un conţinut mai ridicat de alcool. Malţul se obţine prin germinaţia controlată a orzoaicei şi orzului, nu este un produs finit şi foarte diferenţiat, dar trebuie să răspundă criteriilor pe care le cer fabricanţii de bere: calitate şi regularitate. Calitatea malţului depinde de calitatea orzului şi orzoaicei, dar mai ales de evoluţia culturii (condiţiile climatice, zona de cultură, tehnologia de cultură) şi tratamentele orzului şi orzoaicei după recoltare (condiţionarea, condiţiile de depozitare şi durata de conservare). Pentru producerea malţului este preferată orzoaica de primăvară provenită dintr-o zonă de cultură mai umedă şi răcoroasă deoarece are bobul mai mare şi pleve fine, energie germinativă ridicată, conţinut ridicat în amidon (60-65% din s.u.) şi conţinut redus de proteine (911,5% din s.u.). Orzul de toamnă de regulă are boabele neuniforme, pleve groase şi conţinut mai ridicat de substanţe proteice infuenţând calitatea malţului şi a berii. Malţul este utilizat de regulă pentru fabricarea berii, în medie se folosesc 13 kg malţ pentru 100 l bere (media mondială). În plus, malţul conţine substanţe colorante şi aromatice, foarte utile pentru fabricarea berii. În funcţie de bogăţia în enzime, malţul se foloseşte pentru produse dietetice şi ca activator de fermentaţie în panificaţie. Fabricanţii de bere care îşi respectă consumatorii, cer malţuri de calitate pentru a produce tipuri de bere şi mărci de bere care prezintă caracteristici calitative specifice. La nivel mondial, cantitatea totală de malţ care s-a exportat în anul 1997 a fost de 4,5 milioane tone. Primul exportator mondial de malţ este Franţa (1,05 milioane tone) urmată de: Belgia (663 mii tone), Anglia (365 mii tone), Canada (357 mii tone) şi Australia (324 mii tone).

153

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabel 42 Compoziţia chimică a malţului Componentul

Ponderea (%)

Amidon Materii azotate Pentozani Celuloză Zaharoză Zahăr reducător Săruri minerale Substanţe grase Vitamine Substanţe enzimatice

58-60 9-10 8-9 4-6 5-6 4 2,5 2,5 prezente prezente

6.1.1. Calitatea materiei prime pentru fabricarea malţului Producătorii de malţ au nevoie de orz brasicol, care să fie apt pentru fabricarea berii. Pentru aprecierea calităţii orzului şi orzoaicei cu destinaţia producerea malţului se analizează următorii indici de calitate: Puritatea varietală - Soiul şi varietatea este primul factor de variaţie a calităţii, prin caracteristicile sale. Extractul, energia germinativă, fineţea plevelor, natura şi conţinutul în proteine, intervine în toate etapele fabricării berii. Extractul corespunde tuturor componentelor bobului care sunt capabile să se dizolve în apă. Este vorba în primul rând de amidon, dar şi de proteine, minerale şi polifenoli care trebuie să asigure un extract maxim şi asigură un randament industrial ridicat de malţ. Puritatea varietală este indispensalilă. Amestecul de soiuri/varietăţi influenţează mărimea boabelor, viteza şi durata de germinaţie şi starea de dezagregare. Puritatea varietală trebuie să depăşească 93% şi se pune în evidenţă prin examen organoleptic luând în consideraţie caracteristicile morfologice ale boabelor. Folosirea seminţei certificate la semănat este esenţială pentru a garanta puritatea varietală, iar la recoltare şi recepţionare, este necesară compartimentarea pe soiuri pentru menţinerea omogenităţii materiei prime folosite pentru producerea malţului. Conţinutul în proteine – joacă un rol important în fabricarea berii, constituind substratul de nutriţie pentru drojdii în timpul fermentaţiei şi sunt principalii factori ai fineţii şi persistenţei spumei. Excesul de proteine reduce randamentul de brasaj şi îngreunează conservarea prin formarea unor precipitate cu taninurile din hamei. Orzul bogat în proteine se dezagregă lent, excesul de proteine frânează penetrarea apei, boabele rămân dure şi calitatea malţului scade. Orzul nu trebuie să fie nici bogat (peste 11,5%), dar nici sărac (sub 9%) în proteine. Conţinutul în proteine este un factor varietal, dar depinde şi de condiţiile climatice şi tehnicile culturale. Dirijarea fertilizării cu azot este determinantă pentru producerea de orz brasicol. 154

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Germinaţia – Pentru producătorii de malţ este necesar ca toate boabele să germineze simultan şi această exigenţă depinde esenţial de condiţiile de conservare. Orzul stocat în condiţii bune germinează fără probleme după repausul seminal. Pentru a nu fi declasat, un lot trebuie să germineze în proporţie de peste 95% în 5-7 zile. Repausul seminal este o caracteristică de soi care poate fi accentuat prin vremea umedă şi răcoroasă de la sfârşitul vegetaţiei. Uniformitatea – Calibrajul – În general (pentru aceeaşi varietate), conţinutul boabelor în amidon depinde de mărimea acestora şi condiţionează randamentul de malţ. Pentru producerea malţului prezintă interes numai boabele cu grosime mai mare de 2,5 mm, care trebuie să aibă ponderea cea mai mare, peste 80%. Boabele mai mici se folosesc numai în alimentaţia animalelor. Acest parametru este dependent de soi, tehnicile culturale (excesul de azot, atacul de boli şi dăunători, au ca efect reducerea calibrajului) şi condiţiile climatice din perioada de formare şi umplere a boabelor (temperaturile ridicate şi seceta influenţează mărimea boabelor şi favorizează şiştăvirea). Starea sanitară – Loturile de orz trebuie să fie sănătoase, lipsite de seminţe străine sau alte plante de cultură precum floarea–soarelui, care nu poate fi separată prin operaţia de curăţire şi datorită grăsimilor, este factor antispumă. Bolile instalate în lanurile de orz influenţează umplerea boabelor, iar boabele atacate de diverşi agenţi patogeni, germinează şi se dezagregă mai greu. Unele microorganisme şi mucegaiuri pot elimina substanţe (toxine) care se pot regăsi în bere. Umiditatea boabelor trebuie să fie sub 15%, acesta fiind un indicator al maturităţii boabelor şi al unei bune conservări, fară riscul de încingere sau instalare de mucegaiuri. Combaterea buruienilor din lanurile de orz, curăţirea combinelor, mijloacelor de transport şi a locurilor de stocare, sunt indispensabile pentru starea sanitară a materiei prime folosite în producerea malţului. Gradarea orzului pentru bere Începând cu recolta anului 2003 la recepţionarea orzului şi orzoaicei pentru bere se face gradarea pe baza caracteristicilor loturilor recepţionate. Tehnica de gradare ia în consideraţie lista oficială a soiurilor de orz şi orzoaică acceptate pentru bere şi factorii de gradare: caracteristicile organoleptice, masa hectolitrică, corpurile străine, boabe de orz şi orzoaică mai mari de 2,5 mm şi boabe caracteristice de orzoaică.

155

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabel 43 Planul de gradare pentru orzul pentru bere Factori de gradare

Grad 1

Caracteristici organoleptice specifice produsului sănătos Masa hectolitrică (kg/hl, min.) 65,0 Corpuri străine (max.) 3,0 Boabe de orz >2,5 mm (%, min.) 75,0

Grad 2 63,0 4,0 70,0 Tabel 44

Planul de gradare pentru orzoaica pentru bere Factori de gradare Grad 1 Caracteristici organoleptice specifice produsului sănătos Masa hectolitrică (kg/hl, min.) 67,0 Corpuri străine (max.) 3,0 Boabe de orzoaică >2,5 mm (%) 85,0

Grad 2 65,0 4,0 80,0

Orzul şi orzoaica pentru bere care nu întruneşte condiţiile pentru gradele 1 şi 2 va fi gradat conform planului de gradare Orz pentru hrana animalelor. Alocarea gradelor se face după efectuarea analizelor de laborator şi compararea cu valorile limită din planurile de gradare. Se acordă atenţie loturilor infestate cu dăunători vii (ouă, larve, adulţi) sau cu umiditate mai mare faţă de standardele în vigoare. Determinările suplimentare pentru însuşirile de malţificare ale orzului şi orzoaicei pentru bere sunt: -conţinutul în proteină, conform SR ISO 1871/2002 şi STAS 6283/484; -determinarea energiei germinative, conform SR 1634/1999; -masa a 1000 boabe, conform SR ISO 520/2002. Aceste determinări se efectuează la cerere şi nu vor afecta gradele alocate produsului respectiv. 6.1.2. Producerea malţului La fabricarea malţului pentru bere se pretează orzoaica de primăvară cu bobul mare şi coaja fină, având o energie germinativă ridicată, cu conţinut ridicat în amidon, de circa 60-65% din s.u. şi un conţinut redus de proteine de circa 9-11,5% din s.u. Producerea malţului este unul din puţinele procese tehnologice de prelucrare a produselor agricole boabe care necesită puritate până la nivel de soi, pentru a asigura o germinaţie uniformă, în timp scurt şi un randament ridicat de malţ caracterizat prin uniformitate şi regularitate. Producerea malţului cuprinde mai multe faze. Înmuierea boabelor. Orzul care vine din silozul de stocare unde a fost supus operaţiilor de calibrare, triere şi curăţire este pus într-o cuvă unde este supus hidratării prin alternarea sub apă şi în aer. Procedeul de înmuiere umed-uscată urmăreşte realizarea unui nivel de hidratare a boabelor după 156

Tehnologia prelucrării produselor agricole

fazele de menţinere a orzului în apă (înmuierea umedă) şi o anumită comportare fiziologică a orzului în fazele de menţinere fără apă (înmuiere uscată). Folosirea unei perioade de înmuiere uscată de 14-20 ore după hidratarea boabelor la 30% este favorabilă pentru reducerea sensibilităţii orzului la apă, iar a doua fază de înmuiere uscată de 14-20 ore după atingerea unui grad de hidratare a boabelor de 38%, permite încolţirea uniformă a boabelor. După apariţia colţului se execută a treia înmuiere sub apă, ajungându-se la un nivel de hidratare de 42-43%, urmând ca restul de apă să se asigure prin stropire la germinare, în funcţie de solubilizarea dorită a malţului. Tabel 45 Condiţiile de înmuiere la orz şi orzoaica pentru bere Operaţia Prima înmuiere sub apă Prima înmuiere uscată A doua înmuiere sub apă A doua înmuiere uscată A treia înmuiere sub apă Total Sursa: Narziss L. 1972

Temperatura apei (0C) 12 14 12-15 16-18 12-18

Gradul de hidratare (%) 30 31-32 38 40 42-43

Durata (ore) 4-6 14-20 2-4 14-20 1-4 35-54

Durata de menţinere a orzului sub apă este de numai 20% din timpul total de înmuiere. În aceste perioade este necesară barbotarea de aer, iar în timpul înmuierii uscate, se pulverizează seminţele cu apă, se ventilează şi se injectează oxigen. Începând cu a doua înmuiere se recomandă folosirea unor substanţe alcaline (NaOH, Na2CO3 sau Ca(OH)2), în concentraţie de 0,1-0,5%, care îndepărtează unele substanţe din învelişurile bobului (polifenoli, anticianogene, substanţe amare), rezultând beri cu o culoare mai deschisă şi o amăreală mai fină. Pentru scurtarea perioadei de înmuiere, se poate folosi apă caldă cu temperatura de 250C, ajungându-se la 20 ore fără a afecta calitatea malţului obţinut. Pentru dezinfecţia seminţelor se foloseşte formalină (1-1,5 kg/t de orz) dar malţul obţinut are activitate enzimatică mai redusă. Pentru a reduce pierderile la malţificare Pollock a conceput procedeul de înmuiere repetată, care reduce pirderile la germinare cu 3-5% şi scurtează durata de malţificare cu 1-3 zile, rezultând malţuri cu activitate amilolitică mai slabă şi solubilizare proteolitică mai avansată, rezultând beri mai închise la culoare. Gradul de înmuiere Pentru desfăşurarea proceselor vitale din bob este suficientă o hidratare de 35-45%, dar pentru formarea enzimelor şi solubilizarea bobului este necesară o umiditate de 44-48%. Prin mărirea umidităţii de la 43 la 46% are loc creşterea însemnată a activităţii alfa şi beta amilazelor şi o solubilizare citolitică şi proteolitică a malţului. 157

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabel 46 Influenţa gradului de înmuiere asupra activităţii amilazelor şi solubilizării malţului Gradul de înmuiere (%) Alfa amilaza, ASBC Beta amilaza, oWK – 1,2 x alfa amilaza Gradul de solubilizare proteică (Kolbach, %) Azot alfa aminic (mg/100 g s.u. malţ) Diferenţa de randament fin grosier (%) Sursa: Narziss L., 1972

40 58 322

43 63 366

46 92 361

39,5

43,9

46,1

107

120

146

5,1

2,9

1,1

La 45% umiditate se asigură maximul de maltoză, la valori mai mari cresc pierderile la germinare şi se închide culoarea berii. Degradarea proteinelor ca urmare a unui grad de înmuiere mai ridicat duce la îmbunătăţirea substanţială a stabilităţii coloidale a berii şi la înrăutăţirea stabilităţii spumei. Germinarea orzului Creşterea temperaturii de germinare de la 13 0C la 170C, produce o intensificare a proceselor vitale din bob, dar pentru formarea enzimelor şi degradarea proteinelor nu sunt necesare temperaturi peste 150C. La temperaturi mai ridicate de germinare se intensifică respiraţia şi se reduce randamentul în extracţie al malţului. Temperaturile descrescânde de germinaţie de la 17-18 0C şi scăderea bruscă după 3 zile la 130C, permite obţinerea unor malţuri cu randamente mari de extract, o bună solubilizare şi activitate enzimatică şi mărirea procentului de germinaţie. Durata de germinare – se stabileşte în funcţie de gradul de înmuiere şi temperatura de germinare, astfel încât să se realizeze o solubilizare citolitică şi proteolitică dorită şi să se formeze o cantitate cât mai mare de enzime.

Tabelul 47 Influenţa duratei de germinare asupra modificărilor din bob 158

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Durata de germinare (zile) Alfa amilaza, ASBC Beta amilaza,0WK-1,2 x alfa Amilaza Gradul de solubilizare proteică (Kolbach, %) Azot alfa aminic (mg/100 g s.u. malţ) Diferenţa de randament fin-grosier (%) Sursa: Narziss L., 1972

4 -

5 50 347

6 -

7 63 366

35,2

38,8

39,8

40,9

125 3,6

128 2,0

135 1,5

145 1,2

După 7 zile de germinare se ajunge la o solubilizare citolitică corespunzătoare, la o diferenţă de randament între măcinatul fin şi grosier de 1,2%, din cauza gradului ridicat de înmuiere. Adăugarea de gibereline în doză de 0,01-0,1 mg/kg orz favorizează formarea rapidă a enzimelor care intensifică germinaţia, putând reduce durata la 4-5 zile şi mărind gradul de solubilizare proteolitică cu 5-10%. Pierderile la germinare se reduc prin adaos de bromat de potasiu 100 mg/100 kg orz. Alfa amilaza se formează numai în prezenţa oxigenului la germinare, fiind favorizată de gradul ridicat de înmuiere, germinare la temperatură descrescândă şi durată mai lungă de germinare. Din considerente economice, prin dirijarea parametrilor de germinaţie, durata de germinare este de 5-7 zile, urmărind ca la sfârşitul etapei plumula să nu fie mai mare de 1 cm. Uscarea malţului – are ca scop stoparea germinaţiei la o anumită dimensiune a germenului, asigurarea conservării până la introducerea la brasare şi menţinerea caracteristicilor calitative. Temperatura de uscare – Este recomandată uscarea cu temperaturi în trepte. Dacă uscarea se face cu temperaturi mai ridicate se produce: coagularea proteinelor, închiderea la culoare a mustului şi a berii, inactivarea enzimelor, rezultând beri mai spumoase. Pentru malţurile blonde de culoare foarte deschisă nu se recomandă depăşirea temperaturii de 800C. Folosirea temperaturilor mai scăzute la uscarea finală are ca efect o coagulare insuficientă a proteinelor şi o înrăutăţire a gustului berii datorită formării unor cantităţi mari de sulfură de dimetil în timpul fermentaţiei. Grosimea stratului de malţ în uscător – Principiul de uscare a malţului blond şi brun în uscătoare de mare productivitate (basculante) este acelaşi: la malţul blond se urmăreşte îndepărtarea rapidă a apei la temperaturi mai scăzute, folosind debite mari de aer, pentru a evita dezvoltarea embrionului şi intensificare activităţii enzimelor şi pentru a obţine o culoare cât mai deschisă a malţului; la malţul brun, trebuiesc create condiţii speciale de umiditate şi temperatură pentru a favoriza dezvoltarea în continuare a embrionului şi activitatea enzimelor amilolitice şi proteolitice pentru a forma precursori ai melanoidinelor. Tabelul 48 Influenţa temperaturii de uscare a malţului asupra caracteristicilor berii 159

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Temperatura finală de uscare (0C) Culoarea (EBC) Azot solubil (mg/100 ml) Azot coagulabil (mg/100 ml) Cifra de spumă (sec) Stabilitatea coloidală (zile la 0/40/00C) Sursa: Narziss L., 1972

70 6,2 68,3 2,4 108

85 9,0 65,5 2,0 112

100 20,0 64,5 1,5 111

2,5

3,5

2,2

La începutul uscării malţului blond, îndepărtarea apei are loc treptat de la bază spre partea superioară a stratului. Datorită debitului mare de aer are loc o evaporare intensă a apei, o răcire intensă a malţului verde şi o uscare mai intensă la bază, iar în straturile superioare prin condensarea apei evaporate din straturile inferioare şi a temperaturilor favorabile sunt create condiţii pentru procesele fiziologice şi enzimatice. Pentru a evita degradarea amidonului şi a proteinelor la anumite umidităţi ale malţului verde sunt recomandate următoarele temperaturi limită: la 43% umiditate – 23-250C; la 34% umiditate – 26-300C; la 24% umiditate –40-500C. După ce umiditatea malţului din stratul superior a scăzut sub 19-20% are loc o creştere a temperaturii finale de uscare. Malţul din stratul superior va avea o degradare citolitică şi proteolitică mai avansată, dar se realizează o compensare a culorii straturilor de malţ pe grătare deoarece malţul din stratul inferior este supus o perioadă mai îndelungată la temperaturi mai ridicate. Activitatea enzimatică a malţului este afectată într-o anumită măsură, în stratul inferior are loc o inactivare mai accentuată a alfa amilazei faţă de beta amilază. Enzimele proteolitice (endopeptidaze) îşi intensifică activitatea în timpul veştejirii germenilor la temperatura de 50 0C, iar la uscarea finală se inactivează o parte din enzime. După uscare apar două caracteristici ale malţului: culoarea şi aroma, care sunt variabile după soi şi tehnicile de uscare. Malţul este degermat (se îndepărtează radiculele) şi stocat. Malţurile speciale se obţin prin tratamente termice şi se folosesc ca adaos în reţete pentru berile mai speciale, brune sau negre. Malţul prăjit se obţine prin tratarea malţului galben sau brun cu temperaturi până la 2250C, iar malţul caramelizat se obţine prin tratare cu temperaturi de 1500C timp de 1-2 ore. Dezagregarea malţului Degradarea substanţelor proteice la producerea malţului se continuă într-o măsură mai mică la brasaj şi prezintă importanţă deosebită pentru calitatea berii. Fracţiunile proteice cu molecule mici, aminoacizii şi peptidele simple asigură nutriţia drojdiilor, mersul fermentaţiei primare şi secundare care sunt responsabile de gustul, spuma şi stabilitatea berii. Fracţiunile proteice mai mari sunt îndepărtate din must prin fierberea cu hamei, la fermentarea şi filtrarea berii însă influenţează în aceeaşi măsură 160

Tehnologia prelucrării produselor agricole

calitatea berii. Malţurile bogate în proteine cu solubilizare mai avansată vor produce musturi care prezintă următoarele dezavantaje: - închiderea accentuată a culorii mustului pe care drojdiile nu sunt capabile să-l decoloreze pentru a rezulta în final o bere de culoare deschisă; - înrăutăţirea gustului şi stabilităţii acesteia; - înrăutăţirea calităţii spumei (grosieră şi nepersistentă) şi a stabilităţii coloidale a berii. Conţinutul maxim în azot solubil al malţului nu trebuie să depăşească 620-650 mg/100 g s.u. din malţ. Malţurile cu solubilizare proteolitică slabă produc: - înrăutăţirea gustului şi stabilităţii coloidale a berii prin rămânerea în bere a fracţiunilor proteice cu molecule mari; - apariţia unor deficienţe de filtrare prin trecerea în must a unor cantităţi mari de gume şi beta glucani (datorită degradării citolitice); - fermentaţie primară şi secundară defectuoasă datorită lipsei substratului de nutriţie pentru drojdii şi formarea de alcooli superiori (izobutiric) şi diacetil care conferă berii gust neplăcut, defect care se accentuează la îmbuteliere datorită oxigenului. În asemenea cazuri se recomandă prelungirea duratei de brasaj la temperatura de 500C şi chiar adaos de malţ acid. Când se adaugă cereale nemalţificate la brasaj (făină de porumb, orz) în procent de până la 15% din cantitatea de malţ, ar fi suficiente 18 mg azot alfa aminic/100 ml must şi un extract primitiv de 12%, pentru a asigura o spumă stabilă berii finite (concluzia Convenţiei Europene pentru fabricarea berii EBC). Creşterea gradului de solubilizare proteolitică a malţului are ca efecte: Creşterea: Scăderea: - antocianogenelor din malţ - spumei berii - randamentului fierberii - substanţelor amare - culorii berii - o parte din produsele - azotului total şi solubil secundare de fermentaţie - gradului final de fermentare - vâscozităţii - aminoacizilor - pH-ului - substanţelor reducătoare - stabilităţii biologice - stabilităţii coloidale - plinătăţii Pentru berile blonde se preferă malţul cu grad de solubilizare proteolitică de 38-40%. Solubilizarea citolitică a malţului În timpul germinaţiei, hemicelulazele (endo şi exo beta glucanaza) produc o solubilizare parţială a pereţilor celulari, se formează gume solubile vâscoase (beta glucani) care sunt hidrolizate şi transformate în hexoze şi pentoze necesare pentru cerinţele energetice şi plastice ale embrionului. Solubilizarea citolitică a malţului se apreciază indirect pe baza diferenţei de randament între măcinişul fin şi grosier şi a vâscozităţii mustului de laborator. Malţurile cu solubilizare slabă dau plămăzeli cu vâscozitate ridicată, cu durată lungă de filtrare, cu randament scăzut în extract şi o 161

Tehnologia prelucrării produselor agricole

filtrabilitate slabă la berea finită. Malţurile cu solubilitate citolitică normală prezintă o diferenţă de randament între măcinatul fin şi grosier de 1,5-1,8%. 6.2. Fabricarea berii Procesul tehnologic de fabricare a berii cuprinde o succesiune de faze de fabricaţie în cadrul cărora se desfăşoară procese biotehnologice care contribuie la imprimarea caracteristicilor organoleptice, gustative şi de conservare ale produsului finit. 6.2.1. Concasarea-măcinarea malţului Calitatea malţului depinde de gradul de dezagregare, în timpul măcinişului, iar dacă miezul rămâne lipit de învelişuri dezagregarea este slabă. Din punct de vedere biochimic, dezagregarea rezultă din transformarea miezului într-o substanţă friabilă şi descompusă. Se practică măcinarea uscată cu sau fără condiţionarea prealabilă a malţului prin umezire şi măcinarea umedă. Prin condiţionare se urmăreşte hidratarea cojii malţului (plevelor) cu 1-2,5%, pentru a-i mări elasticitatea încât după măcinat să rămână întreagă. Operaţia se face în şnecuri de condiţionare şi se foloseşte apă caldă (300C) sau abur cu presiunea de 0,5 atmosfere. Prin condiţionare creşte volumul cojilor cu 20%, se obţine o filtrare mai rapidă a plămăzelii şi randamente mai mari la fierbere; se împiedică migrarea substanţelor polifenolitice în must şi bere, se ameliorează gustul şi se deschide culoarea berii. Prin măcinare umedă se reduce durata de filtrare a plămăzelii, coaja bobului rămâne întreagă, borhotul devine afânat, creşte înălţimea stratului de borhot în cazanul de filtrare cu 50% faţă de măcinatul uscat, permite obţinerea unor randamente mari de fierbere, uneori se prelungeşte durata de plămădire şi rezultă musturi cu culoare mai închisă. Folosirea malţului pulverizat (transformat 99% în făină), a arătat că gradul de mărunţire a cojilor nu a produs modificări faţă de tehnologia clasică, berea a avut o culoare mai deschisă din cauza reducerii pauzelor enzimatice la brasaj, conţinutul în antocianogene şi spuma nu au suferit modificări, dar stabilitatea coloidală a fost mai slabă. Utilizarea malţului pulverizat necesită mori cu ciocane şi instalaţii adecvate de filtrare a plămăzelii. În prezent cel mai mult se foloseşte măcinarea umedă, chiar şi pentru orzul nemalţificat în amestec cu malţ (până la 16%) sau chiar separat. 6.2.2. Brasarea-plămăzeala Brasarea-plămăzeala constă în extragerea cu ajutorul apei a elementelor utile ale malţului. Şrotul rezultat după măcinare se amestecă cu apă într-o cuvă şi se încălzeşte. Are loc transformarea amidonului sub influenţa enzimelor specifice la temperatura de 60-700C şi rezultă zaharuri fermentescibile. Apa de brasaj 162

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Apa este factorul principal al calităţii berii. Pentru berile de culoare deschisă se recomandă folosirea la brasaj a unor ape cu alcalinitate reziduală scăzută, cu un raport între duritatea temporară şi cea permanentă de 1:3, care va scădea pH plămăzelii şi va favoriza activitatea enzimelor la brasaj şi cu următoarele efecte asupra berii: - culoarea mai deschisă; - randamente mai mari la fierberea mustului de brasaj ca urmare a degradării mai intense a amidonului şi proteinelor; - rezultă berii cu o amăreală mai fină; - se îmbunătăţeşte stabilitatea spumei. Valorile optime ale pH-ului sunt 5,5 pentru primul must şi 5,2 pentru mustul fiert. Creşterea alcalinităţii reziduale a apei de brasaj, duce la creşterea pH-ului plămăzelii, se intensifică dezvoltarea polifenolilor în must şi berea se închide la culoare, are loc o solubilizare intensă a substanţelor amare din hamei şi apare o amăreală persistentă neplăcută. În etapa de fierbere cu hamei, pH-urile ridicate duc la coagularea insuficientă a proteinelor şi este influenţată nefavorabil filtrarea şi limpezirea berii. Pentru scăderea pH-ului apei de brasaj se practică: - decarbonatarea apei cu schimbători de ioni; - demineralizarea şi adaosuri de săruri convenabile; - acidifierea biologică a plămăzelii prin folosire de malţ acid; - adaosuri de săruri de brasaj (CaSO4 sau CaCl2). Folosirea CaSO4 sau CaCl2 duce la randamente sporite la fierbere, ameliorează însuşirile de gust ale berii şi asigură deschiderea culorii. Tabel 49 Influenţa adaosului de CaCl2 asupra culorii mustului şi berii Duritate permanentă 0 Culoarea primului must (EBC) 7,4 Culoarea mustului nefiert (EBC) 12,0 Culoarea mustului fiert (EBC) 14,1 Culoarea berii (EBC) 9,5 Polifenoli în bere (mg/l) 198 Sursa: Kolbach P., citat de Hopulete T., 1979

15 7,0 8,6 10.1 8,9 192

27 6,7 7,8 9,8 7,8 190

Adaosul de cereale nemalţificate la brasaj Se practică înlocuirea unei părţi din malţ cu porumb, orz şi orez nemalţificat, ajungându-se la o proporţie de înlocuire de până la 40%, mai rar 50-60% orz nemalţificat fără a avea loc o depreciere vizibilă a indicilor de calitate ai berii. Acest lucru este posibil în cazul malţurilor cu activitate enzimatică bogată şi se folosesc de regulă adaosuri de 15-30% cereale nemalţificate. 163

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Prin folosirea la brasaj a porumbului şi orzului în combinaţie cu un malţ cu activitate enzimatică corespunzătoare rezultă musturi normale, dar cu conţinut mai redus de fructoză şi zaharoză. Prin adaos de zaharoză în cazanul de fierbere se măreşte gradul de fermentare a mustului. Degradarea insuficientă a proteinelor din cereale nemalţificate, diluează conţinutul mustului în azot alfa aminic, rezultând musturi deschise la culoare în funcţie de procentul de participare al nemalţificatelor. Orzul nemalţificat folosit la brasaj aduce o cantitate mare de gume (beta glucani) care îngreunează filtrabilitatea, dar ameliorează spumarea berii. Adaosul de cereale namalţificate, în special orz şi orez reduce din plinătatea şi armonia generală a berii (gust sec), din care cauză se recomandă un procedeu mai intensiv de brasaj. În cazul folosirii la brasaj a unor procente ridicate de cereale nemalţificate este necesară folosirea de enzime exogene (activatori) cum sunt: alfa amilaza şi proteinaza bacteriană, amilaza fungică şi amiloglucozidaza fungică, obţinute din bacterii şi mucegaiuri, pentru a compensa unele deficienţe ce apar în timpul brasajului, astfel încât în final să rezulte şarje de bere cu caracteristicile dorite. Alfa amilaza bacteriană acţionează similar cu cea din malţ, este mai termostabilă, acţionează şi la 800C când amidonul este coagulat, în plămada care se va supune fierberii. Filtrarea mustului de brasaj permite eliminarea borhotului constituit din plevele bobului, care se foloseşte în hrana animalelor (5 kg borhot are valoare furajeră echivalentă la 1kg orz). 6.2.3. Fierberea mustului Fierberea mustului se face cu adăugare de hamei, se folosesc 200700 g hamei/100 l must, în funcţie de reţeta de fabricaţie. Prin fierbere se stabilizează compoziţia mustului şi se dizolvă hameiul care va contribui la stabilizarea unor caracteristici ale berii. În afară de hamei natural se folosesc o serie de preparate din hamei: pulberi normale şi concentrate, extracte de hamei şi pulberi de extracte de hamei care asigură o bună solubilizare a substanţelor amare şi un conţinut dorit de substanţe amare în bere. Pentru berile blonde obişnuite, Narziss recomandă următoarele doze de hamei: 180 g hamei natural/100 l must = 80 mg alfa-acizi/l must. Această încărcătură de aminoacizi în must poate să provină din: -Doza 1 – 30 g extract standard = 45 mg alfa acizi/l must; – 32,5 g pulbere normală = 17,5 mg alfa acizi/l must. -Doza 2 – 32,5 g pulbere normală = 17,5 mg alfa acizi/l must Pentru berile de tip Pilsen: 360 g hamei natural/100 l must = 160 mg alfa acizi/l must. Din care: -Doza 1 – 60 g extract standard = 90 mg alfa acizi/l must; – 30 g pulbere concentrată = 35 mg alfa acizi/l must. -Doza 2 – 60 g pulbere normală = 35 mg alfa acizi/l must. 164

Tehnologia prelucrării produselor agricole

În cazul berilor blonde obişnuite cu un conţinut în substanţe amare de 20-25 mg/l se obţine un gust plăcut prin folosirea în totalitate de pulberi normale de hamei. Folosirea în exclusivitate a extractelor de hamei permite obţinerea unor beri cu amăreală fină, dar puţin precizată. Este de dorit ca prima doză de hamei să se pună la începutul fierberii, iar a doua cu 10-30 minute înainte de terminarea fierberii, asigurând astfel o îmbunătăţire a gustului, spumei şi stabilităţii coloidale a berii. Solubilizarea şi izomerizarea substanţelor amare din hamei nu se termină după 2 ore de fierbere, dar este suficientă o durată de fierbere de 1-2 ore pentru a obţine o bere cu gust şi stabilitate coloidală corespunzătoare. Pentru a accelera solubilizarea substanţelor amare şi coagularea proteinelor se practică fierberea mustului sub presiune, la temperatura de 120-1300C timp de 5 minute, rezultând beri mai amare, cu stabilitate coloidală, fără a fi afectată spuma comparativ cu fierberea obişnuită timp de 2 ore la presiune atmosferică. Tabel 50 Influenţa duratei de fierbere a mustului asupra unor indici ai berii Durata de fierbere (min.) 30 Substanţe amare (EBC) 20,5 Culoare (EBC) 5,3 Alfa acizi (mg/l) 30,3 Sursa: Narziss L., 1972

60 26,7 6,7 20,9

90 29,6 7,5 13,9

120 31,0 9,7 9,0

6.2.4. Limpezirea şi răcirea mustului Sistemele închise de separare a trubului la cald din must (cazan de sedimentare, rotapol) şi menţinerea mustului fiert cu hamei un timp îndelungat la temperaturi mai scăzute decât temperatura de fierbere (90960C), au ca efect închiderea culorii şi deprecierea gustului berii, datorită oxidării polifenolilor şi substanţelor amare. Din această cauză nu se recomandă menţinerea mustului fierbinte mai mult de 60 minute în rotapol. Modificările gustative nedorite sunt date de conţinutul de hidroximetil furfurol, care creşte dacă mustul fierbinte este ţinut în rotapol mai mult de 150 minute. Pentru a evita aceste procese negative se recomandă menţinerea unei atmosfere de gaz inert în rotapol sau montarea unui răcitor care să răcească mustul până la 60-700C. Trubul la cald este format din particule grosiere (30-80 microni) în compoziţia cărora intră 40-70% proteine, 7-32% substanţe amare, polifenoli şi substanţe minerale şi care sunt în suspensie în must. Cantitatea de trub la cald este cuprinsă între 400-800 mg s.u./l de must, în funcţie de conţinutul în proteine al orzului, gradul de solubilizare a malţului, procedeul de brasaj, calitatea filtrării mustului de brasaj, durata şi intensitatea fierberii mustului filtrat, doza de hamei şi conţinutul său în polifenoli. Musturile obţinute prin infuzie conţin o cantitate mai mare de trub la cald decât cele obţinute prin decocţie, la care se fierbe intens o porţiune din plămadă. Hameiul măcinat şi pulberile de hamei nu sunt reţinute în separatorul de conuri după fierberea mustului şi trec în trubul cald. Trubul cald trebuie îndepărtat în totalitate deoarece influenţează negativ fermentaţia şi limpezirea berii şi poate da o amăreală neplăcută la berea finită. 165

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Trubul la rece reprezintă 15-35% din trubul cald fiind format din particule fine (0,5-1 micron), în compoziţia căruia intră 60-70% proteine, 20-30% hidraţi de carbon şi 10-25% polifenoli. Cantitatea de trub la rece este mai mare în malţurile cu solubilitate redusă, în cazul unei măcinări prea fine a malţului şi a unui procedeu de brasaj mai intens. Trubul la rece nu poate fi separat complet din must. În sistemele clasice de fermentare, trubul la rece trebuie separat în proporţie de 50%. Sistemele de fermentare accelerată a berii (tancuri cilindro-conice, tancuri sub presiune, bioreactoare) necesită o îndepărtare mai pronunţată a trubului la rece, deoarece se reduce durata de fermentare şi maturare a berii. Trubul la rece se îndepărtează în proporţii diferite în funcţie de procedeul folosit: linurile de însămânţare 30-40%, linurile de sedimentare 40-50%, flotaţia 50-60%, iar filtrele cu Kieselgur 75-85%. Flotaţia este un procedeu simplu care asigură în acelaşi timp şi aerarea mustului, dar poate apare sensibilitatea la oxigen (oxidarea polifenolilor) şi apariţia gustului de învechit. 6.2.5. Fermentaţia mustului Fermentaţia mustului permite transformarea zaharurilor din must în alcool sub acţiunea drojdiilor de bere (fermentaţia principală). Drojdia exercită o influenţă însemnată asupra caracteristicilor berii (culoare, plinătate, gust, aromă şi spumă) prin: viteza şi gradul de fermentare a zaharurilor, capacitatea de floculare, de formare a acizilor, a unor produse secundare de fermentaţie şi de separare parţială a unor substanţe azotoase, amare şi polifenolice din must. Capacitatea de fermentare. Drojdia fermentează glucoza, fructoza, zaharoza, maltoza şi maltotrioza, iar dextrinele inferioare şi superioare rămân nefermentate. Pentru berile blonde de export şi de tip Pilsen se urmăreşte realizarea unui grad ridicat de fermentare pentru a asigura plinătatea, spuma şi stabilitatea coloidală a berii. Un conţinut mai ridicat de alcool în bere asigură mai bine plinătatea, decât o cantitate mai mare de dextrine sau zaharuri fermentescibile rămase în berea finită. Drojdiile pulverulente care se menţin în suspensie un timp mai îndelungat, realizează o fermentaţie mai rapidă şi mai avansată a zaharurilor din must, dar limpezirea berii este mai dificilă. Capacitatea de floculare – a drojdiei, asigură mersul normal al fermentaţiei secundare şi limpezirea berii. Sunt diferenţe între suşele de drojdie în ce priveşte momentul de începere şi viteza de floculare, acest proces începe mai devreme în cazul folosirii la brasaj a malţurilor puţin solubile, a unui must slab aerat sau a unei doze mari de drojdie. O floculare timpurie este dată de o stare fiziologică slabă a drojdiei şi rezultă o bere cu grad redus de fermentare. Produsele secundare de fermentaţie – se formează în diverse momente ale procesului şi sunt: aldehide, alcooli superiori, esteri, dicetone şi substanţe cu sulf care pot influenţa aroma şi gustul berii. 166

Tehnologia prelucrării produselor agricole

În berile de fermentaţie inferioară, produsele secundare de fermentaţie se găsesc sub pragurile inferioare de percepţie senzorială (aromă şi gust). Esterii şi unii alcooli superiori în cantităţi moderate sunt consideraţi purtători ai aromei berii, iar aldehidele, dicetonele şi substanţele cu sulf sunt răspunzătoare de buchetul neplăcut al berii. Mărirea dozei de drojdie de la 0,5 la 2 l/100 l must are ca efect mărirea vitezei de fermentare, multiplicarea mai scăzută a drojdiei şi scăderea rapidă a pH-ului în timpul fermentaţiei. Dozele mai mici de drojdie şi scăderea mai lentă a pH-ului mustului sunt favorabile calităţii berii, deoarece procesele de separare a substanţelor coloidale cu acţiune asupra spumei şi plinătăţii berii au loc mai lent. Se recomandă folosirea unor cantităţi mai mari de drojdii la musturile cu compoziţie puţin favorabilă pentru activitatea drojdiilor (pentru berile brune), impure microbiologic, când aerarea mustului este slabă, starea fiziologică a drojdiei este proastă, temperatura de fermentaţie este mai scăzută sau se doreşte reducerea duratei de fermentare, efectul final fiind o bună filtrabilitate a berii. Compoziţia mustului – influenţează mersul normal al fermentării, iar de aici rezultă însuşirile de calitate ale berii: spumă, plinătate, gust aromă şi stabilitate coloidală. Conţinutul de hidraţi de carbon depinde de acitivtatea enzimatică a malţului şi de procedeul de brasaj în urma căruia se stabilizează compoziţia în zaharuri a mustului. Mustul pentru berea blondă cu extract primitiv de 12% conţine: 7-9% hexoze, 2,5-3% zaharoză, 43-47% maltoză, 11-13% maltotrioză, 3-4% pentozani, 0,2% gume, raportate la extractul mustului. Extractul mustului (exprimat în grade Bolling) reprezintă ansamblul componentelor solide ale mustului (g s.u./100 g must). Compoziţia extractului: - hidraţi de carbon (dextrine + zahăr fermentescibil)- 80%; - substanţe azotate – 8%; - glicerină – 5%; - substanţe minerale- 3-5%; - răşini şi gume – 3-4%. Faţă de conţinutul de zaharuri fermentescibile, gradul final de fermentare a mustului pentru berile blonde trebuie să atingă valori ridicate 78-85%, iar pentru berile brune numai 68-75%. Conţinutul mustului în substanţe azotate pentru un extract primitiv de 12%, este de 850-1050 mg azot solubil pe litrul de must, din care: - azot macromolecular- 22%; - azot cu molecula medie- 18%; - azot cu moleculă mică- 60%. Azotul coagulabil reprezintă 2% din azotul macromolecular şi 23% din azotul cu moleculă mică, iar azotul alfa aminic variază între 180-236 mg/l de must. Mustul prezintă carenţe în diferite substanţe minerale. Folosirea unor săruri de sodiu, fier şi zinc la mustul care prezintă fermentaţie greoaie, poate îmbunătăţii fermentaţia, calitatea berii şi reducerea cantităţii de diacetil sub pragul de percepere senzorială de 0,1 mg/l. 167

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Aerarea mustului- influenţează capacitatea de fermentare a mustului şi de multiplicare a drojdiilor. Cantităţile normale de oxigen din must de 6-8 mg O2/l favorizează respiraţia drojdiei la începutul fermentaţiei, se obţine cantitatea maximă de energie pentru sinteza proteinelor din drojdie, a enzimelor inductive şi transportul activ al unor zaharuri, aminoacizi şi substanţe minerale prin membrana celulară. Creşterea gradului de fermentare va duce la beri mai sărace în aminoacizi şi stabile biologic. O aerare prea intensă a mustului de 15-30 mg O2/l îngreunează activitatea drojdiei, dar aceasta nu se realizează decât prin barbotarea de oxigen pur în must. La drojdiile pulverulente creşterea conţinutului de oxigen din must, duce la creşterea alcoolilor superiori în must. Esterii şi diacetilul care depreciază gustul berii se formează atât la deficitul cât şi la creşterea conţinutului de oxigen în must. Temperatura şi presiunea de fermentare În tehnologia clasică se foloseşte fermentaţia joasă (temperatura de însămânţare 50C şi temperatura maximă de fermentare 8-10 0C) şi fermentaţia înaltă (temperatura de însămânţare de 7-80C şi temperatura maximă de fermentare de 10-120C). Fermentaţia joasă cu durata de 8-10 zile, influenţează favorabil calitatea berii, deoarece procesele de separare a substanţelor coloidale şi scăderea pH-ului sunt lente, rezultând beri fine, cu plinătate şi spumă persistentă. Temperaturile mai ridicate de fermentare până la 120C, reduc durata de fermentaţie la 6-8 zile, scade rapid şi accentuat pH-ul, cresc pierderile în substanţe amare, înrăutăţesc spuma şi uneori gustul. Temperaturile şi mai ridicate de 12-200C pentru accelerarea fermentaţiei primare permit o scurtare considerabilă a duratei de fermentare, ajungându-se în două zile la gradul de fermentare dorit. Procedeul este nefavorabil pentru calitatea berii deoarece cresc foarte mult pierderile de substanţe amare, se înrăutăţesc plinătatea şi spumarea berii, se separă cantităţi mari de coloizi, alcoolii superiori şi esterii formaţi afectează aroma berii, şi se reduce diacetilul. Prin dirijarea fermentaţiei sub presiune, are loc o încetinire a fermentaţiei faţă de fermentaţia deschisă şi se reduc produsele secundare de fermentaţie sub limita de percepere senzorială. Pentru gustul berii este favorabilă o temperatură de 16-180C şi începerea fermentaţiei la presiunea atmosferică, urmată de creşterea presiunii la 0,3 atm. şi apoi la 1,8 atm., dirijând temperatura încât diacetilul să nu depăşească 0,1 mg/litru. Pentru a păstra caracterul berii se recomandă fermentaţia primară convenţională la 8,50C, urmată de o maturare la cald pentru a reduce produsele nedorite şi depozitarea la rece pentru limpezire şi saturare cu bioxid de carbon. Cu cât temperatura de fermentaţie primară este mai ridicată, chiar şi sub presiune, se înrăutăţeşte gustul berii. Agitarea mustului- în timpul fermentaţiei asigură o distribuţie uniformă a drojdiei în substrat, măreşte viteza de fermentaţie şi reduce durata fermentaţiei primare. Prin agitare se elimină rapid bioxidul de carbon, se absoarbe oxigen din aer, se multiplică excesiv drojdiile şi se formează mai mult diacetil. 168

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Fermentarea sub agitare se foloseşte puţin, dar s-a extins convecţia naturală a mustului prin fermentare în tancuri cilindro-conice şi alte tancuri de mare capacitate amplasate şi în aer liber. Prin convecţia intensă a substratului se reduce durata de fermentare primară cu 5-6 zile, fără a afecta calitatea berii. Tancurile cilindro-conice permit evacuarea drojdiei după fermentaţia primară pe la partea conică inferioară, urmând ca fermentaţia secundară să se facă în acelaşi tanc. Se evită astfel absorbţia de aer care are loc în mod normal la tragerea berii tinere la fermentaţia secundară, care duce la creşterea conţinutului de dicetone (Gombert J., citat de Hopulete T., 1979). 6.2.6. Maturarea berii În cursul fermentaţiei secundare au loc procese cu influenţe asupra calităţii berii cum ar fi: fermentarea parţială sau totală a restului de extract fermentescibil, impregnarea şi saturarea cu CO2, limpezirea şi claritatea berii, maturarea şi îmbunătăţirea gustului. Fermentarea restului de extract fermentescibil depinde de starea fiziologică a drojdiilor şi de temperatură. Berile de consum curent trebuie aduse la o diferenţă de 3-4% faţă de gradul final de fermentare. Berile blonde pentru export şi tip Pilsen trebuie să prezinte o diferenţă de 0,5-1% faţă de gradul final de fermentaţie. Diferenţele mari faţă de gradul final de fermentaţie duc la beri puţin elegante ca gust. Legarea CO2 în bere are loc exclusiv pe cale fizică şi depinde de temperatură şi suprapresiunea de la fermentaţia secundară. Legarea CO2 prezintă importanţă pentru formarea spumei berii, cu cât legarea este mai bună, cu atât CO2 se degajă mai lent din berea turnată în pahar, deoarece stratul de spumă opune o anumită rezistenţă. Berile cu puţin CO2 sunt fade şi cu multe defecte de gust. Limpezirea berii se face prin separarea particulelor care determină tulbureala: celule de drojdie, precipitate proteine - taninuri, substanţe amare, etc. Prin limpezire se definitivează gustul şi se stabilizează spuma şi starea coloidală. Maturarea berii se realizează prin procese mecanice şi chimice. Gustul şi aroma se ameliorează prin separarea drojdiei care conferă berii gust proaspăt iar precipitatele proteine-taninuri sunt responsabile de amăreala de proteine. Efectul de spălare a CO2, îndepărtează substanţele care conferă buchetul de bere tânără (bioxidul de sulf şi mercaptani). Scăderea conţinutului în produşi secundari de fermentaţie se face pe cale chimică. Pentru reducerea conţinutului în diacetil sub 0,1 mg/l, responsabil de gustul berii se poate folosi aldehida acetică. În prezent se foloseşte maturarea berii la cald. Durata maturării la cald este în funcţie de temperatura şi conţinutul de dicetone în berea tânără. La 7 oC, maturarea durează 14 zile, la 15oC circa 10 zile, iar la 20-250C numai 4-5 zile. Bioreactorul Bio-Brew asigură fermentarea primară în flux continuu la 10-15oC, urmată de o maturare la 20-30oC timp de 1-2 zile, o stabilizare şi o carbonatare la 0oC timp de 1-2 zile, întreg procesul de fermentarematurare durând 3-4 zile. Cantitatea de alcooli superiori creşte în mică măsură la maturarea berii, la temperaturi mai ridicate, dar nivelul la care se ajunge în berea finită este fixat la fermentaţia primară. Pentru a asigura 169

Tehnologia prelucrării produselor agricole

stabilitatea berii, atât în cazul fermentaţiei secundare convenţionale cât şi accelerate sunt necesare temperaturi de 0oC, sau folosirea altor mijloace de stabilizare coloidală a berii. 6.2.7. Filtrarea berii Prin operaţia de filtrare se urmăreşte îndepărtarea din bere a unor particule care în suspensie determină tulbureala (precipitatele proteinetaninuri sau răşini din hamei), drojdiile şi unele bacterii care afectează berea, contribuind la ameliorarea gustului şi a stabilităţii biologice. Materialul filtrant reţine şi substanţe sub formă coloidală (proteine, gume şi răşini din hamei) cu efect asupra principalelor caracteristici ale berii: plinătatea, spuma, gustul şi stabilitatea coloidală. Kieselgurul permite numai reţinerea mecanică a particulelor grosiere, dar azbestul are şi rol de absorbţie a particulelor fine. Plăcile sau cartoanele filtrante au capacitate de filtrare în funcţie de porozitatea materialului, dar prin adaos de azbest (până la 50%) se asigură şi o filtrare sterilizantă a berii (Narziss L, 1972). Îndepărtarea fracţiunilor proteice macromoleculare, reduce conţinutul berii în substanţe azotoase şi se ameliorează stabilitatea coloidală. Prin filtrare se poate acţiona asupra spumei, dacă filtrul are o acţiune absorbtivă ridicată, sunt reţinute particulele responsabile de tulbureala berii şi are loc o îmbunătăţire a spumei. Imediat după filtrare berea nu are plinătate, are gust neechilibrat, iar după câteva zile de maturare se ameliorează aceste însuşiri. Prin filtrare, se pierde o parte din substanţele amare (până la 1,5 unităţi EBC) şi are loc o deschidere la culoare de până la o unitate EBC de culoare. PH-ul berii suferă modificări în porţiunile de bere şi apă de la începutul şi sfârşitul filtrării şi la primele cantităţi de bere filtrată în special atunci când se folosesc la spălarea filtrului ape cu conţinut ridicat de bicarbonaţi. Nu se modifică pH-ul berii în cazul filtrării cu Kieselgur. Excesul de calciu în apa de spălare poate determina tulburări nedorite de oxalaţi în berea finită (Pfenninger H., citat de Hopulete T., 1979). 6.2.8. Stabilizarea coloidală a berii Folosirea unui malţ bine solubilizat şi sărac în substanţe proteice, prelungirea pauzei de brasaj la 500C, fierberea intensă a mustului pentru coagularea proteinelor şi formarea de substanţe reducătoare, fermentaţia primară la cald şi depozitarea la rece înainte de filtrare, filtrarea cu filtre impregnate cu azbest şi evitarea contactului cu metale grele asigură o stabilitate a berii de până la 6 săptămâni. Pentru berile de export şi cele ambalate în cutii, este necesară o perioadă de stabilitate mult mai mare, de 6-12 luni, fiind obligatorie apelarea la mijloace de stabilizare coloidală şi pasteurizarea berii. Există diverse mijloace de stabilizare coloidală: -mijloace de adsorbţie (bentonite, silicageluri, poliamide, polivinilpolipirolidin, cărbune activ, etc.). -mijloace chimice (tanin, gelatină, enzime, antioxidanţi) care precipită fracţiunile azotoase sau polifenolice, degradează enzimatic proteinele şi polifenolii macromoleculari. 170

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Mijloacele de adsorbţie, sunt insolubile în bere şi se pot separa uşor prin filtrare, sunt foarte folosite în străinătate, chiar şi în ţările care pun mari restricţii la adaosurile străine în bere. Bentonitele şi silicagelul, au acţiune de absorbţie a fracţiunilor azotoase şi a antocianogenelor din bere. Dozele de bentonită de 70-80 g/hl asigură o stabilitate de 3-4 luni. Silicagelul nu se hidratează, pierderile de bere datorită depozitului (sedimentului) sunt reduse, contactul cu berea este redus şi se poate folosi înainte sau în timpul filtrării. Tratamentul cu polivinilpolipirolidin (50 g/hl) nu afectează însuşirile berii, se obţin beri cu stabilitate coloidală mai ridicată comparativ cu bentonitele şi silicagelul, iar după 9 luni de păstrare a berii la rece nu s-au produs modificări de gust, aromă, amăreală şi limpiditate comparativ cu aceeaşi bere proaspătă (Weyh H., Postel W. şi Drawert F.). Necesită durată redusă de contact cu berea, se poate folosi înainte de filtrare sau chiar înglobat în filtre. Cărbunele activ se foloseşte în doză de 20 g/hl, pentru corectarea unor defecte de gust şi aromă ale berii, la berile normale depreciază gustul şi nu e recomandat ca mijloc de stabilizare (nu corectează gustul de diacetil). Dintre mijloacele chimice, enzimele proteolitice, în special papaină, pepsină şi cristalază, adăugate în bere la depozitare cu 10-14 zile înainte de îmbuteliere, degradează proteinele macromoleculare în produse care nu mai produc tulbureală în bere. Când berea este filtrată sterilizant, folosirea enzimelor proteolitice are efect negativ asupra plinătăţii şi spumei. Papaina fixată pe suport sintetic este insolubilă în bere, nu produce tulbureli la doze ridicate şi există posibilitatea de regenerare a enzimei. Tabelul 51 Influenţa bentonitei şi a silicagelului asupra însuşirilor berii Indicii berii

Martor

Culoarea (EBC) 8,75 Azot total (mg/100l) 94,9 Azot coagulabil (mg/100l) 2,2 Antocianogene (mg/100l) 95,0 Substanţe amare (EBC) 23,5 Cifra de spumă (sec) 128 o Stabilitate (zile la 0/40/0 C) 1 Sursa: Narziss L., 1972

Bentonită (g/hl) 70 200 8,25 7,50 85,1 81,2 1,5 0,8 92,0 81,5 23,4 21,6 124 108 7 40

Silicagel (g/hl) 70 200 8,75 8,75 91,3 87,1 1,8 1,7 95,0 87,5 23,5 23,7 127 122 6 34

6.2.9. Pasteurizarea berii Stabilitatea biologică a berii se poate asigura prin pasteurizare sau prin filtrare sterilizantă şi umplerea sterilă a berii filtrate. Datorită temperaturilor relativ ridicate de pasteurizare şi a excesului aerului în bere, pasteurizarea poate duce la gustul de pâine sau de pasteurizare şi înrăutăţirea stabilităţii coloidale. Gustul de pasteurizare apare în cazul pasteurizărilor intense sau când la îmbuteliere berea a absorbit o cantitate de oxigen mai mare de 1 mg/l. 171

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Acelaşi defect apare şi la berea îmbuteliată, păstrată în spaţiu cu temperaturi ridicate. Gustul de pasteurizare apare datorită oxidării polifenolilor, a unor produse secundare de fermentaţie şi a unor procese ce au loc în lipsa oxigenului (temperaturile ridicate, agitarea) cu efect asupra culorii, care poate ajunge la nuanţa brună-roşiatică. Temperaturile ridicate la pasteurizare duc la apariţia aşa numitului trub la pasteurizare, din această cauză berile necesită o bună stabilitate coloidală prealabilă, care însă poate înrăutăţii gustul şi spuma berii finite. Pentru a elimina defectul de gust de pasteurizare se recomandă: - reducerea la minim a timpilor de menţinere la temperaturi ridicate a malţului la uscare, a plămezilor parţiale de brasaj şi a mustului fierbinte în rotapol; - la pasteurizare să nu se depăşească 10 unităţi de pasteurizare (UP), suficiente pentru a asigura stabilitatea biologică a berii; UP = D x 1,393(t-60), În care: D = durata de pasteurizare (minute); t = temperatura de pasteurizare (0 C). - răcirea corespunzătoare a berii pasteurizate; - evitarea contactului mustului şi berii cu oxigenul şi cu metalele grele, în special cuprul şi fierul. 6.2.10. Condiţiile de păstrare a berii Berea proaspăt îmbuteliată îşi pierde treptat din calităţile gustative într-un tempo mai lent sau mai rapid în funcţie de compoziţie, condiţiile de pasteurizare, transport şi păstrare (sub influenţa temperaturii, luminii şi agitării). Din aceste considerente se foloseşte noţiunea de stabilitate a gustului, în mod similar noţiunilor de stabilitate coloidală şi biologică. Stabilitatea gustului desemnează însuşirea berii de a păstra caracterul pe care îl are imediat după îmbuteliere pe cât posibil nemodificat până la consum. Schimbările de gust ale berii se referă la: - modificarea plinătăţii, a prospeţimii şi amărelii, dar şi la pierderea aromei iniţiale a berii, din cauza agitării produsă la transport sau în urma depozitării la o temperatură mai ridicată; - modificarea aromei berii şi apariţia gustului de învechire sau a gustului de lumină, apare mai târziu, după câteva săptămâni sau luni de păstrare. Modificările de plinătate apar în urma schimbării gradului de hidratare a coloizilor din bere, favorizate de agitare, temperatură mai ridicată şi accesul oxigenului. Deshidratarea parţială a coloizilor de natură proteică duce la apariţia amărelii de proteine. Stabilitatea coloidală a berii se datorează unor schimbări în structura coloizilor din bere. Modificarea amărelii berii se datorează şi transformării substanţelor răspunzătoare de amăreala berii: substanţe amare din hamei, substanţe amare de natură polifenolică, aminoacizi şi peptide amare, substanţe caramel cu gust amar. 172

Tehnologia prelucrării produselor agricole

În timpul depozitării berii substanţele amare din hamei suferă procese de oxidare care scad intensitatea amărelii. După 30 de zile de depozitare, izohumulonul se degradează în proporţie de 10-30%. Sub influenţa luminii ultraviolete şi vizibile, are loc degradarea humulonului cu formare de izopren şi 2 metil, 2 buten. Substanţele amare din coaja malţului de natură polifenolică şi cele din hamei, sub acţiunea oxigenului suferă procese de condensare care înrăutăţesc gustul şi stabilitatea coloidală a berii. Prin adaos de bentonită în mustul nehameiat, s-au obţinut beri cu stabilitate gustativă şi coloidală mai bună fără a se produce degradarea spumei. Modificarea aromei berii la depozitare se datoreşte oxidării unor produse secundare de fermentaţie: alcooli superiori, combinaţii cu sulf, acizi graşi etc., cu formarea unor compuşi carbonilici responsabili de gustul şi aroma de învechire a berii. Gustul de învechire este dat de aldehida izobutirică, izovalerianică şi metilglioxalul, care sunt precursori ai produselor secundare de fermentaţie, iar la pasteurizare se formează: furfurol şi hidroximetil furfural. Formarea aldehidelor este favorizată de absorbţia oxigenului în bere la îmbuteliere, care se produce cu atât mai intens cu cât berea este mai agitată, mai caldă şi cu un conţinut în metale grele mai ridicat. Pentru ameliorarea stabilităţii gustului, se recomandă: - folosirea de orz şi orzoaică sărace în proteine, malţificarea intensivă, temperaturi mai ridicate de uscare, brasaj cu temperaturi mai scăzute de plămădire, fierberea intensivă a mustului cu un preparat de hamei care conţine polifenoli, depozitarea la rece a berii, filtrarea fină şi o stabilizare proteică. Pentru stabilizarea gustului sunt recomandate măsuri tehnologice care duc la reducerea conţinutului mustului şi berii în substanţe azotoase macromoleculare, reducerea contactului berii cu aerul chiar din faza de bere tânără. Compoziţia berii este: - alcool 4-5%; - glicerină 0,25%; - bioxid de carbon 0,35%; - glucide, dextrine, maltoză; - substanţe azotate; - săruri minerale; - vitamine. Extractul berii este cca. 4% componente solide. Calităţile nutritive ale berii sunt date de compoziţia în glucide şi proteine. Berea poate fi considerată o pâine lichidă cu valoare energetică de 400 calorii/litru.

173

Tehnologia prelucrării produselor agricole

CAPITOLUL 7 FILIERA FABRICAREA ULEIULUI ALIMENTAR 7.1. Introducere Uleiurile vegetale comestibile se obţin în urma prelucrării în fabrică, rareori numai prin presare la rece, a recoltei provenite de la diverse plante oleaginoase tipice (floarea-soarelui, rapiţa, arahidele, palmierul de ulei, susanul, etc.) sau mixte (soia, bumbac, măslin, etc.). Toate uleiurile vegetale sunt formate din acizi graşi. În ansamblu, moleculele de acizi graşi prezintă o catenă liniară şi o singură funcţie carboxil (-COOH). Numărul de atomi de carbon este de regulă par şi este cuprins între 4 şi 30. În uleiurile vegetale se găsesc acizi graşi saturaţi şi acizi graşi nesaturaţi care conţin una sau mai multe duble legături. Tabelul 52 Compoziţia în acizi graşi a uleiurilor vegetale (%) FloareaSoia Rapiţa Arahide Măsline Porumb soarelui Acizi graşi nesaturaţi Acid 3,7 2,4 – 4,3 1,0 – 2,0 3,2 – 4,2 2,0 1,6 stearic C18 Acid 8,1 – palmitic 6,4 8 – 12,6 4,5 – 6,4 15,5 11,1 12,8 C16 Acizi graşi nesaturaţi Acid oleic 20,0 – 55,2 – 48,3 – 23,8 66,5 26,5 C18:1 25,0 61,9 65,6 Acid 51,7 – 19,0 – 14,4 – linoleic 65 13,5 53,4 57,6 27,8 28,2 C18:2 Acid 7,8 – linolenic 0,2 5,5 – 9,6 0 – 0,3 0,5 0,8 10,0 C18:3 Sursa: ITERG, Franţa Majoritatea acizilor graşi din uleiurile vegetale au între 16 şi 18 atomi de carbon. Gradul de saturaţie condiţionează temperatura de fuziune. Reactivitatea dublelor legături este utilizată pentru a determina indicele de iod, adică cantitatea de iod susceptibilă să se fixeze pe dublele legături. Punctul de fuziune al unui ulei (temperatura de la care uleiul devine fluid) creşte odată cu lungimea catenei de carbon şi cu gradul de saturaţie al acizilor graşi. Fixarea oxigenului din aer de către acizii graşi nesaturaţi duce la apariţia fenomenului de râncezire a uleiului. 174

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabelul 53 Punctul de fuziune al acizilor graşi în funcţie de gradul de saturaţie Nr. atomi carbon Acizi graşi saturaţi Palmitic 16 Stearic 18 Arahidonic 20 Acizi graşi nesaturaţi Oleic 18 Linoleic 18 Linolenic 18 Erucic 22 Sursa: ITERG Franţa

Nr. duble legături

Punctul de fuziune

Indice de iod

0 0 0

62 69 75

0 0 0

1 2 3 1

13 -6 -15 32

90 18 273 75

Formarea acidului linoleic este stimulată prin temperaturile scăzute. Acidul linoleic C18:2 (18 atomi de carbon şi două duble legături) derivă din acidul oleic C18:1, prin formarea unei duble legături, aceasta înseamnă că o creştere a cantităţii de acid linoleic este asociată cu o reducere a cantităţii de acid oleic, ca urmare a acţiunii sistemului enzimatic de desaturare. Numai plantele şi unele microorganisme au posibilitatea de a introduce o a doua dublă legătură în molecula unui acid gras. Formarea celei de-a treia duble legături se observă la majoritatea organismelor, de exemplu formarea acidului linolenic. Substanţele nesaponificabile, în cantitate foarte redusă, cca 1,6% în uleiul brut şi 0,6 – 0,7% în uleiul rafinat, sunt de natură foarte diversă: ceruri, glucide, steroli, antioxidanţi şi tocoferoli. Tabelul 54 Conţinutul în steroli al uleiului de floarea-soarelui Sterolul Conţinutul (mg/100g ulei) Colesterol 0 – 0,4 57,7 – 63,4 Sistosterol  Campesterol 7,8 – 10,6 Stigmasterol 7,4 – 10,1 Brasicasterol 0 Sursa: Oil World,1998 Tocoferolii se întâlnesc în ulei în proporţie de 0,07%, au efect antioxidant, în stare naturală se opun râncezirii uleiului şi au proprietăţi vitaminice (vitamina E), indispensabilă dezvoltării celulelor sexuale în perioada de fetus, iar la masculii adulţi lipsa vitaminei E determină oprirea spermatogenezei.

175

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabelul 55 Conţinutul în tocoferoli al principalelor uleiuri alimentare Uleiuri

Tocoferol (mg/100g ulei)

Floarea-soarelui Soia Rapiţă Arahide Măsline Porumb Sursa: ITERG Franţa

72 102 92 46 12 145

 Tocoferoli (mg/100g ulei) 69,4 8,4 37,7 22,9 8,4 19,6

Constantele fizico-chimice ale uleiului de floarea-soarelui la 25C sunt: Masa specifică Indicele de refracţie Indicele de saponificare Indicele de iod Vâscozitate (unităţi de vâscozitate)

0,915 – 0,919 1,472 – 1,474 188 – 195 120 – 135 55 – 61

Multe uleiuri vegetale prezintă valori identice sau foarte apropiate ale unor constante fizico-chimice şi este destul de dificil de a identifica un ulei în mod absolut. Indicele de iod permite compararea gradului de saturaţie a uleiurilor. Tabelul 56 Indicele de iod la diverse uleiuri vegetale Uleiuri Floarea-soarelui Soia Rapiţa Arahide Măsline Porumb

Indice de iod 120 – 135 125 – 138 115 85 – 108 75 – 94 105 – 128

Comportamentul uleiului de floarea-soarelui după încălziri repetate la temperaturi ridicate nu este foarte diferit comparativ cu alte uleiuri clasice. Modificările chimice care apar în cursul încălzirii sunt evaluate prin conţinutul în monomeri ciclici (molecule izolate) dar şi prin procentul de trigliceride alterate.

176

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabelul 57 Conţinutul în monomeri ciclici (%) Uleiuri Floarea-soarelui Soia Rapiţa Arahide

Ulei nefolosit

După 20 încingeri

0,035 0,08 0,10 0,09

0,10 0,21 0,25 0,08

Uleiul de floarea-soarelui datorită proprietăţilor sale este clasat ca ulei pentru prăjit, fără să sufere modificări substanţiale. În compoziţia margarinei însă, apar modificări la nivelul acizilor graşi. Tabelul 58 Conţinutul în acizi graşi ai uleiului şi margarinei de floarea-soarelui (%) Acizi graşi Palmitic Stearic Oleic Linoleic Linolenic Sursa: ITERG Franţa

Margarina

Ulei

9,7 7,5 31,5 50,1 0,2

6,4 3,7 23,8 65,0 0,2

Gradul de saturaţie al margarinei este de regulă superior, comparativ cu uleiul fluid din care provine, păstrând caracteristicile uleiului. 7.2. Producţia de seminţe oleaginoase în lume şi în România Producţia mondială de seminţe oleaginoase a crescut cu regularitate şi datorită recoltelor excepţionale la soia s-a atins recordul în 1997 când s-a ajuns la 280 milioane tone. Tabelul 59 Principalele materii prime folosite pe plan mondial pentru extracţia uleiului alimentar Producţia mondială Produsul Procent de participare (mil. tone) Soia 152,5 54 Bumbac 34,2 12 Rapiţa 33,6 12 Floarea-soarelui 23,9 9 Arahide 19,6 7 Alte specii 16,8 6 Sursa: Oil World 1998

177

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Fig. 24. Principalele ţări producătoare de seminţe oleaginoase Producţia mondială de uleiuri vegetale pentru utilizare în alimentaţia umană a ajuns la 80 milioane tone. Tabelul 60 Producţia mondială de uleiuri vegetale comestibile Producţia mondială (mil. tone) Soia 20,81 Palmier de ulei 17,62 Rapiţa 11,83 Floarea-soarelui 9,32 Bumbac 3,95 Arahide 4,21 Măsline 2,68 Alte specii 9,35 Sursa: Oil World 1998 Ulei de:

178

Procent de participare 26 22 15 12 5 5 3 12

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Fig. 25. Principalele ţări producătoare de uleiuri vegetale comestibile Produsele secundare rezultate după extracţia uleiurilor vegetale, turte sau şroturi, sunt foarte valoroase în industria nutreţurilor combinate pentru diverse categorii de animale, unele din ele fiind folosite pentru o gamă largă de produse folosite în alimentaţia umană. Şroturile provenite de la arahide sau floarea-soarelui la care s-a făcut decojirea seminţelor se folosesc pentru o gamă largă de produse de cofetărie (prăjituri, ciocolată, napolitane, biscuiţi cu cremă, halva, etc.). Tabelul 61 Producţia mondială de şroturi de la extracţia uleiurilor vegetale Şroturi de:

Producţia mondială (mil. tone) 91,53 18,43 11,17 6,0

Soia Rapiţa Floarea-soarelui Arahide Alte specii Sursa: Oil World 1998

Procent de participare 53 11 6 3 27

Producţia mondială de turte şi şroturi rezultate după extracţia uleiului alimentar a fost de 172,5 milioane tone în anul 1998. În Uniunea Europeană principalele materii prime folosite în industria uleiului alimentar sunt rapiţa, floarea-soarelui şi soia din producţia proprie sau din import.

179

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Tabelul 62 Materii prime procesate în Uniunea Europeană în industria uleiului alimentar Producţie Import Export Materia prima proprie mil. mil. tone mil. tone tone Rapiţa 9,56 0,311 0,382 Floarea-soarelui 4,26 2,103 0,132 Soia 1,84 15,767 0,57 Total U.E 15,67 18,181 0,571 Sursa: Eurostat şi Comisia UE 1999 În România floarea-soarelui este principala materie primă folosită pentru fabricarea uleiului alimentar, la care se adaugă cu o pondere destul de redusă soia şi rapiţa. După anul 1990 filiera fabricarea uleiului alimentar a cunoscut cea mai importantă dezvoltare din domeniul prelucrării produselor agricole boabe. Au apărut o serie de fabrici de ulei noi amplasate în toate zonele de cultură a florii soarelui şi au fost modernizate cele existente. Datorită numărului mare de unităţi de procesare este foarte bine organizată preluarea recoltei de la producători, uneori recolta se livrează direct din câmp şi se acordă preţuri bune datorită concurenţei între procesatori. Din aceste considerente evoluţia culturii de floarea-soarelui a fost foarte spectaculoasă după anul 1990 în România, aşa cum rezultă din tabelul 56. Tabelul 63 Evoluţia culturii de floarea-soarelui în România Anul 1990 1995 2001 Suprafaţa (mii ha) 476,8 714,5 795,8 Producţia (mii tone) 612 932 1025 Producţia ulei (mii tone) 270 224 240 * Estimat Sursa: MAAP/FAO 2003

2003 1500 1500* -

De remarcat că odată cu creşterea suprafeţei ocupate cu floareasoarelui a scăzut producţia medie datorită cerinţelor culturii faţă de rotaţie, condiţiile de mediu şi tehnologia de cultură. Scăderea producţiei de ulei alimentar nu este în concordanţă cu producţia totală de boabe şi cu potenţialul de prelucrare al fabricilor de ulei, însă importatorii preferă materia primă neprocesată (nu uleiul) din cauza preţului încă mic al seminţelor de floarea-soarelui (200 Euro/t în 2002) şi prelucrarea superioară a produselor secundare (turte şi şroturi). 7.3. Recepţionarea, condiţionarea şi conservarea seminţelor de floarea-soarelui, soia şi rapiţă Seminţele de floarea-soarelui pot fi prelucrate în fabricile de ulei în tot cursul anului. Dar, la recoltare, în funcţie de starea culturii (gradul de îmburuienare, talia plantelor, uniformitatea calatidiilor şi uniformitatea 180

Tehnologia prelucrării produselor agricole

maturizării lanului şi nu în ultimul rând combinele folosite pentru recoltare), masa de seminţe prezintă conţinuturi de impurităţi şi umidităţi incompatibile pentru o bună conservare. În plus seminţele de floarea-soarelui, datorită compoziţiei chimice, sunt produse instabile şi greu de conservat. La recepţionare se are în vedere o compartimentare atentă a loturilor primite în funcţie de analizele de calitate, pentru a reduce intervenţiile şi a aduce produsul la parametrii de păstrare fără pericol de depreciere. În funcţie de starea seminţelor la recepţionare se face curăţirea şi uscarea pentru a aduce seminţele la normele de comercializare prevăzute în SR ISO 5512/2001. Tabelul 64 Parametrii seminţelor de floarea-soarelui pentru fabricarea uleiului alimentar Parametrii seminţei Cerinţe Metoda de testare Impurităţi total, % max. 2 - pietre şi particule metalice care nu trec prin ISO 658 site de 1 mm, % max 0,2 Umiditate, % max. 9 ISO 665 Conţinut în ulei la recepţie,% min 40 ISO 659 Aciditatea uleiului, exprimată convenţional 2 ISO 729 în % acid oleic, max 7.3.1. Gradarea seminţelor oleaginoase -

Gradarea florii soarelui se face pe baza a doi factori: caracteristicile organoleptice şi sanitare; conţinutul de impurităţi

Caracteristicile organoleptice şi sanitare se determină pe baza standardului în vigoare: seminţele trebuie sa fie întregi, ajunse la maturitatea deplină, fără mirosuri străine (produse fitofarmaceutice) sau orice alt miros care să indice o schimbare (mucegăire, încingere, putrezire, ardere, etc.). Loturile cu caracteristici organoleptice modificate se consideră fără grad şi se va consemna explicaţia la rubrica “Menţiuni” a Formularului de gradare. Tabelul 65 Planul de degradare pentru floarea-soarelui Factori de degradare

Grad 1

Grad 2

Caracteristici organoleptice specifice produsului sănătos Impurităţi totale, % max. 2 6 Pietre şi părţi metalice care nu trec prin sita de 1 mm, % max 0,2 0,2 Sursa: STAS 5512/2001 şi 658/2002 -

Gradele speciale se acorda în situaţia în care: lotul de floarea-soarelui este infestat cu insecte vii (ouă, larve, adulţi). lotul de floarea-soarelui în care se constată depăşirea umidităţii faţă de standardul în vigoare (adică peste 9%). 181

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Determinările suplimentare se pot face de laboratorul silozului, fabricii de ulei sau de un laborator neutru: - conţinutul de ulei, STAS 8004-82; - aciditatea uleiului, STAS 10604-76. Aceste determinări se fac la cerere şi nu afectează gradele produsului respectiv. Pentru calculul utilului de înregistrare în vederea plăţii produsului recepţionat se iau în considerare următoarele valori STAS ale parametrilor calitativi: - umiditatea seminţelor 9% - impurităţi 2% - masa hectolitrica 40 kg/100 l. Gradarea la soia se face pe baza următorilor factori: - caracteristicile organoleptice; - conţinutul de impurităţi; - seminţele de soia pătate; - seminţe de soia sparte, strivite şi atacate de insecte; - seminţe de soia de altă culoare; - seminţe de soia arse, încinse. Caracteristicile organoleptice (aspect, gust, miros) pentru soia se determină în momentul eşantionării. Seminţele trebuie să aibă caracteristici organoleptice specifice produsului sănătos, fără influenţe străine care o fac improprie comercializării. Loturile de soia cu caracteristici modificate vor fi considerate fără grad şi se va consemna explicaţia la rubrica “Menţiuni” a Formularului de gradare. Conţinutul de corpuri străine se determină conform STAS 1069-77, “Determinarea conţinutului de corpuri străine şi de seminţe cu defecte”. Seminţele de soia pătate, sparte, strivite, atacate de insecte, seminţele de soia de alta culoare, arse şi încinse se determină conform STAS 3319-80, “Seminţe de soia pentru scopuri industriale”. Valorile factorilor analizaţi conform standardelor în vigoare vor fi înregistrate în Formularul de gradare. Tabelul 66 Planul de gradare pentru soia Factori de gradare Caracteristici organoleptice Corpuri străine, % max. Din care minerale, % max. Seminţe de soia pătate,% max Spărturi de soia rămase pe ciurul 3,15 R, strivite şi atacate de insecte, % max. Seminţe de soia de altă culoare – neagră, brună, bicoloră, % max. Seminţe de soia arse, încinse, % max. Sursa: STAS 3319-80

182

Grad 1 Grad 2 specifice produsului sănătos 3,0 5,0 0,5 1,0 5,0 8,0 10,0 15,0 5,0

10,0

2,0

5,0

Tehnologia prelucrării produselor agricole

După realizarea analizelor de laborator se compară rezultatele obţinute cu valorile limită din planul de gradare pentru fiecare factor şi se stabileşte gradul lotului recepţionat. Gradele speciale: soia infestată sau soia cu umiditate mare se alocă loturilor în care se constată existenţa insectelor vii (ouă, larve, adulţi) sau la loturile la care se constată depăşirea umidităţii faţă de standardul în vigoare (adică peste 13 %). La cerere se poate determina conţinutul de proteină şi conţinutul de ulei, dar rezultatele obţinute nu influenţează gradele alocate loturilor respective. Gradarea la rapiţă se face pe baza următorilor indicatori: - caracteristicile organoleptice; - corpuri străine. Caracteristicile organoleptice se determină la eşantionare, rapiţa trebuie să aibă caracteristicile produsului sănătos, iar loturile cu caracteristici modificate se consideră fără grad. Corpurile străine se determină după aceeaşi metodologie ca la soia (STAS 1069-77) iar rezultatele se înregistrează în formularul de gradare. Tabelul 67 Planul de gradare la rapiţa Factori de gradare Caracteristici organoleptice Corpuri străine, % max. Sursa: STAS 2998-79

Grad 1 Grad 2 specifice produsului sănătos 5,0 10,0

Gradele speciale: rapiţa infestată – se alocă loturilor în care se depistează insecte vii, iar rapiţa cu umiditate mare loturilor la care umiditatea este mai mare de 11%. Determinările suplimentare: conţinutul de ulei, conform STAS 800482 şi aciditatea liberă a uleiului, conform SR ISO 729/2002 se efectuează la cerere şi nu influenţează gradele alocate produsului respectiv. Calitatea seminţelor de floarea-soarelui este determinată în general de trei factori: - starea iniţială a seminţelor de la recoltarea din câmp până la recepţionarea la siloz sau fabrică; - condiţionarea seminţelor recepţionate înainte de stocare şi procesare (curăţire şi uscare); - conservarea seminţelor pe perioada de depozitare până la procesare. Compoziţia seminţelor de floarea-soarelui pentru umiditatea de 9% este: - 43 – 49 % ulei; - 15 – 19 % proteine; - 22 – 26 % coji. Aceste date provin din analize de laborator, dar raportul de conversie după procesare este de 42% ulei şi 56% turte sau şroturi. Calitatea materiei prime este determinata de: 183

Tehnologia prelucrării produselor agricole

-

conţinutul în substanţe utile valorificate în cadrul alimentaţiei umane: trigliceride, fosfatide, tocoferoli; - existenţa unor raporturi convenabile între componenţii seminţelor oleaginoase: miez/coaja, substanţa uscată/umiditate, ulei/proteină, ulei/acizi graşi liberi, care definesc maturitatea industrială la care trebuie efectuată recoltarea şi asigură o bună conservare; - conţinutul de impurităţi al materiei prime şi natura impurităţilor, gradul de integritate a seminţelor oleaginoase determinat de condiţiile de recoltare şi condiţionare; - starea igienico-sanitară a materiei prime: sănătoasă, alterată, atacată de dăunători şi boli, cu conţinut de substanţe toxice remanente din insecticide sau fungicide folosite în cadrul tehnologiei de cultură. Aciditatea este cauza esenţială a alterării calităţii la seminţele de floarea-soarelui. Calitatea seminţelor destinate extracţiei uleiului se apreciază prin conţinutul lor în ulei, care reprezintă valoarea reală a seminţelor şi prin nivelul de aciditate al uleiului. Valoarea materiilor prime folosite pentru extracţia uleiului depinde de conţinutul de impurităţi şi compoziţia chimică a seminţelor achiziţionate. 7.3.2. Procesele de degradare a seminţelor oleaginoase în intervalul de la recoltare până la procesare Seminţele plantelor oleaginoase proaspăt recoltate posedă o activitate vitală ridicată şi o maturitate biologică neomogenă, au umiditate ridicată şi sunt instabile la depozitare. Sub acţiunea factorilor mediului exterior seminţele au tendinţa să evolueze către o stare de echilibru. Temperatura, umiditatea relativă a mediului ambiant şi componentele spaţiului intergranular pot modifica acest echilibru prin asociere şi cu alte cauze: acţiunea enzimelor, microorganismelor şi a dăunătorilor. Alterarea seminţelor poate apare sub diferite forme (microbiologică, enzimatică şi chimică) în raport cu umiditatea relativă de echilibru, aşa cum se observă în figura 26. Tabelul 68 Compoziţia chimică a seminţelor la câteva materii prime folosite pentru extracţia uleiului Componenţi FloareaSoia Rapiţa (%) soarelui Umiditate 9 – 11 11 – 15 6 – 10 Ulei 45 – 50 16 – 19 33 – 44 Proteine 18 - 20 33 – 36 25 – 30 Extractive 9 – 15 20 – 23 17 – 20 neazotate Celuloza 14 – 18 3–6 4–6 Cenuşa 2–3 3–5 3–5 Sursa: Manualul inginerului din industria alimentară

184

Germeni porumb 10 – 11 20 – 25 25 – 28 28 – 30 4–6 3–4

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Curbele izoterme la 25C pentru floarea-soarelui şi 21C pentru rapiţă reprezintă starea de echilibru. Până la umidităţi relative de 25 – 30%, apa este puternic reţinută de seminţe; pe măsură ce creşte umiditatea relativă, creşte şi conţinutul de apă liberă, iar în zona de deasupra curbei conţinutul de umiditate determină începutul şi intensificarea formelor de alterare a seminţelor. Reacţiile de oxidare pot să-şi înceapă activitatea şi sub 20% umiditate relativă şi 3 – 4% apă în seminţe. Reacţiile Maillart sunt inhibate la umiditatea relativă sub 25% şi prezintă un maxim la 60 – 70%. Majoritatea enzimelor care duc la formarea acizilor graşi liberi se manifestă peste 62,5% umiditate relativă, dar lipaza îşi poate începe acţiunea la 20% umiditate relativă şi 3 – 4% umiditatea seminţelor.

Fig. 26. Zone de acţiune ale diferiţilor factori de degradare la seminţele de floarea-soarelui şi rapiţă (A. Guibot şi J. Poisson) Mucegaiurile necesită cel puţin 62,5% umiditate relativă, dar cele mai multe se dezvoltă la 60 – 70% şi 8 – 10% umiditatea seminţelor. Bacteriile necesită o umiditate relativă de minim 90% şi umiditatea seminţelor de 16 – 17%, în timp ce drojdiile sunt întâlnite la peste 88% umiditate relativă şi 14 – 15% umiditatea seminţelor. De la recoltare până la intrarea în fluxul de fabricaţie, datorită factorilor amintiţi procesele de degradare a seminţelor au efecte negative 185

Tehnologia prelucrării produselor agricole

asupra calităţii seminţelor şi influenţează comportamentul la prelucrare şi randamentul de fabricaţie. Calitatea uleiului este influenţată de creşterea acidităţii libere, prin formarea produselor de oxidare şi creşterea ponderii acizilor graşi cu catena scurtă care diminuează proprietăţile uleiurilor. Aciditatea uleiului este dată de acizii graşi liberi. Enzimele lipolitice prezente în seminţele de oleaginoase şi în microorganismele din masa de seminţe, dacă au condiţii favorabile, se activează şi produc trigliceride, acizi graşi liberi saturaţi şi nesaturaţi care se oxidează datorită unor catalizatori (fier sau cupru) întâlniţi frecvent în mediul ambiant din depozite (instalaţiile de condiţionare, mijloace de transport). Acizii nesaturaţi se transformă într-un amestec complex de produse secundare de oxidare, volatile şi nevolatile. Aciditatea uleiului se exprima prin: - indicele de aciditate al uleiului, adică numărul de miligrame de potasiu necesare pentru a neutraliza aciditatea liberă dintr-un gram de ulei. - Aciditatea oleică, adică conţinutul în acizi graşi liberi exprimaţi convenţional în procente de acid oleic. Practic, indicele de aciditate este dublul acidităţii oleice. Caracteristica esenţială a gradului de alterare a seminţelor îl constituie indicele de aciditate al uleiului, fapt pentru care poate fi utilizat în controlul conservării seminţelor. Pe baza valorilor constatate pentru indicele de aciditate se stabileşte trecerea seminţelor la prelucrare şi se estimează calitatea uleiului extras din seminţele respective. Cauzele esenţiale ale acidifierii sunt: - o umiditate ridicată a seminţelor care a favorizat dezvoltarea mucegaiurilor în cazul depozitării câteva zile înainte de uscarea seminţelor sau condiţii de conservare necorespunzătoare; - starea sanitară a seminţelor; seminţele atacate de Botrytis din câmp se acidifiază mai repede; - prezenţa impurităţilor umede care favorizează dezvoltarea mucegaiurilor; - prezenţa seminţelor sparte şi a fragmentelor de seminţe rezultate de la recoltare sau manipularea în depozite; - prezenţa seminţelor decojite în masa de seminţe; Aciditatea are numeroase consecinţe în fabricile de ulei: - depreciază valoarea de utilizare a seminţelor; - seminţele acidifiate complică tranzacţiile între stocatori şi procesatori (loturile cu aciditate oleică peste 2% creează probleme procesatorilor); - seminţele cu aciditate pun probleme tehnice în fabricaţie; deoarece au densitate mai mică, se diminuează debitul instalaţiilor; - seminţele cu aciditate ridicată duc la pierderi de ulei în turte şi randamente mai mici de extracţie; - uleiurile brute se vând cu preţuri mai mici la fabricile de rafinare, au un rafinaj dificil, apar pierderi prin antrenarea uleiului neutru în săpunurile de neutralizare sau Soap Stock; - uleiurile acide se decolorează dificil; - produsele de oxidare volatile sunt eliminate prin dezodorizare, dar o parte din produsele volatile rămâne în uleiul rafinat care în timpul 186

Tehnologia prelucrării produselor agricole

stocării se transformă în produse volatile care în timp pot afecta însuşirile organoleptice ale uleiului. Degradarea produsă de microorganisme se manifestă prin: - reducerea sau pierderea germinaţiei; - hidroliza trigliceridelor în anumite condiţii de mediu; - apariţia unor compuşi de metabolism cu caracter toxic, în principal al mucegaiurilor. La examinarea stării sanitare a seminţelor de floarea-soarelui se verifică prezenţa următoarelor mucegaiuri: Sclerotinia sclerotiorum (putregai alb), Botrytis cinerea (putregai cenuşiu), dar şi prezenţa ciupercilor Plasmopara helianthi şi Phoma oleracea var. helianthi. În timpul depozitării microflora florii soarelui este diferită de cea din cultura de câmp şi cuprinde specii de Penicillium şi Aspergillus, care se dezvoltă la umidităţi relative de 60 – 70%. Dintre mucegaiurile toxice, Aspergillus flavus produce acid oxalic, substanţe termogenice, acid aspergilic şi hemaglutine şi aflatoxine care au acţiune hepatotoxică şi cancerigenă. Aceste toxine se concentrează în şroturile rezultate de la extragerea uleiului. Aflatoxine sintetizate de Aspergillus flavus şi Aspergillus parasiticus au fost identificate şi în arahide, soia şi bumbac. Analiza microbiologică a şroturilor de soia a pus în evidenţă numeroase mucegaiuri, şroturile cele mai bogate în celuloză fiind mai poluate. Multe specii se dezvoltă în silozuri: Aspergillus flavus, A. fumigatus, A. niger, A. candidus, Fusarium roseum, Absidia corymbifera, motiv pentru a fi prudenţi în cazul utilizării şroturilor în alimentaţia umană, dar şi în furajarea animalelor (Moreau.C). Degradări enzimatice Procesele de degradare enzimatică conduc la schimbarea substanţelor organice, formarea acizilor graşi liberi şi oxidarea grăsimilor. Datorită acţiunii lipoxidazei şi a oxidării grăsimilor în uleiurile alimentare se formează hidroxiacizi care nu pot fi eliminaţi în totalitate prin rafinare. Pentru a avea un conţinut redus de hidroxiacizi în uleiul rafinat, trebuie evitată formarea lor în uleiurile brute. Pe perioada depozitării seminţelor oleaginoase se va urmări umiditatea, temperatura şi creşterea umidităţii libere care favorizează degradarea enzimatică. Degradarea prin reacţiile Maillard Alterarea prin reacţii Maillard duce la formarea de noi pigmenţi solubili în solvenţi hidrofobi şi în ulei, dificil de eliminat în timpul rafinării uleiurilor brute, rezultatul fiind intensificarea culorii uleiului rafinat. Încălzirea masei de seminţe datorită intensificării respiraţiei duce la degradarea glucozei provenită din hidroliza amidonului cu formare de bioxid de carbon, apă şi degajare de căldură care declanşează reacţiile Maillard. Respiraţia propriu-zisă nu determină degradarea directă a grăsimilor. La temperatura mediului ambiant reacţiile Maillard depind de umiditatea relativă, care are un maximum pentru 60 – 70% umiditatea mediului. Pentru a evita fenomenele de degradare a lipidelor din seminţele plantelor oleaginoase este necesară aplicarea unui sistem raţional de măsuri 187

Tehnologia prelucrării produselor agricole

încă de la recepţionarea materiilor prime, care se referă la curăţirea de impurităţi şi reducerea umidităţii seminţelor sub nivelul umidităţii critice, prin uscare înainte de depozitare şi aerarea seminţelor în timpul depozitării. 7.3.3. Condiţionarea seminţelor de floarea-soarelui Precurăţirea este necesară dacă conţinutul de impurităţi este ridicat. Loturile de floarea-soarelui venite de la producători au conţinuturi ridicate de impurităţi deoarece: - se folosesc combine care nu au fost reglate corect; - seminţele de floarea-soarelui sunt neuniforme ca mărime de la un calatidiu la altul, dar şi pe acelaşi calatidiu; - lanurile sunt uneori îmburuienate şi prezintă neuniformităţi de maturare. Din aceste considerente conţinutul de impurităţi în cele mai bune situaţii este de 5 – 6%, dar poate depăşi frecvent 10 – 20%. Impurităţile din seminţe sunt reprezentate de fragmente de calatidii, frunze, tulpini, seminţe de buruieni şi alte resturi vegetale, care trebuie separate înainte de uscarea seminţelor din următoarele cauze: - în situaţia recoltării devreme sau în perioade ploioase, impurităţile sunt mai umede decât seminţele, iar pentru uscare necesită consumuri energetice nejustificate; - impurităţile sunt cauza încingerii locale şi a blocajelor pe fluxul de uscare, apărând riscuri de alterări locale şi incendii; - impurităţile umede favorizează dezvoltarea mucegaiurilor şi apariţia fenomenului de acidifiere. Precurăţirea florii soarelui este o operaţie dificilă dacă masa de seminţe este umedă. Necesitatea uscării Uscarea seminţelor de floarea-soarelui imediat după recoltare până la umidităţi de 7 – 8% asigură limitarea acidifierii uleiului. Data recoltării influenţează condiţiile de uscare. În arealul de cultură a florii soarelui în România, recoltarea se desfăşoară la sfârşitul lunii august şi începutul lui septembrie, când de regulă floarea-soarelui este recoltată uscată. Dacă în perioada recoltatului vremea este ploioasă sau în cazul solelor semănate mai târziu, recoltarea florii soarelui se face la umidităţi mari apar următoarele consecinţe: - la umidităţi mai mari de 17 – 20% uscarea se face cu dificultăţi; - dacă este necesară depozitarea temporară în cazul în care capacitatea de uscare este limitată, apare riscul de acidifiere rapidă a seminţelor; - uscarea trebuie să se facă cu temperaturi reduse, 70C în uscătoarele continue şi maxim 45C în masa de seminţe. Dacă temperatura de uscare este prea ridicată seminţele se fisurează mai uşor în timpul uscării şi al manipulărilor ulterioare, cu apariţia unor riscuri de alterare, uscătoarele pot lua foc. Debitul de aer trebuie redus la jumătate comparativ cu porumbul, deoarece seminţele de floarea-soarelui au masa specifică mică. Seminţele trebuie să fie curăţite înainte de introducerea în uscător.

188

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Depozitarea temporară În cazul recepţionării unor cantităţi mari de floarea-soarelui, când masa de produs recepţionată nu poate intra imediat pe fluxul de condiţionare, este necesară aerarea activă a seminţelor înainte de uscare, pentru a evita dezvoltarea mucegaiurilor şi acidifierea loturilor. Condiţiile de depozitare temporară sunt: - precurăţirea seminţelor, umiditatea maximă 14%, debitul minim de ventilaţie de 40 m³ aer/oră/ m³ seminţe. Durata de conservare fără pericol de depreciere depinde de umiditatea şi temperatura seminţelor. Tabelul 69 Durata de conservare în cazul depozitării temporare (pentru aciditatea oleică sub 1,5) Temperatura (ºC) 13 22 35

10 5,3 luni 3,6 luni 25 zile

Umiditatea seminţelor (%) 12 14 16 3 luni 1,6 luni 25 zile 1,9 luni 28 zile 16 zile 16 zile 10 zile 5 zile

18 14 zile 13 zile 1 zi

Conservarea seminţelor de floarea-soarelui fără pericol de alterare (aciditatea oleică sub 1,5) se realizează când: - seminţele recoltate sunt sănătoase; - gradul de fisurare, spargere, decojire şi fragmentare la recoltare este redus, sub 2%; - curăţirea de impurităţi şi uscarea s-a făcut imediat după recoltare; - depozitarea trebuie făcută la umidităţi ale seminţelor sub 8% şi se va face aerare activă; - seminţele depozitate vor fi manipulate în magazii şi ventilate de câte ori este necesar pentru menţinerea temperaturii sub 20ºC. 7.4. Fabricarea uleiului alimentar din floarea-soarelui Pentru extracţia uleiului alimentar seminţele de floarea-soarelui sunt supuse următoarelor procese: - triturare - extracţie - rafinare Produsele finite rezultate în urma procesului de fabricaţie sunt uleiul rafinat şi turte sau şroturi în funcţie de fluxul de fabricaţie, care se utilizează în furajarea animalelor ca furaj proteic sau dacă seminţele au fost decojite se pot folosi în reţete de produse pentru alimentaţia umană. După anul 1990, filiera de producere a uleiului alimentar a cunoscut o dezvoltare foarte armonioasă, apărând o reţea de fabrici de ulei în măsură să proceseze cantităţi mari de floarea-soarelui şi să producă mărci de ulei precum Argus, Unisol, Ultex, Ulvex, Ulcom, Floriol, Muntenia, Solaris, etc. care se diferenţiază după ambalaj, etichetă, şi nu în ultimul rând după 189

Tehnologia prelucrării produselor agricole

caracteristicile organoleptice ale uleiului: culoare, limpiditate, stabilitate, miros şi gust. 7.4.1. Triturarea Pentru a elibera uleiul acumulat în celule, seminţele de floareasoarelui sunt supuse triturării. Triturarea cuprinde mai multe operaţiuni: - curăţirea seminţelor; - decojirea; - aplatizarea sau măcinarea miejilor; - prăjirea fulgilor; - presarea. Curăţirea seminţelor Impurităţile existente în seminţele oleaginoase recepţionate în fabrică au efecte negative, deoarece corpurile străine minerale măresc conţinutul în cenuşă, iar impurităţile organice aduc o umiditate mai ridicată şi o încărcătură mai mare cu microorganisme care transmit uleiului unele substanţe colorante şi odorante nedorite. Deşi unităţile care au stocat floarea-soarelui au efectuat după recepţionare precurăţirea prin care s-au eliminat 50 – 60% din impurităţile iniţiale, înainte de trecerea la prelucrare se face postcurăţirea, operaţie care urmăreşte reducerea conţinutului de impurităţi până la 0,3 – 0,4%. Eficienţa maximă a separării impurităţilor se asigură prin scheme tehnologice care asigură mai multe utilaje de curăţire şi este condiţionată de: - alegerea corectă a dimensiunilor ochiurilor şi înclinarea sitelor la utilajele care funcţionează pe principiul separării după mărimea seminţelor. - aspiraţia corespunzătoare a particulelor uşoare în curentul de aer cu ajutorul unui ventilator. Curăţirea are drept scop: - obţinerea unei mase de seminţe cât mai curate; - eliminarea tuturor corpurilor străine care riscă să deterioreze sau să blocheze fluxul de fabricaţie (pietre, metale); - reţinerea seminţelor străine (cereale) care reduc capacitatea instalaţiilor. Aceste seminţe sunt măcinate şi introduse în şroturi. Curăţirea se face cu instalaţii clasice (site, ventilatoare, trioare, echipamente de aspiraţie), iar metalele se elimina cu benzi magnetice.

190

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Fig. 27. Diagrama de principiu a triturării Decojirea Reducerea fracţiunii celulozice din turte sau şroturi de floareasoarelui prin decorticarea seminţelor înainte de presare a devenit un obiectiv important al procesatorilor, rezultând astfel un produs foarte căutat şi utilizat pentru o gamă largă de produse alimentare. Operaţia de decojire se practică în majoritatea fabricilor de ulei care procesează floarea-soarelui, rezultând un “miez industrial” care mai conţine 6 – 9% coji. Pierderea de ulei se măreşte pe măsură ce se reduce cantitatea de coajă rămasă în miezul industrial. Tabelul 70 Pierderi de ulei în cojile rămase după decojire Procent de coji în miezul industrial 11-12 9 7-8

Procent de ulei în coji 2,8 3,1-3,3 >3,3 191

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Boabele de soia se decojesc numai atunci când se urmăreşte obţinerea unui şrot cu conţinut redus în celuloză, destinat consumului uman. Coaja seminţelor de floarea-soarelui are un conţinut de 1-3% lipide din care circa 0,5% sub formă de ceruri, care trec în ulei la presare şi extracţia cu solvenţi şi îl tulbură, afectând limpiditatea (Vrânceanu V.). Conţinutul de ceruri nu scade în uleiurile supuse procesului clasic de rafinare. Deoarece aceste ceruri cristalizează la temperatura ambiantă (au un punct de topire de 75ºC), eliminarea lor necesită o operaţie de rafinare suplimentară pentru deceruire (vinterizare). Avantajele decorticării: - ameliorarea conţinutului în proteine şi a valorii energetice a turtelor; - creşterea debitului instalaţiilor de procesare; - reducerea uzurii instalaţiilor; - posibilitatea de a produce energia necesară fabricii prin arderea cojilor (pentru prăjirea fulgilor); - reducerea conţinutului de ceruri în uleiurile brute. Aplatizarea sau măcinarea miejilor Aplatizarea miejilor condiţionează eficacitatea tratamentelor de prăjire şi de extracţie a uleiului cu solvenţi. Seminţele decojite sunt presate între doi cilindri cu suprafaţă netedă şi sunt transformate în fulgi cu grosimea de 0,3 mm. Este de dorit ca după aplatizare să nu avem mieji întregi în masa de fulgi deoarece aceştia duc la creşterea conţinutului de substanţe grase în turtele sau şrotul de extracţie. Măcinarea miejilor se practica în situaţia în care nu s-a făcut aplatizarea. Prin măcinare se deschid 70-80% din celulele seminţelor oleaginoase, favorizând eliberarea uleiului prin presare. La măcinarea seminţelor de floarea-soarelui, ca urmare a activităţii peroxidazei şi a oxidării directe cu oxigenul din aer, are loc o creştere a indicelui de peroxid al uleiului şi un început de hidroliză a gliceridelor cu formare de acizi graşi, fenomen care devine evident la o stocare temporară a măcinăturii. Fabricile noi au circuite scurte de transport a miejilor măcinaţi pentru a evita stocarea înainte de presare. Prăjirea fulgilor şi a măcinăturii oleaginoase Prăjirea fulgilor înainte de presare asigură: scoaterea cu uşurinţă a uleiului din fulgi prin presare. Uleiul este distribuit în seminţe în micropicături şi formează cu proteinele un şrot de emulsie. Prin încălzire are loc ruperea emulsiei şi denaturarea proteinelor, iar pe de altă parte micropicăturile se grupează în picături care se pot separa mai uşor de fracţiunile solide. - o bună plasticitate a fulgilor înainte de trecerea la presare; - uscarea produsului, pentru realizarea corectă a extracţiei uleiului cu solvenţi umiditatea fulgilor trebuie să fie în jur de 4%. Prăjirea măcinăturii oleaginoase sau a fulgilor este un tratament hidrotermic efectuat în condiţii de amestecare continuă şi are drept scop modificarea proprietăţilor fizico-chimice ale componentelor măcinăturii sau -

192

Tehnologia prelucrării produselor agricole

fulgilor pentru a favoriza separarea uleiului în vederea obţinerii randamentului maxim de ulei la presare. Parametrii procesului de prăjire pentru materiile prime şi instalaţiile din fabricile noastre sunt prezentaţi în tabelul 71. Tabelul 71 Regimul tehnologic la prăjirea seminţelor oleaginoase înainte de presare Produsul Floareasoarelui Rapiţa

Faza de umectare Faza de uscare Umiditatea, % Temperatura, ºC Umiditatea, % 8,0 – 8,5

100 – 110

4,0 – 4,5

9,0 – 10,0

85 – 90

5,5 – 6,0

Pentru prăjirea fulgilor şi a măcinăturii se folosesc cuptoare, cele mai răspândite sunt cele cilindrice verticale cu multiple compartimente (de la 2 la 10 etaje în funcţie de capacitatea presei pe care o alimentează). Încălzirea fulgilor sau a măcinăturii se face cu vapori de apă. În fiecare compartiment un agitator amestecă continuu materialul introdus la prăjit, umectarea se face prin injectarea de apă sau de vapori, iar uscarea se face prin aspirarea apei şi a vaporilor. Prăjirea propriu-zisă se face în etajele superioare la temperaturi în jur de 80ºC. Uscarea se realizează în etajele inferioare la temperaturi mai ridicate, de ordinul 90ºC, timpul de staţionare în cuptor fiind limitat. Modificările fizice ale fazei uleioase în timpul prăjirii (scăderea vâscozităţii şi tensiunii superficiale) nu au influenţă asupra calităţii uleiului obţinut şi favorizează separarea uleiului în timpul presării. Modificările chimice ce au loc în timpul prăjirii şi se continuă la presare, favorizate de temperatura ridicată şi conţinutul de umiditate redus sunt: - creşterea conţinutului în compuşi oxidaţi stabili, însoţită de reducerea indicelui de iod; - ridicarea temperaturii în prima etapă a prăjirii duce la creşterea activităţii enzimatice cu efect de creştere a acidităţii libere şi de degradare a substanţelor proteice; activitatea enzimatică se reduce şi încetează complet în a doua etapă a prăjirii datorită distrugerii enzimelor la temperatură ridicată. Pentru a limita procesele oxidative şi enzimatice se recomandă ca în prima etapă de prăjire umezirea să se facă cu abur tehnologic dezaerat concomitent cu ridicarea rapidă a temperaturii până la 60 – 70ºC când încetează activitatea enzimelor. În etapa a doua se recomandă să nu se depăşească temperatura indicată, iar durata totală a prăjirii să nu fie mai mare de 45 – 50 minute. Presarea fulgilor şi a măcinăturii prăjite Presarea se realizează în prese continue, cilindrice orizontale în care materialul este comprimat progresiv cu un melc cu caneluri. Uleiul iese prin orificiile prevăzute în peretele exterior al presei, iar la o extremitate sunt recuperate şroturile de extracţie care mai conţin 12-15% ulei. Presele actuale 193

Tehnologia prelucrării produselor agricole

permit procesarea a 150-180 tone de seminţe pe zi. Presarea măcinăturii prăjite se realizează cu ajutorul preselor mecanice, efectul de separare a uleiului este determinat de creşterea treptată a presiunii în camera de presare şi este favorizat de proprietăţile plastice pe care le capătă măcinătura la regimul de temperatură şi umiditate indicat. Umiditatea materialului se reduce în presă în urma încălzirii, cu 0,5 – 1,2%, prin transformarea în căldură a energiei mecanice consumate în timpul presării. În timpul prăjirii şi presării seminţelor oleaginoase se produc şi alte transformări: - trecerea unor părţi din fosfatide din faza de gel în ulei; - formarea de combinaţii melanoidice la temperaturi peste 110ºC prin interacţiunea unor grupări amino libere ale proteinelor cu glucidele, determinând închiderea la culoare a măcinăturii şi a uleiului rezultat la presare; - pigmenţii naturali (clorofila şi substanţele carotenoide) se dizolvă în ulei şi îi modifică culoarea. Răcirea cu apă a măcinăturii de la 100-105ºC, astfel încât la intrarea în presă să aibă temperatura de 70-80ºC duce la scăderea conţinutului de fosfatide ale uleiului de la 0,45% la 0,30% şi reducerea conţinutului de ceruri de la 0,46% la 0,23%. Presarea la temperaturi moderate are ca efect reducerea randamentului separării uleiului de presiune şi creşterea conţinutului de ulei în şroturile de extracţie. Pentru a reduce pierderile de ulei la rafinare este necesar ca uleiul brut să conţină cât mai puţine fosfatide nehidratabile şi o aciditate liberă cât mai redusă. Inactivarea sistemului enzimatic se poate face rapid şi complet în şnecurile de prăjire cu abur în care încălzirea măcinăturii se face cu viteza de 3ºC pe secundă, reducând astfel conţinutul de fosfatide nehidratabile în uleiul de presiune sub 0,02%, iar indicele de aciditate scade cu 0,6 mg KOH. La procesarea seminţelor de rapiţă, regimul de lucru trebuie să aibă în vedere inactivarea mirosinazei, care hidrolizează compuşii triglicosidici printr-un tratament termic uscat înainte de prăjire. Încălzirea seminţelor la 100-105ºC înainte de măcinare sau încălzirea măcinăturii la 75-80ºC înainte de prăjire conduce la reducerea cantităţii de compuşi cu sulf care trec în ulei. Uleiul brut de presă în cazul presării seminţelor de rapiţă (după B. Solomon) conţine 0,39% fosfatide caracterizate prin: - conţinut redus de acid erucic, cca. 13%; - componenţii principali sunt: fosfatidilcolina 22%, fosfatidiletanolamina 14%, fosfatidilinositol 18% şi altele. Pentru a reduce conţinutul de fosfatide în uleiul de presă, presarea seminţelor trebuie făcută la temperatura cât mai joasă şi la umiditate moderată. Produsele triturării sunt uleiul brut de presiune care este supus rafinării şi turtele de extracţie care sunt supuse extracţiei cu solvenţi organici. Stabilitatea la oxidare a uleiului brut de presiune în cazul seminţelor de floarea-soarelui este influenţată de prezenţa urmelor de fier care provin din materialul de construcţie al preselor mecanice şi catalizează 194

Tehnologia prelucrării produselor agricole

în mai mare măsură reacţiile de oxidare la dubla legătură şi reduc conţinutul în acizi polinesaturaţi. Purificarea uleiului brut de presă Condiţiile de prelucrare favorizează de cele mai multe ori degradarea oxidativă a uleiului de presiune. Limitarea oxidării se realizează prin: - utilizarea unor materii prime sănătoase, fără simptome de degradare; - evitarea temperaturilor ridicate; - reducerea timpului de contact cu aerul; - evitarea traseelor de metale prooxidante; - desfăşurarea unor operaţii tehnologice în mediu de gaz inert; - utilizarea antioxidanţilor. Uleiul de floarea-soarelui este foarte sensibil la oxidare din cauza conţinutului ridicat de acizi graşi nesaturaţi. Procesele de oxidare sunt declanşate pe parcursul prelucrării seminţelor de floarea-soarelui, astfel că se înregistrează în uleiul brut de presiune, în anii agricoli normali, indici de peroxid de 0,5 – 1,3 mE/kg. Creşterea cea mai importantă a indicelui de peroxid se realizează în timpul operaţiunilor de purificare a uleiului brut pentru eliminarea sedimentului antrenat din presă şi a excesului de umiditate. Tabelul 72 Variaţia indicelui de peroxid la purificarea uleiului brut de presiune din seminţe de floarea-soarelui Schema de purificare

Caracteristici Temperatura tehnice ale la filtrare schemei (ºC) A – existenta Vibrare-decantare85 – 95 uscare sub vidracire-filtrare B – existenta Agitare-vibrare85 – 90 agitare-filtrare A – modificata Vibrare-decantare65 – 70 racire sub vidfiltrare Sursa: Cotuţiu M. şi Rotaru M., 1971

Indice de peroxid (mE/kg) Iniţial Final 0,6 - 1,4 2,5 – 4,0 0,5 - 1,0 8 - 10,0 0,6 – 1,4 1,2 - 1,6

Operaţiile care determină creşterea cea mai mare a peroxizilor sunt vibrarea şi filtrarea la care se adaugă oxidarea intensă în timpul staţionării uleiului în rezervoarele tampon sub agitare (pentru evitarea depunerilor). Se recomandă răcirea uleiului după vibrare, în decantoare până la 75 – 80ºC, urmată de o răcire suplimentară la 65 – 70ºC înainte de filtrare, sau răcirea uleiului la 55 – 65ºC înainte de separarea sedimentului pe site vibratoare. Alte scheme tehnologice recomandă răcirea uleiului chiar la ieşirea din camera de presare până la 80 – 85ºC prin amestecare cu ulei prerăcit. Uleiul de rapiţă obţinut prin presare se purifică prin separarea sedimentului pe sita 195

Tehnologia prelucrării produselor agricole

vibratoare, filtrare la 50ºC, răcire la 20ºC şi decantare cel puţin 24 ore, urmată de o filtrare finală la rece la 20 ºC. 7.4.2. Extracţia cu solvenţi organici Turtele rezultate de la triturare mai conţin 12 – 15% ulei după operaţia de presare şi sunt supuse extracţiei, adică separarea uleiului prin spălare cu un solvent organic. Se poate folosi hexan, eter de petrol sau benzină. De regulă se foloseşte hexanul, deoarece prezintă unele avantaje: - este selectiv faţă de ulei; - degradează puţin mucilagiile, gomele şi pigmenţii coloranţi conţinuţi de seminţe; - punctul de fierbere este redus şi deci necesită puţină energie pentru distilare; - nu este toxic. În plus însă, este foarte inflamabil şi din această cauză trebuie respectate reguli de securitate foarte stricte şi necesită amenajarea specială a spaţiilor de extracţie. Extracţia cuprinde mai multe faze: - extracţia propriu-zisă; - desolventarea; - tratarea turtelor/şrotului.

Fig. 28. Diagrama de principiu a extracţiei

196

Tehnologia prelucrării produselor agricole

În fabricile de ulei există diverse tipuri de extractoare: extractoare discontinue fixe sau rotative; extractoare continue prin imersie sau percolaţie. În fabricile noi cele mai utilizate sunt extractoarele continue prin percolaţie. Solventul şi turtele circulă în contracurent. În extractor, stratul de şrot de extracţie este de 1m, iar durata de tranzit este de circa o oră. În cursul extracţiei cu solvenţi conţinând hidrocarburi, măcinătura uleioasă care a fost supusă de regulă unor operaţii de preparaţie, este degresată, rezultând pe de o parte miscela (soluţia de ulei în solvent) şi şrotul care conţine o cantitate apreciabilă de solvent. În timpul extracţiei, compoziţia chimică a trigliceridelor nu este influenţată, dar randamentul de extracţie depinde de condiţiile de lucru. Trebuie precizat ca extracţia uleiului nu decurge uniform, viteza de extracţie este mai mare în prima treime a duratei de extracţie şi redusă în restul intervalului. Calitatea uleiului de extracţie depinde de următorii factori: - conţinutul în substanţe de însoţire ce se dizolvă în solvent odată cu uleiul; - temperatura şi durata tratamentului termic în timpul distilării miscelei; - conţinutul în solvent rezidual al uleiului după distilare. Odată cu uleiul se dizolvă cantităţi mai mari sau mai mici de substanţe de însoţire: fosfatide, tocoferoli, ceruri, pigmenţi, etc. Conţinutul în fosfatide al uleiului de extracţie este mai mare decât al uleiului brut de presă. Extragerea substanţelor de însoţire odată cu uleiul depinde de modul de preparare a măcinăturii înainte de extracţie (prin tratament hidrotermic şi paietare sau simpla măcinare) temperatura şi durata procesului de extracţie. Pentru repararea paietelor care se supun extracţiei la brochenul (şrotul de extracţie) de floarea-soarelui, se practică un regim de prăjire la 80ºC şi asigurarea unei umidităţi de 8-8,5%, iar la boabele de soia un regim mai blând de încălzire la 60-70ºC şi umiditate de 8-9,5%. Cantitatea de substanţe de însoţire este cu atât mai mare cu cât se urmăreşte epuizarea mai avansată a uleiului din şrot. Deoarece aceste substanţe conduc la mărirea pierderilor de ulei în cursul rafinării, gradul de extracţie se limitează în funcţie de aptitudinea de rafinare a uleiului brut. De regulă extracţia se conduce până la un conţinut de ulei în şrot de 0,7% pentru floarea-soarelui şi de circa 1% pentru soia. -

Desolventarea şroturilor La ieşirea din extractor, turtele conţin circa 30% hexan care trebuie recuperat pe de o parte, dar în plus trebuie eliminat cât se poate de bine din turte, pentru a evita pericolul de incendiu şi explozie. Instalaţia de desolventare se prezintă sub forma unui cilindru cu diametrul de 2-3 m şi înălţimea de 7-10 m, cu 6-8 etaje care permit creşterea temperaturii sau injectarea directă de vapori de apă în masa de şroturi. Şroturile circulă de sus în jos şi sunt supuse la o serie de operaţii succesive: - în primele două etaje turtele sunt aduse la temperatura de 75-85ºC prin injectare de vapori de apă, este etapa de desolventare propriu-zisă. 197

Tehnologia prelucrării produselor agricole

Vaporii sunt recuperaţi intr-un condensator şi hexanul este reciclat în extractor. - în următoarele două etaje şroturile sunt reumectate prin injectare directă de vapori de apă şi are loc creşterea temperaturii la 110-115ºC, are loc faza de toastaj. - în ultimele două etaje temperatura este menţinută la 95-100ºC fără injectare de vapori, aici are loc uscarea şroturilor până la umiditatea de 7-8%, asigurând în acest fel condiţii pentru o bună conservare a şroturilor. Durata medie de staţionare a şroturilor în desolventor este de 45 minute. Înainte de depozitare în siloz, şroturile sunt răcite pentru a evita încingerea şi condensarea datorită diferenţelor de temperatură. În faza de distilare a miscelei calitatea uleiului este influenţată de temperatură, umiditate (adusă de miscela şi aburul de injecţie), aerul aspirat şi durata procesului termic. În funcţie de temperatură şi presiunea la care are loc distilarea, poate avea loc o uşoară eliminare a acizilor graşi liberi existenţi în uleiul din miscelă. Fosfatidele aflate în ulei se degradează parţial şi transmit uleiului o culoare închisă. Faţă de uleiul de presiune obţinut din seminţe de floareasoarelui, uleiurile de extracţie înregistrează o creştere a indicelui de aciditate cu 0,35 – 0,95 mg KOH şi a culorii de iod cu 4 – 15 mg. Reducerea avansată a conţinutului de ulei în şrot, sub 1%, conduce la înrăutăţirea indicilor uleiului de extracţie, prin creşterea indicelui de aciditate, conţinutului de diene, indicelui de culoare, conţinutului de substanţe nesaponificabile şi fosfatide. La prelucrarea brochenului de germeni de porumb având 20% ulei (germeni obţinuţi pe cale umedă, cu 45 – 50% ulei iniţial) pentru a asigura un randament ridicat şi a menţine conţinutul în acizi graşi şi în fosfatide cât mai redus, regimul hidrotermic în faza de preparaţie a brochenului trebuie să respecte următorii parametri : - durata 30 minute; - temperatura 100 ºC; - umiditatea brochenului 9%. Dacă se introduce ca substanţă activă de suprafaţă o soluţie de săruri de sodiu ale acizilor graşi (0,5% faţă de material) regimul hidrotermic optim va fi : - durata 30 minute; - temperatura 80 –90 ºC; - umiditatea brochenului 10%. Extracţia tocoferolilor din soia depinde de : - umiditatea paietelor; gradul de extracţie se reduce la creşterea umidităţii, reducerea este maximă pentru umidităţi între 13% şi 21%: - natura solventului; cu hexan randamentul este mai mare. Dacă se analizează conţinutul de reziduuri de pesticide în diverse produse, pe fluxul de extracţie al uleiului se poate spune că pesticidele prezente în seminţe se regăsesc în mai mică măsură în şroturi; aceasta se explică prin faptul că spălarea repetată cu solvent le trece în miscelă şi în uleiul de extracţie, care conţine cantităţi mai mari de pesticide decât uleiul de presiune. Temperaturile ridicate pe fluxul de desolventare denaturează şroturile. Condiţiile de distilare a miscelei rezultate după extracţie au influenţă asupra componentelor de însoţire. La distilarea miscelei uleiului 198

Tehnologia prelucrării produselor agricole

din soia, în faza de distilare finală, creşterea vidului permite reducerea temperaturii astfel: Presiunea 760 mm Hg 340 mm Hg 40 mm Hg

temperatura 118ºC 108ºC 96ºC

Reducerea temperaturii determină scăderea conţinutului în melanofosfatide din fosfatide de la 58,2 la 48 mg/g, iar conţinutul total de tocoferoli al uleiului la distilare sub vid este mai ridicat (119 mg/g) decât la distilare fără vid (108 mg/g). Pentru instalaţiile utilizate în ţară, temperatura în ultimul distilator este de 115 – 120ºC pentru finisarea uleiului de floareasoarelui şi 90 – 95ºC pentru uleiul de soia. După distilarea finală uleiul nu trebuie să conţină mai mult de 0,1% solvent. Această concentraţie determină o tensiune de vapori care la 120ºC poate da o atmosferă explozivă, iar la 0,2% hexan, pericolul apare deja la 90ºC (De Smet, J.A.). Din aceste considerente, finisarea distilării trebuie urmărită atent, folosind în practică metoda determinării punctului de inflamabilitate. Uleiul finisat din instalaţia de distilare trebuie să aibă un punct de inflamabilitate (cu aparatul PenskiMartens) de minim 135ºC pentru uleiul de floarea-soarelui şi minim 140ºC pentru uleiul de rapiţă. Tratarea şrotului/turtelor Granularea – în funcţie de circumstanţe (echipamentele existente în fabrică, cererea pieţelor) şroturile pot fi granulate. Prin granulare se produce: - creşterea densităţii şroturilor; - reducerea capacităţilor de transport-depozitare şi a costurilor ocazionate de acestea; - se elimină praful la manipulare; - se pot realiza diferite forme ale granulelor, în funcţie de cerinţele fabricanţilor de furaje concentrate. Umectarea – până la umiditatea de 10-12% este o practică curentă cu rolul de a reduce producerea prafului în timpul încărcării şroturilor de la fabrică în mijloacele de transport feroviare sau rutiere. Umiditatea de referinţă în tranzacţiile cu şroturi între fabricile de ulei şi fabricile de nutreţuri combinate este de 8%. 7.4.3. Rafinarea uleiului Înainte de etapa de rafinare, uleiul brut de presiune se amestecă cu uleiul brut de extracţie, după care este supus rafinării. Uleiurile vegetale brute, obţinute prin presare sau prin extracţie, nu sunt trigliceride pure, ci conţin cantităţi variabile de substanţe de însoţire (1-4%). În funcţie de influenţa pe care o au asupra calităţii uleiurilor alimentare, substanţele de însoţire se grupează în: - substanţe care înrăutăţesc calitatea uleiurilor, influenţând negativ proprietăţile organoleptice şi conservabilitatea; în aceasta categorie se 199

Tehnologia prelucrării produselor agricole

includ: mucilagiile, acizii graşi liberi, hidroxiacizii, substanţele colorante, cerurile, substanţele odorante, etc. - substanţe valoroase, a căror prezenţă măreşte valoarea alimentară a uleiurilor vegetale ca: fosfatide, vitamine liposolubile ( A, D, E, K), steroli. Rafinarea uleiurilor vegetale este un proces complex de prelucrare care urmăreşte îndepărtarea substanţelor ce influenţează defavorabil proprietăţile organoleptice (culoare, gust, miros, transparenţă) şi conservabilitatea, sau pot fi dăunătoare sănătăţii (hidroxiacizi, urme de pesticide, urme de metale grele). În acelaşi timp rafinarea urmăreşte protejarea în măsură cât mai mare a lipidelor şi a substanţelor de însoţire valoroase. Operaţiile care compun procesul de rafinare sun însoţite de pierderi de grăsimi şi de aceea se urmăreşte conducerea procesului tehnologic cu un randament cât mai mare de prelucrare. Procesul de rafinare cuprinde o succesiune de operaţii care au la bază diferite fenomene fizicochimice.

Fig. 29. Diagrama de principiu a rafinării Diagrama prezintă diferitele operaţii care se efectuează pentru rafinarea uleiului din floarea-soarelui: - demucilaginarea - neutralizarea - decolorarea - decerarea – vinterizarea - dezodorizarea Demucilaginarea are ca scop eliminarea mucilagiilor sau fosfolipidelor care formează precipitate în prezenţa apei, neadmisibile în uleiul brut pentru alimentaţia umană. Operaţia constă în amestecarea 200

Tehnologia prelucrării produselor agricole

uleiului brut cu apa acidulată la temperatura de 78 – 80ºC. Mucilagiile hidratate se separă prin sedimentare şi centrifugare . Neutralizarea este operaţia de eliminare a acizilor graşi liberi care duc la instabilitatea şi gusturile neplăcute ale uleiurilor. Neutralizarea se realizează prin amestecarea uleiului brut cu soluţie de sodiu la temperatura de 80 – 90ºC. Acizii graşi liberi se combină cu sodiul şi formează săpunuri. Săpunurile fixează o parte de pigmenţi şi impurităţile conţinute în uleiul brut şi se separă prin centrifugare. Neutralizarea antrenează pierderi de ulei neutru în săpunuri, care sunt cu atât mai mari cu cât aciditatea uleiului brut este mai ridicată (Denise J. 1982). Această operaţie este esenţială pentru a monitoriza planul de venituri. Decolorarea urmăreşte albirea uleiului şi se realizează prin amestecarea uleiului neutru cu pământ filtrant la temperatura de 90ºC. Decerarea sau vinterizarea constă în eliminarea cerurilor care devin solide la temperatura mediului ambiant şi provoacă formarea unor sedimente la baza sticlei. Cerurile sunt componente care provin din cojile seminţelor de floarea-soarelui. Uleiul neutru decolorat este răcit la temperatura de 5ºC şi se produce cristalizarea cerurilor, după care uleiul este reîncălzit, filtrat sau centrifugat. Uleiul brut de floarea-soarelui poate conţine până la 900 ppm ceruri. Seminţele triturate după decojire produc uleiuri care conţin între 50-300 ppm ceruri. Decojirea florii soarelui permite o mai bună valorificare a uleiului brut. Dezodorizarea are ca scop eliberarea substanţelor odorante. Aceste substanţe volatile sunt antrenate prin injectarea de vapori în uleiul menţinut sub vid la temperatură înaltă. La sfârşitul operaţiei de dezodorizare, uleiul este rafinat. Fiecare operaţie urmăreşte eliminarea unei anumite grupe din substanţele de însoţire. Efectele principale ale proceselor la care este supus uleiul brut pe fluxul de rafinare sunt sintetizate în tabelul 73. Tabelul 73 Efectele principale ale proceselor de rafinare Efectul principal Eliminarea suspensiilor mecanice şi parţial a substanţelor dizolvate coloidal

Denumirea procesului Purificare mecanică prin: - decantare - filtrare - centrifugare Demucilaginare

Alte denumiri -

Eliminarea mucilagiilor şi fosfatidelor Eliminarea acizilor graşi liberi: prin formarea şi Neutralizare separarea săpunurilor alcaline prin antrenare cu vapori Neutralizare prin de apă sub vid distilare

Delecitinizare Degomare

prin combinarea

-

Neutralizare prin 201

Rafinare alcalina -

Tehnologia prelucrării produselor agricole

acizilor graşi cu glicerina prin fracţionare cu solvenţi selectivi Eliminarea substanţelor colorante Eliminarea substanţelor odorante Eliminarea cerurilor şi gliceridelor cu punct de topire ridicat

esterificare Rafinare cu solvenţi selectivi Decolorare

Extracţie cu solvenţi selectivi Albire

Dezodorizare

-

Vinterizare

Deceruire Destearinizare Demargarinizare

Fiecare procedeu de rafinare în afara efectului principal are şi funcţii secundare. Neutralizarea alcalină, pe lângă înlăturarea majorităţii acizilor graşi din ulei are şi un efect de decolorare şi eliminare parţială a substanţelor odorante. 7.5. Modificări ale componentelor uleiurilor vegetale în timpul rafinării Acizii graşi. Pentru uleiurile alimentare este important de stabilit dacă diferitele operaţii de rafinare au un efect negativ asupra conţinutului în acizi graşi esenţiali. Eliminarea acizilor graşi liberi se realizează uzual prin operaţia de neutralizare cu soluţii alcaline (NaOH de regulă). Regimul de lucru: temperatura, concentraţia şi excesul soluţiei alcaline ca şi durata tratamentului se stabilesc în functie de aciditatea liberă şi de felul uleiului. O anumită reducere a acidităţii libere se înregistrează şi în cursul operaţiei de dezodorizare prin antrenare cu vapori de apă. În cursul decolorării cu pământuri activate prin tratare cu acizi minerali, aciditatea liberă a uleiului creşte cu circa 0,1% datorită descompunerii resturilor de săpun de către aciditatea minerală remanentă în agentul decolorant. Prin neutralizare, aciditatea liberă (exprimată în acid oleic) scade pentru uleiul de floarea-soarelui până la maxim 0,1% la uleiul de tip A şi maxim 0,35% la uleiul de tip B. În cursul neutralizării, săpunul de rafinare (Soapstock-ul) absoarbe urmele de fosfoaminolipide, vitamine, steroli şi o parte din pigmenţii uleiurilor şi le elimină din ulei. Conducerea atentă a procesului de rafinare asigură aducerea uleiului alimentar la parametrii ceruţi de standardele în vigoare cu instalaţiile utilizate industrial. Hidroxiacizii se repartizează inegal între gliceride şi substanţele de însoţire (acizi graşi liberi şi fosfatide) şi se găsesc în cantităţi mici în uleiurile rafinate. După M. Naudet, hidroxiacizii scad în operaţiile de neutralizare şi decolorare, în timp ce la dezodorizare pot creşte uşor. Ca urmare a proceselor termice şi termooxidative intense, în cursul prelucrării materiilor prime şi uleiurilor brute, apar polimeri ai acizilor graşi. Prin încălzire la temperaturi de 250 – 300ºC, în absenţa aerului, se formează punţi intra şi intermoleculare ce influenţează proprietăţile uleiurilor şi se pare că transmit uleiului efecte nocive din punct de vedere alimentar. Procesele termooxidative conduc la formarea de oxipolimeri care spre deosebire de polimeri conţin grupări funcţionale de natură carbonilică, hidroxilică, peroxidică şi epoxidică (Universitatea Humboldt din Berlin ). 202

Tehnologia prelucrării produselor agricole

În timpul dezodorizării la temperaturi peste 180ºC şi durate de 5 – 10 ore are loc apariţia de acizi graşi polimeri, datorită apariţiei unor precursori în timpul albirii, ca urmare a izomerizării dublelor legături. Fenomenul este mai frecvent la uleiul de soia, pentru care în cursul dezodorizării conţinutul de dimeri creşte cu 1%. Gustul uleiurilor nu este influenţat până la un conţinut de 0,4% oxipolimeri, dar peste 0,9% apare un gust amar şi rânced. În cazul uleiului de rapiţă fenomenele de reversiune a gustului şi de înrăutăţire a stabilităţii la păstrare sunt condiţionate pe de o parte de apariţia unor compuşi simpli, produşi secundari de autooxidare şi de compuşi cu oxipolimeri care se descompun şi în absenţa oxigenului, înrăutăţind calitatea uleiurilor. Fosfatidele sunt principalul component în ansamblul complexului de substanţe mucilaginoase liposolubile care însoţesc grăsimile. Tabelul 74 Compoziţia mucilagiilor Componenţi Substanţe albuminoide Fosfatide Răşini Glucide (galactoza, arabinoza, xiloza) Substanţe minerale Apa

% 16,0 20,0 7,5 12,6 12,9 cca 31,0

Prezenţa mucilagiilor în uleiul brut prezintă următoarele dezavantaje: influenţează nefavorabil conservarea uleiurilor comestibile, se sedimentează pe fundul rezervoarelor şi favorizează o hidroliză enzimatică parţială a gliceridelor mărind aciditatea liberă a acestora; - determină formarea de emulsii persistente la neutralizare care stânjenesc procesul de separare a uleiului neutralizat şi determină mărirea pierderilor de ulei soapstock. - constituie inhibitori pentru catalizatorii folosiţi la hidrogenare. Mucilagiile se elimină prin operaţia de demucilaginare folosind diverşi agenţi: apa, soluţii de electroliţi (acid citric, fosforic, clorura de sodiu), ori adsorbanţi. Eficacitatea demucilaginării se apreciază după gradul de eliminare a fosfatidelor, care se hidrolizează uşor cu 2-2,5% apă cu condiţia asigurării unui amestec intim între apă şi ulei. Rezultate bune se obţin prin tratarea în două faze a uleiurilor vegetale: cu 1-3% apă sub amestecare timp de 10 minute, urmată de tratare cu 1-3% soluţie salină de concentraţie 18-25%. Fosfatidele nehidratabile din uleiul de floarea-soarelui şi soia conţin compuşi bogaţi în fosfor, calciu şi magneziu şi săraci în azot. Prezenţa calciului în uleiul brut de soia (cca 100 ppm Ca) creează probleme la demucilaginare, putând duce la blocarea centrifugilor, iar pentru stabilizarea suspensiei sărurilor de calciu se recomandă adaos de polifosfati. Eliminarea fosfatidelor greu hidratabile se face prin tratamentul cu acid fosforic (concentraţie 75-85%) administrat după o hidratare prealabilă cu apă în condiţii obişnuite. Adaosul de 0,1% acid fosforic asociat cu o -

203

Tehnologia prelucrării produselor agricole

amestecare de 15 minute permite separarea fosfatidelor în bune condiţii. Utilizarea acidului fosforic ca agent de demucilaginare nu determină mărirea acidităţii libere la uleiul de floarea-soarelui, iar la uleiul de rapiţă are efect secundar de decolorare, mărind rezistenţa la oxidare. Excesul de acid fosforic se regăseşte în uleiul demucilaginat şi măreşte pierderea de ulei neutru la neutralizare ( Klein K.). Deoarece fosfatidele au rol important în nutriţie şi măresc stabilitatea uleiurilor, s-au făcut testări de reintroducere a fosfatidelor în uleiurile rafinate, dar pentru a îngloba 0,1-0,5% fosfatide este necesar ca uleiul rafinat să fie foarte bine uscat (sub 0,02% umiditate). Substanţele colorate naturale. Clorofilele, carotenoidele şi pigmenţii naturali rezultaţi din încălzirea puternică a măcinăturii în presă sau a miscelei în timpul distilării, se elimină în principal prin tratament cu absorbanţi (pământuri decolorante activate cu acizi minerali, la care se adaugă uneori cărbune decolorant). Pe lângă eliminarea pigmenţilor, decolorarea are şi un efect negativ de modificare a numărului şi poziţiei dublelor legături cu formare de structuri diene şi triene conjugate. Factorii favorabili sunt: existenţa formaţiilor de oxidaţie anterioară a catenei acizilor graşi, cantitatea de pământ utilizată, temperatura şi durata decolorării, care acţionează în sensul creşterii conţinutului uleiului în compuşi cu legături nesaturate conjugate. Sunt mai expuse uleiurile cu conţinut ridicat de acid linoleic (ulei de floarea-soarelui şi soia), motiv pentru care este necesară o pregătire perfectă a uleiului şi o execuţie corectă a decolorării. Ca efect secundar în tratamentul cu pământuri decolorante apar şi compuşi cromofori secundari, datorită existenţei catenelor oxidate ale acizilor graşi care nu se absorb de pământul decolorant şi rămân în ulei. Pigmenţii melanofosfatici şi alţi pigmenţi bruni din uleiul de soia înregistrează o creştere a concentraţiei la tratarea cu pământ decolorant, randamentul eliminării lor rămâne redus, chiar la sporirea cantităţii de pământ decolorant. Regimul decolorării se stabileşte experimental, având în vedere ca randamentul procesului este influenţat de următoarele condiţii de lucru: - cantitatea de pământ decolorant 0,25 – 2%; - un conţinut cât mai mic de impurităţi în ulei, în special urme de hidroxiacizi, de fosfatide şi de săpun care sunt absorbite preferenţial de pământul decolorant; - temperatura optimă 90 – 100%; - durata de contact 15 – 20 min la decolorarea în flux discontinuu şi câteva minute la decolorarea în flux continuu; prin mărirea timpului de contact are loc fenomenul de reversiune a culorii. Urmele de metale rămase în pământurile activate sunt capabile să determine oxidări şi să contribuie la apariţia sistemelor polinesaturate. Substanţele odorante. Aceste substanţe imprimă gust şi miros uleiurilor vegetale. În această categorie sunt incluse substanţele transmise uleiului din materia primă şi o serie de substanţe care rămân în uleiuri în cursul diferitelor operaţii tehnologice. Prin alterarea materiilor prime sau a uleiului datorită depozitării, transportului şi prelucrării, se formează acizi graşi liberi rezultaţi din hidroliza grăsimilor (butiric, capronic, izovalerianic), care au un miros înţepător, dar şi aldehide şi cetone în urma 204

Tehnologia prelucrării produselor agricole

degradării grăsimilor. Poate apare miros de ars la supraîncălzirea fulgilor sau seminţelor în timpul prăjirii. În uleiurile brute de extracţie rămân urme de solvenţi, astfel că în uleiul supus rafinării (amestec de ulei de presiune şi ulei de extracţie) se poate constata până la 0,1% hexan. Dacă săpunul nu este bine eliminat la spălare, se observă un gust străin de săpun; la utilizarea unor cantităţi prea mari de pământ de albire sau la depăşirea duratelor de contact prescrise, uleiul capătă gust de pământ. Grăsimea solidificată capătă la hidrogenare miros de solidificat caracteristic. Aceste substanţe contribuie la formarea buchetului neplăcut al uleiului brut, se încadrează în categoria substanţe volatile la presiunea şi temperatura mediului ambiant şi sunt responsabile de mirosul uleiului. Eliminarea lor din uleiurile comestibile se face prin operaţia de dezodorizare, combinând efectul a trei factori: - temperaturi ridicate la 185-200ºC; - vid avansat 2-3 mm Hg; - antrenare cu vapori de apă, degajaţi, injectaţi la o temperatură cu 3050ºC peste temperatura uleiului şi asigurând o bună dispersie a aburului în masa uleiului (la presiunea de lucru trebuie să se asigure un volum al aburului de antrenare de 15000-30000 m³/t ulei (după Singer M. şi colab.). Dezodorizarea are loc şi ca efect secundar al operaţiei de neutralizare alcalină prin absorbţie de către săpun a substanţelor volatile, sau în procesul de decolorare mai ales la utilizarea amestecurilor de agenţi decoloranţi conţinând cărbune. Uleiurile şi grăsimile bine dezodorizate se depersonalizează, adică nu se mai poate deosebi un ulei de altul pe baza caracteristicilor organoleptice, efect foarte important mai ales la uleiurile şi grăsimile folosite la obţinerea margarinei. O problemă particulară se pune la uleiul de soia la care se constată fenomenul de reversiune la 3-4 săptămâni de la rafinare. Acest fenomen este o formă de degradare specifică care determină apariţia unui gust şi miros străin asemănător cu cel al unor legume crude (fasole, soia), al uleiului de peşte sau al uleiurilor polimerizate. Gustul şi mirosul de reversiune se datorează apariţiei unor substanţe carbonilice rezultate din oxidarea acizilor polinesaturaţi, în principal acidului linoleic. Pentru a întârzia apariţia fenomenului de reversiune se recomandă (Popescu O.): - eliminarea din ulei a peroxizilor şi compuşilor prooxidanţi volatili, prin dezodorizare la o presiune de 1-2 mm Hg şi o corelaţie între temperatura şi durata procesului astfel: 190ºC 1-3 ore 210ºC 1-2 ore 230 – 270ºC 0,5-1 ora. - reducerea conţinutului în acid linoleic prin hidrogenare selectivă urmată de vinterizare. Substanţele nesaponificabile. Sunt componente care se separă în cursul dezodorizării în distilat şi pot fi recuperate prin condensare. Din această categorie fac parte hidrocarburi olefinice şi parafinice, steroli liberi şi esterificaţi ,alcooli triterpenici, alcooli graşi, tocoferoli liberi şi esterificaţi. Fracţiunea de substanţe nesaponificabile reprezintă 30 – 60% din condensul de la dezodorizare, ponderea cea mai mare prin activitatea 205

Tehnologia prelucrării produselor agricole

biologică pe care o au fiind dată de tocoferoli şi steroli. Tocoferolii şi sterolii se elimină parţial în cursul operaţiilor de rafinare, dar cea mai mare parte se separă în timpul dezodorizării. Tabelul 75 Conţinutul în tocoferoli în uleiurile comestibile Uleiul

Tocoferoli (mg/100g)

Floarea-soarelui

Brut Rafinat Soia Brut Rafinat Rapiţa Brut Rafinat Sursa: Kosine şi Rutkowski.

68,8 62 152 – 212 110 – 175 41 – 58 25 – 42

În uleiurile rafinate rămân anumite cantităţi de componenţi valoroşi care au acţiune antioxidantă şi vitaminică (tocoferoli) sau intervin în metabolismul colesterolului (fitosteroli). Urme de metale grele. Aceste elemente provin din materia primă, din materiile auxiliare folosite şi din contactul cu utilajele metalice în care are loc prelucrarea. Metalele grele sunt dăunătoare din punctul de vedere al valorii alimentare a uleiurilor, dar şi în ceea ce priveşte conservarea, datorită efectului prooxidant. Cea mai mare parte din metalele grele se elimină la rafinare, în principal la neutralizarea alcalină şi în măsură mai redusă la decolorare şi dezodorizare. Tabelul 76 Conţinutul în metale grele al unor uleiuri vegetale Uleiul Soia Germeni porumb

Brut Rafinat Brut Rafinat

Fe (mg/kg)

Cu (mg/kg)

Ni (mg/kg)

1 – 5,6 0,05 – 2,5