UNIVERSITATEA „VASILE ALECSANDRI “ DIN BACĂUFACULTATEA DE INGINERIE

SPECIALITATEA INGINERIE BIOCHIMICĂ

PROIECT BIOREACTOARE

COORDONATORI ŞTIINŢIFICIPROF. DR. ING. NISTOR ILEANA DENISADRD. ING. GEORGESCU ANA MARIA

STUDENTŢURLOIU(FLUERARU) CAMELIA CERASELA

GRUPA 1141 B

2010-2011

TEMA PROIECTULUI

PROIECTAREA UNUI BIOREACTOR DISCONTINUU CU AMESTECARE MECANICĂ UTILIZAT PENTRU OBŢINEREA IAURTULUI CU FRUCTE

2

CUPRINS

Memoriu tehnic……………………………………………………………………..41. Elemente de inginerie tehnologică…………………………………………………..5

1.1.Caracteristicile materiilor prime şi auxiliare………………………………….....51.1.1. Laptele – descriere………………………………………………………...5

1.1.1.1.Proprietăţile fizice şi chimice ale laptelui…………………………....61.1.1.2.Compoziţia chimică…………………………………………….........7

1.1.1.2.1.Proteinele din lapte………………………………………….…81.1.1.2.2.Grăsimea din lapte……………………………………………...91.1.1.2.3.Glucidele din lapte……………………………………………101.1.1.2.4.Substanţele minerale………………………………………….111.1.1.2.5.Enzime…………………………………………………...........111.1.1.2.6.Vitamine……………………………………………………....12

1.1.1.3. Proprietăţi microbiologice………………………………………….121.1.2. Materii auxiliare………………………………………………………….13

1.1.2.1. Culturi starter………………………………………………………131.1.2.2. Aditivi şi aromatizanţi……………………………………………...151.1.2.3. Caracteristicile capsuni………………………………………….....161.1.2.4. Ambalaje…………………………………………………………...17

1.2. Caracteristicile iaurtului……………………………………………………......181.2.1. Caracteristici generale fizico – chimice…………………………….....…191.2.2.Proprietăţi microbiologice…………………………………………….…..201.2.3. Proprietăţi organoleptice……………………………………………........211.2.4. Proprietăţi fizico – chimice ale iaurtului cu coagul fluid………………...22

1.3. Variante tehnologice………………………………………………………..…..231.4. Alegerea şi descrierea variantei optime adoptate……………………………....27

2. Bilanţ de materiale…………………………………………………………………...363. Bilanţ termic………………………………………………………………………….474. Dimensionarea bioreactorului………………………………………………………..505. Concluzii……………………………………………………………………………..546. Bibliografie………………………………………………………………………......55

3

MEMORIU TEHNIC

Lucrarea de faţă tratează tehnologia de obţinere a iaurtului aromatizat cu aromă de caise.

Este structurată pe 5 capitole şi tratează caracteristicile materiilor prime, a materiilor auxiliare şi a produsului finit, schema tehnologică de obţinere a iaurtului aromatizat.

Se continuă cu calcularea bilanţului de materiale, a bilanţului termic şi terminând cu dimensionarea vanei în care are loc fermentaţia principală.

4

1. ELEMENTE DE INGINERIE TEHNOLOGICĂ

1.1. Caracteristicile materiilor prime şi auxiliare

1.1.1. Descrierea laptelui - materie primă

Laptele materie primă este un lichid de culoare alb-gălbuie secretat de glanda mamară a mamiferelor. Laptele a fost folosit din cele mai vechi timpuri ca aliment principal în hrana diferitelor popoare, ca asirienii, babilonienii, grecii si romanii. Laptele este alimentul cel mai complex şi mai uşor asimilat de organism, constituind unul din alimentele de bază si în nutriţia omului. Este denumit şi „Sângele Alb” prin valoarea sa hrănitoare. Are peste o sută de substanţe nutritive necesare vieţii omului (20 aminoacizi, peste 10 acizi graşi, 25 vitamine, peste 45 elemente minerale, proteine). Proteinele conţin aminoacizi necesari creşterii si menţinerii sănătăţii. Grăsimea în afară de rolul ei energetic mai posedă si un rol de constituent pentru formarea rezervelor de grăsime în organism. Vitaminele conţinute în proporţii apreciabile ridică valoarea nutritivă a laptelui. Important este faptul că substanţele nutritive din lapte se găsesc în proporţii optime, astfel că laptele este asimilat de organism mai bine decât orice alt aliment, putând fi consumat atât în stare proaspătă cât si sub formă de diferite produse lactate. Atât laptele cât si produsele lactate măresc rezistenţa organismelor faţă de infecţii si intoxicaţii, ridicând nivelul de sănătate a populaţiei.

Factorii care influenţează cantitatea şi calitatea lapteluia. Factori interni:

• Specia - cea mai mare cantitate de lapte se obţine de la vaci;• Rasa, familia, linia - sunt rase, linii sau familii care produc lapte mai mult si mai

bogat în grăsime şi proteine în timp ce altele produc lapte mai puţin şi cu o compoziţie diferită;

• Individualitatea - dă diferenţe chiar în sânul aceleiaşi rase, linii sau familii si în condiţii identice fiind influenţat de metabolismul fiecărui animal;

• Forma si dezvoltarea ugerului – influenţează capacitatea productivă;• Vârsta - producţia de lapte este mai mică la primele fătări, creste până la a IV a

fătare, apoi scade treptat.b. Factori de mediu:

• Naturali - căldurile mari, ploile si umezeala au influenţă negativă scăzând astfel producţia de lapte;

• Artificiali: a) hrănirea, lipsa substanţelor nutritive duce la scăderea cantităţii de lapte (aceste fenomene se întâmplă iarna si primăvara când hrana nu este atât de bogată în substanţe hrănitoare ca vara sau toamna);

b) adăparea;c) igiena corespunzătoare;

5

d) mulsul.1.1.1.1.Proprietăţile fizice si chimice ale laptelui

a. Proprietăţile fizice:

• Densitatea - constituie indicele cel mai variabil al laptelui. Este condiţionată de raportul care există între concentraţia laptelui şi substanţele solide, negrase si grăsime. Variază în raport invers cu conţinutul de grăsime şi în raport direct cu conţinutul de proteine, lactoze si săruri. Limitele normale de variaţie ale densităţii laptelui sunt cuprinse între 1,027 si 1,033 cu o valoare medie de 1,029.

• Indicele de refracţie, punctul de congelare, punctul de fierbere - constituie caracteristici constante ale laptelui normal, modificarea lor indicând un lapte anormal; *Punctul de fierbere al laptelui este de 100,55 0C, la presiunea de 760mm col. Hg *Punctul de congelare este caracteristica cea mai constantă a laptelui. *Temperatura de congelare a acestuia este de -0,555 0C.

• Culoarea - laptele normal este un lichid opac de culoare alb-.gălbuie uşor albăstrui;• Mirosul - este specific, puţin pronunţat. Laptele vechi are un miros acrişor, mai poate

primi miros de grajd, urină, bălegar.• Gustul - este dulceag si caracteristic.

b. Proprietăţile chimice:

• pH- ul - aciditatea liberă a laptelui se exprimă prin pH care arată concentraţia în ioni de hidrogen din soluţii. Laptele de vacă are pH- ul între 6,7- 6,4.

• Aciditatea - laptele proaspăt muls este uşor acid. Aciditatea se exprimă în grade Thörner si este cuprinsă intre limitele 15-19 0T. Aciditatea totală a laptelui se stabileşte prin titrare cu o soluţie alcalină în prezenţa indicatorului fenolftaleină. Laptele proaspăt muls are o aciditate de 16-18 0T. Aciditatea creşte în timpul păstrării, datorită acidului lactic care se formează prin fermentarea lactozei de către bacteriile lactice. Creşterea acidităţii este mai rapidă cu cât temperatura de păstrare este mai ridicată.

6

1.1.1.2. Compoziţia chimică a laptelui

Tabel 1 Compoziţia chimică a laptelui de vacă(%)1. Apă 87,52. Substanţă uscată totală 12,53. Grăsime 3,54. Substanţă uscată negrasă 9,05. Proteine totale 3,46. Cazeină 2,87. Lactalbumină 0,58. Lactoglobulină 0,19. Lactoză 4,510. Săruri minerale 0,7

Din punct de vedere al fizicii coloidale, laptele este o dispersie care este alcătuită din patru faze: - faza gazoasă care conţine în principal CO2;- faza grasă sub formă de globule de grăsime cu Ø = 2 – 5 µm care conţine lipide propriu-zise şi substanţe liposolubile. Globulele de grăsime sunt protejate de o membrană fosfolipidică-proteică şi sunt emulsionate în faza apoasă;- faza coloidală formată din micele de cazeină asociate cu fosfaţi şi citraţi de calciu şi magneziu;

7

- faza apoasă care conţine proteine solubile, lactoză şi substanţe minerale.

1.1.1.2.1.. PROTEINELE LAPTELUI

Acestea sunt reprezentate de proteinele care alcătuiesc micela de cazeină şi proteinele din zer (plasma laptelui). Cantitatea de proteine din lapte este dependentă de: specia animalului, rasă şi individul considerat, stadiul de lactaţie, alimentaţie (furajarea) şi starea fiziologică a animalului.

Cazeina. În lapte cazeina se găseşte ca fosfocazeinat de calciu. Micela de cazeină este puternic mineralizată atât cu macro- cât şi cu microelemente. Anumite macroelemente fac parte integrantă din micela de cazeină (fosforul şi calciul organic). Fosforul organic sub formă de fosfoserină şi respectiv fosfotreonină (mai puţin) intră în structura moleculei de cazeină. Acest fosfor organic legat de cazeină reprezintă ~24% din fosforul total al laptelui. În ceea ce priveşte calciul organic, acesta se leagă de cazeină prin intermediul grupărilor carboxilice şi reprezintă 20% din totalul de calciu din lapte.

Oligoelementele sunt fixate sau în general adsorbite pe micela de cazeină după cum urmează:- fierul este asociat de micela de cazeină prin intermediul lactotransferinei. Lactotransferina (proteină roşie) este o proteină minoră a laptelui şi este calea de transport a fierului din sânge în lapte. Laptele de vacă conţine 2 – 20 mg serumtransferină/ 100 ml (laptele uman are 200 mg/ 100 ml). Colostrul de vacă are 500 mg/ 100 ml; - zincul este legat parţial slab şi parţial mai puternic de micela de cazeină, la precipitarea acidă a cazeinei fiind eliberat şi trecut în zer. Coagularea cazeinei cu chimozină nu are efect asupra legăturii Zn- proteină;- cuprul este de asemenea asociat cu micelele de cazeină, el fiind reţinut în proporţie de 35% la precipitarea acidă a cazeinei;- seleniul este asociat cu micelele de cazeină şi reţinut în proporţie de 54 % la precipitarea acidă a cazeinei.

Din punct de vedere tehnologic, cazeinele sunt cele care intervin în fabricarea brânzeturilor, putând fi obţinute următoarele cazeine din laptele degresat: cazeină acidă, cazeină cheag, cazeinaţi, coprecipitaţi etc. Cazeinele şi cazeinaţii au importante proprietăţi funcţionale (de hidratare, de emulsionare, de spumare etc.). Din punct de vedere tehnologic amintim următoarele proprietăţi:-precipitarea cazeinei sub acţiunea acizilor minerali sau a acidului lactic. Sub acţiunea acestor acizi, cazeina începe să precipite la pH = 5,3. Maximum de precipitare are loc la pH = 4,6 (care este punctul izoelectric al cazeinei). Prin adaos de acizi minerali se elimină fosfatul de Ca, cazeina destabilizată precipitând sub formă de acid cazeinic.

8

O astfel de precipitare lentă a cazeinei are loc şi sub acţiunea acidului lactic format prin fermentarea lactozei de către bacteriile lactice.

Cazeina poate fi coagulată şi cu ajutorul enzimelor coagulante în prezenţa sărurilor de Ca.Proteinele serice. Mai importante calitativ sunt:- β – lactoglobulina (3,6 g/ l lapte) insolubilă în apă dar solubilă în soluţii saline slabe;- α – lactoglobulina (1,7 g/ l lapte) care are mult sulf şi triptofan:- serum albumină (γ – lactalbumină) care este identică cu serum albumina sanguină (0,4 g/ l lapte);- imunoglobulinele (0,6 g/ l lapte) sunt anticorpii din lapte care se găsesc în cantitate mai mare în colostru. - proteina roşie sau lactotransferina care exercită acţiune bacteriostatică asupra suşelor bacteriene care necesită mult fier pentru dezvoltarea lor;- lactoperoxidaza sau lactenina care manifestă acţiune bactericidă faţă de streptococi; lactoperoxidaza este distrusă prin căldură şi inhibată prin aciditate;- lactolina, o proteină minoră care conţine 11% lizină şi urme de metionină.

1.1.1.2.2.GRĂSIMEA DIN LAPTE

Grăsimea din lapte este componentul cel mai variabil (în funcţie de rasa animalului, de hrana şi îngrijirea lui) pentru laptele de vacă 3…5,4% (media 3,7%). Ca şi proteinele şi lactoza, grăsimea este sintetizată la nivelul glandei mamare. Din punct de vedere fizic, grăsimea din lapte se prezintă sub formă de globule sferice cu Φ=0,2…15 μm, înconjurate de o membrană lipoproteică.

Din punct de vedere structural, globulele de grăsime nu sunt omogene, de la centrul globulei spre exteriorul acesteia observându-se trei zone:- zona centrală formată din gliceride cu punct de topire scăzut;- zona intermediară formată din trigliceride cu punct de topire ridicat;- zona periferică, este reprezentată de membrana globulelor, care este formată: spre interior din fosfolipide, colesterol şi vitamina A; spre exterior, în contact cu plasma laptelui sunt proteinele care se leagă de fosfolipide prin legături electrostatice.

În fracţiunea proteică a membranei există cel puţin 26 enzime, dintre care importante din punct de vedere tehnologic sunt: fosfataza alcalină (este inhibată la 92ºC/15 s); fosfataza acidă; plasmina care poate degrada proteolitic cazeinele. Plasmina însoţeşte de regulă k-cazeina.

Din punct de vedere chimic, grăsimea din lapte este formată dintr-un amestec de gliceride (98 – 99%) şi din cantităţi mici de fosfolipide (0,2 – 1%), steroli (0,25 – 0,4%), acizi graşi liberi, pigmenţi şi vitamine liposolubile.

9

1.1.1.2.3. GLUCIDELE DIN LAPTE

Lactoza este un diglucid (C12H22O11·H2O) format dintr-o moleculă de glucoză şi una de galactoză, unite printr-o legătură monocarbonilică. Este singurul reprezentant al glucidelor în lapte, iar laptele este singurul produs în care apare lactoza. În laptele proaspăt, provenit de la animale sănătoase, lactoza se găseşte în proporţie de 4,3 – 5,7% (în medie 4,8%). Prezenţa ei în cantităţi mai mici constituie un indiciu al unor afecţiuni mamare.

Prin hidroliză acidă sau sub acţiunea unei enzime, numită lactaza, lactoza se transformă într-o moleculă de glucoză şi una de galactoză:

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6

lactoză glucoză galactoză

În continuare, sub acţiunea microorganismelor, lactoza poate suferi diferite fermentaţii, cu aplicaţii importante în tehnologia produselor lactate.

Astfel, sub acţiunea bacteriilor lactice, lactoza este transformată în acid lactic, având loc fermentaţia lactică, conform reacţiei:

2 C6H12O6 4 CH3 – CHOH – COOH

Acidul lactic rezultat determină coagularea cazeinei şi imprimă produsului respectiv gust acid (produse lactate acide, brânzeturi proaspete). Sub acţiunea bacteriilor propionice, acidul lactic poate fi transformat, în continuare, în acid propionic, ceea ce

reprezintă fermentaţia propionică:3 CH3 – CHOH – COOH

2 CH3 – CH2 – COOH + CH3 – COOH + CO2 + H2OAceastă fermentare are loc în cursul maturării brânzeturilor cu pastă tare (tip şvaiţer) şi

contribuie la formarea gustului şi a desenului specific.În prezenţa germenilor sporulaţi anaerobi, de tipul Clostridium, întâlniţi frecvent în

lapte, lactoza poate fi transformată în acid butiric – fermentaţie butirică – conform reacţiei:

2 C6H12O6 2 CH3 – (CH2)2 – COOH + 4 CO2 + 4 H2

Această fermentaţie nedorită provoacă balonarea târzie a brânzeturilor, imprimându-le totodată, gust neplăcut.

Sub acţiunea unor specii de drojdii, lactoza poate fi transformată în alcool etilic - fermentaţie alcoolică - ce are loc (de obicei), în paralel cu fermentaţia lactică:

2 C6H12O6 4 C2H5OH + 4 CO2

alcool etilic

10

bacterii lactice

acid lactic

bacterii propionice

bacterii lactice

drojdii

1.1.1.2.4. SUBSTANŢELE MINERALE

Laptele conţine 0,7 – 0,9% săruri minerale: cloruri, fosfaţi şi citraţi de Ca, Na, K şi Mg. În cantităţi foarte mici se mai găsesc în lapte: S (în molecula unor substanţe proteice), Zn, Fe, Al, Cu etc. O parte din substanţele minerale sunt legate de proteine, în principal cazeină, iar cealaltă parte sunt libere şi se găsesc în plasma laptelui. Spre deosebire de ceilalţi componenţi ai laptelui, conţinutul în săruri minerale şi raportul dintre acestea se menţin aproape constante; variaţiile ce apar uneori indică un lapte anormal (de exemplu: un conţinut ridicat de cloruri indică un lapte mamitic).

Din punct de vedere tehnologic prezintă importanţă raportul dintre Ca/P (CaO/P2O5 > 0,7) deoarece acest raport influenţează coagulabilitatea laptelui. Având în vedere că la pasteurizare are loc o precipitare parţială a sărurilor solubile de calciu, este necesară o restabilire a nivelului de săruri de calciu solubile prin adaos de CaCl2 (la obţinerea brânzeturilor).

1.1.1.2.5. ENZIMELE DIN LAPTE

Laptele conţine numeroase enzime (~19), dintre care unele sunt sintetizate de glanda mamară (proprii), iar altele sunt secretate de microorganismele prezente în lapte. Dintre enzimele laptelui cele mai importante din punct de vedere practic sunt:- Proteaza alcalină (plasmina sanguină), are activitate maximă la 37°C şi la pH = 7,5 – 8,0. Rezistă la tratament UHT (123°C/2s). Inactivarea completă are loc la 142°C/16s. Proteaza alcalină intervine în maturarea brânzeturilor cu pastă presată şi la acele brânzeturi la care maturarea depinde de flora de suprafaţă (de tip Camembert). - Proteaza acidă prezintă activitate maximă la pH = 3,5 – 4,0 şi la 50°C. Contribuie la maturarea brânzeturilor. - Lipoprotein-lipaza are pH optim la 8,5 – 9,0. Lipoprotein-lipaza produce râncezirea lipolitică spontană a laptelui. Aceasta este inactivată prin pasteurizare, iar la temperaturi scăzute activitatea ei este semnificativ micşorată. - Esterazele din laptele de vacă au temperatura optimă la 37°C iar pH-ul optim este 8,0. - Lactoperoxidaza este rezistentă la căldură (este distrusă la 75°C/ 30 min. sau la 80°C/ 30 s). Este folosită ca enzimă-test pentru laptele încălzit la temperatură ridicată sau pentru depistarea H2O2 adăugată în lapte ca agent de conservare. - Catalaza se găseşte în cantitate mare în laptele colostral. Există deci o catalază proprie laptelui şi o alta produsă de bacteriile nelactice (cele lactice nu produc catalază). La 65°C/ 30 minute catalaza este distrusă. Prezenţa catalazei în lapte în cantitate mare permite diagnosticarea mamitelor. - Lizozimul are proprietatea de a hidroliza pereţii celulelor bacteriene; este o enzimă termosensibilă fiind puternic deteriorată la pasteurizarea laptelui. Lizozimul este foarte abundent în laptele uman (30 mg /100 ml), respectiv de 3000 de ori mai mult decât în laptele de vacă.

11

- Reductaza aldehidică (xantinoxidaza) oxidează hipoxantina în acid uric cu formare de H2O2.. Este distrusă prin încălzire 75°C/ 3 min. sau la 80°C/ 10 s. Enzima se utilizează ca test pentru a determina eficienţa pasteurizării.- Fosfataza acidă se găseşte în lapte în stare liberă şi asociată cu membrana globulelor de grăsime. Enzima rezistă la pasteurizarea normală iar la sterilizarea UHT poate rămâne activă în proporţie de 20% din valoarea iniţială. - Fosfataza alcalină se găseşte în lapte în stare liberă, dar în cea mai mare parte asociată cu membrana globulelor de grăsime. Fosfataza alcalină este folosită ca enzimă de diagnosticare a eficienţei pasteurizării şi pentru controlul gradului de agitare a laptelui (agitarea laptelui conduce la eliberarea enzimei din membrana globulelor de grăsime).

1.1.1.2.6. VITAMINELE DIN LAPTE

Laptele conţine toate vitaminele necesare dezvoltării nou-născutului şi sub acest aspect trebuie considerat ca un aliment aproape complet pentru nevoile nutritive ale omului. Conţinutul de vitamine din lapte variază cu specia, rasa, perioada de lactaţie, dar, în special cu alimentaţia animalului producător. Modul de tratare a laptelui după mulgere are o mare influenţă asupra conţinutului în vitamine. Unele vitamine (A, D) se găsesc în cantitate mai mare în laptele de vară decât în cel de iarnă, deoarece în timpul verii furajele verzi consumate de animal vin cu un aport mai mare de caroten, respectiv în timpul verii are loc o bună iradiere a animalului cu UV în timpul păşunatului.Vitamina A favorizează creşterea organismului tânăr şi-i sporeşte rezistenţa la infecţii. Este destul de rezistentă la căldură, dar sensibilă la oxidare.Vitamina D (antirahitică). Este foarte stabilă în lapte, iar tratamentele termice şi depozitarea de durată a produselor lactate nu o afectează.Vitamina E. Lipsa ei din alimentaţie produce sterilitatea. În lapte şi în produse lactate vitamina E are rol de antioxidant.Vitaminele B1, B6 şi B12 previn îmbolnăvirea sistemului nervos şi anemia. La animalele rumegătoare, aceste vitamine sunt sintetizate de către microflora tubului digestiv.Vitamina B2 (riboflavina) influenţează creşterea. Laptele constituie pentru om sursa cea mai bogată în riboflavină. Este rezistentă la căldură, dar sensibilă la radiaţiile solare. În procesul de fabricare a brânzeturilor, riboflavina se elimină aproape complet prin zer. Colostrul conţine de două ori mai multă riboflavină decât laptele normal.Vitamina C participă la toate procesele celulei vii şi sporeşte rezistenţa organismului faţă de boli infecţioase. Laptele şi produsele lactate nu constituie o sursă bogată în vitamina C, deoarece tratamentele termice şi oxigenul din aer o distrug.

1.1.1.3. PROPRIETĂŢILE MICROBIOLOGICE ALE LAPTELUI

Gradul de contaminare a laptelui va depinde de: starea de sănătate a animalului; gradul de curăţenie al grajdului şi al instrumentarului de muls; măsurile de igienă ce se iau în timpul mulsului; starea de sănătate a personalului care execută mulgerea.

12

Factorii care determină dezvoltarea microorganismelor în lapte sunt: puterea bactericidă/ bacteriostatică a laptelui; prezenţa în lapte a factorilor de creştere pentru microorganisme; asocierile şi antagonismele dintre microorganismele care contaminează laptele; temperatura de păstrare a laptelui.

Puterea bactericidă/ bacteriostatică a laptelui se datorează substanţelor care distrug sau inhibă microorganismele: lacteninele (1, 2) sau aglutinine; lactat - peroxidaza (lactenina 3); superoxid-dismutaza. Lacteninele au activitate slabă în uger unde sunt condiţii anaerobe, ele devenind active în laptele proaspăt muls.

Factorii de creştere pentru microorganisme (bacterii) cei mai importanţi sunt vitaminele, aminoacizii şi peptidele.

Asocierile se referă la acele bacterii (exemplu streptococii) care prin activitatea lor proteolitică produc din proteine substanţe cu azot asimilabile pentru alte bacterii (exemplu : lactobacilii).

Antagonismul se referă la faptul ca unele microorganisme (bacterii lactice) produc acizi organici (acid lactic) şi H2O2 care inhibă dezvoltarea clostridiilor, coliformilor etc. Foarte multe bacterii lactice produc şi bacteriocine, incluzând şi nizina.

Temperatura de păstrare a laptelui este un factor decisiv în menţinerea calităţii laptelui, deoarece se prelungeşte durata fazei bactericide, care este de 10 ore la 10°C şi de 36 ore la 5°C.

1.1.2. MATERII AUXILIARE - Caracteristici ale materiilor auxiliare

1.1.2.1. PREPARAREA CULTURILOR STARTER DE PRODUCŢIE

Prepararea culturilor starter de producţie implică transplantări repetate de lapte începând cu o cultură pură stoc ( inocul ) care este preparată de un laborator specializat şi care este livrată fabricilor sub formă lichidă sau uscată.Culturile pure stoc (inocul) lichide.

Aceste culturi sunt mai active, dar mai greu de transportat şi pot fi păstrate la temperaturi joase (1…2°C),maximum 10 zile. Se livrează în flacoane de 100cm3, închise cu dop de cauciuc sau din material plastic, ambalate în cutii de carton. Se prezintă sub forma unui lichid, puţin consistent, alb gălbui, până la slab cafeniu. În sezonul cald, pentru a se evita suprafermentarea, se adaugă carbonat de calciu ca neutralizant, care în combinaţie cu acidul lactic pune în libertate CO2. Aceasta creează în interiorul flacoanelor o uşoară presiune, imprimând culturii pure un aspect spumos.

Culturile starter uscate(liofilizate)Se livrează în flacoane ermetic închise, sub vid, sau în atmosferă de CO2, respectiv de

azot şi care pot fi păstrate la 4…5°C, timp de 12 luni. În general, cultura liofilizată se reactivează pentru a-i creşte vitalitatea. Reactivarea constă în introducerea conţinutului fiolei în 200cm3 lapte pasteurizat şi răcit şi termostatare la temperatură indicată.

Culturile pure stoc (inocul)pot fi culture singulare şi mixte . Din cultura pură selecţionată lichidă sau cea liofilizată, după reactivare, prin pasaje successive, pot fi obţinute:

cultura primară;

13

cultura secundară; cultura terţiară, care poate fi utilizată drept cultură starter de producţie .

Cultura primară .Se obţine prin inocularea laptelui pasteurizat şi răcit cu cultura pură primită la laboratorul de specialitate. Felul culturii, proporţia de inoculare, temperatura şi durata de termostatare diferă în funcţie de felul produsului pentru fabricarea căruia se foloseşte cultura respectivă. Imediat după termostatare, cultura se răceşte rapid şi se depozitează la 1…2°C până a doua zi.

Cultura secundară. Se obţine din cultura primară, dar având în vedere că această cultură secundară reprezintă a doua transplantare, ea se constituie ca un stadiu mai avansat de reactivare a culturii pure, iar durata de termostatare este cea mai redusă. Şi această cultură se păstrează la 1…2°C ,timp de 1-2 ore.

Cultura terţiară .Se prepară din cultura secundară, după aceeaşi tehnică ca şi în cazul culturii primare, însă din punct de vedere cantitativ această cultură trebuie să satisfacă necesarul producţiei, iar din punct de vedere calitativ trebuie să prezinte caracteristicile produsului respectiv de bună calitate .

Cultura de producţie sau cultura terţiară se inoculează zilnic şi tot zilnic se controlează chimic, senzorial şi microbiologic. La folosirea culturii starter de producţie trebuie să se aibă în vedere următoarele:

cultura sa fie pură(să nu conţină decât microorganisme specifice); cultura să fie activă(să producă fermentaţie specifică în timp normal şi să asigure o

anumită aciditate) cultura să-şi menţină în timp însuşirile iniţiale ; cultura să fie menţinută 5-6 ore, înainte de folosire, la 1…2°C, pentru a se favoriza

acumularea substanţelor aromatizante ; cultura starter de producţie să nu fie mai veche de 48 de ore.

Culturile obţinute prin însămânţarea laptelui şi coagularea acestuia se numesc maiele. Din cultura pură se prepară maiaua primară. Din aceasta se prepară maiaua secundară care servesc la prepararea maielei terţiale, aceasta, de obicei reprezentând maiaua folosită în producţie.

Iaurtul este obţinut dintr-o cultură mixtă formată din Streptococcus thermophilus şi Lactobacillus bulgaricus. Streptococcus thermophilus este bacterie aromatizantă, acidifiază uşor mediul şi are o temperatură optimă de dezvoltare de 37-400C. Lactobacillus Bulgaricus este o bacterie acidifiantă, produce la 40-500C acid lactic, ce acidifiază puternicmׁediul. Între aceste bacterii există o strânsă simbioză, lactobacilul, cu activitate proteolitică, hidrolizează din cazeină câţiva aminoacizi care sunt activatori ai dezvoltării streptococilor (valina are un rol important). Streptococcus thermophilus stimulează dezvoltarea lactobacilului producând un metabolit care a fost înlocuit de acidul formic.

1.1.2.2 Aditivi şi aromatizanţi

14

Cei mai obişnuiţi aditivi sunt fructele în sirop, concentrate de fructe, sub formă prelucrată (bucăţi) sau piureuri în proporţie de aproximativ 12-15%. De asemenea, iaurtul poate fi aromatizat cu diferite esenţe de vanilie, cafea, etc. Uneori se adaugă, împreună cu aromele, coloranţi şi substanţele îndulcitoare (zaharoză, glucoză) şi eventual stabilizatori pentru îmbunătăţirea consistenţei. Pentru îmbunătăţirea consistenţei iaurtului se folosesc coloizi hidrofili, capabili să lege apa, determinând o creştere a viscozităţii şi prevenind separarea zerului. Iaurtul natural, obţinut după un proces corect nu necesită adăugarea de stabilizatori, însă în acest caz, agar-agar, pectina, sau gelatina se folosesc în proporţie de 0,1-0,5%. Substanţele de îndulcire se adaugă în iaurtul cu fructe în proporţie de 6-15%. Cantităţi reduse de zahăr se pot adăuga şi în iaurtul natural.

Pectina sau substanţele pectice sunt fibre solubile, care formează un gel în contact cu apa. Pectina dă textura crocantă unor alimente, aşa cum sunt merele crude. În afară de mere, pectina se mai găseşte în căpşuni, citrice. Pectina în iaurt protejează proteina la un pH scăzut după pasteurizarea la o temperatură înaltă şi astfel previne apariţia floculării şi sedimentării. Aceasta garantează stabilitatea produsului, proprietăţile senzoriale şi calitatea pentru un timp mai îndelungat.

Adausul de lapte praf sau lapte concentrat. În cazul adoptării acestei variante tehnologice, laptele degresat praf obţinut prin pulverizare este reconstituit într-o vană la temperatura de 400 C într-o proporţie de 1/5 şi produsul obţinut este adăugat laptelui pentru iaurt sub agitare. Printr-o dozare continuă a acestui amestec în fluxul de lapte se asigură o distribuţie omogenă a ingredientelor adăugate. 1% lapte praf determină o creştere de 0,3% proteină.

Tabel 2- Coloranţi folosiţi în fabricarea iaurtului cu coagul fluid.

Culoarea Aditiv

Galben Lămâie cu coajă de lămâie rasă

Portocalie Portocale sau arome de portocale

Verde Kiwi sau aromă (extract) de kiwi

Roz Aromă de căpşuni, fragi, rodii(fructe sau extrasul

respectiv)

1.1.2.3. Caracteristicile fructelor folosite la obţinerea iaurtului

15

Caisele

Caisul a fost cunoscut in China încă de acum 5.000 de ani. După ce a traversat India si Persia, el a ajuns pe malul Mediteranei. Detaşabilitatea de pe sâmbure, fiind o caracteristica generală a speciei, fructele acesteia sunt folosite la o gamă largă de forme de industrializare dar in special pentru compot, gem si nectar .

Fructul său foarte nutritiv, răcoritor, astringent (in stare proaspata), laxativ (in stare uscata) î-l recomandă în anemii, astenii, insomnii, convalescenţe, diaree sau constipaţie.

100 de grame de caise proaspete conţin:

DENUMIREA DETERMINARILOR U/M MEDIA LIMITE Apa g 85,0 83-89 Zaharuri g 10,4 9,5-12,8 Proteine g 0,9 0,8-1 Grăsimi g 0,1 - Celuloza g 0,7 0,6-0,8 Substanţe minerale g 0,6 0,6-0,7 Ca mg 0,2 - Mg mg 7,0 7-8 K mg 300,0 240-350 Na mg 1,5 1-2 P mg 20,0 2-24 Vitamina C (acid ascorbic ) mg 7,0 4-10 Vitamina A ( caroten ) mg 1,150 0,300-2 Aciditate titrabila (malic ) g 0,8 0,7-1,3

Caisele sunt foarte bogate in provitamina A, in vitaminele B1, B2, PP, fosfor si fier. Principala lor calitate dietetica constă in conţinutul ridicat de potasiu – în fructele proaspete nivelul lui ajunge până la 350 mg (la 100 de grame de fructe proaspete). De aceea, caisele proaspete, sucul de caise cu pulpă, decocturile si infuziile de caise sunt un mijloc diuretic eficace. Consumul de caise are efecte binefăcătoare în bolile sistemului cardiovascular, ale rinichilor, în obezitate. Ele conţin foarte mult fosfor si magneziu, prin aceasta îmbunătăţind memoria şi crescând capacitatea de munca. Au de asemenea o acţiune pozitivă asupra vaselor cerebrale. Sucul de caise se pregăteşte din fructe coapte. Acesta conţine multe vitamine şi mult potasiu şi fier. Sucul de caise are rezultate uimitoare în anemie, în bolile gastro- intestinale şi cardiovasculare, în bolile de piele, în afecţiunile mucoasei bucale, este folosit în rănile gambelor, dar şi pentru femeile însărcinate. Dacă nu există recomandări speciale, se bea câte o jumătate de pahar cu suc de caise amestecat cu lapte de doua-trei ori pe zi. Caisele, ca şi infuziile şi compoturile din ele cresc efectiv capacitatea de munca la persoanele cu tulburări nervoase şi emoţionale.

1.1.2.4. Ambalaje

16

După încorporarea fructelor se trece la dozarea în ambalaje din polipropilenă/polistiren (150g pentru porţii individuale sau 500g pentru porţii familiale) şi închidere cu folie de aluminiu.

Dozarea iaurtului în ambalaje se va realiza cu ajutorul unei maşini automate de ambalare produse lactate vâscoase, la pahare, tip AMPA 8-7, prezentată în figura numărul 2

Figura nr. 2. Maşină de ambalat produse vâscoase, tip AMPA 8-7

Productivitatea maşinii este de 1500 buc./h şi poate doza iaurtul în pahare la diferite gramaje. Paharele cu iaurt se aşează în navete de material plastic şi se introduc în camerade răcire pentru răcirea finală.

17

1.2 CARACTERISTICILE IAURTULUI

Iaurtul este un produs lactat acid-dietetic care se fabrică în numeroase ţări, în principal din lapte de vacă, cultura starter de producţie având în compoziţie două bacterii lactice: Lactobacillus bulgaricus şi Streptococcus thermophilus, între care se creează relaţii simbiotice, ceea ce conduce la accelerarea procesului de fermentaţie şi de formare a substanţelor de aromă specifice produsului.

Produsele lactate fermentate sunt produse lactate acide din lapte care se obţin prin acţiunea bacteriilor lactice asupra lactozei, in vederea producerii de acid lactic, dioxid de carbon, acetaldehidă, diacetil şi alţi componenţi care conferă acestor produse gustul caracteristic de proaspăt. Dintre produsele lactate fermentate cel mai cunoscut si consumat la scară largă este cu siguranţă iaurtul. Iaurtul este sortimentul cel mai specific si mai răspândit din grupa produselor lactate acide. Iaurtul este un produs cu o tradiţie veche. Este cunoscut încă din secolul al VII-lea in Asia-Mică şi Peninsula Balcanică. Datorită însuşirilor sale, iaurtul s-a răspândit in Europa-Centrală si de Vest, precum şi în alte multe ţări. Numele de iaurt este de origine turcă, „ia-urt” însemnând lapte acru.

La începutul acestui secol, biologul rus Mecinicov a scos in evidenţă valoarea dietetică a iaurtului; actualmente importanţa acestui produs a crescut mult prin aportul său in terapia cu antibiotice, cu timpul devenind un aliment popular, cu rol important in dietetica şi fiziologia nutriţiei. În ultimul timp producţia de iaurt pe plan mondial a crescut, datorită perfecţionării tehnologiei de fabricaţie, a diversificării sortimentelor pe bază de iaurt si a cererii crescânde a consumatorilor.

Tipul de iaurt produs depinde de preferinţele regionale ale consumatorilor si de marketing-ul unităţii producătoare. In general, diferenţele dintre gustul şi textura iaurtului se datorează tipului de lapte utilizat în fabricaţie si activitatea microorganismelor implicate inprocesul de fermentare.

Există mai multe tipuri de iaurt si mai multe variante de clasificare. In continuare sunt menţionate principalele tipuri de iaurt.

Iaurt coagulatLa acest tip de iaurt, fermentarea si răcirea se realizează in ambalaje. Se caracterizează

printr-o textură fermă.Iaurt fluidOperaţia de fermentare se realizează în tanc, iar coagulul format este „spart” prin

amestecare înainte de răcire si ambalare. Textura acestui tip de iaurt este mai puţin fermă decât a iaurtului coagulat. După ambalare coagulul se poate „reforma”.

Iaurt de băutAcest tip de iaurt este similar cu iaurtul fluid. Diferenţa constă in faptul că operaţia de

amestecare pentru „spargerea” coagulului este mai intensă.Iaurt congelatPentru acest tip de iaurt fermentarea se realizează in tanc, dar pentru răcire se

utilizează un utilaj asemănător freezerului folosit la fabricarea îngheţatei. Textura acestui tip

18

de iaurt este influenţată de tipul de răcitor utilizat, de mărimea si distribuţia cristalelor de gheaţă.

Iaurt concentratProcesul de fabricare se aseamănă cu cel al iaurtului fluid, cu deosebirea că după

spargerea coagulului, iaurtul se concentrează prin evaporarea apei (care se realizează, de regulă, sub vid).

Din punct de vedere al unor caracteristici fizico-chimice • iaurt normal: 3% grăsime si 8,2% s.u. negrasă;• iaurt parţial degresat: 0,5-3% grăsime si 8,2% s.u. negrasă;• iaurt slab: 0,5% grăsime si 8,2% s.u. negrasă;• iaurtul aromatizat pasteurizat: poate fi normal şi slab, având aceleaşi caracteristici ca şi cel nearomatizat;• cremă de iaurt: cu adaos de stabilizator pentru a preveni separarea zerului;• iaurt cu coagul fluid: cu 13% s.u. si stabilizator;• lactofructul: cu adaos de zahăr 5%, gelatină 0,4%, colorant si sucuri naturale de zmeură,căpşuni, fragi;• iaurt cu aromă de fructe: cu adaos de 6% zahăr şi 4% lapte degresat praf în lapte normalizat la 2,8% grăsime;• iaurt probiotic: care conţine bifidobacterii

1.2.1. Caracteristicile fizico-chimice si microbiologice ale iaurtuluiIn cadrul standardelor profesionale din industria laptelui si produselor lactate se

menţionează condiţiile tehnice de calitate si metodele de verificare ale iaurtului după cum urmează:• laptele si materialele auxiliare folosite la fabricarea iaurtului, trebuie să corespundă documentelor tehnice normative de produs şi condiţiilor sanitar-veterinare in vigoare;• iaurtul se fabrică conform instrucţiilor tehnologice stabilite de producător, cu respectarea reglementărilor sanitare si sanitar-veterinare în vigoare.

Proprietăţi organolepticeAspect şi consistenţă: coagul cu consistenţă fermă, fără bule de aer, la rupere aspect

porţelanos, se admite eliminare de max. 3% zerCuloare : albă de lapteGust si miros : specific de iaurt din lapte de vacă, aromat, plăcut, acrişor, fără gust si miros străin.

Proprietăţi fizico-chimiceGrăsime,%, max. 3 -STAS 6352/1-88Substanţa uscată,%, min. 10- STAS 6344-88Substanţa proteică,%,min. 3,2- STAS 6355-89pH 4,6-4,5 -Temperatura de livrare, 0C,max. 8 -Zer,%,max. 3- STAS 3665-80Arsen, mg/kg, max. 0,1- STAS 8342/6-89

19

Cupru, mg/kg, max. 0,5- STAS 8342/3-88Plumb, mg/kg, max. 0,1- STAS 8342/4-84Zinc, mg/kg, max. 0,151.2.2. Proprietǎţi microbiologiceDrojdii si mucegaiuri <10 ufc/g- STAS 6349/4-80Bacterii coliforme <10 ufc/gStafilococcus aureus <10 ufc/g- STAS 6349/12-83Salmonela negativ in 25gListeria monocitogenes negativ in 25g -STAS 6349/11-83

Proprietăţile nutriţionale şi funcţionale ale iaurtuluiProdusele lactate acide, prin acidul lactic pe care-l conţin,împiedică dezvoltarea în

intestine a microflorei dăunătoare, ajutând la prevenirea si chiar la vindecarea unor boli gastrointestinale. De asemenea, sub acţiunea bacteriilor lactice, substanţele proteice din lapte suferă transformări chimice, fiind descompuse in substanţe mai simple, devenind mai uşor de digerat de organism şi deci mai uşor asimilabile. De aceea, aceste produse se caracterizează printr-o deosebită valoare nutritivă, conţinând toate elementele nutritive ale laptelui sub o formă uşor asimilabilă. Iaurtul este un aliment complex, bogat in nutrienţi, vitamine si substanţe minerale. Poate fi utilizat ca sursă de calciu, pentru refacerea microflorei intestinale după un tratament îndelungat cu antibiotice, previne instalarea afecţiunilor cardiace prin scăderea nivelului de colesterol din sânge. Iaurtul simplu este utilizat adesea în alimentaţia copiilor mici sau a sugarilor. Pentru copii care nu agreează laptele, iaurtul este un aliment ideal pentru faptul de a conţine toţi nutrienţii din lapte. Iaurtul simplu in combinaţie cu fructe proaspete poate deveni o alternativă la tradiţionalele deserturi dulci.

Pentru adulţii care se străduiesc să slăbească sau pentru adolescenţii care vor să-si menţină greutatea corporală, iaurtul degresat sau dietetic poate fi inclus în alimentaţie cu mare succes.

Iaurtul probiotic este un produs alimentar funcţional destinat consumului general. Conţine tulpini de bacterii specifice vii, care supravieţuiesc la trecerea prin stomac şi in consecinţa sunt active în intestine. Ele determină sporirea proprietăţilor nutritive facilitând şi reglarea funcţiilor intestinale. S-a demonstrat că fermentaţia cu specii selective de bacterii lactice are numeroase consecinţe favorabile asupra sănătăţii omului.

Microflora gastrointestinală este formată dintr-un complex de microorganisme care formează o parte integrată deosebit de importantă a organismului. Aceste microorganisme interacţionează între ele şi cu organismul gazdă în tractul intestinal în care există. In esenţă, ele metabolizează diferite substanţe endogene şi din dieta alimentară cu formarea unor produşi care pot avea efecte favorabile asupra sănătăţii omului, atât global, cât şi la nivel local.

Microflora intestinală normală poate suferi modificări prin dietă, medicaţie, stres sau factori de mediu, astfel încât este posibil ca in cursul vieţii unui individ echilibrul natural între diferite grupe de microorganisme să fie deranjat, cu consecinţe negative pentru sănătate. Toate tipurile de iaurt trebuie să conţină bacterii vii. Dacă iaurturile sunt tratate termic după

20

fermentare, acest fapt trebuie inscripţionat pe etichetă, produsul denumindu-se „iaurt pasteurizat” sau „iaurt UHT”, care nu mai conţine microorganisme viabile.Tipuri de culturi de bacterii lactice folosite la fabricarea iaurtului

Dintre culturile microbiene utilizate la fabricarea produselor fermentate din lapte fac parte următoarele:• Bacterii lactice mezofile: Lactococcus lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactococcuslactis biovar diacetilactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris, Lactobacilluscasei, pentru fabricarea tuturor tipurilor de brânzeturi, smântână acidă, unt, lapte acru;• Bacterii lactice termofile: Streptococcus salivarius var. thermophillus (SST), Lactobacillus helveticus, Lactobacillus plantarum si Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus (iaurt, cumas, brânzeturi cu pasta tare).În afară de iaurtul fabricat din laptele de vacă se mai pot fabrica şi alte tipuri de iaurt:

Iaurtul din lapte de oaie; Iaurtul-cremă(asemănător cu cel extra, are în compoziţie un stabilizator), Iaurtul cu coagul fluid; Iaurtul cu aromă de fructe. Se obţine din lapte normalizat la 2,8% grăsime, la care se

adaugă lapte praf degresat şi 6% zahăr. După pasteurizarea amestecului la 90...95°C/20 minute şi răcire la 45...50°C, în amestec se adaugă colorantul şi aromatizantul care trebuie să se armonizeze (culoare specifică aromatizantului respectiv).

Caracteristicile de calitate a iaurtului cu coagul fluid

1.2.3. Proprietăţi organoleptice

Consistenţa. În cazul iaurtului când se vorbeşte de consistenţă se ia în considerare atât gradul de întărire sau de îngroşare al coagulului cât şi fenomenul de sinereză. Sinereza coagulului este unul din defectele cele mai frecvente ce apar la iaurt. Cauzele fenomenului nu sunt încă suficient de lămurite. Una dintre ele este atribuită modificărilor ce apar frecvent în metabolismul microorganismelor, altele acţiunii unor factori fizico-chimici ; de asemenea, un coagul cu consistenţă compactă, supus unor mişcări mai puternice, îşi pierde consistenţa provocând sinereza.

Aspect omogen şi monofazic.

Gustul specific al iaurtului se obţine prin acţiunea celor două specii microbiene(Streptococcus thermophilus şi Lactobacillus bulgaricus) asupra componentelor laptelui. Gustul unui iaurt de bună calitate trebuie să fie acrişor plăcut. El este dat în special de aciditatea lui.

Aroma iaurtului este specifică laptelui folosit. S-a constatat că aroma specifică a iaurtului se datorează prezenţei în lapte a aldehidei acetice, produsă de bacteriile lactice.

21

1.2.4. Proprietăţi fizico-chimice

Pe lângă proprietăţile organoleptice, iaurtul obţinut trebuie să prezinte anumite caracteristici fizico - chimice, care sunt comparate cu normele prescrise de standardele aflate în vigoare. Printre aceste caracteristici, cele mai importante sunt redate în tabelul 3.

Tabelul 3- Caracteristicile fizico-chimice ale iaurtului produs finit

Parametrii Iaurt foarte gras

Iaurt extra Iaurt degresat

Materie grasă% 4 2,8 ‹ 0,5

Substanţă uscată% 15 11,3 8,5

Aciditate ° T 75-115 75-140 75-140

Germeni 0 0 0

Bacterii coliforme:

- la borcan( U/ ml)- în alte tipuri de ambalaj(unit/ml)

50

5

50

5

50

5

Dintre principalele faze tehnologice care afectează calitatea iaurtului sunt de menţionat sortarea şi tratarea preliminară a laptelui şi pregătirea maielei de producţie, care sunt identice şi pentru iaurtul cu coagul fluid sau coagulat.

22

1.3 Variante tehnologice de obţinere a produsului finit

smântână

Fig.3 Variante tehnologice de obţinere a iaurtului cu fructe

Însămânţare la 45-48°C

Filtrare

Termostatare la 43-45°C

Răcire la 18-20° C

Amestecare

Încălzire la 60°C şi omogenizare

Agitare

Pasteurizare la 75° C/ 15 s

Răcire la 20°C

Ambalare

Depozitare şi răcire la 2-8C Iaurt cu fructe fluid pasteurizat

Distribuţie în ambalaje

Răcire la 2-8 °C

Depozitare la 2-8° C

Iaurt cu fructe fluid nepasteurizat

Filtrare

Răcire la 45-48

Pasteurizare la 85-90°C

23

Zahăr Pectină Concentrat gem, pulpă

fructeCultură producţie

Dizolvare la 50-60°C în lapte

Hidratare

Solubilizare în lapte

Lapte

Normalizare

Omogenizare, 60-70°C

Lapte degre-sat

Recepţie

Răcire

Operaţiile principale sunt descrise în continuare. Recepţia cantitativă (volumetrică) şi calitativă (examinarea senzorială fizico-chimică,

microbiologică)Răcirea laptelui se face la 2-4 0 C, depozitarea în tancuri izoterme.Curăţirea laptelui constă în îndepărtarea prin filtre sau centrifugare.Normalizarea. Pentru iaurtul obişnuit laptele se normalizează la 2,8% grăsime; pentru

iaurtul slab se foloseşte laptele degresat; pentru iaurtul extra, laptele se normalizează la un conţinut de grăsime care să asigure în produsul finit 4% grăsime.

Omogenizarea laptelui. Această operaţie este foarte importantă din următoarele motive: se măreşte numărul de globule de grăsime cu diametrul < 2 µ, ceea ce favorizează digestia în tractusul intestinal; se împiedică separarea grăsimii la suprafaţa produsului finit; se fragmentează micelele de cazeină, obţinându-se un coagul mai fin, cu o eliminare mai redusă a zerului; se îmbunătăţeşte gustul produsului şi conservabilitatea acestuia deoarece o parte din fosfolipidele membranei globulelor de grăsime iniţiale trec în plasmă şi contribuie mai bine la gust, la emulsionarea globulelor de grăsime nou formate şi la conservabilitatea produsului; Omogenizarea se face la presiunea de 150 – 200 at la o temperatură de 60-80 0C.

Pasteurizarea laptelui. Pasteurizarea la temperaturi ridicate (> 85°C), cu menţinerea laptelui la această temperatură timp de 20 – 30 min. are drept scop:- îmbunătăţirea calităţii igienice a laptelui prin distrugerea sigură a microorganismelor - forme vegetative;- îmbunătăţirea mediului pentru dezvoltarea bacteriilor lactice, eliminarea oxigenului şi formarea unor compuşi cu acţiune reducătoare (eliberarea de grupări –SH ); - îmbunătăţirea consistenţei iaurtului, deoarece prin încălzirea laptelui şi menţinerea acestuia la 85...95°C are loc o denaturare a proteinelor serice şi asocierea lor cu K-cazeina micelelor de cazeină, ceea ce favorizează obţinerea unui coagul mai fin care reţine mai bine zerul (hidratarea proteinelor este mai bună).

Concentrarea laptelui. Este practicată numai în cazul fabricării iaurtului extra. Concentrarea se face până la 15% substanţă uscată (în produsul finit). La concentrare, volumul iniţial al laptelui se reduce cu 10 – 20%. Prin concentrarea laptelui se asigură stabilizarea structurii proteinelor, mărirea conţinutului de grăsime raportat la substanţa uscată, ceea ce asigură un produs finit cu o consistenţă mai fermă, dar mai cremoasă, fără separare de zer. În unele cazuri, creşterea conţinutului de substanţă uscată se face prin adaos de cazeină/coprecipitat, lapte praf degresat sau lapte concentrat.

Răcirea laptelui. Răcirea laptelui se practică imediat după pasteurizare sau concentrare, urmărindu-se ca temperatura laptelui să fie cu puţin deasupra temperaturii de dezvoltare a culturii starter adăugate, până se atinge temperatura de 45...48°C.

Însămânţarea (inocularea) laptelui. Se face cu cultura starter de producţie menţionată anterior. În acest scop, cultura se omogenizează, se diluează cu lapte în raport 1:0,5 şi se introduce în laptele destinat producţiei de iaurt, care trebuie să fie agitat puternic, în vederea repartizării cât mai uniforme a culturii. Se adaugă 0,5 – 2% cultură starter de producţie (cu un exces de 0,1 – 0,2% faţă de necesarul stabilit teoretic).

24

Repartizarea în recipientele de desfacere, se face în instalaţii automate, în tot timpul turnării, iaurtul din vana din care se preia laptele trebuind să fie sub agitare.

Termostatarea. Produsele ambalate şi introduse în navete se termostatează în camera termostat, la temperatura de 42...45°C, pentru o durată de 2,5…3ore. Respectarea temperaturii de termostatare este obligatorie deoarece: - temperatura mai mare favorizează dezvoltarea lactobacililor, consecinţa fiind obţinerea unui iaurt cu aciditate ridicată, gust acru şi aromă slabă; - o temperatură mai scăzută favorizează dezvoltarea streptococilor, obţinându-se un iaurt cu aromă bună, dar cu aciditate redusă şi fără gust specific.

Momentul final al întreruperii fermentării se poate stabili: senzorial, prin aprecierea coagulului care nu trebuie să aibă zer eliminat, iar la înclinarea recipientului coagulul nu trebuie să se desprindă de pereţii ambalajului; chimic, prin determinarea acidităţii titrabile care la iaurtul de vacă trebuie să fie 80…90°T. Mai precis, punctul final al termostatării poate fi determinat potenţiometric prin măsurarea pH-ului (pH final 4,65 – 4,7).

Răcirea şi depozitarea produsului. Răcirea se realizează în două etape: 1.prerăcire la temperatura de ~20°C, în timp de 2,5 – 3 ore, cu scopul de a se realiza întărirea coagulului şi prevenirea separării zerului;2.răcirea propriu-zisă la temperatura de 2...8°C, în care caz coagulul devine mai compact, gustul şi mirosul mai bine evidenţiate. Răcirea propriu-zisă are loc 10 – 12 ore.

Depozitarea iaurtului. La producător, depozitarea trebuie să se facă la temperatura de 2...4°C şi pe o durată cât mai mică, pentru a evita apariţia unor defecte. Operaţiile de termostatare, prerăcire, răcire şi transport trebuie să se facă fără manipulări brutale care ar putea determina spargerea coagulului şi eliminarea zerului.

Linia tehnologică pentru fabricarea iaurtului este concepută

conform schemei din figura 4

Figura nr.4 Linia de fabricare a iaurtului cu coagul fluid

25

1 - vană preparare iaurt;2 - pompă vehiculare lapte / iaurt;3 - schimbător căldură pentru pasteurizare lapte utilizat lafabricarea iaurtului;

4 - maşina de ambalat iaurt la pahare.

Un alt exemplu de linie tehnologică Alfa-Laval, Suedia este prezentată în figura numărul 5.

Fig. 5- Schema instalaţiei Aseptjomatic (Alfa-Laval) pentru prelucrarea iaurtului cu durată lungă de conservare

1- vas de echilibrare ; 2- pasteurizator cu plăci ;

3- concentrator; 4- omogenizator; 5- vas de menţinere;

6- tancuri pentru maia; 7- tancuri pentru termostatare;

8- răcitor cu plăci; 9- tancuri tampon;

10- vană pentru fructe; 11- maşină de ambalat.

Fabricarea aseptică a iaurtului reprezintă o soluţie pentru prelungirea duratei de conservabilitate care s-a extins în industrie .

Principala caracteristică a procesului de fabricaţie constă în folosirea tancurilor aseptice, pasteurizate cu aer steril, a valvelor de golire aseptice, a dispozitivelor de dozare aseptică a fructelor, precum şi a echipamentelor de dozare şi ambalare semi-aseptic sau aseptic, astfel încât se exclude orice contaminare cu microorganisme. Aerul steril este introdus cu un compresor special prevăzut cu filtre pentru îndepărtarea bacteriilor şi a bacteriofagilor. Tancurile pentru maiaua de producţie sunt echipate pentru transferarea

26

aseptică a conţinutului. Prin acest procedeu se prelungeşte durata de conservare a iaurtului până la 4 săptămâni, la o temperatură de 10°C.

1.4. Alegerea şi descrierea variantei optime adoptate

Fabricarea iaurtului cu fructe fluid pasteurizat

Cultură Stabilizatori Lapte integral Lapte smântânit caise deshidratatede bacterii Zahăr

asteurizarIA

27

Recepţie calitativă şi cantitativă a laptelui

Curăţire

Normalizare

Omogenizare

Pasteurizare în vană la 90…95°C/20-30min

Răcire la 45…48°C

Însămânţare cu cultură starter de producţie

Termostatare la 43…45°C/2,5-3h

Răcire(<8°C/24h)

Amestecare

Pasteurizare 75°C/15 secunde

Prerăcire(T=20°C)

Ambalare

IAURT CU ADAOS DE CAISEFig.6 Schema tehnologică de obţinere a iaurtului cu aromă de caise

RECEPŢIA CALITATIVĂ are ca scop punerea în evidenţă a condiţiilor în care se face recoltarea laptelui, prin determinarea gradului de prospeţime, impurificare şi contaminare si se stabileşte valoarea economică sau tehnologică a laptelui, prin verificarea proprietaţilor senzoriale, fizico-chimice si microbiologice a laptelui materie primă: -analiza organoleptică(aspect, consistenţa, gust, miros, culoare,) şi analizele fizico-chimice: grăsimea, densitatea şi aciditatea.

RECEPŢIA CANTITATIVĂ, constă în măsurarea cantităţii sau volumului de lapte sosit la societatea care-l va prelucra. În funcţie de procedeul de măsurare, recepţia poate fi gravimetrică sau volumetrică.

Gravimetrică : măsurarea cantităţilor de lapte prin procedee gravimetrice are avantajul că greutatea laptelui nu este influenţată de factorul temperatură dar prezintă dezavantajul costului ridicat al aparaturii şi caracterului discontinuu al operaţiei. În principiu, recepţia gravimetrică constă în cântărirea pe cântare automate prevăzute cu bazine şi cu o eventuală înregistrare grafică a valorilor măsurate.

Volumetrică : Procedeele volumetrice prezintă avantajul că necesită aparatură de volum şi cost redus (galactometre), care practic poate fi montata în orice punct al traseului tehnologic permiţând un control permanent si continuu fără să afecteze continuitatea procesului tehnologic.

CURĂŢIRE

În prima fază a procesului tehnologic se urmăreşte îndepărtarea impurităţilor mecanice pătrunse în lapte pe diferite căi (nisip, corpuri tari etc.) pentru a preveni uzura prematură a utilajelor (pompe, rotoarele galactometrelor). Reţinerea acestor impurităţi se realizează prin filtrare cu ajutorul unor site montate la evacuarea laptelui din bazinele de recepţie sau cu ajutorul curăţitoarelor centrifugale din figura 7.

28

Răcire (2-8°C)

Depozitare (2…8°C)

Figura 7 Filtru pentru curăţarea laptelui

NORMALIZARE

Toate produsele lactate ce se fabrică trebuie să aibă conţinutul de grăsime stabilit conform standardelor în vigoare sau în funcţie de conţinutul de grăsime pe care trebuie să-l conţină produsul final. Deoarece în majoritatea cazurilor laptele recepţionat din zona de colectare are conţinutul de grăsime diferit de cel necesar, se impune aducerea acestuia la valoarea stablită, astfel ca produsele finite ce se vor obţine să corespundă condiţiilor de calitate prevăzute. Această operaţiune de reglare a conţinutului de grăsime este numită normalizare sau standardizare a laptelui.

În funcţie de conţinutul de grăsime al materiei prime şi de conţinutul de grăsime pe care trebuie să-l aibă laptele supus prelucrării pentru obţinerea diferitelor produse lactate, procesul de normalizare poate consta în efectuarea uneia dintre următoarele operaţiuni:

- Adăugarea de smântână proaspătă in lapte;- Amestecarea unui lapte ce conţine puţină materie grasă (lapte smântânit) cu lapte mai

bogat în materie grasă;- Extragerea unei părţi de grăsimi din lapte în vederea scăderii cantităţii de materie grasă.

De aceea pentru operaţia de normalizare totdeauna trebuie să se determine mai întâi conţinutul în grăsime al laptelui. Operaţia de standardizare a laptelui se face în tancurile de depozitare, figura 8, a iaurturilor şi se realizează prin introducerea în tanc a unei anumite cantităţi de lapte integral (de exemplu cu conţinutul în grăsime iniţial de 3,5%), la care se adaugă apoi cantitatea de lapte praf smântânit necesară, rezultată din calcul, pentru a se atinge conţinutul în grăsime dorit (de exemplu 2,8%). Calculul se efectuează printr-un bilanţ de materiale obişnuit sau prin metoda pătratului lui Pearson.

29

Figura 8 Tanc de depozitare .

OMOGENIZAREA LAPTELUI

Omogenizarea laptelui este etapa tehnologică care are efect favorabil asupra calităţii şi conservabilităţii iaurtului. Aceasta fază tehnologică se realizează cu scopul de a se evita separarea grăsimii în timpul depozitării laptelui de consum, astfel asigurându-se un produs cu o compoziţie cât mai uniformă. În principal, acest procedeu se bazează pe reducerea dimensiunii globulelor de grăsime, obţinându-se astfel o mărire a gradului de dispersie a grăsimii în lapte. Astfel că diametrul mediu al globulelor de grăsime după omogenizare, este de 0,75- 1μ, maximum 2μ, în timp ce în laptele neomogenizat, diametrul este de 5 - 9μ. Rezultă că după omogenizare, viteza ascensională a globulelor de grăsime devine de circa 7 - 11 ori mai mică.

Apar modificări în cazul proteinelor, fiind absorbite în mare parte de grăsime sub formă de complexe lipoproteice. Are loc o micşorare a stabilităţii proteinelor, datorită distrugerii capacităţii tampon a laptelui, deoarece, odată cu partea proteică, globulele de grăsime adsorb fosfaţii şi citraţii din lapte. În urma procesului de omogenizare se produc modificări atât vâscozităţii, dar şi a culorii laptelui, trecerea lui de la alb-gălbui la alb intens. Pentru laptele de consum, temperatura de omogenizare variază intre 60 şi 80°C, iar presiunea între 120 şi 200 kgf/cm2. Pentru mărirea eficienţei, omogenizarea se realizează în două trepte, care constă din trecerea laptelui prin două supape de omogenizare, montate în serie, cu presiuni diferite. În prima treaptă, presiunea este de 200 kgf/cm2, iar în treapta a doua presiunea este de 30—50 kgf/cm2. Datorită acestei diferenţe de presiune se produce dispersia puternică a globulelor de grăsime.

Procesul de omogenizare a laptelui se realizează în omogenizatoare (figura 9)compuse dintr-o pompă cu piston care refulează laptele printr-o fantă. Diametrul globulelor de grăsime

30

se micşorează ca urmare a frecării acestora între ele în cursul procesului de laminare, adică în momentul trecerii laptelui prin supapa de omogenizare. Frecarea între globulele de grăsime se datorează vitezei diferite de deplasare a acestora în interiorul curentului de lichid. Particulele aflate la marginea curentului au o viteză mai redusă decât cele care se deplasează pe mijlocul curentului. Frecarea globulelor de grăsime între ele creşte cu cât curentul de lapte este mai îngust şi cu cât viteza de deplasare a acestuia este mai mare. Efectul de mărunţire este însoţit de scăderea presiunii în momentul când laptele părăseşte supapa de omogenizare şi de unele fenomene de cavitaţie ce au loc la nivelul supapei de omogenizare. Omogenizatoarele moderne sunt prevăzute cu un inel deflector care are rolul de a contribui la sfărâmarea globulelor de grăsime, prin şoc mecanic. Laptele omogenizat dă impresia unui lapte cu un conţinut mai ridicat de grăsime si este mai consistent datorită viscozităţii sale şi are un aspect mai omogen.

Figura nr.9 Omogenizator

PASTEURIZAREA LAPTELUI.Pasteurizarea laptelui reprezintă supunerea laptelui la un tratament termic fiind şi un

proces obligatoriu care urmăreşte îmbunătăţirea calităţii microbiologice a laptelui prin distrugerea formelor vegetative a microorganismelor, crearea unui mediu favorabil pentru

31

dezvoltarea bacteriilor lactice prin înlăturarea oxigenului existent în lapte şi formarea unor compuşi cu acţiune reducătoare. În acelaşi timp o pasteurizare corectă îmbunătăţeşte consistenţa iaurtului, datorită utilizării temperaturilor înalte de pasteurizare a laptelui (85 – 90 0C), dar şi prin menţinerea laptelui pasteurizat la aceleaşi temperaturi astfel determinând o denaturare a proteinelor serice din lapte şi trecerea parţială a fosfaţilor şi citraţilor solubili în săruri insolubile, favorizând posibilităţile de hidratare a cazeinei şi obţinerea unui iaurt cu un coagul mai consistent.

Operaţia de pasteurizare se realizează în funcţie de două condiţii esenţiale care sunt dependente una de alta. Acestea sunt temperatura de încălzire şi durata de acţiune a acestei temperaturi, adică cu cât timp temperatura este mai mare cu atât timpul de pasteurizare este mai mic şi cu cât timp temperatura este mai mică cu atât timpul de pasteurizare este mai mare. Pe acest principiu au fost fondate metodele de pasteurizare cunoscute şi anume :- pasteurizare joasă sau de lungă durată care constă în încălzirea laptelui la 63–65 0C, cu menţinere la această temperatură timp de 30 minute;- pasteurizare mijlocie sau de scurtă durată în care laptele se încălzeşte la 71–74 0C timp de 40–45 secunde;- pasteurizare înaltă sau instantanee, la 85–87 0C cu o durată de 10–15 secunde.

În timpul încălzirii laptelui, materia grasă nu-şi schimbă compoziţia chimică, modificările referindu-se la structura fizico-chimică a globulelor de grăsime. Sub acţiunea căldurii, partea proteică din membrana globulelor de grăsime este denaturată, substanţa grasă este complet topită încât separarea stratului de grăsime la suprafaţa laptelui se produce cu greutate. Separarea globulelor de grăsime este condiţionată de gradul de denaturare a substanţelor aglutinante din membrana lipoproteică. Astfel că laptele pasteurizat la o temperatura ridicata si intr.-un timp cât mai scurt la suprafaţa laptelui se va separa un strat subţire de grasime.

Substanţele proteice încep să fie denaturate ireversibil prin încălzire începând cu temperatura de 60 0C. Globulinele cu rol în imunizare sunt cele mai sensibile, ele fiind denaturate printr-o încălzire timp de 30 minute la 70°C. O alta substanţă proteică care este denaturată în urma încălzirii este cazeina, care îşi modifică echilibrul între miceliile de fosfocazeinat şi sărurile minerale solubile, la temperaturi de peste 75 -80°C. Datorită acestor modificări fizico-chimice ale cazeinei, apar dificultăţile în procesul de coagulare a laptelui cu cheag.

Descompunerea lactozei are loc prin încălzirea laptelui la temperaturi de peste 100 0C şi în acelaşi timp el se colorează în brun, datorită reacţiei dintre lactoză şi aminoacizi, apoi urmează o creştere a acidităţii. În caz contrar, la o temperatură de pasteurizare de sub 80 0C, iau naştere diferiţi acizi organici, alcooli sau aldehide, unii reprezentând substanţe cu rol de stimulent pentru lactobacili.

Enzimele laptelui sunt distruse complet la temperaturi care depăşesc 800C. Peroxidaza fiind inactivată la temperaturi peste 800C, iar amilaza şi fosfataza se distruge prin încălzirea laptelui la 62 – 650C timp de 30 minute sau la 72 – 740C timp de 30 – 90 secunde. Prezenţa fosfatazei în lapte pasteurizat la 72–740C timp de 30 secunde indică o pasteurizare necorespunzătoare a laptelui.

32

Vitaminele din lapte sunt stabile la pasteurizarea laptelui la temperaturi între 100– 1100C, cu condiţia ca încălzirea să se facă în absenţa oxigenului din aer, a luminii şi a metalelor grele, în caz contrar, vitamina C este distrusă în mare parte la temperatura de 800C, iar vitaminele D şi E sunt termostabile. Pasteurizarea laptelui se realizează în vane cu pereţi dubli sau in pasteurizatoare cu placi. În vanele cu pereţi dubli, laptele este încălzit la temperatura de 72–740C, timp de 20–40 secunde, fiind agitat în continuu, pentru uniformizarea temperaturii şi prevenirea lipirii de pereţii vanei. Atingerea temperaturii dorite trebuie să se facă în scurt timp pentru a nu da posibilitatea contaminării laptelui cu o microfloră nedorită.

Figura nr.10 Vana de fermentare .

RĂCIREA LAPTELUI

Procesul de răcire are drept scop aducerea laptelui pasteurizat la temperatura optimă de însămânţare cu culturile selecţionate. Temperatura la care se face răcirea laptelui, depăşeşte cu puţin temperatura optimă de dezvoltare a microflorei specifice iaurtului, care este de 43–450C, depăşire ce se face cu scopul de a acoperi pierderile de căldură. Laptele răcit trebuie să aibă temperatura de 45-480C, iar procesul durează între 20-30 de minute. Operaţiunea se realizează prin intermediul camerelor de răcire.De asemenea răcirea se poate realiza şi cu ajutorul răcitoarelor.

Răcitoarele sunt executate dintr-un metal care nu reacţionează cu componenţii laptelui. Ele se prezintă sub formă de tuburi sau plăci si separă laptele de un agent frigorigen astfel permiţând schimbul de căldură dintre laptele cald şi agentul frigorigen (apă rece). Agentul frigorigen poate să circule, faţă de lapte, în echicurent sau în contracurent.

ÎNSĂMÂNŢAREA LAPTELUI Microflora esenţială a iaurtului constă din culturile de bacterii lactice termofile:

Streptococcus thermophilus şi Lactobacillus delbrueckii subspecia bulgaricus. Pentru atingerea proprietăţilor satisfăcătoare tulpinile bacteriene trebuie alese cu atenţie pentru a

33

forma o combinaţie. Raportul optim pentru coci si bacilli depinde de proprietăţile tulpinilor şi este de aproximativ 1:1.

O însămânţare corespunzătoare se face când temperatura laptelui pasteurizat şi răcit a ajuns la 43-450C. Cultura selecţionată se omogenizează cu o cantitate de lapte în raport de 1:0,5 şi se introduce în laptele destinat producţiei de iaurt, apoi trebuie realizată o agitare puternică în vederea repartizării cât mai uniforme a culturii, în caz contrar, particulele de cultură starter vor constitui centru de fermentaţie puternică determinând apariţia în coagul a golurilor de fermentare.

Pentru ca procesul de fermentare să decurgă în condiţii normale şi într-un timp de aproximativ 2,5 ore cultura starter se adaugă în proporţie de 0,5-2%, această varietate depinzând de activitatea culturii, dar şi de calitatea laptelui. Laptele proaspăt însămânţat se dirijează rapid spre termostatare pentru a nu se impurifica laptele şi a nu se inhiba culturile starter.

TERMOSTATAREA Termostatare laptelui este etapa “cheie” în procesul de obţinere a iaurtului, deoarece

are loc dezvoltarea culturilor şi trecerea de la lapte la iaurt. Pentru un produs de calitate corespunzător se va menţine temperatura de 43-450C pe

toată durata termostatării. Aplicarea unei termostatări la o temperatură mai ridicată favorizează dezvoltarea lactobacililor consecinţa fiind obţinerea unui iaurt cu aciditate ridicată, gust acru şi aroma slabă, iar la o temperatura mai scăzuta se dezvoltă streptococii, astfel obţinându-se un iaurt cu aromă specifică, dar cu aciditate redusă şi fără gust specific.

Terminarea fermentării se stabileşte prin aprecierea organoleptică a coagulului care nu trebuie să mai elimine zer, să fie un coagul compact, monofazic, dar şi prin analize chimice, prin determinarea acidităţii titrabile (80-900C) şi prin măsurarea pH-ului (pH-ul final 4,65-4,7).

PRERĂCIREA ŞI RĂCIREA După finalizarea fermentării, iaurtul se supune unei prerăciri de la temperatura de 43-

450C pana la 18-200C, timp de 3-4 ore şi care are drept scop oprirea fermentării, întărirea coagulului şi de prevenire a separării zerului.

După ce iaurtul a atins temperatura de 18-200C, începe perioada de răcire propriu-zisă până la temperatura de 3-40C şi se realizează într-un timp de 10-12 ore. În urma răcirii iaurtul devine mai compact, îşi conturează aroma şi gustul devine mai plăcut.

La secţiile cu o capacitate mică, ce realizează zilnic într-un singur ciclu o producţie de iaurt mai redusă, este deosebit de utilă folosirea unor camere de termostatare care sunt prevăzute, pe lângă instalaţia de încălzire şi cu posibilităţi de răcire la temperaturile necesare.

AMESTECAREA- în această etapă a procesului tehnologic sunt introduse caisele deshidratate în proporţie de 10%. Acestea sunt folosite pentru a se obţine un nou sortiment de iaurt.

PASTEURIZAREA- se realizează pentru a prelungi valabilitatea produsului.AMBALAREA - Ambalarea se face în pahare din material plastic şi se realizează la

maşini de ambalat semiautomate sau automate. Etanşarea paharelor se face cu folie de

34

aluminiu fiind lipită de pahar, prin încălzire, cu ajutorul termosudorului. Aplicarea foliilor de aluminiu se va face din punct de vedere calitativ corespunzător pentru a se evita desfacerea lor în timpul termostatării, depozitării şi livrării.

Figura nr. 11 Echipament de amblare a iaurtului .

DEPOZITAREA

Iaurtul se depozitează la temperatura de 2-8 0C în camere frigorifice curate, dezinfectate, lipsite de mirosuri străine şi de lumină puternică. De asemenea la depozitarea iaurtului se vor respecta condiiţiile prevăzute de Normele de Igienă şi Norma sanitară veterinară.Caracteristicile calitative optime ale iaurtului se obţin după minim 10-12 ore de

35

menţinere la temperatura de depozitare, motiv pentru care nu este indicată livrarea înaintea expirării acestei perioade de păstrare. Trebuie evitată păstrarea iaurtului în depozitul frigorific mai mult de 48 de ore, deoarece pot apărea unele defecte de gust.

2. BILANŢ DE MATERIALE

Cunoaşterea cantităţilor sau debitelor de materiale, dar şi a transformărilor pe care acestea le suferă la trecerea prin instalaţii sau utilaje este deosebit de important atât pentru proiectarea lor cât şi pentru analiza economică şi conducerea proceselor de fabricaţie. Determinările cantitativ-calitative ale materialelor care intră şi ies dintr-un proces tehnologic sau operaţie se realizează prin întocmirea bilanţului de materiale.

Bilanţul de materiale reprezintă o reflectare a legii conservării materiei, definită prin relaţia:

Σ Mi = Σ Mie + + Σ P

în care: Mi – reprezintă cantitatea de materiale intrate în proces; Mie – reprezintă cantitatea de materiale ieşite dupa proces; P – reprezintă cantitatea de materiale pierdute.

Bilanţul de materiale se poate exprima sub forma unui bilanţ parţial sau a unui bilanţ global de materiale. Unitatea industrială de fabricare a iaurului cu caise procesează, în vederea obţinerii acestuia, 5000 l/zi lapte integral. Regimul tehnologic al procesului este continuu.

Laptele integral are o grăsime de 3,5%. Laptele se normalizează la 2,8% grăsime. Densitatea laptelui normalizat este de 1,029.Stabilizatorii se adaugă în proporţie de 0,3%, zahăr 8%, caise 10%. Cultura de bacterii se însămânţează în proporţie de 2%. Se porneşte de la o cantitate de 5000 l/zi lapte integral.

Volumul: 5000 l/zi lapte integral = 5 m3 /zi lapte integralDensitatea laptelui: 1029 kg/m3

Masa se calculează cu relaţia:

ρ= => = ρ* =1029*5=> =5145 kg/ zi lapte integral.

1.RECEPŢIA LAPTELUI

36

Li= Lrp + P1

Lrp Lapte recepţionat = 5142,42 kg/zi Li Lapte integral

2.CURĂŢIRE

Lrp=Lcr+P2

Lcr Lapte curăţit =5116.70 kg/zi.Lrp Lapte recepţionat

3.NORMALIZARE

Li

Receptie

Lrp

P1=0,05%

Li

Recepţie

Lrp

P1=0,05%

37

Curăţire

Lrp

Lcr

P2 =0,5%

Lcr

Normalizare Ls

LN

P3 =0,5%

Lcr+LS=LN+P3

LN Lapte normalizat=6427,75/ziLcr Lapte curăţitLS Lapte smântânit

4.OMOGENIZARE

LN+Stab+Z=Lo+P4

Lo Lapte omogenizat=6929,12kg/zi.LN Lapte normalizat

5.PASTEURIZARE

38

Omogenizare

LN

P4 =0,5%

Stabilizatori 0,3%

Zahăr 8%

LO

Pasteurizare

LO

Lo=LP+P5

LP Lapte pasteurizat =6790,53kg/ziLo Lapte omogenizat

6.RĂCIRE

LP=LR+P6

LR=LP-P5

LR Lapte răcit=6756,57kg/ziLP Lapte pasteurizat

7.ÎNSĂMÂNTAREA CU CULTURI STARTER DE PRODUCŢIE

39

LP

P5 =2%

Răcire

LP

LR

P6 =0,5%

LR+CP=LI+P7

LI Lapte însămânţat=6857,92 kg/ziLR Lapte răcit

8.TERMOSTATARE

LI=LT+P8

LT Lapte termostat=6855,99kg/zi LI Lapte însămânţat

9.RĂCIRE

40

Însămânţare

LR

P7 =0,5%

LI

Culturi de producţie 2%

Termostatare

LI

LT

P8 =0,05%

Răcire

LT

LRP9 =0,1%

LR Lapte răcit=6859,13kg/ziLT Lapte termostat

10.AMESTECARE

I Iaurt =7510,03kg/ziLR Lapte răcit

11.PASTEURIZARE II

41

Amestecare

LR

I

P10 =0,5%

caise deshidratate

10%

Pasteurizare

I

P11 =0,5%

IP

IP Iaurt pasteurizat=7472,47kg/ziI Iaurt

12.RĂCIRE

IR Iaurt răcit=7464,99 kg/ziIP Iaurt pasteurizat

13.AMBALARE

42

Răcire

IP

IR

P12 =0,5%

Ambalare

IR

P13 =0,190kgAmbalaj

Ambalarea se realizează în pahare de 400g .Pentru ambalarea a 7464,99 kg iaurt răcit se vor utiliza 18662 pahare de plastic, fiecare cântărind 12,8g. În urma ambalării care se realizează în cele 18662 pahare, 190g iaurt rămân neambalate, ceea ce se consideră pierderi.

IA Iaurt ambalat=7703,67 kg/ziIR Iaurt răcit

14.RĂCIRE

IA=IR

IA Iaurt ambalatIR Iaurt răcit

15.DEPOZITARE

43

IA

Răcire

IA

IR

Depozitare

IR

ID

IR=ID

IR Iaurt răcitID Iaurt depozitat

Randamentul procesului

η = %

Consum specific = 7703,67/5145 = 1,50 kg iaurt/kg lapte integral

3. BILANŢ TERMIC

1. PASTEURIZAREAQLo

200

QA QA300

900 QP 0,05%850

QLp

(mCpT)Lo + (mCpT)Apă 90 = (mCpT)Lp + (mCpT)Apă 30 + Qp

(mCp 20 ) + (mCp 90) = (mCp85) + (mCp 30) + 0,05/100(mCp 20 )

mA (Cp )A (90-30) = (mCp85) - (mCp 20 ) + 0,05/100(mCp 20 )

Lapte omogenizat 6929,12 kg/ziLapte pasteurizat 6790,53 kg/zi Cp lapte 20 = 3942,65 J/kgKCp lapte 85 = 4168,13 J/kgKCp apa 60 = 4177,49 J/kgKmA = 7419,54 kg/ zi

2. RĂCIREA

850

QA QLp

200 QA280

44

Pasteurizare

Racirea

QP 0,05%480

Qlr

(mCpT)Lp + (mCpT)Apă 20 = (mCpT)Lr+ (mCpT)Apă 28 + Qp

(mCp 85 ) + (mCp 20) = (mCp48) + (mCp 28) + 0,05/100(mCp 85 )

mA (Cp )A (20-28) = (mCp85) - (mCp 20 ) + 0,05/100(mCp 20 )

Cp lapte 85 = 4168,13 J/kgKCp lapte 48 = 3946,64 J/kgKCp apa 24 = 4180,8 J/kgKmA =33625,89 kg/zi

3.ÎNSĂMÂNŢARE

QLr

48 0 QA200

QA

150 QP 0,05%

QLî 430

(mCpT)Lr + (mCpT)Apă 15= (mCpT)Lî+ (mCpT)Apă 20 + Qp

(mCp 48 ) + (mCp 15) = (mCp43) + (mCp 20) + 0,05/100(mCp 48 )

mA (Cp )A (15-20) = (mCp43) - (mCp 48 ) + 0,05/100(mCp 48 )

Cp lapte 43 = 3916,74 J/kgKCp lapte 48 = 3946,64 J/kgKCp apa 17,5 = 4184,2 J/kgKmA =6002,88 kg/zi

4. TERMOSTATARE

QLî

48 0 QA200

QA

150 QP 0,05%

QLt430

(mCpT)Lî + (mCpT)Apă 15= (mCpT)Lt+ (mCpT)Apă 20 + Qp

(mCp 48 ) + (mCp 15) = (mCp43) + (mCp 20) + 0,05/100(mCp 48 )

mA (Cp )A (15-20) = (mCp43) - (mCp 48 ) + 0,05/100(mCp 48 )

Cp lapte 43 = 3916,74 J/kgKCp lapte 48 = 3946,64 J/kgKCp apa 17,5 = 4184,2 J/kgK

45

Însămânţare

Termostatare

mA =6002,88 kg/zi

5. RĂCIRE II

QLt

430 QA200

QA

150 QP 0,05%

QLr80

(mCpT)Lt+ (mCpT)Apă 15= (mCpT)Lr+ (mCpT)Apă 20 + Qp

(mCp 43 ) + (mCp 15) = (mCp8) + (mCp 20) + 0,05/100(mCp 43 )

mA (Cp )A (15-20) = (mCp8) - (mCp 43 ) + 0,05/100(mCp 43)

Cp lapte 43 = 3916,74 J/kgKCp lapte 8= 3874,86 J/kgKCp apa 17,5 = 4184,2 J/kgKmA =45001,76 kg/zi

6. PASTEURIZARE II

QL

450 QA400

QA

800 QP 0,05%

QL750

(mCpT)L+ (mCpT)Apă 80= (mCpT)L+ (mCpT)Apă 40 + Qp

(mCp 45 ) + (mCp 80) = (mCp75) + (mCp 40) + 0,05/100(mCp 45 )

mA (Cp )A (80-40) = (mCp75) - (mCp 45 ) + 0,05/100(mCp 45)

Cp lapte 45 = 3928,7 J/kgKCp lapte 75= 4108,33 J/kgKCp apa 60 = 4177,49 J/kgK

46

Termostatare

Pasteurizare II

mA =5188,69 kg/zi

7. RĂCIRE III

QL

750 QA400

QA

200 QP 0,05%

QL200

(mCpT)L+ (mCpT)Apă 20= (mCpT)L+ (mCpT)Apă 40 + Qp

(mCp 75) + (mCp 20) = (mCp20) + (mCp 40) + 0,05/100(mCp 75 )

mA (Cp )A (20-40) = (mCp20) - (mCp 75 ) + 0,05/100(mCp 75)

Cp lapte 20 = 3942,65 J/kgKCp lapte 75= 4108,33 J/kgKCp apa 30 = 4190,88 J/kgKmA =185940,46 kg/zi

Bibliografie

1. Azzouz, A. – Utilaj şi tehnologie în industria laptelui, Editura Tehnica–Info, Chişnău, 2002;

2. Banu, C., Buţu, N. şi alţii – Aditivi şi ingrediente pentru industria alimentară, Editura Tehnică, Bucureşti, 2000;

3. Banu, C., Georgescu, Gh şi alţii – Cartea producătorului şi procesatorului de lapte, vol. 4 cunoaşterea şi procesarea laptelui, Editura Ceres, Bucureşti, 2005;

4. Banu, C., Manualul inginerului de Industrie Alimentară, volumul I,II, Editura Tehnică, Bucureşti, 1998;

5. Codoban, J., Codoban, I. – Procesarea laptelui în secţii de capacitate mică, Editura Cetatea Doamnei, Piatra Neamţ, 2006;

6. Costin, G. M. – Produse lactate fermentate, Editura Academica, 2005;7. G.Georgescu, Laptele şi produsele lactate, Editura Ceres Bucureşti 2000;8. Guzun, V., Banu, C. şi alţii – Industrializarea laptelui – manual, Editura Tehnica–

Info, Chişnău, 2001;9. Mihai Drugă ,Controlul calităţii laptelui şi produselor lactate , Editura Mirton

Timişoara 1999;

47

Răcire III

10. Mihai Druga – Ghid practic de control al calitatii produselor alimentare de origine animala, Editura Mirton, Timisoara, 1998;

11. Macovei, M.V. – Culegere de caracteristici termofizice pentru biotehnologie şi industria alimentară. Tabele şi diagrame, Editura Alma Mater, Galaţi, 2000.

48