TEHNOLOGII IN INDUSTRIA ALIMENTARĂ SI NEALIMENTARĂ

CUPRINSCUVANT INAINTE _________________________________________ 9CAPITOLUL 1TEHNOLOGIE - NOŢIUNI GENERALE ______________________ 151.1. NOŢIUNI DEFINITORII PRIVIND TEHNOLOGIA _____________ 151.2. CONEXIUNEA TEHNOLOGIEI CU STIINŢELE ECONOMICE ___ 161.3. PROCESE TEHNOLOGICE. OPERAŢII TEHNOLOGICE________ 181.4. INDICATORI TEHNICO - ECONOMICI______________________ 29CAPITOLUL 2TEHNOLOGII IN INDUSTRIA ALIMENTARĂ ________________ 362.1. PROCESE TEHNOLOGICE IN INDUSTRIA PANIFICAŢIEI ___ 372.2. PROCESE TEHNOLOGICE IN INDUSTRIA BĂUTURILOR ALCOOLICE ____________________________ 412.3. PROCESE TEHNOLOGICE IN INDUSTRIA LAPTELUI ______ 632.4. TEHNOLOGII DE PRELUCRARE A PESTELUI_____________ 81CAPITOLUL 3TEHNOLOGII IN INDUSTRIA CHIMICĂ_____________________ 913.1. NOŢIUNI INTRODUCTIVE _____________________________ 913.2. APA IN INDUSTRIE ___________________________________ 943.3. PROCESE TEHNOLOGICE DE FABRICAŢIE A PRODUSELOR SODICE _____________________________ 1013.4. PROCESE TEHNOLOGICE IN INDUSTRIA POLIMERILOR _ 111CAPITOLUL 4TEHNOLOGII DE FABRICARE A MATERIALELOR DE CONSTRUCŢII__________________________________ 1204.1. CLASIFICAREA MATERIALELOR DE CONSTRUCŢII ______ 1204.2. FABRICAREA CIMENTULUI, MORTARELOR SI BETOANELOR ____________________________________ 1234.3. TEHNOLOGIA DE OBŢINERE A STICLEI ________________ 1314.4. TEHNOLOGIA DE OBŢINERE A PRODUSELOR CERAMICE ______________________________________ 141CAPITOLUL 5PROCESUL TEHNOLOGIC DE OBŢINERE A MĂRFURILOR METALICE _______________________________ 1495.1. CLASIFICAREA METALELOR SI ALIAJELOR _____________ 1495.2. PROPRIETĂŢILE METALELOR SI ALIAJELOR____________ 1545.3. METODE DE OBŢINERE A MĂRFURILOR METALICE _____ 159CAPITOLUL 6TEHNOLOGIA DE OBŢINERE A PRODUSELOR DIN LEMN __________________________________________ 1866.1. GENERALITĂŢI _____________________________________ 1866.2. DEFECTELE LEMNULUI _____________________________ 1926.3. PRODUSE OBŢINUTE DIN LEMN ______________________ 202BIBLIOGRAFIE __________________________________________ 220

CAPITOLUL 1TEHNOLOGIE - NOŢIUNI GENERALE1.1. Noţiuni definitorii privind tehnologia1.2. Conexiunea tehnologiei cu stiinţele economice1.3. Procese tehnologice. Operaţii tehnologice.1.4. Indicatori tehnico - economici1.1. NOŢIUNI DEFINITORII PRIVIND TEHNOLOGIADupă cum se stie, dezvoltarea omenirii a fost posibilă datorită capacităţii oamenilor de a crea unelte si arme, de a invăţa să cultive plantele, de a construi locuinţe, masinării felurite, mijloace de transport s.a. Dezvoltarea agriculturii si a mestesugurilor, intensificarea activităţilor comerciale cu bunuri materiale au permis apariţia marilor civilizaţii. Desi timp de secole mestesugurile s-au extins cu greutate, odată cu revoluţia industrială progresul tehnic a avut un impact rapid si hotărator asupra evoluţiei socio-economice a civilizaţiei umane. Astăzi oamenii de stiinţă si inginerii conlucrează pentru a perfecţiona masinile deja existente, pentru a crea noi tehnologii, pentru a inventa noi produse utile oamenilor, pentru a asigura o dezvoltare durabilă umanităţii. Desi primele descrieri ale mărfurilor, cu prezentarea proceselor de obţinere si a utilajelor implicate in fabricarea bunurilor respective datează incă din antichitate, tehnologia1 s-a impus ca stiinţă la sfarsitul Evului mediu. In secolele al X-lea si al XI-lea tehnologia, ca stiinţă a mestesugurilor, a devenit apanajul breslelor evoluand lent pană la marea revoluţie industrială din secolul al XVIII-lea. De atunci pană in prezent tehnologia a cunoscut o evoluţie dinamică, modalităţile de abordare fiind multidirecţionate. Tehnologia, ca stiinţă, cuprinde totalitatea cunostinţelor despre metodele, mijloacele de fabricare si de prelucrare ale materialelor, de efectuare a proceselor de producţie. Altfel spus, tehnologia prezintă ansamblul de procese, metode, procedee, reguli si condiţii tehnice aplicate in scopul obţinerii sau transformării unui anumit produs. Privită din acest punct de vedere, tehnologia inglobează cunostinţele tehnice si stiinţifice necesare realizării sau transformării bunurilor. Conform definiţiei date de comisia economică ONU, tehnologia constă in aplicarea corectă a cunostinţelor stiinţifice si tehnice in concepţia, dezvoltarea si fabricarea unui produs2. Prin urmare, cadrul conceptual al tehnologiei a fost extins de la fabricaţia propriu-zisă a bunurilor materiale la totalitatea activităţilor care presupun concepţia, fabricarea si comercializarea mărfurilor. In acest context este vorba de o dezvoltare a stiinţei pe două direcţii, care vizează lărgirea obiectului de studiu. Astfel, in afară de tehnologia de fabricaţie au apărut si: tehnologia cercetării, tehnologia conducerii, tehnologia organizării, tehnologia comercializării etc.; pe de altă parte s-a trecut de la studiul bunurilor materiale, la studiul tuturor bunurilor3 (v. tehnologia informaţiilor). In continuare ne vom referi la tehnologia

de fabricaţie a produselor. Obiectul de studiu al tehnologiei il constituie procesele, care stau la baza fabricării produselor si instalaţiile aferente. Cunostinţele acumulate prin studiul proceselor tehnologice si a fluxurilor de fabricaţie ale produselor permit valorificarea si gestionarea corespunzătoare ale resurselor materiale, energetice si umane in condiţii de eficienţă economică. Pornind de la valoarea de utilizare a produselor care trebuie obţinută, tehnologia este studiată in corelaţie cu nivelul de calitate care trebuie asigurat produselor finite, ţinand cont de considerentele economice si impactul social. De aceea, concomitent cu evoluţia societăţii, s-a impus optimizarea proceselor de producţie in vederea asigurării si imbunătăţirii calităţii totale a produselor. Astfel au apărut noi tehnologii, cu grad de poluare din ce in ce mai redus, care necesită un consum energetic mai mic. De asemenea au apărut noi ramuri industriale, in care se aplică tehnologii de reciclare a materialelor si de valorificare a resurselor energetice. Rolul noilor tehnologii este evidenţiat si prin: diversificarea materialelor (crearea de materiale “inteligente”, mai eficiente decat cele tradiţionale), transformarea informaţiilor in resursă economică etc.1.2. CONEXIUNEA TEHNOLOGIEI CU STIINŢELE ECONOMICESe consideră că dezvoltarea umanităţii a fost condiţionată de descoperirile si de invenţiile care au contribuit la progresul tehnologic si au propulsat societatea umană sub aspect socio-economic. Pe aceste coordonate tehnologia a constituit una dintre premizele care au stat la baza dezvoltării societăţii, deoarece cunostinţele tehnice au permis valorificarea eficientă a resurselor materiale (inclusiv energetice) si umane. Imbunătăţirea permanentă a tehnologiilor aplicate in prelucrarea materiilor prime si a materialelor, precum si apariţia unor noi tehnologii au condus la cresterea productivităţii si implicit al volumului de produse fabricate, la augmentarea nivelului de calitate al bunurilor si diversificarea sortimentală, la reducerea costurilor s.a. In cadrul proceselor de producţie, tehnologiile de fabricaţie ale bunurilor materiale sunt aplicate, perfecţionate etc. de către ingineri. La nivelul unui agent economic insă, procesele complexe care vizează producţia bunurilor trebuie studiate si realizate atat din punct de vedere al calităţii produselor, cat si a cresterii eficienţei tehnico-economice. Aceasta presupune o gestionare judicioasă a tuturor resurselor (tehnologice, informaţionale, umane etc.). Din acest punct de vedere o activitate economică presupune conlucrarea inginerilor si economistilor pentru producerea de bunuri si comercializarea lor in condiţii profitabile, preocuparea economistilor vizand in principal cresterea eficienţei economice. Pentru a defini domeniul de conlucrare inginer - economist si, implicit, pentru a trasa conexiunea existentă intre tehnologie si stiinţele economice se poate analiza fluxul mărfii, din momentul concepţiei pană in momentul consumului. De obicei concepţia si producerea bunurilor este dictată de cererea pieţei la un moment dat. Această cerere este corelată cu cresterea nevoilor consumatorilor, exprimată printr-un comportament anume, care poate fi cercetat printr-un studiu de piaţă. Cresterea valorii de utilizare a bunurilor (nivel de calitate, sortiment, produs nou etc.) si reducerea costurilor sunt cateva dintre criteriile importante care se iau in considerare in stabilirea comandei sociale. Activitatea de producţie constă in parcurgerea mai multor etape, si anume: proiectarea, omologarea, standardizarea (unde este nevoie), fabricaţia (inclusiv controlul), depozitarea. Activitatea de proiectare presupune: cercetarea produselor deja existente; cunoasterea realizărilor stiinţifice si tehnice din domeniu; elaborarea unor proiecte tehnice privind caracteristicile produsului, a mijloacelor de execuţie tehnică si a metodelor de control necesare; găsirea soluţiilor tehnice pentru a usura prelucrarea si a mări eficienţa tehnico-economică; stabilirea unor metode de reducere a poluării sau a consumurilor de utilităţi etc. Toate aceste studii tehnice sunt completate cu studii economice privind fezabilitatea, studiile de aprovizionare (materii prime, materiale, utilităţi etc.) si de desfacere (produse finite, deseuri etc.) s.a. După proiectarea si omologarea produselor se alcătuiesc specificaţiile tehnice privind: calitatea produselor, procesele si procedeele de fabricaţie, utilajele si echipamentele, condiţiile de depozitare, metodele de ambalare si de marcare, metodologia de analiză si de control etc. Aceste norme sunt necesare, pentru conducerea corectă a fabricaţiei din punct de vedere tehnic si in condiţii de eficienţă economică, pentru a produce bunuri cu nivel de calitate prestabilit. In timpul procesului de producţie asigurarea calităţii si cresterea eficienţei tehnico-economice se pot realiza prin diverse metode. Metodele devenite clasice, pentru asigurarea calităţii produselor se bazează pe control, aplicat fie produselor aflate in diverse faze de fabricaţie, fie procesului tehnologic, prin urmărirea si conducerea judicioasă a acestuia. In prezent asigurarea calităţii se realizează si prin motivarea personalului (astfel incat să prevină defectele: programul “zero defecte”) sau prin aplicarea conceptelor integratoare ale managementului calităţii. Pentru a căpăta statut de marfă, bunurile produse trebuie vandute, ceea ce presupune contractarea si livrarea produselor. Vanzarea se realizează in termenii contractuali incheiaţi, la livrare executandu-se recepţia cantitativcalitativă a mărfurilor respective. Pentru anumite bunuri materiale se asigură in plus: montaj, service etc. Prin diverse parghii economice calitatea tehnică a produselor poate fi mai bine evidenţiată. Pentru menţinerea si promovarea calităţii produselor in sfera comerţului există o serie de tehnici si de metode care se aplică cu privire la distribuţia si la vanzarea mărfurilor, astfel incat să se asigure ungrad mare de satisfacere in consum si să se obţină profit. In concluzie, pornind de la marfă, ca obiect de studiu, sfera de interes a stiinţelor economice se extinde către tehnologie prin intermediul cunostinţelor coroborate din domeniile merceologiei, calitologiei, marketingului, organizării muncii si producţiei, managementului, contabilităţii s.a. Prin urmare, conlucrarea dintre ingineri si economisti este benefică in producţia si distribuţia de mărfuri, pentru o alocare optimă a tuturor resurselor materiale si umane la nivelul agenţilor economici. Pentru a facilita schimbul de informaţii si decizii in activităţile economice, este important ca si economistii să-si insusească un vocabular tehnic minim, asa cum si inginerii trebuie să se familiarizeze cu noţiunile economice de bază. Insusirea unor noţiuni tehnologice generale le permite economistilor (in special directorilor) să inţeleagă anumite fenomene si probleme care apar in procesele de producţie si să aleagă soluţiile economice optime pentru consolidarea, dezvoltarea sau restrangerea activităţii la un moment dat.1.3. PROCESE TEHNOLOGICE. OPERAŢII TEHNOLOGICEProcesul tehnologic reprezintă ansamblul ordonat de operaţii, prin care se fabrică sau se transformă un produs. Procesul tehnologic este o componentă al procesului de producţie, care permite valorificarea resurselor cu ajutorul mijloacelor de muncă. In ceea ce priveste obiectul fabricaţiei, produsele implicate intr-un proces tehnologic, in funcţie de rolul tehnologic si de gradul de prelucrare, pot fi: materii prime, produse intermediare sau produse finite.

Materiile prime sunt produse obţinute prin valorificarea unor resurse naturale sau produse (industriale) cu grad diferit de procesare, care sunt supuse unor transformări, in vederea obţinerii altor produse. In funcţie de rolul lor tehnologic, materiile prime pot fi: materii prime de bază sau materii auxiliare. Materiile prime de bază se regăsesc transformate sub o formă sau alta in componenţa produsului finit (de bază), in timp ce materiile auxiliare de obicei contribuie la obţinerea produsului finit, in sensul că: usurează procesarea, imbunătăţesc proprietăţile produsului finit s.a.m.d. Se numesc materiale acele materii prime care participă la procesul tehnologic fără a suporta modificări structurale (exemple: fibre textile, ciment s.a.). Bunurile materiale care rezultă in urma desfăsurării procesului tehnologic, in funcţie de stadiul de prelucrare, pot fi considerate (in raport cu acel proces) produse intermediare sau produse finite. Produsele care rezultă in etape diferite ale procesului tehnologic, prin transformări parţiale ale materiilor prime sunt denumite produse intermediare. Din această categorie fac parte semifabricatele, care pot fi prelucrate in continuare in cadrul aceluiasi proces tehnologic in vederea obţinerii produsului finit sau pot constitui materii prime in fabricaţia altor produse. Produsele brute sunt produse intermediare care necesită prelucrări ulterioare. Produsele finite sunt produse cu valoare de utilizare stabilită, care sunt obţinute in etapa finală a procesului tehnologic. Produsele, care rezultă in timpul desfăsurării unui proces tehnologic au fost clasificate, in funcţie de scopul fabricaţiei, in două categorii: produse principale si produse secundare. Produsele principale sunt de fapt produsele finite, care se doresc a fi obţinute prin aplicarea procesului tehnologic considerat. Produsele secundare apar in timpul procesării alături de produsul principal. In funcţie de natura procesului tehnologic (domeniul industrial) si de destinaţia ulterioară (posibilităţile de valorificare), produsele secundare se mai numesc si: coproduse, subproduse, deseuri, reziduuri. De exemplu, pentru produsele secundare din industriile cu profil chimic se foloseste in special denumirea de coproduse, in timp ce in industriile cu profil mecanic se foloseste termenul de deseuri. Produsele secundare care, din considerente tehnice sau economice, nu sunt valorificate se numesc reziduuri. Majoritatea produselor secundare si rebuturile recuperabile sunt valorificate din punct de vedere tehnologic, pe de o parte pentru a mări baza de materii prime si de materiale, iar pe de altă parte pentru a creste eficienţa economică a proceselor de producţie. In concluzie, un produs cu un anumit grad de prelucrare, in funcţie de destinaţia sa, poate fi considerat pentru un anumit proces tehnologic fie materie primă, fie produs intermediar, fie produs finit. Conform definiţiei, procesul tehnologic vizează atat obţinerea, cat si repararea sau intreţinerea unui produs (privit ca sistem tehnic). Se consideră că in cadrul proceselor de producţie, in funcţie de scopul urmărit, procesele tehnologice pot fi grupate in următoarele clase: procese tehnologice de bază, procese tehnologice auxiliare si procese tehnologice de servire. Procesul tehnologic de bază permite valorificarea resurselor, prin transformarea efectivă a materiilor prime in produse cu ajutorul utilajelor si instalaţiilor. Procesul tehnologic auxiliar asigură desfăsurarea in condiţii bune a procesului de bază, fiind alcătuit din operaţii care au drept scop alimentarea cu utilităţi (apă, energie, abur tehnologic s.a.), automatizarea instalaţiilor etc. Procesul tehnologic de servire contribuie la buna desfăsurare a proceselor de bază si auxiliare, prin operaţii de intreţinere si reparare ale utilajelor, operaţii de transport si de depozitare, activităţi de măsură si de control. Pentru realizarea si aplicarea unui proces tehnologic se pot recurge la diverse procedee tehnologice, bazate pe tehnologii diferenţiate. Procedeele tehnologice indică modalităţile concrete de efectuare a operaţiilor tehnologice, cu precizarea utilajelor si instalaţiilor necesare. După modul de desfăsurare al operaţiilor sau al proceselor tehnologice in timp, acestea pot fi discontinui sau continui. Un proces tehnologic este discontinuu (periodic) atunci cand una sau mai multe dintre instalaţiile aferente lucrează in sarje. O instalaţie cu regim de lucru discontinuu este alimentată cu o cantitate prestabilită de material (sarjă), care este prelucrată in condiţii specifice, iar după un anumit interval de timp, produsul obţinut este evacuat, ciclul de incărcare-procesare-descărcare fiind reluat. Procesul tehnologic este continuu, atunci cand instalaţiile aferente au un regim de lucru continuu, funcţionarea instalaţiilor fiind intreruptă doar pentru desfăsurarea operaţiilor de revizie si de reparaţie. In acest caz instalaţiile sunt alimentate continuu cu material, pe măsura evacuării unei cantităţi corespunzătoare de material transformat. Instalaţiile care lucrează in regim continuu prezintă avantaje in ceea ce priveste gradul de automatizare si de control, precum si cresterea eficienţei tehnico-economice (reducerea pierderilor de materiale, cresterea productivităţii instalaţiei, cresterea calităţii produselor), dar prezintă dezavantaje in ceea ce privesteflexibilitatea desfăsurării operaţiilor (cu referire la parametrii tehnologici,natura si calitatea materiilor ce urmează a fi prelucrate). Ţinand cont de natura si tipul utilajelor si instalaţiilor6, cu ajutorul cărora se realizează un proces tehnologic, respectiv de gradul de dotare tehnică, procesele tehnologice au fost impărţite in procese: manuale, mecanizate, automatizate, robotizate. Procesul tehnologic manual presupune efectuarea muncii de către om, in timp ce in procesul tehnologic mecanizat efortul este preluat de masini si utilaje, a căror funcţionare insă este urmărită permanent de către operatorii umani, care transmit direct si continuu o serie de comenzi specifice. In cadrul procesului automatizat o parte dintre funcţiile operatorilor este preluată de instalaţiile de automatizare; automatizarea unui proces tehnologic poate fi parţială, completă (telemecanizare) sau complexă (cibernetizare sau conducere prin calculator). Un caz particular al procesului automatizat este cel in care se folosesc roboţi industriali, ca sisteme autonome, programabile, capabile să realizeze operaţii simple sau complexe fără intervenţia directă a omului. Roboţii industriali pot inlocui operatorii umani in situaţiile in care se lucrează in condiţii speciale (efort mare, mediu toxic, precizie deosebită etc.) sau in aplicaţii cu un grad mare de repetabilitate, roboţii avand capacitatea de a schimba informaţii cu mediul exterior si de a lua decizii. In relaţie cu regimul de lucru si dotarea tehnică coroborată cu gradul de automatizare al fluxului tehnologic, procesul tehnologic poate avea o anumită flexibilitate, in ceea ce priveste capacitatea de a se adapta la o modificarea a volumului de materiale ce trebuie procesate (flexibilitate de volum), capacitatea de a se adapta rapid la o innoire a produselor si diversificare sortimentală (flexibilitate de adaptare) sau capacitatea de a adapta mijloace de producţie diferite la fabricarea aceluiasi produs (flexibilitate de proces). Din punct de vedere al flexibilităţii, procesele tehnologice pot alcătui sisteme cu flexibilitate naturală, rigide sau cu flexibilitate artificială. In categoria proceselor cu flexibilitate naturală sunt incluse procesele manuale

sau semimecanizate, in care masinile si utilajele pot fi folosite in funcţie de cerinţe, in orice succesiune, pentru aplicarea unei tehnologii de prelucrare. Procesele rigide presupun parcurgerea unor faze tehnologice prestabilite, cu instalaţii mecanizate sau automatizate; in acest caz schimbarea fabricaţiei produsului sub aspect calitativ sau cantitativ presupune modificarea liniei tehnologice, redimensionarea utilajelor si a fluxului de materiale. Sistemele cu flexibilitate artificială se folosesc de obicei in tehnologiile de prelucrare-asamblare si se bazează pe utilizarea roboţilor industriali si a masinilor unelte cu comandă program. Durata necesară efectuării unui proces tehnologic, pornind de la materii prime pană la obţinerea produsului finit reprezintă ciclul de fabricaţie. In timpul unui proces tehnologic apar mai multe faze tehnologice sau faze de fabricaţie. O fază tehnologică grupează mai multe operaţii, care se efectuează intr-o anumită succesiune.In general un proces tehnologic este alcătuit din următoarele faze:_ pregătirea sau condiţionarea materiilor prime si materialelor;_ procesarea propriu-zisă, care include operaţiile principale de obţinere a semifabricatelor, a produselor brute sau a produselor finite;_ finisarea sau prelucrarea pentru comercializare;_ valorificarea/eliminarea produselor secundare (subproduse, deseuri etc.). Procesarea propriu-zisă se bazează fie pe tehnologii de transformare, fie pe tehnologii de prelucrare-asamblare. Tehnologiile de transformare utilizează procedee bazate pe modificarea structurii materiei, prin transformări fizico-chimice, chimice s.a., asa cum se intalnesc in industriile: chimică, alimentară, farmaceutică, metalurgică etc. Tehnologiile de prelucrare-asamblare se referă in special la prelucrarea mecanică, fără modificarea structurii materiei, ci doar a formei, dimensiunilor, cu sau fără reunirea părţilor intr-un intreg. Operaţiile tehnologice sunt etape distincte ale unui proces tehnologic, prin care se realizează o anumită transformare. Operaţiile tehnologice cu grad mare de generalitate, care se intalnesc in realizarea mai multor procese tehnologice distincte sau care se pot repeta chiar in cadrul aceluiasi proces tehnologic sunt denumite si operaţii tip (unitare). De exemplu, cele mai multe dintre operaţiile fizice sunt comune mai multor procese tehnologice, pentru obţinerea de produse diferite sau similare. Operaţiile tip, ca bază teoretică comună mai multor fabricaţii, se realizează după principii tehnologice identice, folosind utilaje asemănătoare, diferenţele constand in: condiţiile de lucru si sistemele materiale proprii fiecărei fabricaţii. Operaţiile tehnologice au fost clasificate, in funcţie de mai multe criterii de sistematizare: natura operaţiilor, efectul tehnologic, principiul tehnologic s.a. După natura si principiul tehnologic care guvernează desfăsurarea lor, operaţiile tehnologice au fost clasificate astfel:_ Operaţii mecanice, care nu schimbă starea materială: operaţiile de transport, dozarea, depozitarea;_ Operaţii fizice si fizico-chimice, cu schimbarea stării materiale:_ operaţii dinamice: mărunţirea, separarea, sortarea, amestecarea etc.,_ operaţii termice: incălzirea, răcirea, pasteurizarea etc.,_ operaţii cu transfer de substanţă: uscarea, extracţia etc.;_ Operaţii chimice: neutralizarea, alchilarea, polimerizarea etc.;_ Operaţii biologice: biochimice si microbiologice. După modul cum acţionează asupra materialelor, operaţiile tehnologice au fost grupate in următoarele clase:_ Operaţii cu schimbarea stării fizice: topirea, solidificarea, evaporarea, condensarea, cristalizarea etc;_ Operaţii cu schimbarea formei si locului materialelor (amestecare - separare si aglomerare – divizare): brichetarea, malaxarea, aglomerarea, mărunţirea, sortarea, sedimentarea etc.;_ Operaţii chimice si biochimice: alchilarea, polimerizarea, oxidarea, fermentarea etc.;_ Operaţii auxiliare: dozarea, măsurarea, transportul, ambalarea etc. Cateva dintre operaţiile fizice si fizico-chimice, bazate pe fenomene de transfer (de impuls, de căldură si de substanţă) sunt prezentate sub formă tabelată in continuare. In tabelul 1.1, pentru fiecare operaţie tip in parte sunt precizate următoarele: scopul operaţiei si principiul tehnologic; utilajele necesare; factorii care influenţează operaţia; indicatorii tehnico-economici. După cum reiese si din tabelul 1.1, in funcţie de scopul urmărit, de dotarea tehnică existentă si de natura materialelor supuse prelucrării, o anumită transformare a materialelor se poate realiza in mai multe moduri. De exemplu, separarea unui material dintr-un amestec se poate efectua prin mai multe procedee, bazate pe principii tehnologice diferenţiate: sedimentare, filtrare, centrifugare, extracţie, distilare etc. Procedeul aplicat pentru realizarea mai multor operaţii poartă numele de tehnică de lucru. Spre exemplu, tehnica centrifugării este aplicabilă pentru centrifugare, pentru filtrare, pentru desicare. S-a specificat anterior că pentru a realiza o anumită transformare a materialelor (produselor) sunt necesare anumite utilaje, aparate sau agregate. In literatură s-a adoptat următoarea terminologie:_ masină – sistem tehnic cu organe principale in miscare, care efectuează lucru mecanic sau care transformă energie mecanică (primeste / cedează); exemple: pompe, masini electrice, masini de transport, masini de prelucrare (aschiere, laminare etc.), combine s.a._ aparat - dispozitiv static, fără organe principale in miscare, care realizează o transformare intre două forme de energie, diferită de cea mecanică; exemple: cazane de abur, acumulatoare electrice etc._ agregat – grup de masini cuplate intre ele, dintre care cel puţin una este o masină de forţă (generatoare sau motoare)_ utilaj – ansamblul masinilor, aparatelor, instrumentelor de măsură etc., necesare pentru desfăsurarea unei lucrări intr-o unitate industrială; exemple: reactoare s.a._ instalaţie – ansamblul utilajelor necesare desfăsurării unei operaţii, unei faze tehnologice sau unui proces.

7 termenul de amestecare este folosit pentru amestecarea solidelor; pentru amestecarea fluidelor sau a fluidelor cu corpuri solide se foloseste denumirea de agitare, iar pentru amestecuri consistente cea de malaxare sau de frămantare8 sistemele eterogene disperse sunt formate din cel puţin două faze: faza dispersă (solid, lichid) si faza dispersantă (lichid, gaz); exemple de sisteme eterogene: S – L (suspensie), L - L (emulsie), S - G (dispersie gazoasă), L - G (aerosol)9 Sedimentarea dirijată = separarea unor particule solide de alte particule solide cu ajutorul unui fluid (in miscare).

Fluidul utilizat impiedică sedimentarea anumitor particule si antrenează altele. Uneori sedimentarea se realizează concomitent cu deplasarea fluidului.

Starea tehnică si respectarea modului de utilizare ale aparatelor, ale utilajelor, ale instalaţiilor etc. condiţionează cantitatea si calitatea materialelor transformate. Utilajul a cărui caracteristici tehnico-funcţionale dictează desfăsurarea procesului tehnologic, in sensul că determină capacitatea de producţie se numeste utilaj principal, iar operaţia care se desfăsoară in acel utilaj se numeste operaţie conducătoare. Pentru reprezentarea grafică a procesului tehnologic se utilizează schema tehnologică (schema tehnică) sau schema tehnologică de legături (schema de operaţii, schema de flux, schema bloc de fabricaţie). Schema tehnologică redă modul de desfăsurare al procesului tehnologic, prin reprezentarea convenţională a utilajelor si a fluxului tehnologic, iar schema tehnologică de legături indică desfăsurarea procesului tehnologic pe flux. Fluxul tehnologic reprezintă succesiunea logică a tuturor operaţiilor dintr-un proces tehnologic, cu evidenţierea intrărilor/iesirilor de materiale pentru fiecare operaţie in parte. Pentru exemplificare, in figura 1.1 este prezentată schema tehnologică de fabricare a painii, cu flux pe verticală, iar in figura 1.2 este redată schema de operaţii corespunzătoare. In schema tehnologică, din figura 1.1, sunt reprezentate convenţional, prin simboluri, utilajele in succesiunea corespunzătoare desfăsurării operaţiilor din procesul tehnologic de fabricaţie a painii. După cum se observă, intr-o schemă tehnologică se pot indica si: amplasarea utilajelor in flux, traseele pe care le parcurg materialele (inclusiv utilităţile) in timpul procesării s.a. Desi schema tehnologică oferă mai multe detalii privind desfăsurarea procesului tehnologic, uneori aceasta poate fi prea laborioasă, fiind suficient pentru descrierea procesului tehnologic doar de o reprezentare sintetică a fluxului tehnologic; in acest caz se recurge la schema de operaţii. In figura 1.2 este prezentată schema de operaţii corespunzătoare procesului tehnologic de fabricaţie a painii (prin procedeul monofazic), redat si prin schema tehnologică din figura 1.1. Intr-o schemă de flux se indică materialele, care participă si, respectiv, care rezultă din procesul tehnologic (materii prime, produse intermediare, produse finite) si operaţiile tehnologice11, care sunt prezentate in ordinea desfăsurării lor in cadrul procesului tehnologic.

1.4. INDICATORI TEHNICO - ECONOMICIIntr-o economie de piaţă producţia bunurilor materiale este privită atat din punct de vedere al performanţelor tehnice, cat si din punct de vedere al eficienţei economice. O firmă producătoare isi poate lansa si, respectiv, menţine pe o piaţă concurenţială produsele, atunci cand acestea prezintă un anumit nivel de calitate (in raport cu valoarea lor de utilizare) si sunt comercializate la preţuri rezonabile (raportat la anumite cerinţe). De aceea, in desfăsurarea unei activităţi de producţie se urmăreste să se implementeze procese tehnologice care să fie eficiente din punct de vedere economic. Varianta optimă se alege incă din fazele de cercetareproiectare si de elaborare ale proceselor tehnologice, cu referire la: alegerea materiilor prime si materialelor, proiectarea si construcţia utilajelor / instalaţiilor in care urmează să se desfăsoare operaţiile, stabilirea fluxului tehnologic etc. Sub aspect economic, elaborarea si exploatarea unui proces tehnologic implică costuri de cercetare-dezvoltare, costuri de investiţie si costuri de producţie. Costurile de cercetare-dezvoltare reprezintă cheltuielile efectuate pentru obţinerea resurselor cu privire la cunostinţele tehnologice si la procesele de know-how, pentru a proiecta si a conduce o instalaţie, un proces etc., pentru a dezvolta procesele deja existente s.a.m.d. Costurile de investiţie reprezintă cheltuielile necesare pentru a construi instalaţiile etc., cu referire la materiale, manoperă, energie s.a. Costurile de producţie reprezintă suma costurilor legate de conducerea si exploatarea instalaţiilor in timpul desfăsurării procesului tehnologic, cu referire la materii prime, manoperă, utilităţi s.a. S-a constatat că, pană la un anumit nivel, o dată cu cresterea costurilor de cercetare-dezvoltare, costurile de investiţie si de producţie scad. De aceea, pentru a produce bunuri in condiţii de eficienţă economică, este preferabil ca să se găsească raportul optim intre toate aceste categorii de costuri. Pentru aprecierea economică a unui proces tehnologic se utilizează diversi indicatori, cum ar fi: consumul de materii prime si de materiale, consumul de energie, randamentul procesului, calitatea produsului obţinut, intensitatea procesului de producţie, investiţia specifică, costurile de producţie s.a. Acesti indicatori au fost clasificaţi in următoarele grupe:_ indicatori de bază ai activităţii economice: producţia globală, producţia netă, producţia fizică, producţia marfă, producţia marfă vandută si incasată;_ indicatori de eficienţă economică: productivitatea muncii, costurile de producţie, rentabilitatea etc.;_ indicatori tehnico-economici: consumuri specifice, capacitatea de producţie etc.Indicatorii tehnico-economici sunt mărimi scalare, care caracterizează o substanţă, un dispozitiv, un sistem tehnic, o operaţie tehnologică, o fază sau un proces tehnologic atat din punct de vedere tehnic, cat si economic. Indicatorii tehnico-economici folosiţi pot fi incadraţi in clase, după cum urmează:_ indicatori de consum,_ indicatori de utilizare,_ indicatori de mecanizare /automatizare,_ indicatori de calitate.1). Indicatorii de consum reflectă intr-o formă sau alta cantităţile de materiale necesare sau folosite intr-o operaţie tehnologică, intr-o fază de fabricaţie sau intr-un proces tehnologic pentru obţinerea produselor finite. Acesti indicatori permit exprimarea cantitativă a materialelor si produselor care se regăsesc la un moment dat intr-un flux tehnologic, ţinand cont si de gradul lor de utilizare in timpul prelucrării tehnologice. Prin urmare, indicatorii de consum caracterizează fluxul de materiale stabilit pentru o operaţie, o fază sau un proces tehnologic. Din punct de vedere economic acesti indicatori se folosesc pentru a stabili cheltuielile materiale teoretice sau efective, care se regăsesc in costurile de producţie.In categoria indicatorilor de consum sunt inclusi:→ consumurile specifice,→ randamentul (in produs).Consumul specific (Cs) exprimă cantitatea de materie primă, de material sau de utilităţi necesară /folosită intr-un proces tehnologic pentru obţinerea unei unităţi de produs finit.

unde: Mi - cantitatea de materie primă / material / utilităţi necesară / folosită intr-un proces tehnologic;Pf – cantitatea de produs finit obţinută. Prin urmare, in funcţie de natura materialelor (dintr-un proces tehnologic) care se iau in calcul, există consumuri specifice de materii prime, consumuri specifice de materiale auxiliare, consumuri specifice de utilităţi (apă, aer tehnic, gaz inert, abur, energie etc.). In funcţie de mărimile considerate, consumul specific se exprimă in: t/t, kg/t, m3/m3, kWh/t s.a.m.d. In funcţie de modul de calcul, consumul specific poate fi teoretic (Cs ),programat (Cs ) sau real (Cs ). Cs nu ţine cont de pierderile de fabricaţie si de posibilitatea formării produselor secundare. Cs se stabileste ţinand cont de nivelul tehnologic la un moment dat12 si se recalculează periodic; Cs se mai numeste si normă tehnică de consum. Cs se calculează pe baza bilanţurilor de materiale, fiind influenţat de: calitatea materiei prime, nivelul tehnic al utilajelor s.a. In concluzie, consumurile specifice teoretice si, respectiv, programate reprezintă limitele de consum minime si, respectiv, maxime admise pentru realizarea unui produs, in timp ce consumurile specifice reale reprezintă consumurile realizate in urma desfăsurării activităţii productive. In aceste condiţii se consideră că un proces tehnologic este aplicat in condiţii de eficienţă economică (costuri de producţie mai mici, beneficii mai mari)13 atunci cand:

Consumurile specifice reale reflectă in mare măsură cheltuielile materiale necesare pentru fabricaţia produsului finit. Astfel, variaţia consumurilor specifice in timp oferă indicaţii cu privire la conducerea si realizarea producţiei. In scopul reducerii costurilor de producţie se impune perfecţionarea tehnologiilor, valorificarea judicioasă a resurselor materiale si umane etc., pentru a reduce periodic normele tehnice de consum.

Randamentul in produs (η) reprezintă raportul procentual intre cantitatea reală de produs finit obţinută (Pr) si cantitatea teoretică posibilă (Pt). Pornind de la această relaţie, in anumite situaţii randamentul se poate calcula si ca raportul intre consumurile specifice teoretice si consumurile specifice reale:

Randamentul reflectă gradul de utilizare al materiilor prime in timpul desfăsurării procesului tehnologic, cu referire la transformarea lor cantitativă in produse principale. Datorită pierderilor tehnologice si produselor secundare care apar in diferite faze de fabricaţie, cantitatea de produs finit obţinută prin aplicarea unui proces tehnologic este mai mică decat cantitatea de produs finit teoretică, ceea ce inseamnă că randamentul real (ηr) este subunitar14. După cum se observă, pentru a creste eficienţa economică a unui proces tehnologic este recomandat să se imbunătăţească continuu tehnologiile de fabricaţie, astfel incat să se utilizeze raţional resursele materiale si să se reducă pierderile tehnologice: In cazul in care se calculează randamentul pe operaţii sau pe faze tehnologice, randamentul global al procesului tehnologic se exprimă ca produsul randamentelor parţiale (pe operaţii/ faze):

Pentru anumite tipuri de transformări, in funcţie de particularităţile proceselor tehnologice randamentul poate fi redat prin expresii proprii, după cum este indicat in exemplele următoare:_ In industriile de prelucrare a materialelor, randamentul se exprimă prin raportul intre cantitatea de materie primă necesară (teoretic) pentru obţinerea produsului finit (Mt) si cantitatea de materie primă efectiv consumată in proces (Mr).

_ In industria chimică in cazul proceselor chimice reversibile care se produc prin reacţii de forma MI Mt este definită conversia (C) ca raportul (exprimat procentual) intre cantitatea de materie primă transformată la o singură trecere prin zona de reacţie Mt si materia primă introdusă in sistem Mi.

_ Tot in industria chimică, in cazul in care dintr-un proces rezultă simultan mai multe produse prin reacţii consecutive sau paralele, dar numai unul dintre acestea prezintă importanţă economică deosebită, randamentul in produsul principal se exprimă prin selectivitatea (S) sistemului pentru produsul respectiv. Această mărime este dată de raportul intre cantitatea de produs finit (Pf) si cantitatea totală a produselor obţinute in procesul chimic considerat (ΣPt).

2). Indicatorii de utilizare caracterizează eficienţa unui aparat, a unui utilaj sau a unei instalaţii intr-un anumit interval de timp. Din punct de vedere economic acesti indicatori se folosesc pentru a calcula cheltuielile referitoare la construcţia si montajul utilajelor, pentru a stabili costurile de investiţie pentru un proces tehnologic si cotele de amortizare (ale utilajelor) din costul unitar al produselor.Indicatorii de utilizare sunt impărţiţi in două categorii:→ indicatori de utilizare intensivă: capacitatea de producţie, producţia specifică, producţia orară→ indicatori de utilizare extensivăCapacitatea de producţie (Cp) reprezintă cantitatea maximă de produs rezultat (Pf) sau de materie primă (Mp) prelucrată intr-un aparat, intr-un utilaj sau intr-o instalaţie in condiţii optime de exploatare intr-un anumit interval de timp (t) si se exprimă in t/zi, t/an, m3/h etc:

Practic, Cp indică producţia maximă realizată in utilajul (instalaţia) folosit la parametrii optimi, raportată la o anumită durată. Producţia efectiv realizată depinde de capacitatea de producţie, dar este influenţată si de gradul de utilizare a capacităţii de producţie a utilajului. Cunoasterea capacităţii de producţie a utilajelor este necesară pentru dimensionarea liniilor tehnologice, iar cresterea capacităţii de producţie prin folosirea intensivă a utilajelor influenţează favorabil eficienţa economică. Producţia specifică (Psp) reprezintă capacitatea de producţie raportată la unitatea dimensională a unui utilaj. In procesele tehnologice Psp este calculată ca fiind producţia realizată (Preal) intr-o unitate de timp (tef) in funcţie de dimensiunea caracteristică a utilajului (ki), unde dimensiunea caracteristică a utilajului reprezintă unitatea de suprafaţă sau de volum al spaţiului de lucru care ii defineste regimul de funcţionare:

Practic, mărirea producţiei specifice pentru aceeasi producţie realizată se bazează pe reducerea dimensiunilor utilajelor, ceea ce inseamnă o reducere a costurilor de investiţii (cheltuieli de construcţie, de montaj si de reparaţii).

Ca expresie a gradului de utilizare al utilajului, in anumite situaţii se calculează si randamentul utilajului sau producţia orară, cu ajutorul relaţiei:

unde: Ph – producţia orară a utilajului;Pa – producţia anuală a secţiei/ intreprinderii;Nu – numărul de utilaje din spaţiul de producţie;td – timp disponibil.Indicatorii de utilizare extensivă se referă la durata de folosire a utilajului in raport cu timpul calendaristic disponibil:

unde: Iue – indicator de utilizare extensivă;tact - timpul de folosire a utilajului;tcalend – timpul calendaristic disponibil.In practică, pentru stabilirea timpului de folosire a utilajului se ţine cont de regimul de funcţionare (continuu / discontinuu) si de organizarea producţiei (in flux continuu, pe schimburi etc.). De aceea cresterea valorilor indicatorilor de utilizare extensivă, pentru a asigura productivitatea maximă a utilajelor se bazează fie pe reducerea timpului de inactivitate (pentruintreţinere, pentru reparaţii s.a.), fie pe reducerea timpului auxiliar (pentru incărcarea-descărcarea utilajului, pentru schimbarea regimului de lucru s.a.). Aceste modificări trebuie efectuate astfel incat să nu conducă la suprasolicitarea utilajului si la uzura fizică prematură. 3). Indicatorii de mecanizare/ automatizare reflectă nivelul tehnic al procesului tehnologic, in relaţie cu eficienţa economică. De exemplu, gradul de mecanizare, care reprezintă raportul (exprimat procentual) intre volumul lucrărilor executate mecanic si volumul total al lucrărilor executate,influenţează pozitiv productivitatea muncii.4). Indicatorii de calitate permit caracterizarea calitativă a produselor, in relaţie cu gradul de satisfacere a necesităţilor pentru care au fost obţinute. Indicatorii de calitate sunt prevăzuţi in fisele tehnologice si normele tehnice (standardele) de produse, fiind periodic revizuiţi, concomitent cu cresterea nivelului tehnologic si mărirea exigenţelor consumatorilor. Evaluarea si estimarea calităţii se realizează prin metode si procedee specifice, rezultatele obţinute fiind exprimate, de cele mai multe ori, prin indicatori specifici (determinaţi prin metode statistico-matematice). Acesti indicatori sintetizează fie o anumită grupă de caracteristici, fie totalitatea caracteristicilor unui produs. Indicatorii sintetici ai calităţii pot fi stabiliţi in fiecare etapă a fluxului logistic al produselor, fiind utilizaţi in oricare dintre următoarele situaţii: evaluarea calităţii produselor si proceselor, evaluarea calităţii loturilor de produse si evaluarea calităţii producţiei la furnizor.Calimetria, prin indicatorii sintetici ai calităţii sau indicatorii noncalităţii, oferă informaţiile necesare pentru:_ conducerea / optimizarea procesului tehnologic astfel incat să se atingă in timpul procesării nivelul de calitate prestabilit;_ stabilirea nivelului calităţii medii a producţiei la un moment dat;_ stabilirea costurilor calităţii.

CAPITOLUL 2TEHNOLOGII IN INDUSTRIA ALIMENTARĂ2.1. Procese tehnologice in industria panificaţiei2.2. Procese tehnologice in industria băuturilor alcoolice2.3. Procese tehnologice in industria laptelui2.4. Procese tehnologice in industria pesteluiLa nivel mondial este necesar a se rezolva problemele alimentare, ţinand cont de evoluţia populaţiei, valorificarea resurselor, precum si de alţi factori socio-economici. De aceea, securitatea alimentară este legată conceptual de producţia, distribuţia si consumul de alimente. Prin urmare, in relaţie cu securitatea alimentară, alimentele, ca mărfuri, au un rol bine definit sub aspect socio-economic. In Romania, producţia de produse alimentare reprezintă circa 20% din producţia industriei prelucrătoare. Ţinand cont de structura producţiei industriale la nivel naţional in perioada 1995-2000, putem afirma că producţia industriei alimentare, raportată la producţia industrială, a variat in această perioadă intre 16,1% si 18,2% (excepţie 13,9% in 1999)1. In ceea ce priveste procesarea industrială a alimentelor, aceasta a cunoscut o dinamică sub aspect conceptual, fiind influenţată de progresul tehnic si de comportamentul consumatorilor. Practic, au apărut tehnologii noi, s-au imbunătăţit variantele tehnologice existente, s-au multiplicat procedeele tehnologice, precum si tehnicile si metodele de lucru sau /si de analiză ale proceselor. Procesarea industrială a alimentelor se bazează pe combinarea proceselor biologice, chimice si fizice, in funcţie de natura materiilor prime si, respectiv, a produselor finite ce se doresc a se obţine. Materiile prime folosite in industria alimentară sunt in principal materiale biologice, care prezintă caracteristici neomogene si care variază in timp, sub aspect calitativ, in limite mari; alte particularităţi importante cu privire la materiile

prime sunt biodiversitatea materiilor agro-alimentare si sezonalitatea producţiei agricole. Procesele tehnologice in industria alimentară sunt influenţate de particularităţile materiilor prime, de unde rezultă si aspectele specifice cu privire la tehnologiile alimentare:- operaţiile si procedeele tehnologice pot fi foarte variate (chiar si pentru obţinerea aceluiasi produs);- procesele tehnologice sunt relativ flexibile, datorită modificării continue a parametrilor tehnologici.In industria alimentară se folosesc o serie de metode si de procedee de conservare, care diferă prin principiul de conservare si, respectiv, prin modalităţile de realizare. In consecinţă, clasificarea tehnologiilor alimentare se face in funcţie de natura materiilor prime sau a produselor finite, precum si de natura proceselor tehnologice aplicate:1. După natura principalelor materii agroalimentare se disting: tehnologia valorificării laptelui; tehnologia valorificării animalelor pentru carne; tehnologia valorificării pestilor si vieţuitoarelor acvatice; tehnologia valorificării cerealelor; tehnologia valorificării sfeclei si trestiei de zahăr; tehnologia valorificării materiilor oleaginoase; tehnologia valorificării materiilor alimentare neconvenţionale (deseuri alimentare, biomasă, materiale dirijate spre furaje etc.); tehnologia pentru fabricarea produselor alimentare complexe (catering,…) s.a.2. După natura produselor finite se disting: tehnologia laptelui si a produselor derivate; tehnologia cărnii si a produselor din carne; tehnologia morăritului; tehnologia panificaţiei si a produselor făinoase; tehnologia zahărului; tehnologia produselor zaharoase; tehnologia băuturilor nealcoolice si a apelor minerale; tehnologia berii etc.3. In funcţie de natura proceselor care au loc, se disting:- tehnologii de prelucrare cu menţinerea caracterului de produs netransformat (condiţionarea cerealelor, condiţionarea fructelor si legumelor proaspete);- tehnologii de prelucrare prin metode fizico-chimice (tehnologia morăritului, tehnologia zahărului, tehnologia uleiului);- tehnologii de conservare a produselor alimentare perisabile (la obţinerea produselor derivate din carne, din fructe etc.);- tehnologii de prelucrare prin metode biotehnologice (tehnologia berii, tehnologia produselor lactate acide etc.).2.1. PROCESE TEHNOLOGICE ÎN INDUSTRIA PANIFICAŢIEIProdusele de panificaţie sunt produse fabricate in principal din aluaturi afanate biologic si coapte. In categoria produselor de panificaţie sunt incluse painea, produsele de franzelărie si specialităţile, precum si anumite sortimente de produse de simigerie. La fabricarea produselor de panificaţie se folosesc in calitate de materii prime de bază următoarele: făină, apă, drojdie pentru panificaţie si sare. Există o mare diversitate de materii auxiliare, care se introduc in fabricaţia produselor de panificaţie si care contribuie fie la imbunătăţirea calităţii produselor, fie la diversificarea gamei sortimentale: zahăr, glucoză, sirop/extract de malţ, fulgi de cartofi, gluten vital, ouă, grăsimi alimentare, lapte si subproduse obţinute prin valorificarea acestuia, seminţe, substanţe condimentare, fibre alimentare, acidifianţi (oţet), conservanţi (propionaţi, sorbaţi s.a.), agenţi oxidoreducători (acid ascorbic s.a.) etc. In industria panificaţiei, in cadrul procesului de producţie se disting următoarele faze de fabricaţie: recepţia cantitativă si calitativă, condiţionarea/ pregătirea materiilor prime si auxiliare, prepararea aluatului, prelucrarea aluatului, coacerea si răcirea produselor, prelucrarea pentru comercializare (sortare, ambalare). După modul de desfăsurare al operaţiilor in timp, procesul tehnologic poate fi discontinuu sau continuu. Condiţionarea materiilor prime se realizează printr-o suită de operaţii, care diferă in funcţie de tipul materiei prime. De exemplu, pentru făină seaplică, după caz, curăţarea cu magnet, cernerea, amestecarea si incălzirea, in timp ce sarea poate fi dizolvată si soluţia obţinută filtrată. Prepararea aluatului constă in frămantarea si fermentarea aluatului. In funcţie de modul de preparare a aluatului, există mai multe procedee de fabricaţie: procedeul monofazic (direct) si procedeele polifazice (indirecte: bifazică si trifazică). Procedeul monofazic presupune introducerea simultană a tuturor materiilor prime (prevăzute in reţetă) in operaţia de frămantare pentru obţinerea aluatului. In procedeele polifazice, prin frămantarea făinii, cu apă si drojdie seprepară in prealabil, ca semifabricate, prospătura sau/si maiaua. Prospătura se obţine prin amestecarea făinii, cu apă si drojdie, cu sau fără adaos de bas. Basul reprezintă o porţiune dintr-o maia fermentată, care este utilizată in procesul tehnologic fie la prepararea prospăturii, fie la prepararea maielei, fie la prepararea aluatului. Maiaua se prepară prin frămantarea făinii cu apă si cu drojdie, la care se adaugă prospătură fermentată sau bas. In funcţie de consistenţă, maiaua poate fi fluidă (polis) sau consistentă. Aluatul se obţine prin frămantarea maielei fermentate cu restul de făină si de apă prevăzut in reţetă, impreună cu sarea si celelalte materii auxiliare. Cantităţile de făină, de apă si de drojdie folosite in fiecare etapă de preparare a semifabricatelor prin procedeele polifazice depind in principal de calitatea materiilor prime (făină, drojdie) si sortimentul dorit. Spre exemplificare, in Tabelul 2.1 este indicată reţeta de bază pentru fabricarea painii semialbe de 1 kg, format lung, in care sunt prezentate materiile prime necesare fabricării produsului respectiv, exprimate cantitativ, precum si parametrii tehnologici care trebuie respectaţi in conducerea procesului tehnologic. Procedeul monofazic prezintă avantaje in ceea ce priveste simplificarea procesului tehnologic, scurtarea ciclului de fabricaţie, reducerea pierderilor tehnologice in operaţia de fermentare. Procedeul monofazic se pretează pentru prelucrarea făinurilor albe (cu grad de extracţie mai mic). Comparativ, procedeele polifazice prezintă flexibilitate tehnologică mai mare, utilizează cantităţi mai reduse de drojdie pentru panificaţie si permit obţinerea unor produse de calitate superioară. Se recomandă utilizarea procedeelor indirecte la procesarea făinurilor cu grad de extracţie mai mare si cu un nivel de calitate mai redus. In procedeele de preparare ale aluatului se pot folosi si alte metode: cu prefermenţi, cu adaos de culturi starter de microrganisme s.a. Prefermenţii sunt medii de prefermentare obţinute din drojdie, apă, zaharuri fermentescibile, lapte praf, săruri s.a., care se folosesc in procedeele scurte de preparare a aluatului, pentru imbunătăţirea aromei painii. In ceea ce priveste culturile starter de bacterii lactice, acestea sunt folosite la prepararea unui semifabricat fluid, numit maia (plămadă) acido-lactică; utilizarea maielei acido-lactice la prepararea aluatului permite accelerarea maturizării aluatului si imbunătăţirea aromei painii.

Operaţia de fermentare a semifabricatelor (prospătură/ maia/ aluat) presupune desfăsurarea unor procese biochimice, microbiologice, fizice si coloidale complexe, care să permită obţinerea in final a unui aluat matur, cu proprietăţi reologice specifice. Fermentarea se realizează de obicei in cuve (t=28…30oC), amplasate in camere de fermentare sau direct in sala de producţie. Durata fermentării este variabilă, in funcţie de: procedeul aplicat, temperatură, raportul dintre materiile prime. Sfarsitul fermentării se apreciază senzorial si prin determinarea acidităţii semifabricatelor. In anumite situaţii, pentru făinurile de calitate foarte bună, in timpul fermentării aluatului se execută una sau două refrămantări. In funcţie de regimul de frămantare - fermentare există două procedee de bază pentru fabricarea aluatului: procedeul clasic, cu frămantare lentă (τ =10…20 min.) si fermentare lungă (pană la 2…3 ore/ t=30…32oC) si procedeul intensiv, cu frămantare intensivă (τ = 2…3 min.) si fermentare scurtă (pană la 20…30 min./ t=30…32oC). In practică, se aplică un regim de preparare a aluatului combinat, in funcţie de natura produselor finite si calitatea materiilor prime (cu referire la făină). Prelucrarea aluatului constă de obicei in: divizarea, premodelarea, modelarea si fermentarea finală (dospirea). Uneori intre premodelare si modelare se realizează un repaus intermediar al aluatului sau o predospire. Prin divizare, cu ajutorul masinii de divizat, masa de aluat fermentat este porţionată in bucăţi, masa nominală a bucăţii de aluat fiind stabilită in funcţie de masa produsului finit si de pierderile tehnologice care intervin la fermentare finală, la coacere si la răcire. Premodelarea sau rotunjirea bucăţilor de aluat are drept scop imbunătăţirea structurii porozităţii painii, in timp ce prin modelare se dă bucăţilor de aluat forma dorită, prestabilită produsului finit. Fermentarea finală este operaţia prin care se urmăreste acumularea gazelor de fermentare in bucăţile de aluat, in vederea obţinerii unui produs afanat, cu formă si volum corespunzător. De aceea conducerea corectă a operaţiei este hotăratoare in obţinerea caracteristicilor de calitate ale produselor de panificaţie. Fermentarea finală a bucăţilor de aluat se realizează in dospitoare (dulap, tunel, cu leagăne etc.). Durata de dospire este variabilă (10…70 min.), in funcţie de: calitatea aluatului (natura si calitatea făinii), sortimentul de produs finit, masa nominală a produsului. Coacerea este operaţia prin care aluatul este transformat in produs finit, cu aport de energie termică. Produsele de panificaţie se obţin in urma unor transformări fizico-chimice si coloidale, microbiologice si biochimice Operaţia de fermentare a semifabricatelor (prospătură/ maia/ aluat) presupune desfăsurarea unor procese biochimice, microbiologice, fizice si coloidale complexe, care să permită obţinerea in final a unui aluat matur, cu proprietăţi reologice specifice. Fermentarea se realizează de obicei in cuve (t=28…30oC), amplasate in camere de fermentare sau direct in sala de producţie. Durata fermentării este variabilă, in funcţie de: procedeul aplicat, temperatură, raportul dintre materiile prime. Sfarsitul fermentării se apreciază senzorial si prin determinarea acidităţii semifabricatelor. In anumite situaţii, pentru făinurile de calitate foarte bună, in timpul fermentării aluatului se execută una sau două refrămantări. In funcţie de regimul de frămantare - fermentare există două procedee de bază pentru fabricarea aluatului: procedeul clasic, cu frămantare lentă (τ =10…20 min.) si fermentare lungă (pană la 2…3 ore/ t=30…32oC) si procedeul intensiv, cu frămantare intensivă (τ = 2…3 min.) si fermentare scurtă (pană la 20…30 min./ t=30…32oC). In practică, se aplică un regim de preparare a aluatului combinat, in funcţie de natura produselor finite si calitatea materiilor prime (cu referire la făină).Prelucrarea aluatului constă de obicei in: divizarea, premodelarea, modelarea si fermentarea finală (dospirea). Uneori intre premodelare si modelare se realizează un repaus intermediar al aluatului sau o predospire. Prin divizare, cu ajutorul masinii de divizat, masa de aluat fermentat este porţionată in bucăţi, masa nominală a bucăţii de aluat fiind stabilită in funcţie de masa produsului finit si de pierderile tehnologice care intervin la fermentare finală, la coacere si la răcire. Premodelarea sau rotunjirea bucăţilor de aluat are drept scop imbunătăţirea structurii porozităţii painii, in timp ce prin modelare se dă bucăţilor de aluat forma dorită, prestabilită produsului finit. Fermentarea finală este operaţia prin care se urmăreste acumularea gazelor de fermentare in bucăţile de aluat, in vederea obţinerii unui produs afanat, cu formă si volum corespunzător. De aceea conducerea corectă a operaţiei este hotăratoare in obţinerea caracteristicilor de calitate ale produselor de panificaţie. Fermentarea finală a bucăţilor de aluat se realizează in dospitoare (dulap, tunel, cu leagăne etc.). Durata de dospire este variabilă (10…70 min.), in funcţie de: calitatea aluatului (natura si calitatea făinii), sortimentul de produs finit, masa

nominală a produsului. Coacerea este operaţia prin care aluatul este transformat in produs finit, cu aport de energie termică. Produsele de panificaţie se obţin in urma unor transformări fizico-chimice si coloidale, microbiologice7 si biochimice Vinul, de asemenea, băutură alcoolică nedistilată are o concentraţie alcoolică ce variază intre 8-14% pentru vinurile naturale si poate ajunge pană la 18% la vinurile alcoolizate. Extractul vinului variază in general intre 1,5-2g % pentru vinurile albe, 2-3g% pentru cele rosii, fiind mult mai mare la vinurile dulci sau licoroase. Extractul este compus din glucide, hexoze (fructoză, glucoză), 0,1-0,2g% pentoze (arabinoză, xiloză) 0,65-1,62g%; substanţe proteice 0,02-0,09g% (peptone, aminoacizi, urme de proteine); elemente minerale 0,15-0,30g% (K, Mg, Ca, Na, Fe si in cantităţi mai mici Al, Cu, As, Zn, Si, Mn, Pb si uneori − 2−4 Cl ,SO , F, Br, I), vitamine (PP, B1, B6, B2, acid pantotenic, biotină, mezoinozitol, acid paraaminobenzoic, acid ascorbic, ciancobalamină, acid pteroilglutamic). Băuturile alcoolice distilate, cunoscute si sub denumirea de rachiuri (naturale sau industriale), au o compoziţie mai puţin complexă. Concentraţia alcoolică variază in limite foarte largi, 20-50% si chiar mai mult. Extractul are valori foarte mici, in general sub 1g%, dar in cazul lichiorurilor poate depăsi 4g%.A. Tehnologia de obţinere a băuturilor slab alcooliceBerea este o băutură slab alcoolică, nedistilată, spumantă cu gust si aromă caracteristice. Sortimentele de bere se clasifică in funcţie de: culoare, materii prime folosite (malţ, drojdie), particularităţi tehnologice (pentru sortimentele speciale).Pentru fabricarea berii se folosesc următoarele materii prime si auxiliare: malţ, inlocuitori de malţ, apă, drojdie, hamei (preparate), preparate enzimatice. Utilizarea materiilor prime in fabricaţia berii se face ţinand cont de următoarele criterii: instalaţiile existente in fabrică, natura si capacitatea depozitelor, tradiţia (sortimentul dorit). Alegerea judicioasă a materiilor prime sub aspect calitativ si cantitativ permite reducerea costurilor de producţie si cresterea calităţii produselor finite.Malţul este principala materie primă si se obţine prin germinarea dirijată a orzului si uscarea malţului verde. Pentru fabricarea malţului se foloseste orz de primăvară (orzoaică) sau de toamnă, soiul de orz influenţand calitatea tehnologică a malţului. Inlocuitorii de malţ sunt produse a căror compoziţie chimică permite folosirea lor in proporţie variabilă (10…65%) in procesul tehnologic de fabricaţie a berii, pentru a inlocui malţul. In calitate de inlocuitori de malţ pot fi folosite: cereale nemalţificate si produse derivate (orz, grisuri din porumb, brizură de orez, grisuri din grau, grisuri de sorg, cereale expandate, fulgi de cereale s.a.), amidonuri modificate (de grau, de porumb, de cartofi), zahăr (sirop sau cristalizat, zahăr invertit), sirop din malţ, sirop din cereale nemalţificate (porumb, orz, grau). De obicei in procesele in care se folosesc inlocuitori de malţ se obţin beri de culoare mai deschisă. Utilizarea inlocuitorilor este determinată in mare măsură de avantajele economice (preţ mai redus) si in mai mică măsură de avantajele calitative. Alături de malţ, apa tehnologică10 constituie o materie primă de bază in procesul tehnologic de fabricaţie al berii. Un indicator important care influenţează calitatea berii este duritatea apei. In funcţie de capacitatea de producţie a fabricii si tehnologia aplicată, consumul de apă variază intre 8,5…13,5 hl/hl bere. In fabricaţia berii se folosesc culturi de drojdii din genul Sacharomyces, ca drojdii de fermentaţie inferioară (S. uvarum) sau ca drojdii de fermentaţie superioară (S. cerevisiae). Culturile starter de drojdii sunt multiplicate in laborator, iar cultura pură de laborator este multiplicată in instalaţii industriale de culturi pure pentru a obţine cultura de producţie, care va fi utilizată in sarjele industriale, la fermentarea mustului. Hameiul se foloseste la fabricarea berii in vederea conferirii gustului amar, plăcut si aromei caracteristice. Utilizarea hameiului contribuie si la limpezirea naturală a berii in decursul procesului tehnologic si imbunătăţeste stabilitatea berii. In funcţie de proprietăţile tehnologice, varietăţile de hamei au fost impărţite in două clase: varietăţi de hamei pentru amăreală si varietăţi de hamei pentru aromă. In prezent varietăţile de hamei pentru aromă, oferind berii o aromă intensă, plăcută si un grad de amăreală mai redus, sunt mai apreciate de către consumatori. In relaţie cu cerinţele in consum, preţul produselor din hamei pentru aromă este mai ridicat. In producţie se folosesc conuri de hamei uscat, presate sub formă de baloţi sau produse din hamei. Produsele din hamei au apărut ca o soluţie pentru inlăturarea dezavantajelor tehnico-economice pe care le prezintă utilizarea conurilor de hamei, in prezent ponderea acestor produse din hamei in producţia de bere fiind de peste 90%. Dintre produsele din hamei folosite in industria berii amintim: măcinisuri normale sau imbogăţite, extracte, concentrate sau produse izomerizate, sub formă de pulberi (pudre), de peleţi (produse granulate) sau de preparate lichide. Preparatele enzimatice, simple sau sub formă de mixturi sunt folosite ca materii auxiliare, pentru a usura brasajul malţului, in special atunci cand se folosesc inlocuitori de malţ. In funcţie de dotarea tehnică si de sortimentul de bere dorit in fabricaţie se pot folosi diferite procese tehnologice, folosind procedee tehnologice variate. Principalele faze de fabricaţie in producerea berii sunt de obicei următoarele:_ condiţionarea (pregătirea) materiilor prime;_ brasajul (plămădirea si zaharificarea plămezii);_ filtrarea plămezii;_ fierberea mustului cu hamei;_ separarea borhotului si trubului;_ fermentarea primară;_ fermentarea secundară (maturarea berii);_ condiţionarea si ambalarea berii.Pentru sortimentele de bere specială pot lipsi sau pot apare suplimentar anumite faze tehnologice, existand anumite particularităţi in conducerea procesului tehnologic.Prezentarea procesului tehnologic de fabricaţie a berii Malţul condiţionat (curăţat) este măcinat13 cu mori cu valţuri sau cu ciocane. Condiţionarea si măcinarea se aplică si inlocuitorilor de malţ sub formă solidă (cereale nemalţificate). Brasajul este faza tehnologică prin care se obţine mustul de malţ. Măcinătura obţinută prin prelucrarea in sarje a malţului si a inlocuitorilor, este amestecată cu apă in cazane de plămădirezaharificare. Necesarul de apă la plămădire variază cu compoziţia mustului si cu tipul berii (tabelul 2.2).

Plămada obţinută, căreia i se adaugă si preparatele enzimatice este supusă unui tratament hidrotermic, prin care substanţele utile din măcinătură sunt solubilizate prin procese biochimice si fizico-chimice dirijate. Brasajul se poate realiza cu una sau mai multe plămezi, folosind unul dintre procedeele tehnologice: prin infuzie, prin decocţie, mixt. Conducerea brasajului se face in funcţie de diagrama de brasaj aleasă (figura 2.1). Diagramele de brasaj, care indică regimul de lucru (temperatură-timp) diferă in funcţie de natura si cantitatea materiilor prime folosite si de sortimentul de bere dorit.

Filtrarea are drept scop separarea mustului de malţ limpede de particule aflate in suspensie si de substanţe precipitate in timpul brasajului (borhotul de malţ15). Aceasta se realizează folosind următoarele echipamente: cazane de filtrare, filtre-presă, filtre-rotative sub vid s.a. Fierberea mustului cu hamei are loc in instalaţii de fierbere, momentul introducerii hameiului in fluxul tehnologic fiind dependent de tipul produsului din hamei utilizat si de gradul de amăreală/aromă dorit. Prin fierberea mustului de malţ cu hamei au loc o serie de procese fizico-chimice si biochimice. Regimul termic depinde de metodele de fierbere si utilajele folosite, după cum urmează:fierberea clasică: durata medie 90…120 min. /100oC;fierberea la presiune joasă (NDK): durata de menţinere 60…70 min. /102-106oC;fierberea la presiune ridicată (HTW): durata 4…10 min./ 120-122Oc (5 min./ 140 oC).După fierberea mustului are loc separarea trubului grosier (la cald), răcirea mustului si limpezirea la rece, pentru indepărtarea trubului fin. Mustul primitiv este aerat, cu aer steril, si apoi este insămanţat cu drojdii (culturi de producţie), cantitatea de cultură necesară fiind de 0,5…1 l cremă densă de drojdie /hl must. Din punct de vedere tehnologic este urmărită, ca principală transformare in must, fermentaţia alcoolică a glucidelor fermentescibile cu formare de alcool etilic si dioxid de carbon, ca produsi principali si aldehide, cetone s.a., ca produsi secundari de fermentaţie. Procesul de fermentaţie se desfăsoară in două etape: fermentarea primară si fermentarea secundară (maturarea). In urma desfăsurăriifermentaţiei primare rezultă berea tanără, in această fază fiind eliminate din sistem si biomasa de drojdie epuizată16 si o parte din dioxidul de carbon. Berea brută sau matură rezultă in urma fermentaţiei secundare a berii tinere, etapă

tehnologică in care se definitivează caracteristicile senzoriale ale berii. Fermentaţia primară se realizează de obicei in linuri sau in tancuri de fermentare, operaţia desfăsurandu-se la rece (tmax. = 8…9oC) sau la cald (tmax. = 10…15oC). Durata fermentării primare este de 5…10 zile, depinzand de modul de conducere al procesului si de instalaţiile aferente. Fermentaţia secundară se realizează la temperaturi sub 4oC, durata operaţiei fiind influenţată de temperatură si de sortimentul dorit (de obicei de peste 15 zile pană la 90 zile). Pentru reducerea duratei totale de fermentare la 17…20 zile in prezent se aplică metode de fermentare in tancuri cilindro-conice, fermentarea completă si maturarea putand fi realizate prin următoarele procedee: fermentare la rece si maturare la rece, fermentare la rece si maturare forţată, fermentare la rece si maturare la cald, fermentare la cald si maturare la rece. Gradul de fermentare (GF) exprimă procentul din extractul total al unui must care a fost fermentat:

unde: ep – extractul mustului primitiv, %;et – extractul in produs fermentat in momentul determinării, %;Pentru conducerea procesului de fermentare a berii este important să se determine următoarele grade de fermentare: gradul final de fermentare, gradul de fermentare in berea tanără si gradul de fermentare al berii la vanzare (tabelul 2.3).

Berea brută este condiţionată prin filtrare si stabilizare. In figura 2.2 este redată schema fluxului tehnologic de fabricaţie a berii. Pentru cresterea duratei durabilităţii minime a berii la vanzare, berea condiţionată (filtrată) astfel obţinută este supusă unor tratamente de pasteurizare sau sterilizare la rece. In funcţie de procedeul aplicat produsului (vrac sau preambalat) se poate realiza tratamentul termic urmat de ambalare (tragerea berii), sau ambalarea urmată de operaţia de pasteurizare/sterilizare la rece. Berea finită, imbuteliată este supusă operaţiei de etichetare. Pentru menţinerea calităţii berii pană la expirarea termenului de valabilitate a produsului, trebuie asigurate condiţiile de depozitare impuse de producători (tdepozit = 4…10oC).

B. Tehnologii de obţinere a băuturilor moderat alcooliceIn funcţie de diverse criterii (materie primă, operaţii folosite s.a.) se deosebesc două tehnologii de bază: de obţinere a vinurilor albe (vinificaţie in alb) si de producere a vinurilor rosii (vinificaţie in rosu). In afara acestora sunt si altele care, insă particularizează una din cele două tehnologii principale.I. Tehnologia de obţinere a vinurilor albe. Vinurile albe ce deţin ponderea in producţia viticolă se obţin din struguri albi, după o tehnologie ce ţine seama de următoarele caracteristici: variaţia mare a conţinutului de zaharuri a strugurilor si musturilor; un echipament enzimatic (indeosebi oxidazic) mai bogat; fermentarea mustului in absenţa părţilor solide ale boabelor etc. Culesul si transportul strugurilor trebuie efectuate astfel incat să se evite contactul fazei lichide cu părţile solide ale boabelor prin spargerea acestora, iar folosirea SO2 pe struguri nu inlătură ci, dimpotrivă, accentuează procesul de extracţie. Recepţia cantitativă si calitativă se poate realiza prin metode clasice, dar mai indicate sunt cele moderne. Zdrobitul si desciorchinatul sunt două operaţii obligatorii pentru obţinerea vinurilor albe de calitate. Se efectuează cu bune rezultate, cu ajutorul egrafulopompelor.Sulfitarea mustului cu doze de 60-80 mg/l (in condiţii normale) si 120-200 mg/l (in cazul strugurilor mucegăiţi), se realizează cel mai bine in flux continuu cu ajutorul unor pompe dozatoare. In unele cazuri (durata mare intre cules si prelucrare, temperatură ridicată), jumătate din cantitate se poate administra direct pe struguri.Separarea mustului ravac se poate efectua prin metode statice, dar mai ales dinamice: cameră scurgătoare tip Blacher, scurgător-compresor s.a. Presarea bostinei se realizează cu ajutorul preselor discontinue orizontale pneumatice (tip Willmes), cele continue fiind destinate obţinerii vinurilor de consum curent.

Asamblarea constă in omogenizarea diferitelor fracţiuni de must. Obisnuit, se amestecă mustul ravac cu cel de la presa discontinuă sau cu mustul de la stuţurile I si II, de la presa continuă. Se efectuează inainte sau după limpezire, iar in unele cazuri (musturi foarte tulburi) in etapa postfermentativă.Limpezirea mustului urmată de deburbare se realizează, frecvent, prin decantare gravitaţională timp de 6-18 ore, cu adaos in prealabil al unei cantităţi de SO2 care să asigure un conţinut de SO2 liber de 25-30mg/l.Ameliorarea (corecţia) compoziţiei se face in conformitate cu legislaţia in vigoare, cea actuală permiţand un adaos maxim de 30g/l zahăr si 1,5g/l acid tartric.Fermentaţia alcoolică se derulează in vase de natură si mărimi diferite, cele mai recomandate fiind cele din lemn si cele metalice, cu luarea unor măsuri ca temperatura să se menţină in anumite limite (18-200C). Desi nu este obligatorie, folosirea maielelor de drojdii selecţionate, in cantitate de 3-5% aduce unele avantaje privind declansarea si desăvarsirea fermentaţiei alcoolice.Umplerea golurilor vaselor in care s-a desfăsurat fermentaţia alcoolică se face imediat după terminarea fazei tumultoase, apoi la 4-5 zile si de cate ori este nevoie pană la tragerea vinului de pe drojdie. Această operaţiune denumită si pritoc trebuie efectuată in concordanţă cu caracteristicile materiilor prime si ale produsului finit si cu utilitatea declansării fermentaţiei malo-lactice care, in cele mai multe cazuri, nu este utilă la vinurile albe. Schema tehnologiei de obţinere a vinurilor albe este dată in figura 2.3. II. Tehnologia de obţinere a vinurilor rosii. Vinurile rosii se diferenţiază de cele albe prin anumite caracteristici: culoare, extractivitate, astringenţă s.a. La producerea lor in general, au loc aceleasi fenomene de bază ca la vinificaţia in alb, dar sunt si unele deosebiri cauzate de operaţia specifică – macerarea – fermentarea. Schema de obţinere a vinurilor rosii este descrisă in figura 2.4.

Există mai multe variante tehnologice, determinate mai ales de modalitatea de extragere a compusilor fenolici: cel mai răspandit rămane procedeul clasic de macerare – fermentare pe bostină, cu folosirea unor echipamente moderne care intensifică procesul de vinificaţie. Deoarece substanţele colorante (antocianice) se acumulează in ultima perioadă a procesului de maturare, strugurii se culeg la maturitatea deplină sau la cateva zile mai tarziu, fără a se intra prea mult in faza de supracoacere. Transportul, recepţia si prelucrarea strugurilor se desfăsoară in acelasi mod ca si la vinificaţia in alb, sulfitarea efectuandu-se cu doze cuprinse intre 50-120 mg/l SO2.Macerarea – fermentarea trebuie dirijată si urmărită cu atenţie prin controlul temperaturii (25-280C) al densităţii si al indicilor cromatici de 2-3 ori pe zi. Se realizează prin diverse procedee, in ultima perioadă impunandu-se cisternele rotative metalice (cu sau fără termostatare). Se umplu cu mustuială, lăsandu-se un gol de 15-20%, durata fiind de 24-36 ore si de 48-60 ore pentru cele netermostatate. Pentru omogenizarea mustului se rotesc de două ori, cate 5 minute pe oră, cu alternarea sensurilor.Tragerea vinului de pe bostină se face in momentul in care s-au atins parametrii fizico – chimici si caracteristicile senzoriale dorite, după 36-48 ore (d =1020-1040 Kg/m3), in cazul cisternelor rotative, si după 4-7 zile la vasele statice de macerare – fermentare (7-9% volume alcool).Presarea bostinei fermentate se poate efectua cu prese discontinue, dar cel mai adesea cu prese continue.Asamblarea diferitelor fracţiuni de vin se face in funcţie de categoria ce se urmăreste să se obţină; de regulă, se asamblează vinul ravac cu fracţiunea de la presele discontinue sau cu cele de la stuţul I (si II) de la presarea continuă.Corecţiile de compoziţie se aplică mai rar la vinificaţia in rosu. In continuare, vinurile se menţin in vase pentru desăvarsireafermentaţiei alcoolice si derularea fermentaţiei malo – lactice. In general, se caută să se stimuleze degradarea biologică a acidului malic printr-un regim termic corespunzător (18-220C), o sulfitare moderată, menţinerea pe drojdie si chiar adaos de maiele de bacterii lactice in doze de 5-10%. Tehnologia de obţinere a vinurilor rosii prin maceraţie la cald, se utilizează atunci cand, din diverse cauze (condiţii climatice nefavorabile, atac de mucegai s.a.), strugurii nu acumulează cantitatea suficientă de pigmenţi antocianici. Modalităţile practice de aplicare sunt numeroase. S-a impus, insă, incălzirea mustuielii in totalitate sau parţial scursă folosind ca agent de incălzire must sau aburul supraincălzit, la o temperatură de 700C si o durată de 25-30 minute. III. Tehnologia de obţinere a vinurilor roze Atat din punct de vedere al culorii cat si in ceea ce priveste celelalte caracteristici, vinurile roze sunt considerate ca vinuri intermediare intre cele albe si rosii, de cele mai multe ori apropiindu-se de ultimele.Se obţin prin două procedee:- fără maceraţie prin vinificarea in alb a unor struguri coloraţi;- printr-o usoară maceraţie, cca. 24 de ore, după tehnologia de preparare a vinurilor rosii.IV. Tehnologia vinurilor speciale Vinurile speciale se caracterizează prin indici organoleptici si fizico – chimici specifici determinaţi de particularităţile materiilor prime si de procedeele ce se aplică la elaborarea lor. Din punct de vedere fermentativ – biochimic, toate vinurile speciale au bilanţul de alcool dezechilibrat, ceea ce le diferenţiază net de vinurile demasă sau clasice. Clasificarea generală a vinurilor speciale se face după tehnologia de elaborare si compoziţia lor chimică: vinuri de desert; vinuri spumante si vinuri aromatizate.Tehnologia vinurilor de desert Vinurile de desert sunt vinuri bogate in alcool, zahăr si in calităţi gustativ – olfactive specifice, care sunt consumate in timpul sau după servirea desertului. Ele sunt obţinute din strugurii anumitor soiuri de viţă de vie, cultivate in anumite podgorii, care la maturitatea tehnologică trebuie să acumuleze un conţinut de zahăr specific tipului de vin de desert. In principiu, vinurile de desert rezultă in urma fermentării incomplete a mustului de struguri, sistarea fermenţilor obţinandu-se pe cale artificială sau naturală. Clasificarea se face după tehnologia de elaborare, după conţinutul de alcool si zahăr si in funcţie de originea lor, astfel: vinuri de desert reductive: naturale (propriu-zise, indulcite, alcoolizate); vinuri de desert oxidative: (alcoolizate, alcoolizate si indulcite). După conţinutul de zahăr si conform legislaţiei se obţin următoarele sortimente: demiseci 4-12 g/l; demidulci 12-50 g/l; dulci 50-80 g/l si licoroase cu peste 80g/l.Vinuri de desert naturale se obţin numai din musturi proaspete ca atare sau usor ameliorate in limitele indicilor specifici tipului de vin (fie prin adăugarea de alcool si zahăr, fie prin eliminarea parţială a apei din must prin congelare sau osmoză inversă). Vinurile de calitate din această categorie se obţin din struguri care acumulează la maturitate cel puţin 200g/l zaharuri. In ţara noastră cele mai reprezentative vinuri de desert naturale se obţin in podgoriile:- vinuri albe: COTNARI – Grasă, Fetească albă; PIETROASELE – Grasă; TARNAVE - Fetească albă, Fetească de Ardeal, Pinot gris, Sauvignon, Traminer; MURFATLAR – Riesling italian, Sauvignon, Pinot gris, Chardonnay;- vinuri aromate: COTNARI; PIETROASELE – Tămaioasă; TARNAVE – Muscat Ottonel;- vinuri rosii: MURFATLAR – Pinot Noir, Fetească neagră, Cabernet si Merlot.Vinificaţia in „dulce” in general, se apropie foarte mult de vinificaţia clasică; vinurile aromate se obţin printr-o fermentare – macerare de scurtă durată (24-48 ore), după care se elaborează conform principiilor vinificaţiei in „alb”. Această vinificaţie necesită rezolvarea in practică a două probleme importante: sistarea fermentaţiei mustului la un anumit conţinut de alcool si zahăr si asigurarea stabilităţii biologice a vinului dulce. Vinurile de desert naturale se condiţionează cat mai rapid după sistarea fermentaţiei (tratament complex, refrigerare, filtrare sterilă) si se maturează la butoi cca. 2 ani, menţinandu-se in permanenţă o doză de min. 40mg/l SO2 liber.Vinuri de desert naturale indulcite se obţin din vinuri seci de calitate prin cupajare cu produse enologice ca: must „tăiat”, must cu 3-4% volum alcool „tăiat”, must concentrat dezacidifiat, vin dulce natural, zahăr invertit de struguri.Vinuri de desert reductive alcoolizate. Se obţin, in special, din soiuri aromate, strugurii fiind culesi la un conţinut de cca. 240g/l zaharuri. Schema tehnologică de elaborare a acestor vinuri se aseamănă cu vinificaţia in „dulce” la care se adaugă operaţia de alcoolizare a mustului (mustuielii rosii) cu alcool etilic rafinat de cereale sau vin. Alcoolizarea se face, de regulă, in 2-3 reprize pentru o mai bună asimilare a alcoolului in masa vinului si pentru dirijarea fermentaţiei in vederea sistări acesteia. Vinurile sunt condiţionate si maturizate in butoi, stabilitatea biologică fiind amplificată de conţinutul ridicat de alcool (16% volum si cca. 100g/l zaharuri).

Vinuri de desert oxidative. Denumite si vinuri de lichior, vinurile de desert oxidative se prepară prin alcoolizare sau alcoolizare si indulcire, folosindu-se distilat de vin, must concentrat mai mult sau mai puţin caramelizat si must alcoolizat.După tehnologia de preparare si maturare se deosebesc: vinuri oxidate biologic (Xeres) si vinuri oxidate chimic (Madera, Porto, Malaga, Marsala). Elaborarea acestor vinuri necesită o materie primă ajunsă la usoară supracoacere, strugurii avand un conţinut de zaharuri de 240-250g/l.Vinurile de Xeres (Jerez sau Sherey). Se produc in sudul Spaniei, in regiunea Jerez de la Frontera, din soiurile de bază Palomino si Pedro Xymenes. Sunt vinuri cu un conţinut de 16-20% volum alcool, 10-40g/l zaharuri, de culoare galben pai pană la galben inchis, specifică vinurilor oxidate, cu buchet pronunţat caracteristic, complex si fin, generoase. Cele mai reprezentative sunt tipurile „fino”, „amontillado”, „manzanilla” (vinuri de inaltă calitate), „oloroso” si „rayas”. Particularităţile vinificaţiei primare constă in presarea strugurilor intregi sau usor zdrobiţi pentru a evita imbogăţirea vinurilor cu substanţe tanante. După limpezirea vinului, acesta se alcoolizează cu distilat de vin la 15,5% volum alcool si se depozitează in butoaie pe gol, in pivniţe cu 18-200C. In timpul maturizări la butoi, la suprafaţa vinului se dezvoltă asa – zisele drojdii de Jerez care produc o serie de transformări in componenţa vinului. Pentru asigurarea condiţiilor optime de dezvoltare a drojdiilor pe o perioadă de caţiva ani si pentru obţinerea anumitor tipuri de vinuri, se practică sistemul de cupajare „Solera” care, in principiu, este o cupajare fracţionată secvenţială si in cascadă a vinurilor cu grade diferite de maturizare.Vinurile de Madera. Se prepară in insulele Madera, intr-o gamă variată, cele mai reprezentative fiind Madera sec si Madera dulce. Madera sec este un vin de maceraţie obţinut prin alcoolizarea mustuielii fermentate cu distilat de vin invechit la tărie de 19% volum alcool. Madera dulce se prepară fără maceraţie, mustul se obţine prin presarea strugurilor intregi, iar in timpul fermentaţiei se alcoolizează la un conţinut de cca. 20% volum alcool si cateva zeci g/l zaharuri. Operaţia caracteristică in faza de maturare este cea de maderizare a vinurilor, care constă in expunerea vinurilor unui tratament termic de cateva luni la 45-650C, in prezenţa aerului, după care se maturizează la butoi caţiva ani si se invecheste la sticle.Vinurile de Porto. Se obţin din regiunea Duro – Portugalia si sunt vinuri de maceraţie: mustuiala integrală se fermentează la 8% volum alcool, după care urmează alcoolizarea la 18-20% volum alcool cu distilat de vin crud si macerare cateva săptămani. Alte tipuri de vinuri se obţin prin alcoolizarea mustului după fermentare – macerare la 8% volum alcool. Vinurile de calitate se maturizează in butoaie pline, cca. 2 ani, după care se invechesc la butelii mai mulţi ani.Vinurile de Malaga (Spania). Se prepară dintr-un vin alb sec sau demisec, obţinut conform vinificaţiei in „alb”, la care se adaugă in diferite proporţii: must alcoolizat, must concentrat la foc direct, must concentrat caramelizat si must alcoolizat obţinut din struguri stafidiţi.Vinurile de Marsala (Sicilia). Se prepară dintr-un vin de bază obţinut după schema vinurilor albe seci, la care se adaugă in diferite proporţii: must alcoolizat, must concentrat la foc direct si distilat de vin sau alcool rafinat. C. Tehnologia băuturilor alcoolice distilateBăuturile alcoolice distilate au un conţinut variat de alcool etilic (22-50% vol. alcool) ce provine in băutură in urma procesului de distilare a mediilor vegetale fermentate alcoolic. Datorită varietăţii mari a produselor vegetale fermentate si a tehnicilor diferite de obţinere, băuturile alcoolice distilate se intalnesc intr-o gamă foarte variată de tipuri si sortimente cu caracteristici organoleptice specifice. După natura materiilor prime, tehnologia de obţinere si originea alcoolului, băuturile alcoolice distilate, denumite rachiuri, se clasifică după cum urmează:Rachiuri naturale la care alcoolul provine din materie primă:- rachiuri obţinute din materii prime alcoolice: rachiuri de vin cu băutura reprezentativă COGNAC; rachiuri din tescovina de struguri; rachiuri din drojdie de vin;- rachiuri din materii prime direct fermentescibile: rachiuri din fructe si sucuri de fructe de plantaţie si de pădure (cidru – Calvados, suc de curmale– Arak); rachiuri din sucuri de plante (trestie de zahăr si melasă – Rhum si Tafia, agave – Tequila);- rachiuri din materii prime amidonoase (cereale): rachiuri de masă cu băutura reprezentativă WHISKY; rachiuri din cereale parţial malţificate (Gin, Kornbranntwein, orez – Sake).Rachiuri industriale la care alcoolul provine din spirtul rafinat alimentar: rachiuri aperitive (seci – vodcă, brandy); rachiuri desert – lichioruri.1. Rachiuri naturalea) Tehnologia cognac – ului si a băuturilor tip cognac. Cognac – ul este băutura alcoolică distilată, tare, obţinută din distilat de vin invechit in vase de lemn de stejar, după tehnologia tradiţională de 350 ani, apărută in podgoriile din jurul orasului Cognac – Franţa. In ţara noastră băutura poartă denumirea de vinars, comercializat sub diferite sortimente: Milcov, Dunărea, Tarnave, Dorobanţ, Vasconi, Dacia, Vrancea Extra etc. produse de S.C. Vinalcool Zarea Bucuresti; Vrancea – Focsani, Vaslui. Obţinerea cognac – ului cuprinde următoarele etape tehnologice: elaborarea vinurilor – materie primă; distilarea vinurilor; invechirea distilatelor de vin; cupajarea si condiţionarea distilatelor invechite.Elaborarea vinurilor materie primă pentru cognac. Cognac-ul de calitate se obţine din vinuri care au o anumită compoziţie chimică si indici organoleptici, ce sunt determinate de natura soiurilor si de condiţiile pedoclimatice specifice. Vinurile – materie primă trebuie să aibă un grad alcoolic relativ mic (8-10% volume), aciditate ridicată (minimum 7g/l acid tartric), conţinut minim de taninuri, cu fructuozitate pregnantă, sănătoase si neformate. In Franţa, vinurile pentru cognac se obţin din soiurile albe Folle Blanche si Saint – Emilion, iar in ţara noastră pentru vinars se folosesc următoarele soiuri: Plăvaie, Galbenă, Clairette (Panciu, Odobesti), Zghihară de Husi, Creaţă si Majarcă (Banat), Mustoasă, Iordană si Saint – Emilion (Sebes). Aceste soiuri cultivate in zone cu climat temperat, cu precipitaţii suficiente si soluri calcaroase, se caracterizează prin acumularea unor cantităţi mai mici de zaharuri, mai mare de acizi, arome plăcute ce se innobilează prin invechirea distilatelor. Schema tehnologică de obţinere a vinurilor – materie primă urmăreste prelucrarea rapidă a strugurilor, evitarea oxidării si a macerării, fermentarea totală a zaharurilor la temperaturi relativ joase (sub 200C) si conservarea temporară a vinurilor pe drojdie. După fermentare, trebuie să se evite alterările microbiene, declansarea fermentaţiei malo – lactice si oxidările. Strugurii sunt culesi la un conţinut de zaharuri de 130-170g/l, eliminandu-se strugurii atinsi de mucegai. Mustul nedeburbat se dirijează in vasele de fermentare dotate cu echipamente de răcire, unde se formează spontan sau se

insămanţează cu must in fermentaţie. Nu se recomandă sulfitarea si utilizarea de drojdie selecţionate, deoarece drojdiile din microflora epifită dau distilate cu buchet mai complex si pregnant. După perfectarea fermentaţiei, vinurile sunt trase de pe depozitul grosier de drojdie, astfel ca vinul ce se trimite la distilare să mai conţină 3- 5% drojdie. In cazul in care durata de contact se prelungeste, pot să apară mirosuri neplăcute (hidrogen sulfurat), ca urmare a autolizei drojdiilor si declansării unor boli (oţeţire, floare, fermentaţie propionică, acrilică etc.). din această cauză distilarea vinurilor pentru cognac trebuie terminată pană la sfarsitul lunii februarie, vinurile fiind menţinute pe plin si acidifiate cu acid tartric la aciditatea minimă de 7g/l acid tartric. In cazul vinurilor ce urmează a fi distilate in lunile martie – aprilie, se va proceda la tragerea lor pe drojdie in lunile ianuarie – februarie. Aerarea vinului este admisă numai cand vinul are miros de hidrogen sulfurat, cand se practică o sulfitare, cu cca. 1g/hl SO2.Distilarea vinului. Tehnologia de obţinere a distilatului – materia primă pentru cognac se caracterizează prin: instalaţia de distilare, dublă distilare a vinului si tehnica de distilare. Distilarea vinului se desfăsoară in două etape succesive: in prima etapă, distilarea vinului are loc pană cand la răcitor concentraţia ajunge la 2% vol., cand se obţine distilatul brut (cca. 25% din volumul vinului) cu o concentraţie alcoolică de cca. 30% vol. Distilatul brut rezultat de la trei sarje de vin se supune redistilării, cu scopul fracţionării distilatului de mijloc, ce constituie materia primă pentru cognac si, respectiv, a celorlalte distilate: frunţi, distilat secund si cozi. Tehnica redistilării si a fracţionării este prezentat schematic in tabelul 2.4. cand se obţine distilatul de mijloc cu următoarea compoziţie medie optimă in impurităţii (mg% ml AP): acizi volatili (8); aldehide (5), furfurol (2); esteri (75); alcooli superiori (250).

Pentru recuperarea unei părţi din alcoolul conţinut de distilatul secund sau de cozi si asigurarea unui conţinut optim de impurităţi distilatelor de mijloc ce urmează a fi obţinute, in cognac, se practică trei procedee de distilare: secundul si cozile se adaugă distilatului brut; vinul sau secundul se adaugă distilatului brut si cozile vinului. Primul procedeu este mai des utilizat, insă aceste cupajări se fac cu multă grijă, pentru a se evita cresterea conţinutului de impurităţi in distilatele de mijloc. Uneori cozile denumite si „ape aromate” se colectează separat fiind utilizate la prepararea băuturilor curente.Invechirea distilatelor de vin. Inainte de invechirea propriu – zisă a distilatelor de vin, acestea se analizează chimic si organoleptic in vederea clasificării. Cu această ocazie se depistează eventualele defecte si se procedează la remedierea lor. In general, defectele se elimină prin redistilare sau prin tratare chimică a distilatelor, insă se amplifică costurile si se micsorează conţinutul de substanţe de aromă. Clasificarea dirijează distilatele de calitate medie pentru invechirea de scurtă durată, iar cele de calitate superioară pentru invechirea de durată. Operaţia de clasificare se repetă pe toată durata evoluţiei distilatelor, din 3 in 3 sau din 5 in 5 ani, astfel ca la invechire să rămană distilatele cu insusirile cele mai fine.Perioada de pană la 5 ani, de maturizare a cognac-ului. Distilatul de vin cu tărie de circa 70% vol. alcool plasat in butoaie noi extrage cu viteză mare taninurile din straturile superficiale ale lemnului. Aciditatea creste datorită taninurilor si acizilor volatili ce se formează si pH-ul scade brusc in primii doi ani. Acetalizarea face să dispară gustul de cazan. Cognac-ul la sfarsitul acestei perioade, incă are mirosul distilatelor tinere, cu nuanţă de lemn aburit si o aromă usoară de vanilie. Gustul prezintă o anumită asprime datorită taninurilor neoxidate, iar culoarea este galben deschis.Perioada de la 5 la 10 ani de maturizare a cognac-ului. In această perioadă extracţia taninurilor se micsorează datorită epuizării lor in straturile superficiale ale lemnului. Se produce o oxidare lentă a taninurilor care fac să dispară post – gustul neplăcut si culoarea se intensifică. Aciditatea continuă să crească, in special, a acizilor nevolatili extrasi din lemn. Buchetul cu miros de flori si vanilie incepe să se dezvolte datorită acumulării aldehidei aromatice formate prin etanoliza si oxidarea ligninei.Perioada de la 10 la 30 ani, de invechire propriu – zisă a cognacului. Extracţia taninurilor incetează, conţinutul mărindu-se datorită concentrării prin evaporarea apei si a alcoolului. Vascozitatea si densitatea se măresc, gustul se catifelează, devine usor dulce datorită micsorării gradului alcoolic si formării zaharurilor din hemiceluloze. La cognac-ul foarte vechi apare o nuanţă rancedă si, in acelasi timp, bogat in arome fine si complexe. Culoarea se intensifică cu nuanţă brună-rosie (acaju).Cupajarea si condiţionarea cognac-urilor. Pentru prepararea oricărui tip de cognac apare necesitatea cupajării distilatelor de aceeasi varstă sau de vechimi diferite, iar pentru micsorarea gradului alcoolic trebuie să intervină diluarea cupajului. Cel mai bun procedeu constă in diluarea cu distilate de vin diluate la 20% vol. alcoolic si invechite caţiva ani. Pentru ameliorarea gustului si culorii se adaugă sirop se zahăr si caramel (1-5g/l) preparat cu apă (1:1) si diluat cu distilat de vin la tăria de 30% vol. alcool. Siropul astfel preparat se invecheste caţiva ani la butoi. După prepararea cupajului se aplică următoarea schemă de condiţionare: cleire (clei de peste, gelatină, albus), filtrare, maturare (circa 1 an), refrigerare, filtrare finală. Pentru a preveni imbogăţirea produsului cu metale (Fe, Cu, Ca) se utilizează instalaţiile de turnare si armături antiacide (inox, sticlă) si materiale adecvate (mase filtrante fără Ca si Fe, apă demineralizată pentru clătirea sticlelor).b) Tehnologia rachiurilor de fructe Rachiurile de fructe poartă denumirea fructului din care se obţine, ponderea cea mai mare avand-o rachiul de prune, denumit si ţuică, in diferite sortimente: ţuică curentă cu denumirea de origine (Pitesti,

Văleni, Muscel, Horezu, Pătarlagele, etc.), sliboviţă, ţuică de Turţ. O pondere mai mică o au rachiurile de cirese, mere, pere, caise, dude etc., si fructe de pădure: căpsune, coacăze, afine, etc. La obţinerea rachiurilor de fructe se aplică două tipuri de scheme: fermentarea fructelor zdrobite, si fermentarea numai a sucului de fructe. Ultima schemă se aplică mai rar, deoarece obţinerea sucului se face cu dificultate si conduce la mărirea costului. Schema generală de obţinere a rachiurilor de fructe cuprinde operaţiile tehnologice următoare: recepţia, zdrobirea (separarea samburilor), fermentarea, distilarea (redistilarea), condiţionare, maturizare. Fructele trebuie culese la maturizarea deplină, fără impurităţi, integre si prelucrate cat mai repede. Zdrobirea se realizează cu zdrobitoarea sau tocătoarea de fructe intalnite in industria conservelor, iar eliminarea samburilor se face cu pasatricea. Fermentarea borhoturilor de fructe urmăreste transformarea totală a zaharurilor prin fermentaţie alcoolică, cu randament mare in alcool si intr-un timp cat mai scurt si evitarea altor fermentaţii (acetică, lactică, butirică, etc.). Pentru aceasta se vor adopta următoarele măsuri tehnologice: corijarea pH-ului borhotului cu acizi minerali la valori cuprinse intre 3 si 4, insămanţarea cu maia de drojdie (minim 5%), asigurarea temperaturii de fermentare (22-300C), imersarea „căciulii”, evitarea contactului cu aerul a borhotului fermentat, urmărirea perfectării fermentaţiei alcoolice prin determinarea zaharurilor. Datorită potenţialului scăzut de autoconservare (circa 6% vol. alcool, pH-ul relativ ridicat, lipsa antisepticelor) borhoturile fermentate trebuie dirijate cat mai rapid la distilare. Pentru distilarea borhoturilor, de regulă, se utilizează instalaţii cu blaze, cu preincălzitor de borhot, deflegmator si condensator – răcitor. Concentraţia alcoolică a rachiurilor este cuprinsă intre 28-34% vol. alcool. Unele tipuri de rachiuri mai tari (Sliboviţa) se obţin prin redistilarea rachiului iniţial cu separarea „frunţilor” si „cozilor”. Cupajarea si condiţionarea rachiurilor naturale se face după schemele intalnite la băuturi tip cognac. Exceptand rachiurile de prune care se invechesc circa 3 ani la butoi, celelalte rachiuri de fructe cu aromă pronunţată se maturizează o perioadă de pană la 1 an.c) Tehnologia băuturilor alcoolice distilate obţinute din materii prime amidonoase. Prototipul acestor băuturi il constituie whisky-ul, băutură de origine anglo-saxonă, ce se obţine din malţuri de orz sau de secară sau din cereale zaharificate cu malţ de orz, grau si preparate enzimatice amilolitice. Se prepară două categorii de whisky:Scotch–Whisky, tip Scoţian, cu aromă fină de lemn afumat, ca urmare a utilizării malţurilor uscate la foc direct, obţinute prin arderea diferitelor specii de lemn (turbă sau amestec de turbă cu lemn). Irish–Whisky, tip Irlandez, care se obţine din malţuri neafumate. Tot in această categorie intră si băuturile americane Bourbon Whisky, fabricate numai din porumb (Straight) si din amestecuri de cereale (Blended). Majoritatea tipurilor de whisky se obţin prin distilarea plămezilor fermentate după metoda „pot still”, asemănătoare cu metoda saranteză, iar invechirea (circa 15 ani) distilatului de mijloc se realizează in butoaie de lemn de stejar ca atare sau in vase de lemn provenite de la maturarea unor vinuri sau băuturi speciale (Sherry, Rhum, etc.).Ginul este o băutură obţinută din cereale, in special grau zaharizat si fermentat, plămezile fiind aromatizate cu fructe de ienupăr inaintea distilării. Fructele de ienupăr imprimă rachiului aroma caracteristică răsinii de brad.Romul se obţine din distilarea plămezilor fermentate din melasă de trestie de zahăr in care s-au adăugat plante aromatizante. Distilatul in concentraţie alcoolică de 80-88% vol. si corectat pentru culoare cu caramel, este invechit timp de 3,5,7 ani in vase de stejar, după care se aduce la tăria de comercializare de 40-45% vol.Kornbranntwein este o băutură specifică ţărilor nordice si este preparată din cereale (secară), distilatele obţinute din plămezile fermentate fiind mai mult sau mai puţin purificate si invechite. Conţinutul de alcool al acestor rachiuri variază intre 35-45% vol. alcool.2. Rachiuri industrialeIn obţinerea acestor rachiuri se porneste de la alcool etilic rafinat, care se obţine din materii prime bogate in amidon (porumb, cartofi, alte cereale) supuse unor operaţii de zaharificare cu enzime sau acizi (clorhidric, sulfuric), fermentate alcoolic si distilate. Principalele operaţiuni in obţinerea rachiurilor industriale sunt redate in figura 2.5. Conform clasificării, aceste băuturi alcoolice se prepară din alcool etilic rafinat alimentar din cereale, cartofi si din alte materii prime alcoolice (vin in special).Rachiuri aperitiv seci se clasifică in două categorii: nearomatizate si aromatizate. Din prima categorie fac parte Vodca si Brandy clasice, iar in a doua categorie rachiurile seci aromatizate cu arome naturale, identic naturale sau sintetice (ananas, banane, lămaie, rom, izmă, chimen, etc.).

Vodca este o băutură cu tărie 36-45% vol. alcool, preparată din spirt rafinat alimentar si apă. Pentru a-i imprima calităţile gustativ-olfactive, prepararea vodcii se face după următoarea schemă: alcoolul rafinat obţinut din materiile prime amidonoase se diluează cu apa dedurizată (maxim 40 germane) sau distilată la tăria cerută de sortiment. La unele sortimente, amestecul se alcalinizează usor cu bicarbonat de sodiu si acetat de sodiu (cca. 5 cm3 HCl, 0,1 n /100 cm3), iar la altele se adaugă zahăr (glicerină) cateva grame la litru. Amestecul hidroalcoolic este supus in continuare tratamentului cu cărbune activ prin metoda statică (200g/hl) sau dinamică in coloane umplute cu cărbune.Brandy-ul este o băutură alcoolică preparată din spirt alimentar diluat, invechit in vase de stejar. Unele sortimente se prepară din cupaje de spirt cu distilate de vin, iar altele sunt aromatizate. Rachiurile aromatizate se prepară din următoarea schemă generală: diluarea alcoolului cu apă dedurizată, aromatizarea amestecului cu esenţe specifice, colorarea cu zahăr caramel sau cu coloranţi sintetici alimentari, indulcirea cu zahăr (3-10g/l), filtrare, maturizare circa 30 zile.Lichiorurile sunt băuturi alcoolice preparate pe bază de alcool etilic rafinat, de fermentaţie, zaharuri alimentare, sucuri de fructe, extracte si macerate din plante si fructe, arome si coloranţi alimentari. Ele se prepară ca lichioruri aperitiv, cu o concentraţie alcoolică in jur de 35% vol. alcool si 10% zaharuri (mentă, chimen, gin, coacăze, etc.) si lichiorul desert cu 20- 40% vol. alcool si 20-35% zaharuri. Schema tehnologică cuprinde următoarele operaţii principale: obţinereasucului alcoolizat (macerate, esenţe, arome), prepararea siropului de zahăr, amestecarea materiilor prime si auxiliare, maturarea, filtrarea si imbutelierea. Lichiorurile creme si extra au conţinutul cel mai ridicat de zahăr.2.3. PROCESE TEHNOLOGICE ÎN INDUSTRIA LAPTELUIIn alimentaţia omului laptele constituie alimentul primordial „sangele alb” sau „elixirul vieţii”. Laptele este produsul de secreţie al glandelor mamare ale femelelor mamifere, ce constituie hrana exclusivă a puilor. In general, prin lapte ca produs alimentar se inţelege laptele de vacă, iar in cazul cand se utilizează laptele altor animale, trebuie indicată specia de animal de la care provine (bivoliţă, capră, oaie, etc.). Prin compoziţia chimică complexă si echilibrată in trofine indispensabile organismului uman si animal, laptele este poziţionat in grupa alimentelor naturale valoroase. Datorită acestei „calităţi”, laptele in special cel de vacă, dar si laptele de bivoliţă, capră si oaie, prezintă o deosebită importanţă in alimentaţia umană, atat in stare brută sau prelucrată, cat si sub forma unor produse prelucrate. Din punctul de vedere al conţinutului de grăsime, laptele de consum poate fi: lapte normalizat cu 3,6; 3,0 si 2% grăsime si lapte degresat cu maximum 0,1% grăsime. Din punct de vedere al tratamentului termic, laptele de consum poate fi pasteurizat sau sterilizat. Tehnologia de obţinere a laptelui de consum pasteurizat cuprinde următoarele operaţiuni: recepţia calitativă si recepţia cantitativă;Răcirea laptelui se face la 2-40C, iar depozitarea temporară se realizează in tancuri izoterme verticale sau orizontale pentru menţinerea laptelui la temperatură scăzută pană la efectuarea operaţiei următoare (de obicei, laptele trece direct la prelucrare după recepţia calitativă/cantitativă).Curăţirea laptelui de impurităţi se face prin filtrare, dar cel mai bine prin centrifugare;Normalizarea laptelui se face in scopul aducerii conţinutului de grăsime la o valoare constantă in funcţie de legislaţia in vigoare. De regulă, pentru normalizarea laptelui de consum se foloseste laptele smantanit care se obţine prin separarea grăsimii dintr-o cantitate de lapte integral care se amestecă apoi cu lapte integral in proporţii stabilite prin pătratul lui Pearson sau prin calculul de bilanţ.Omogenizarea laptelui se face in scopul stabilizării emulsiei de grăsime de la o medie > 3,5-5μm pană la o medie de < 2 μm. Omogenizarea se face intr-o singură treaptă de presiune (100-200kgf/cm3), la temperaturi de 60-800C;Pasteurizarea laptelui trebuie să asigure distrugerea aproape in totalitate a microflorei banale si in totalitate a celei patogene. La pasteurizare trebuie să se aibă in vedere ca relaţia timp /temperatură să asigure, pe de o parte, distrugerea lui Mycobacterium tuberculosis (curba 1) si, pe de altă parte, să nu conducă la modificarea proprietăţilor senzoriale si fizico – chimice ale laptelui (curba 2). Rezultă că orice regim de pasteurizare ales, trebuie să se incadreze intre cele două curbe (dreapta 3) ale diagramei Dahlberg.

In continuare urmează dezaerarea-dezodorizarea, răcirea, ambalarea, depozitarea laptelui.Produsele lactate dietetice acide se obţin prin fermentarea culturilor lactice si, in unele cazuri, cu bacterii lactice asociate cu unele specii de drojdii (fermentaţie mixtă). Produsele lactate dietetice acide cuprind: grupa produselor obţinute numai prin fermentaţie lactică (iaurt, lapte bătut, sana, lapte acidofil, biogurt); produse obţinute prin fermentaţie lactică si alcoolică (chefir, lapte acidofil cu drojdii). Produsele lactate dietetice acide pot fi obţinute prin două procedee: clasic, in care caz fermentarea se face in ambalaj de desfacere, fermentarea in rezervor (capacitate 1000l), urmată de ambalarea aseptică a produsului fermentat. Tehnologia de obţinere după procedeul clasic implică următoarele operaţii din laptele recepţionat si curăţit: normalizare – pasteurizare – răcire – insămanţare – repartizare in ambalaje mici – fermentare – prerăcire – depozitare. Iaurtul este un produs lactat dietetic acid care se fabrică in principal din lapte de vacă. Schema tehnologică de fabricare a iaurtului din lapte de vacă este prezentată in figura 2.7.

Operaţiile principale sunt descrise in continuare:Normalizarea. Pentru iaurtul obisnuit, laptele se normalizează la 2,8% grăsime; pentru iaurtul slab se foloseste laptele degresat; pentru iaurtul extra, laptele se normalizează la un conţinut de grăsime care să asigure in produsul finit 4% grăsime.Omogenizarea laptelui. Omogenizarea se face la presiunea de 150-200 bar. Pasteurizarea laptelui, se face la temperaturi ridicate (>850C), cu menţinerea laptelui la această temperatură timp de 20-30 min.Concentrarea laptelui, este practicată numai in cazul fabricării iaurtului extra. Concentrarea se face pană la 15% substanţă uscată (in produsul finit). La concentrare volumul iniţial al laptelui se reduce cu 10-20%.

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. Răcirea se face in aceeasi vană in care s-a făcut pasteurizarea sau menţinerea laptelui si durează 10-15 minute pană se atinge temperatura de 45-480C.Insămanţarea (inocularea) laptelui se face cu cultură starter de producţie. In acest scop, cultura se omogenizează, se diluează cu lapte in raport 1:0,5, si se introduce in laptele destinat producţiei de iaurt, care trebuie să fie agitat puternic, in vederea repartizării cat 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).Repartizarea in recipiente de desfacere. Ambalajele folosite (sticlă, plastic, carton parafinat) trebuie să fie bine igienizate. Repartizarea in ambalajul de desfacere se face in instalaţii automate. In timpul turnării, iaurtul din vana din care se preia trebuie să fie sub agitare.Termostatarea produselor ambalate si introduse in navete se face in camera termostat, la temperaturi de 42 – 450C, pentru o durată de 2,5 – 3 ore.Răcirea si depozitarea produsului. Răcirea se realizează in două etape:- prerăcire la temperatura ≈ 200C, in timp de 2,5 – 3 ore, cu scopul de a se realiza intărirea coagulului si prevenirea separării zerului;- răcirea propriu-zisă la temperatura de 2 – 80C, in care caz coagulul devine mai compact, gustul si mirosul mai bine evidenţiate. Răcirea propriu-zisă are loc 10 – 12 ore. In afară de iaurtul fabricat din lapte de vacă, se mai pot fabrica următoarele tipuri de iaurt:

Iaurt din lapte de oaie. Se fabrică după aceeasi tehnologie ca si cel de vacă, cu deosebirea că pasteurizarea se face la 650C, cu menţinere 30 minute.Iaurt cremă. Se prepară asemănător cu cel extra, dar are in compoziţie un stabilizator. După fermentare, produsul se răceste la 150C/ 1-2 ore, după care se omogenizează energic in vederea obţinerii unei consistenţe de smantană.Iaurt cu coagul fluid. Se prepară din lapte normalizat la 3% grăsime la care se adaugă un hidrocoloid (complex fosfocazeinic), astfel ca substanţa uscată a amestecului să fie 13%. Amestecul se omogenizează la 200 bar., după incălzire la 50-550C, apoi se pasteurizează in vană la 900C/ 30 min. După răcire la 34-360C, amestecul se insămanţează si se termostatează la 34-360C, timp de 41/2 – 5 ore, pană cand aciditatea ajunge la 80-850T. Urmează răcirea la 20-240C concomitent cu agitarea pentru a obţine coagul final. Acest coagul final se ambalează si se depozitează la 4-60C/24 ore.Iaurt cu aromă de fructe. Se obţine din lapte normalizat la 2,8% grăsime la care se adaugă lapte praf degresat si 6% zahăr. După pasteurizarea amestecului la 90-950C/ 20 minute si răcire la 45-500C, in amestec se adaugă coagulul si aromatizantul.Lactofruct. Se obţine din lapte degresat pasteurizat cu adaos de 5% zahăr, 0,4% gelatină. Amestecul se pasteurizează la 850C/ 20 min., după care se răceste la 45-500C si se adaugă sucurile de fructe cu aromă puternică drept coloranţi si aromatizanţi (suc de zmeură, căpsuni, fragi). Se mai poate adăuga vanilină ca aromatizant si zahăr caramel drept colorant. Există posibilitatea de a fabrica iaurt de bună calitate din lapte degresat cu adaos de 3,2% lapte integral si smantană (cu 40% grăsime) 3%, astfel incat amestecul să aibă 15-16% substanţă uscată.Laptele bătut se obţine din lapte de vacă pasteurizat si răcit care se insămanţează (inoculează) cu o cultură starter de producţie formată din streptococi, asemănătoare culturii de unt. Schema tehnologică este prezentată in figura 2.8.Laptele acidofil se obţine prin fermentarea laptelui cu o cultură starter de producţie care conţine numai Lactobacillus acidophilus. Schema tehnologică de fabricare a laptelui acidofil este prezentată in figura 2.9 cu următoarele precizări la unele operaţii tehnologice:- normalizarea laptelui se face la 2,5% grăsime;- pasteurizarea trebuie să fie severă: 85-950C/30 min. , iar după, pasteurizare trebuie să fie păstrate cele mai stricte condiţii de igienă in toate verigile producţiei tehnologice;- răcirea laptelui se face la 40-420C si se inoculează cu 3-5% Lactobacillus acidophilus, tulpini filante si nefilante. Adaosul se face in exces faţă de cantitatea stabilită teoretic;- termostatarea pentru fermentare are loc la 37-400C, timp de 5-8 ore si se consideră terminată cand aciditatea a ajuns la 900T. Răcirea se face in două etape si anume la 18-200C si la 10-140C. Răcirea la 10-140C in a doua etapă este necesară pentru a nu produce degenerarea lui Lactobacillus acidophilus, care este stabilit la temperaturi scăzute.Depozitarea se face la 10-140C /max. 12 ore, atat pentru obţinerea consistenţei dorite cat si pentru evidenţierea aromei.

Fabricarea chefirului se poate realiza după două procedee: procedeul tradiţional (clasic) si procedeul in vană, care poate fi cu granule de chefir si cu culturi starter.Procedeul tradiţional (clasic) constă in următoarele operaţiuni:- standardizarea (normalizarea) la 1,2 sau 3,3 %grăsime;- tratamentul termic la 85-870C/ 5-10 min. sau 92-950C/ 20-30 min. Se poate chiar dubla incălzire, adică se face o incălzire la 870C/ 5-10 min., o răcire la 770C cu menţinere 30 min., apoi o incălzire la 870C/ 5-10 min.;- răcirea la temperaturi de termostatare si anume: 10-200C vara si 21-230C iarna;- inocularea cu granule de chefir (cultură de producţie) in proporţie de 2-3% vara si 2-7% iarna (in tehnologia din Romania se adaugă 5-10% si se recomandă folosirea granulelor de chefir care au fostpăstrate 24 ore la 10-130C);- amestecarea laptelui timp de 3-5 minute, pentru a se asigura o bună distribuţie a granulelor de chefir in masa laptelui;- fermentarea in două faze: faza I la 19-230C/ 12-14 ore si faza a II-a la 8-100C / 12 ore (in tehnologia din Romania sunt recomandaţi următorii parametrii: 18-200C/16-20 ore pentru faza I si 8-100C/ 1-2 zile pentru faza a II-a).O variantă imbunătăţită a procedeului clasic in legătură cu fermentarea este următoarea:- faza I in vană la 19-230C /6-8 ore, pană ce aciditatea ajunge la 0,85- 0,9% g acid lactic;- răcire la 140C si imbuteliere in butelii de plastic care se inchid ermetic;- faza a II-a la 8-100C /12-14 ore.Schema tehnologică este prezentată in figura 2.10. Din categoria produselor lactate concentrate se fabrică: lapte concentrat fără zahăr; lapte concentrat cu zahăr; lapte concentrat degresat cu zahăr; lapte concentrat degresat fără zahăr si aromatizat; lapte concentrat degresat cu zahăr; lapte „bloc”, lapte concentrat caramelizat; lapte concentrat fermentat. Schemele tehnologice de fermentare a primelor două sortimente cuprind următoarele operaţii enumerate si prezentate in figura 2.11.Operaţiile tehnologice sunt descrise in continuare. Recepţia cantitativă se face prin cantărire sau măsurarea valorii. Laptele trebuie să fie de bună calitate.Clasificarea se face cu separatoare centrifugale iar răcirea la 40C se face cu ajutorul schimbătoarelor de căldură cu plăci.Depozitarea se face in tancuri izoterme verticale sau orizontale la +40C.Prima standardizare are in vedere raportul grăsime /substanţă uscată, negrasă, ce trebuie realizată in produsul finit.Tratamentul termic preliminar conduce la scăderea nivelului de Ca si P solubili si se poate realiza in schimbătoare cu plăci la 93 – 1000C / 25 – 10 min. sau la 115 – 1280C/ cateva secunde, pentru laptele concentrat cu zahăr.Concentrarea se realizează cel mai bine in concentratoare cu plăci sau in concentratoare tubulare cu film descendent, care sunt economice dacă se foloseste in sistem de concentrare cu efect multiplu, pentru a scădea consumul de abur /kg apă evaporată care poate fi:1,2 kg /kg apă evaporată la un concentrator simplu; 0,6 kg /kg apă evaporată la un concentrator dublu efect; 0,4 kg /kg apă evaporată la un concentrator de triplu efect; 0,3 kg /kg apă evaporată la un concentrator cu patru efecte.

Diferenţa de temperatură dintre corpurile de evaporare trebuie să fie de 5-70C. Temperatura minimă de concentrare trebuie să fie de > 450C. Pentru t = 50C , intre două efecte, si pentru a avea o temperatură de fierbere de 700C, presiunea absolută din sistem trebuie să fie de aproximativ 230 mmHg.Omogenizarea se face numai pentru laptele concentrat fără zahăr si are drept scop imbunătăţirea stabilităţii emulsiei grăsime din lapte prin micsorarea diametrului globulelor de la 3 – 5μmla < 2μm . Omogenizarea se face in două trepte de presiune: 15 – 25 M Pa si 5 – 10 M Pa.

Standardizarea finală se face in scopul stabilirii exacte a raportului grăsime / substanţă uscată negrasă. Se realizează prin adiţie de apă, lapte degresat, lapte degresat concentrat, smantană omogenizată. In normalizarea finală se adaugă si sărurile de stabilizare care sunt carbonaţi si hidrocarbonaţi (Ca2+, K+, Na+), acid citric, citraţi, fosfaţi. Efectul de stabilizare a sărurilor adăugate este in funcţie de pH–ul laptelui.Sterilizarea cutiilor, după inchiderea ermetică, se face la 100 – 1200C /10 – 15 minute. Se poate face o sterilizare in vrac, in sistemul UTH, la 1300C /3 secunde, urmată de ambalarea aseptică.Adaosul de zahăr are loc in cazul laptelui concentrat cu zahăr, in care caz conservabilitatea este asigurată fără a se face sterilizarea. Conţinutul de zahăr adăugat trebuie să asigure o concentraţie a acestuia in faza apoasă de 62,5 – 64,5%. Acest parametru, denumit si „indice de zahăr”, se calculează cu relaţia19,

unde: S este conţinutul in zaharoză in laptele concentrat cu zahăr; W conţinutul de apă in produs, in %. Adaosul de zahăr se recomandă să se facă după concentrarea laptelui.Răcirea laptelui cu adaos de zahăr se face in scopul cristalizării lactozei. Pentru cristalizare, in laptele răcit la 30 – 320C se inoculează lactoza sub formă de cristale pudră (0,5 kg /100 kg concentrat) sub agitare continuă. Lactoza se adaugă sub formă de soluţie. In continuare laptele este răcit la 100C.Laptele praf cu conţinut standardizat de grăsime si laptele praf degresat se obţine după următoarele operaţii tehnologice:

- materia primă trebuie să fie de inaltă calitate senzorială, fizico – chimică si microbiologică (aciditatea trebuie să fie < 0,15%, exprimată ca acid lactic);- tratamentul termic este in funcţie de produs, dar in orice caz mai ridicat decat la pasteurizare;- concentraţia laptelui se face pană la maximum 33 – 35%, pentru laptele destinat uscării pe valţuri si pană la 40 – 50%, pentru laptele destinat uscării prin pulverizare;- omogenizarea este aplicată numai pentru laptele care conţine grăsime. Omogenizarea se face fie după o concentrare parţială, fie după concentrarea finală;Scopul instantizării este acela de a imbunătăţii viteza de reconstituire, fără modificare in ceea ce priveste solubilitatea laptelui praf. Caracteristicile de instant sunt realizate prin aglomerare, care conduce la o crestere a valorii de aer incorporat intre particulele de lapte aglomerate, aer care este inlocuit cu apă la reconstituire. Instantizarea se face prin două procedee de bază:- prin reumezire, cand instantizarea se realizează după ce s-a obţinut laptele praf;- prin recirculare, cand instantizarea se realizează in timpul uscării laptelui concentrat.La instantizarea laptelui praf cu grăsime se practică si lecitinizarea cu soluţie de 0,2% lecitină la 500C, care se pulverizează pe produse ce intră la răcire in pat fenidizat. Lecitinizarea conduce la imbunătăţirea proprietăţii de reconstituire.Untul este produsul obţinut prin baterea smantanii din lapte si conţine grăsime, apă si substanţă uscată negrasă. Din punct de vedere fizic, untul este o emulsie de tipul apă in grăsime (A/U). Procesul tehnologic de fabricare, conţine două etape de bază: obţinerea untului din lapte si transferul smantanii in unt, această din urmă operaţie cuprinzand un număr de operaţii din care cea mai importantă este baterea. Procesul clasic de fabricare a untului cuprinde operaţiile prezentate in continuare.Smantanirea mecanică a laptelui se realizează pe cale centrifugă, cand smantana dulce se prelucrează in unt de bună calitate, factorii care influenţează smantanirea sunt: mărimea globulelor de grăsime, masa specifică a grăsimii si plasmei laptelui, vascozitatea laptelui care este funcţie de temperatură, debitul de lapte din separator (care trebuie să fie cat mai mic), turaţia tobei separatorului (la cresterea turaţiei se măreste viteza de separare), raza tobei separatorului. Unii dintre factorii menţionaţi sunt evidenţiaţi de relaţia:

Vc – viteza de separare in camp gravitaţional, in m/s;d – diametrul particulei de separat, in m;δ g – masa specifică a grăsimii, in kg/m3 (δ g = 0,925 la 200C);δ ls – masa specifică a laptelui smantanit, in kg/m3 (δ ls = 1,034 la 200C);η – vascozitatea laptelui, in kg/m3.s;r – turaţia separatorului, in rot./min.;R – raza tobei separatorului, in m.Normalizarea smantanii se face pană la un conţinut de 30 – 35% grăsime, iar pasteurizarea smantanii se face, de regulă, la temperaturi de peste 900C (92 – 950C).Maturarea fizică are drept scop solidificarea grăsimii si slăbirea membranei globulelor de grăsime, ceea ce favorizează aglomerarea globulelor. Durata maturării fizice este in funcţie de timp: 2 – 4 ore la 20C, 4–6 ore la 40C, 6–12 ore la 60C. Datele sunt valabile la răcirea rapidă a smantanii, după pasteurizare.Maturarea biologică. Cultura de bacterii lactice pentru fermentarea biochimică cuprinde bacterii lactice care produc aciditatea (Str. lactis, Str. cremolis) si care produc aromă (Lenconostoc , citrovorum si Leuconostoc paracitrovorum). Se poate folosi si Str. diacetilactis, care este atat acidifiant cat si aromatizant. Substanţele de aromă care se formează de la acidul citric existent in smantană sunt acetoina (acetilmetilcarbinol) si diacetilul.Obţinerea untului. Obţinerea untului din smantană fermentată implică inversarea de fază (G/A→A/G), cu eliminarea concomitentă de zară. Inversarea de fază se poate realiza in trei moduri: prin aglomerare, prin concentrare sau prin combinare. In procedeul clasic (cu putinei), baterea smantanii este influenţată de următorii factori: conţinutul de grăsime al smantanii (optim 30 – 35%), gradul de maturare al smantanii (optim 50 – 600C), gradul de umplere al putineiului (optim 30 – 50%), temperatura de batere (10 – 140C iarna si 7 – 100C vara), viteza de batere (optim 28 – 35 rot./min.), durata de batere (40 – 45 min.). Baterea smantanii implică igienizarea putineiului, introducerea smantanei, 3–5 min., baterea, aerisire, continuarea baterii incă 35–45 min, eliminarea zarei. La o batere corectă, zara conţine 0,2–0,3% grăsime.Spălarea untului. Prin această operaţie se urmăreste indepărtarea zarei de la suprafaţa boabelor de unt. Prin spălare, bobul de unt capătă consistenţă suficient de tare care previne aglomerarea boabelor si, deci, favorizează indepărtarea zarei si a apei de spălare. Apa de spălare se foloseste in cantităţi 50 – 60% faţă de cantitatea de smantană. Apa are temperaturi de 6 – 100C vara si 10 – 120C iarna. De regulă se fac 2 – 3 spălări, pană ce apa care se scurge din putinei este limpede, fără urme de zară.Malaxarea untului (frămantarea) are drept scop transferul intr-o masă compactă si omogenă a boabelor de unt, repartizarea uniformă a apei si reglarea cantităţii de apă. Turaţia de malaxare este de 7 – 10 rotaţii /minut, in reprize de mers si staţionare pentru eliminarea apei. Durata malaxării este de 20 – 40 minute. Reglarea conţinutului de apă se face la sfarsitul malaxării, necesarul de apă fiind calculat cu relaţia:

unde:W – cantitatea de apă, in kg;Cu – cantitatea de unt probabilă (calc), in kg; Ad – conţinutul de apă dorit in unt, in %

Ae – conţinutul de apă existent in unt, in %.Pentru calcularea cantităţii probabile de unt ce va rezulta, se foloseste relaţia:

unde:S – cantitatea de smantană folosită, in kg;Gs – grăsimea din smantană, in %;Gu – grăsimea din unt, in %;Gz - grăsimea din zară, in %.Branzeturile sunt produse nefermentare sau fermentate alcătuite in principal, din cazeină care formează matricea proteică in care este inglobată grăsimea, cantităţi variabile de lactoză, săruri minerale, vitamine. Gama sortimentală de branză este foarte mare, diferite sortimente deosebindu-se intre ele prin materia primă folosită si prin procedeul tehnic care determină caracteristicile senzoriale, fizico – chimice si microbiologice. Tehnologia generală de fabricaţie a branzei include operaţiile următoare (unele sunt specifice unor tipuri de branzeturi):Pregătirea laptelui pentru inchegare constă in: recepţia cantitativă; recepţia calitativă a laptelui pe baza examenului senzorial, fizico–chimic si microbiologic; curăţirea laptelui pe cale centrifugă; normalizarea laptelui in funcţie de substanţa uscată si de grăsimea branzei ce urmează a se fabrica, folosind relaţiile:

unde:GLN – conţinutul de grăsime la care trebuie normalizat laptele;K – factor constant: 3,4 pentru branzeturi moi, 3,8 pentru branzeturi semitari, 4 pentru branzeturi tari;GSU – conţinutul de grăsime raportat la substanţa uscată a branzei;F – factor: 2,07 pentru branzeturi cu 50% grăsime in substanţă uscată a branzei; 1,98 pentru branzeturi cu 45% grăsime in substanţă uscată a branzei; 1,86 pentru branzeturi cu 40% grăsime in substanţă uscată a branzei; 1,54 pentru branzeturi cu 30% grăsime in substanţă uscată a branzei. După stabilirea procentului de grăsime pe care trebuie să-l aibă laptele se trece la normalizarea acestuia la conţinutul de grăsime stabilit.Pasteurizarea laptelui se face la temperatură joasă, 63-650C cu menţinere 20 – 30 minute (aplicabilă la fabricarea branzei svaiţer, Gruyere) sau la temperatură inaltă, 750C/15 secunde (aplicată la majoritatea branzeturilor). La branzeturi cu pastă moale s-a propus si pasteurizarea la 83-850C/ 15-20 minute, pentru asigurarea securităţii microbiologice.Pentru laptele de calitate igienică ireprosabilă destinat fabricării branzei Emmental se practică, in Franţa, termizarea laptelui la 630C/20-30 secunde, pentru a nu distruge fosfataza alcalină care are rol de maturare. Laptele termizat, este apoi, trecut intr-un „degerminator” (bactofugă) pentru indepărtarea bacteriilor butidice, responsabile de „balonarea tarzie” a branzeturilor.Maturarea laptelui pasteurizat si răcit se face prin adaos de culturi pure de bacterii lactice (specifice fiecărui sortiment) si se realizează la 2-30C /30- 45 minute, sau la 10-120C/10-12 ore, cu agitare constantă a laptelui. In laptele maturizat se adaugă si CaCl2 (10-30g/100ml) pentru restabilirea echilibrului de Ca2+solubil. Tot in laptele maturat se pot adăuga diversi coloranţi pentru anumite tipuri de branzeturi (Olanda, Bel Paese) sau anumiţi decoloranţi in cazul laptelui de vacă (cat este cerut de importatorii de branzeturi albe).Inchegarea laptelui (coagularea) se realizează cu ajutorul enzimelor coagulate de origine animală (cheag pepsină) sau microbiene (enzime coagulate de origine microbiană). Coagularea laptelui are loc in două faze: enzimatică, care nu modifică aspectul laptelui si faza neenzimatică (coagularea propriuzisă) care este insoţită de modificarea stării coloidale a laptelui. Coagularea in ansamblu ei este influenţată de: concentraţia enzimei de coagulare, eterogenitatea genetică a cazeinei, concentraţia proteinelor, tratamentul termic la laptelui inainte de coagulare, pH-ul laptelui, concentraţia calciului ionizat, temperatura de coagulare, care este in general, 25 – 350C, in funcţie de tipul de branză si de temperatura de coagulare. Cantitatea de cheag necesară coagulării se calculează cu relaţia:

unde:C – cantitatea necesară de enzimă lichidă sau soluţie de enzimă praf, in l;L – cantitatea de lapte care trebuie ingheţată, in l;S – timpul in care a avut loc coagularea, in sec.;T – timpul in care va trebui să coaguleze laptele, in min.Prelucrarea coagulului. Această operaţiune incepe după stabilirea consistenţei coagulului si constă in tăierea si mărunţirea coagulului pentru a favoriza sinereza (eliminarea zerului) in timpul prelucrării coagulului. Factorii care influenţează sinereza sunt: conţinutul de grăsime, aciditatea masei de coagul, temperatura si viteza de incălzire a masei de coagul, mărimea bobului de coagul (la branzeturi tari, bobul de coagul are 2-5mm, iar la cele noi 10-30mm). Pentru a realiza un grad ridicat de deshidratare a coagulului la branzeturile semitari si tari, se realizează si incălzirea a doua (38 – 480C, la branzeturi semitari si 52 – 580C la branzeturi tari).Formarea branzeturilor. La terminarea fazei de prelucrare a coagulului, masa de particule trebuie să se unească si să formeze bucăţi de diferite forme: cilindrice, paralelipipedice etc. specifice sortimentului de branză. Formareapoate fi realizată prin două procedee: formarea in pastă si turnarea in forme.

Autopresarea /presarea. Autopresarea este practicată, in general, la branzeturi moi si mai puţin la cele tari. La autopresare, branza se intoarce la inceput după 10 – 30 min., iar mai tarziu după 1-2 h. Autopresarea durează 10 – 24 ore la branzeturi moi si 8 – 10 ore la cele tari si se consideră terminată cand zerul nu mai picură. Presarea se face la branzeturile semitari si tari la temperaturi de 20 – 250C, bucăţile de branză fiind acoperite cu sedilă. Forţa de presare este de 15 – 25 kgf/kg, timp de 2 – 4 ore (la branzeturi de format mic). In timpul presării, branza se intoarce de cateva ori.Sărarea branzei. Sărarea branzei poate fi făcută:’a) in bob cand sarea se amestecă cu masa boabelor de coagul inainte de introducerea lor in formă, astfel că se asigură 1,5 – 1,8% sare in produsul finit. Sărarea in bob se aplică la branza Cedar, Bucegi, Tilsit, Roquefort;b) sărarea uscată se face prin aplicarea sării la suprafaţa branzei si frecare cu peria. Se aplică la Camembert, cascaval Dobrogea, Dalia;c) sărarea in saramură se aplică la majoritatea branzeturilor, concentraţia saramurii fiind de 20 – 24% pentru branzeturi tari, 16 – 20% pentru cele semitari si 13 – 18% pentru cele moi.Maturarea branzei are drept scop transformarea „branzei crude” in produs finit, in timpul maturării modificandu-se compoziţia chimică a pastei, aspectul si consistenţa si se formează aroma tipic caracteristică. Sub raport tehnologic, maturarea cuprinde trei faze: prematurarea (fermentarea preliminară); maturarea propriu – zisă (fermentarea principală), cand au loc transformările cele mai profunde ale proteinelor si grăsimilor; maturarea finală, cand se continuă cu o viteză foarte mică transformări biochimice si se definitivează aroma tipică branzeturilor. Maturarea branzeturilor se face la 15 – 200C (branzeturi de format mic) si la 20 - 260C (branzeturi cu format mare), iar definitivarea maturării se face la 10 - 140C.Ingheţata este un produs congelat printr-un procedeu special, in compoziţia căruia intră unul sau mai multe din următoarele produse:- produsele lactate: laptele integral normalizat, smantana dulce, smantana plastică, unt, lapte degresat, lapte concentrat, cazeinat, coprecipitat, zer si zară praf, care aduc substanţa uscată negrasă si, respectiv, grăsimea;- materii prime de indulcire: zahăr, dextroză, sirop de porumb deshidratat, zahăr invertit, izosirop, sirop de malţ. Conţinutul de zahăr din ingheţată variază intre 12 si 20%;- substanţe emulgatoare: gălbenus de ou (0,5% ca produs uscat), mono si digliceride (0,5%), lecitină (0,5), sucrogliceride (0,5%);- substanţe stabilizatoare: gelatina (0,3 – 0,4%), agar – agar (0,3), alginat de sodiu (2 – 3%), cremodan (0,4 – 1,2%);- substanţe de aromă: vanilină naturală (0,05 – 0,15%), cacao praf (2 – 3%), ciocolată (46%), fructe, aromatizanţi sintetici: vanilină, acetat de etil, acetat de butil, aldehidă benzoică, aldehidă cinamică, etilvanilină (100mg/kg), valerianat de etil (200mg/kg);- coloranţi naturali si sintetici: tartrazină (40mg/kg), amarat (20mg/kg), eritrozină (30mg/kg), galben orange (20mg/kg),indigotină (50mg/kg). Tehnologia de fabricare a ingheţatei comportă următoarele operaţii: pregătirea materiei prime, respectiv stabilirea reţetei de fabricaţie pentru fiecare tip de ingheţată; pasteurizarea mixului; omogenizarea mixului. Răcirea la 3 – 50C si maturarea mixului timp de 3 – 4h la 0 – 40C au efecte benefice asupra structurii si consistenţei ingheţatei si asupra vitezei de topire.Freezerarea (congelarea parţială) are drept scop congelarea a 50 – 60% din apă si inglobarea de aer in amestec, rolul inglobării aerului fiind acela de a atenua senzaţia de rece din timpul consumării ingheţatei, de a reduce dimensiunile cristalelor de gheaţă si de a conferi ingheţatei o structură cat mai fină. La iesirea din freezer, ingheţata trebuie să aibă temperatura de -5,0, -6,50C.Călirea ingheţatei (congelare profundă) se realizează la temperaturi scăzute (-20-260C), in timp de 30 min. – 24 ore, in funcţie de mărimea ambalajului cu ingheţată. La călire se congelează 75 – 80% din apa conţinută de ingheţată.Depozitarea ingheţatei călite. Depozitarea se face la temperatura aerului din depozit de -25 - 300C /4 – 6 luni. Depozitare trebuie să se facă fără variaţii de temperatură ale aerului din depozit pentru a evita fenomenul de recristalizare. Dacă in depozit există fluctuaţii de temperatură, atunci vor avea loc modificări ale mărimii cristalelor de gheaţă. Fluctuaţiile detemperatură pot fi cauzate de:- introducerea si scoaterea produselor (inchiderii si deschiderii de usi);- introducerea in depozit a produselor cu temperaturi diferite.In condiţiile in care temperatura din depozit creste, cantitatea de gheaţă scade ca rezultat al unei „topiri” parţiale. Se topesc mai repede cristalele mici de gheaţă (< 10μm ) datorită faptului că punctul lor de topire este mai scăzut decat al cristalelor mari, consecinţa efectului razei de curbură (figura 2.12).

Dacă temperatura din depozit scade din nou, conţinutul de gheaţă va creste din nou, dar avand in vedere că numărul de cristale este mai mic (ca rezultat al dispariţiei cristalelor mici), va avea loc o crestere in dimensiune a cristalelor mari (maturare Ostwald), rezultatul fiind un produs cu textură aspră, grosieră. Cu cat temperatura de depozitare este mai mare si fluctuaţiile de temperatură sunt mai mari, cu atat fenomenul de recristalizare va fi mai evident. Rezultă că, la depozitarea obisnuită, are loc o „topire” a gheţii si o crestere a cristalelor de gheaţă. Aceste efecte pot fi anulate dacă temperatura de depozitare ar fi apropiată de Tg´, adică apropiată de temperatura de tranziţie la faza de sticlă (amorfă), care corespunde concentraţiei Cg´ a fazei necongelate. Vascozitatea fazei necongelate devine asa de mare incat nu mai poate avea loc cristalizarea apei din această soluţie extrem de concentrată (figura 2.13).

Tipuri de ingheţatăIn funcţie de ingredientele folosite, ingheţata poate fi:- de fructe，care se caracterizează printr-un conţinut mare de zahăr, gust acrisor, lipsa produselor lactate din compoziţie, sucul de fructe sau siropul de fructe reprezintă 15-25% din amestec;- cu fructe, au inglobate in masa de ingheţată după freezerare un anumit fruct (fructe intregi sau sub formă de piure);- de lapte, la care mixul este pe bază de produse lactate, dar conţinutul de grăsime este de numai 2-5%. Aromatizarea se face cu cacao, vanilie, fistic sau fructe;- de friscă, mixul este pe bază de produse lactate, dar conţinutul de grăsime este de numai 10-12%. Acest tip de ingheţată poate conţine cacao, nuci, stafide, alune, coji de fructe zaharisite (portocale);- parfait, care este ingheţată pe bază de lapte si ouă cu un conţinut ridicat de grăsime (> 12%), iar conţinutul de substanţă uscată trebuie să ajungă la aproximativ 40%;- casată, este o ingheţată pe bază de produse lactate, obţinute prin stratificarea diferitelor sortimente de ingheţată, de regulă colorate diferit;- spumă, un produs pe bază de smantană dulce, bătută cu zahăr pană la textura de friscă, cu adaos de coloranţi si arome;- „lacto”, pe bază de zară, lapte fermentat sau iaurt, putand conţine sucuri de fructe si zahăr, cu o consistenţă mai puţin fină, datorită inglobării unei cantităţi mai reduse de aer;- „sufleu”, tip de ingheţată cu un conţinut redus de de grăsime (aprox. 3%), cu adaos de gălbenusuri de ouă sau melaj de ouă;- Mellorine, este o ingheţată la care grăsimea din lapte a fost inlocuită cu grăsime vegetală;- dietetică, la care zahărul este inlocuit cu un inlociutor nenutritiv, iar conţinutul de grăsime este redus (< 1%) sau mediu (aprox. 15%).2.4. TEHNOLOGII DE PRELUCRARE A PESTELUIPestele si produsele din peste sunt alimente deosebit de valoroase datorită conţinutului in proteine complete (aminoacizi esenţiali), grăsimi cu acizi esenţiali, săruri minerale (I, F, P, K, s.a.) si vitamine (A, D). Valoarea nutritivă a cărnii de peste variază in funcţie de familie, specie si cu diferitele perioade ale vieţii pestilor. In perioada de reproducere, cand pestii depun icrele, carnea de peste conţine o cantitate mică de grăsime si este mai puţin gustoasă. In schimb, după depunerea icrelor, valoarea nutritivă se reechilibrează si creste in valoare. Carnea pestilor conţine o cantitate mult mai mică de ţesut conjunctiv decat carnea animalelor cu sange cald, ceea ce are ca efect cresterea digestibilităţii si asimilarea ei. Direcţiile generale de prelucrare a pestelui sunt prezentate in figura 2.14.

In funcţie de concentraţia de sare incorporată in peste, produsul finit poate fi:- sărat slab – cu un procent de maxim 10% NaCl;- sărat mediu - cu un procent de 10 -14% NaCl;- sărat puternic cu un procent de peste 14% NaCl.Metodele de sărare aplicate in industria pestelui sunt:Sărarea uscată, aplicată la pestele slab si la pestele mărunt; la o astfel de sărare se extrage din peste pană la 40% din cantitatea iniţială de apă;Sărarea umedă, se aplică pentru pestele intreg sau prelucrat (decapitat, eviscerat, bucăţi, felie). Sărarea umedă se aplică numai la obţinerea pestelui slab sărat, destinat pentru semiconserve sau pentru afumare la cald;Sărarea mixtă, se aplică, de regulă, pentru pestele mediu si puternic sărat. Se aplică in principal pentru pestii grasi si semigrasi. In funcţie de temperatura la care se face sărarea, aceasta poate fi:Sărarea la cald, (folosită in anotimpurile răcoroase), care se aplică pentru pestii mărunţi (hamsie, stavrizi, kilkă, sardele), imediat după pescuire, procesul de sărare durand 2-4 zile;Sărare răcită, in care caz pestele se răceste la 0-50C, concomitent cu sărarea. La fundul recipientului de sărare se asează gheaţă, apoi se pun straturi alternative de peste, gheaţă si sare. Pentru acest tip de sărare se folosesc 50% sare si 40-60% gheaţă faţă de greutatea pestelui. Sărarea răcită se aplică la pestele de apă dulce (scrumbie mică) si la pestii oceanici (hering, stavrid, macrou, hek), procesul de sărare durand aproximativ 10 zile.Sărarea rece, in care caz pestele se congelează concomitent cu sărarea. Pentru acest tip de răsare, la fundul recipientului se asează un strat de gheaţă, apoi straturi alternative de peste, sare si gheaţă. Se utilizează 16- 19 % sare si 80-100 % gheaţă faţă de greutatea pestelui. Durata sărării este de 10-15 zile. Procedeul se aplică la sărarea scrumbiei de Dunăre, slab sărată, materie primă destinată pentru afumare. De asemenea, această sărare se aplică pentru sărarea pestelui mare si gras (morun, nisetru, somn, scrumbie mare, somon) la care nu se exclude autoliza in profunzimea cărnii, in vecinătatea coloanei vertebrale, dacă sărarea s-ar face prin alte metode. In funcţie de concentraţia de sare ce trebuie atinsă in produsul finit, sărarea poate fi:Sărarea desăvarsită, in care caz pestele se consideră că este sărat atunci cand concentraţia sării in sucul celular este aproximativ egală cu cea a saramurii din recipientul de sărare;Sărare intreruptă, (uscată, umedă), care permite obţinerea produselor cu grade diferite de sărare, in funcţie de durata procesului si de concentraţia saramurii. Neajunsul acestei metode constă in faptul că sarea nu este uniformizată in masa pestelui;Sărarea „saturată”. In acest caz concentraţia saramurii se menţine la aproximativ 20% pe tot parcursul procesului (se aplică pentru produsele puternic sărate si pentru pestele gras mediu sărat);Sărarea „nesaturată”, in care caz concentraţia sării in sucul celular si din saramura inconjurătoare se menţine in limitele de la 10-12%. Din punct de vedere termic, sărarea se face: in bazine cu sau fără răcire (se aplică pentru sărarea uscată, umedă, mixtă); in butoaie (pentru pestele mic si mediu – sărare uscată); in recipiente de material plastic (pentru pestele mic si mijlociu). Tehnologia generală de conservare a pestelui prin sărare include: pregătirea preliminară a pestelui; sărarea propriu-zisă; pregătirea produsului finit sărat in vederea comercializării.Pregătirea preliminară constă in operaţii preliminare, cu specificaţia că pestele se sărează intreg dacă este mărunt si mijlociu sau dacă este destinat zvantării si afumării (stavrid, rizeafcă mică, hamsii, caras, caracudă, biban, salău, plătică). Intensificarea procesului de sărare (cresterea vitezei) se realizează prin aplicarea uneia din următoarele metode de tăiere: decapitare si eviscerare fără secţionarea abdomenului; decapitare si eviscerare cu tăierea abdomenului; tăiere in bucăţi; tăiere in fileuri; tăiere tip batog; tăiere tip semiplast; tăiere plast cu cap; tăiere „klipp-fish”; tăiere in jumătăţi; peste intreg semieviscerat; peste intreg cu branhii tăiate impreună cu centura anterioară, cu sau fără indepărtarea viscerelor, dar cu păstrarea icrelor si lapţilor.Sărarea propriu-zisă. Trebuie să se aibă in vedere factorii ce determină viteza sărării: concentraţia in NaCl a saramurii; durata sărării (pielea pestelui intarzie penetrarea sării); gradul de agitare si temperatura saramurii. In funcţie de nivelul de NaCl atins in ţesutul muscular, acesta devine mai mult sau mai puţin ferm in textură, căpătand o anumită aromă si un grad de conservabilitate.Pregătirea pestelui sărat in vederea comercializării. La această fază trebuie avut in vedere următoarele: sortarea pestelui pe calităţi; spălarea pestelui sărat cu o saramură (concentraţia > 17%) pentru indepărtarea sării de la suprafaţă; zvantarea suprafeţei pestelui; ambalarea pestelui sărat. In timpul procesului de sărare si la depozitarea ulterioară are loc si maturarea pestelui, maturare care afectează, in principal, substratul proteic al cărnii de peste si consistenţa acestuia. Maturizarea pestelui se desăvarseste in 2-6 luni, in funcţie de specie si de modul de prelucrare al pestelui inainte de sărare (intreg, eviscerat, fileuri), precum si de condiţiile de sărare si de maturare (in principal temperatura). De regulă, se maturează mai bine pestele intreg, pestele marin in comparaţie cu cel de apă dulce, pestele cu mai multă carne rosie decat pestele cu multă carne albă, pestele cu un nivel mai mare de NaCl decat cel cu un nivel mai scăzut deoarece, in primul caz, maturarea poate fi făcută la temperaturi pozitive, iar in cel de-al doilea caz la temperaturi negative.Prin afumare, pestele se conservă pentru o perioadă mai mare (fumul are acţiune bactericidă, bacteriostatică si antioxidantă), capătă gust si miros mai plăcute (particulare), iar culoarea devine maro-auriu atrăgătoare. Afumarea se pretează la toate speciile de peste (de apă dulce, marin si oceanic), dar mai ales la pestele gras, deoarece se obţine un produs de o calitate superioară. Metodele de afumare sunt: la cald, la semicald sau la rece.Afumarea la cald este de fapt o coacere (hiţuire) care are loc la temperaturi mai mari de 800C si durează 2-4 ore. Tehnologia cuprinde operaţiile: recepţie calitativă si cantitativă a materiei prime, inclusiv decongelarea (la pestele congelat); spălarea pestelui, sărarea, legarea pestelui sau insirarea lui pe sarmă, sfoară, sipci, cutie, zvantarea, coacerea – afumarea, răcirea, ambalarea si depozitarea. Decongelarea se face in aer la 200C, timp de 24-36 ore, in apă la 15-200C/1,5-4 ore, sau in saramură de 3-4% la 20-250C/1-4 ore. Sărarea se face in saramură cu ρ = 1,18-1,2g/cm3, folosind raportul

saramură peste 1:2 si durează 2-6 ore, pană ce pestele are un conţinut de 2% sare (pierderile in greutate la sărare sunt de 3- 4%).

Zvantarea se face la 50-800C/30-60 min. Coacerea se face la temperatura aerului de 90-1400C/30-60 minute (pierderile in greutate la sărare sunt de 14 -40%). Afumarea propriu-zisă se face la 80-1100C/1-3 ore iar răcirea pestelui are loc in aer cu circulaţie naturală, timp de 6-8 ore sau in aer cu circulaţia forţată, timp de 0,2-2 ore pană la temperatura pestelui de 15-180C (pierderile sunt de 2-3%). Depozitarea se face la temperatura aerului de 0-20C.Afumarea la semicald se foloseste la pestele cu carnea fină. Temperatura fumului este de 60-800C, iar durata de 2-5 ore. Conţinutul de sare in produsul finit este de 5-7%.Afumarea la rece se face la 25-400C/20 ore-14 zile. Se poate pleca de la peste proaspăt sau de la peste sărat, conform schemei prezentate in figura 2.15.Tăierea pestelui se face sub formă de trunchi decapitat pe spate, burtă – batog si mai rar trunchi desfăcut. Se poate folosi si pestele intreg;Sărarea se face pană la un nivel de sare in carne de 8-12%, iar ulterior pestele se desărează la 6-8% sare in carne. Dacă se pleacă de la peste sărat cu 12-14% sare, desărarea se face tot pană la 6-8% sare in carne. La desărare are loc o umflare a cărnii de peste prin hidratare, cresterea in greutate fiind de 4-8%; Zvantarea pestelui are loc la 25-300C, pierderea de greutate fiind de 3-5% faţă de masa pestelui intrat la zvantare. Afumarea la rece, la temperaturi de 25-400C, conduce la pierderi in greutate de 16-22%; Depozitarea are loc la 0-20C / maxim 2 luni.Semiconservele din peste sunt produse netratate termic, după introducerea pestelui in recipient si inchiderea ermetică a acestuia, conservarea se realizează cu ajutorul oţetului sau uleiului. Semiconservele fabricate in Romania pot fi: semiconservele in oţet numite marinate nesterilizate care pot fi reci, fierte, prăjite; semiconservele de peste in uleiuri vegetale.

FIG.2.15a – plecand de la pestele proaspăt; b – plecand de la peste sărat

Marinatele reci se pot fabrica din peste sărat, proaspăt sau congelat. Dacă pestele este sărat, el se desărează pană la ≤ 10% sare. Dacă pestele este congelat, acesta se decongelează si se spală in apă curgătoare. Pestele este apoi decapitat, eviscerat, spălat, porţionat, fiind pregătit de marinare. Marinarea are loc intr-o baie de frăgezire conţinand 6% acid acetic (pentru pestele desărat pană la 10% sare), si intr-o baie care conţine 5% acid acetic si 10% sare (pentru pestele proaspăt sau congelat – decongelat). Raportul dintre peste si soluţia de marinare este de 2:3. Marinarea are loc la 150C/24 ore, pană ce carnea pierde aspectul de carne crudă si capătă culoarea albă pană la os.In cadrul marinatelor reci, sortimentele mai importante sunt: marinate de peste cu ceapă pentru care se foloseste peste sărat rizeafcă, stavrid, scrumbie albastră, gingirică, hamsie. Proporţia de peste este de 50%, restul pană la 100% fiind ceapa marinată care conţine si 3% morcov marinat si condimente aproximativ 1%. Lichidul de acoperire este soluţie de cid acetic 4%; rolmops pregătit din fileuri de scrumbii de Dunăre, scrumbii de mare, heringi marinate la care se adaugă ceapă si castraveţi muraţi precum si diferite condimente (coriandru, mustar, ienibahar, piper, foi de dafin, boia de ardei dulce) si un sos marinat (pe bază de oţet), raportul peste/legume/sos fiind de 50/30/20; scrumbii marinate in sos picant, raportul peste/sos fiind 80/20; scrumbii umplute cu legume (ceapă, morcovi) si condimente (coriandru, boabe de mustar, ardei iute) peste care se adaugă sosul condimentat. Raportul peste/legume/sos este de 50/30/20.Marinatele fierte se fabrică din peste proaspăt, fiert si conservat prin acoperire cu o soluţie de gelatină care conţine oţet. Operaţiile tehnologice sunt: fierberea pestelui curăţat, eviscerat, spălat, si uneori tăiat in bucăţi, intr-o soluţie ce conţine 6% NaCl si 4% acid acetic, timp de 4-15 min.; răcirea pestelui si asezarea in recipiente (cutii de tablă vernisată); conservarea prin turnarea soluţiei calde (500C) care conţine 4% gelatină, 3% acid acetic si 3% NaCl; depozitarea la temperaturi mai mici sau egale cu 50C. La marinatele fierte, bine preparate, gelatina trebuie să formeze un aspic rezistent.Marinatele prăjite se prepară din specii ale familiei clupiede (in principal heringi), dar si din crap, salău, somn, morun, nisetru. Tehnologia include: pregătirea pestelui (decapitare, spălare, tăiere in bucăţi, saramurare), infăinare, pregătire, asezare in recipient, conservare prin turnare de soluţii care conţin 6% sare si 5% acid acetic. Semiconservele de peste in ulei se prepară din heringi, rizeafcă, scrumbii de Dunăre, sărate. Se foloseste numai pestele intreg cu carnea fragedă.Sardele S tip Lissa. Tehnologia de fabricaţie include: spălarea pestelui sărat, decapitat, tăiere aripioare, eviscerare, jupuire; desărare pană la 10-12% NaCl/2-3 ore si scurgere; marinare intr-o baie de acid acetic, condimentată/16-18 ore; ambalare cu condimente; turnare ulei de floareasoarelui (14,3% ulei); inchidere si depozitare. Baia de marinare pentru 100 kg produs finit conţine: 5 kg NaCl, 2,5 kg zahăr, 100 g ienibahar, 300 g coriandru, 50 g boia de ardei, 1,2 kg acid acetic si apă (condimentele se fierb in oţet de 30 timp de 1 oră si se adaugă in baia de marinare). Amestecul de condimente folosit la ambalare a 100 kg produs finit este format din 300 g piper, 200 g mustar, 25 g foi dafin.Fileuri in ulei tip F. In acest caz, pestele se pregăteste ca pentru tipul S, cu specificaţia că, după jupuire, pestele se porţionează prin scoaterea atentă a sirei spinării si a coastelor. Celelalte operaţii sunt ca la tipul S.Rulouri in ulei tip R. In acest caz, pestele se pregăteste ca pentru tipul S, cu specificaţia că la ambalare, fileurile de peste se rulează. Marinarea se face intr-o soluţie de oţet 30 aromatizat. Baia de marinare pentru 100 kg produs finit conţine: 5 kg NaCl, 3 kg zahăr, 1,2 kg acid acetic, 50 g scorţisoară, 300 g coriandru, 30 g cuisoare, 200 g chimen, 100 g boia de ardei, 20 g mentă. Amestecul de condimentare pentru ambalarea a 100 kg produs finit este format din: 300 g piper negru, 300 g mustar si 25 g foi de dafin. Lichidul de acoperire este uleiul de floarea – soarelui care se foloseste in proporţia de 18,2 kg/100 kg produs finit. La fabricarea conservelor de peste se folosesc, ca materie primă, aproape toate speciile de peste care se comercializează in stare proaspăt (refrigerată sau congelată). Operaţiile tehnologice se stabilesc in funcţie de sortimentul ce urmează a fi produs. Conservele de peste pot fi: in suc propriu, in sos tomat, in ulei aromatizat cu diverse adaosuri „aperitiv” cu legume si zarzavaturi si cu sosuri de vin si mustar etc.; tip pastă. Tehnologia generală de fabricare a conservelor implică operaţiile prezentate in continuare (unele din ele fiind specifice numai unor tipuri de conserve):Recepţia pestelui se face din punct de vedere calitativ si cantitativ, admiţandu-se la prelucrare numai pestele proaspăt (congelat sau refrigerat). Decongelarea se face prin una din metodele menţionate la pestele afumat.Desolzirea, decapitarea, eviscerarea si indepărtarea aripioarelor. Sunt operaţii care se aplică la toate speciile de peste. Desolzirea se face in masini speciale, iar celelalte operaţii se execută mecanizat si manual.Spălarea pestelui se face manual sau mecanizat si are drept scop indepărtarea mucusului, sangelui, resturilor de viscere si ale altor impurităţi precum si reducerea gradului de infectare cu microorganisme. Bucăţile de peste, inclusiv fileurile, trebuie spălate rapid (2-3 minute) pentru a se evita umflarea ţesutului muscular si pentru a limita pierderile de substanţe solubile. Pierderile in greutate la spălarea trunchiurilor de peste sunt de 1-3,2%, in funcţie de specie.Porţionarea pestelui. Se poate face manual sau mecanic, la dimensiuni care să poate intra in recipientul utilizat.Sărarea pestelui. Se face intr-o soluţie concentrată de 20% NaCl, timp de 2-15 minute, in funcţie de mărimea bucăţilor, astfel incat in produsul finit conţinutul de NaCl să fie de 1,5-2,5%.Infăinarea pestelui. Se realizează numai pentru pestele ce urmează a fi prăjit. Consumul de făină este de 2,5-4% din greutatea pestelui, iar făina umedă reprezintă 1,2-1,7%. După infăinare, pestele infăinat se lasă in repaus 2-3 minute. Infăinarea se face manual sau mecanizat.Prelucrarea termică iniţială. Această operaţie poate consta in: prăjire, aburire, fierbere (in ulei, saramură), afumare, in funcţie de tipul de conservă ce se fabrică. Prăjirea se face in ulei de floarea – soarelui, la temperaturi de 130- 1400C/3-8 min., la pestele destinat conservării in sos tomat. Pierderile de masă la prăjire sunt de 16-21%, din care pierderile de grăsime din peste sunt de 3-6% din masa pestelui.Aburirea se realizează, de regulă, la 95-1150C/5-25 min., in funcţie de specie si de mărimea bucăţilor. Pierderile prin aburire sunt de 8-12% faţă de masa iniţială. Se aplică la sardină, heringi, scrumbii mici, macrou, cod etc. Inainte de blansare, pestele se sărează si se usucă in curent de aer cu temperatura de 50-600C In timpul fierberii in ulei, conţinutul de grăsime din peste creste cu 15% la pestele slab, cu 10% la cel semigras si cu ≤ 5% la cel gras. „Fierberea” in saramură se realizează la 80-850C/10-15 min. (pentru pestele slab si cel semigras destinat semiconservelor), la 900C/5-10 min. pentru cel gras. Pestele destinat conservelor se blansează la 100-1020C/3-4 min. Saramura folosită pentru fierbere are concentraţia de 10%. Pierderile de masă sunt de 10-20% faţă de masa materiei prime.

Opărirea legumelor se face la 85-980C/1-5 min., pierderile de substanţă uscată fiind de 5-30%, in funcţie de tipul de legumă, de gradul de maturizare, de divizare, etc.Afumarea care se face la pestele pentru conservele in ulei este o afumare usoară. Se poate folosi si lichid de afumare sau ulei aromatizat cu fum, caz in care nu se mai face afumarea pestelui.Umplerea recipientelor se poate face manual sau mecanic (cu dozatoare) in principal pentru partea lichidă. Pentru a elimina aerul, sosul sau uleiul se toarnă in stare fierbinte sau la operaţia următoare iar inchiderea se face cu ajutorul masinilor de inchis sub vid.Sterilizarea (inclusiv răcirea) se realizează după bareme de sterilizare determinate stiinţific. „Maturarea” conservelor se realizează timp de 20-60 zile la 4-200C. In timpul „maturării”, sosul sau uleiul din conservă difuzează in carnea pestelui, care devine mai onctuoasă, cu gust mai plăcut.Icrele sărate din peste de apă dulce. Icrele provin de la pestii de apă dulce, crap, stiucă. După scoaterea ovarelor de peste, boabele de icre sunt eliberate de membrana ţesutului conjunctiv al ovarului si sunt conservate cu sare, fără adaos de alţi conservanţi. Icrele tarama reprezintă icrele care sunt extrase din celelalte specii de peste de apă dulce (cu excepţia icrelor de mreană si somn care nu sunt comestibile) precum si icrele de crap si stiucă nematurate. Aceste icre se sărează cu aproximativ 10-14% sare in butoiase de lemn, timp de 3 zile, in primele 24 ore trebuind să existe posibilitatea de scurgere a saramurii formate (se slăbesc cercurile de sus ale butoiasului si, prin spaţiile dintre doage se scurge saramura. Butoiasele sunt apoi umplute cu icre de aceeasi calitate, sunt inchise si menţinute timp de 5 zile in picioare, apoi suntculcate pentru o perioadă de 2-3 luni (primăvara) si 5-6 luni (toamna).Icrele negre. Tehnologia obţinerii icrelor negre constă in următoarele: spălarea pestelui pentru indepărtarea mucozităţilor; tăierea abdomenului fără a se leza intestinele; scoaterea ovarelor, secţionarea si frecarea icrelor pe priboi (ciur) pentru a fi separate; sărarea uscată sau umedă; ambalarea in cutii de tablă cositorită vernisată si depozitare la ≤ 50C.Sărarea uscată se face cu circa 20g sare /kg icre (vara) si 50-65g sare /icre (iarna). Sarea se toarnă uniform peste icre cu ajutorul unei site dese si apoi se amestecă bine. Timpul de sărare este de aproximativ 5 minute. După sărare, icrele se toarnă pe o sită pentru a se scurge saramura. In acest scop se apasă usor icrele cu o lopăţică sau se scutură sita. După aproximativ 10 minute, icrele pot fi considerate scurse.Sărarea umedă se realizează cu o saramură saturată in care icrele se menţin 2-3 minute. După sărare, icrele sunt puse pe sită pentru a se scurge de saramură.Icrele negre tescuite. Materia primă in acest caz o constituie icrele cu bobul mic sau cu pieliţa slabă. Aceste icre se sărează intr-o saramură saturată cu temperatura de 30-400C/2-3 minute. Cantitatea de saramură trebuie să fie de 6-8 ori mai mare decat cea de icre. După sărare, icrele se introduc in saci de panză si se presează pană cand nu se mai elimină lichid tulbure (lăptos). Sacul cu icrele presate se răceste in camere frigorifice, apoi icrele sunt scoase si amestecate, după care sunt ambalate.Salata de icre. Salata de icre se obţine din icre sărate de crap, stiucă, tarama, hering, cod si macrou in amestec cu ulei comestibil fără adaos de piper, gris, sifon, etc. Tehnologia implică următoarele operaţii: cantărirea componentelor din reţetă; malaxarea icrelor pană la obţinerea unei paste de culoare albicioasă; adaos treptat de ulei precum si acid citric si gelatină (dizolvată in 200 g apă caldă); malaxare pană la completa omogenizare; ambalare in recipiente de plastic (50, 100g) sau in borcane de sticlă (150g). Salata de icre se păstrează la 00C, termenul de garanţie fiind de 3 zile de la data fabricaţiei.Cremă de icre si lapţi. Tehnologia de obţinere comportă următoarele operaţii: cantărirea componentelor din reţetă; frecarea lapţilor si icrelor cu ulei pană la obţinerea unei emulsii stabile; adăugarea celorlalte componente (gelatină, piper, acid citric) si emulsionarea finală; ambalare in cutii din material plastic de 100g; depozitarea la 2-80C maxim 48 ore de la data fabricaţiei.

CAPITOLUL 3TEHNOLOGII IN INDUSTRIA CHIMICĂ3.1. Noţiuni introductive3.2. Apa in industrie3.3. Procese tehnologice de fabricaţie a produselor sodice3.4. Procese tehnologice in industria polimerilor3.1. NOŢIUNI INTRODUCTIVEImportanţa economică a industriei chimice este dată de multitudinea de produse chimice, cu aplicaţii practice in celelalte ramuri industriale ale economiei. Industria chimică livrează o gamă sortimentală diversă de produse destinate agriculturii (erbicide, insecticide etc.), industriei constructoare de masini (răsini), industriei electronicii si electrotehnicii (bachelită, ebonită etc.), industriei de textile si de pielărie (fibre si fire artificiale si sintetice, blănuri si piei sintetice etc.), transporturilor (combustibili, uleiuri, etc.) s.a. Structura producţiei industriale, pe activităţi, cu referire la industria prelucrătoare si, respectiv, la industria chimică pentru perioada 1995-2000, in Romania, este redată grafic in figura 3.1.

Pornind de la ipoteza că industria chimică reprezintă o ramură a industriei prelucrătoare, in tabelul 3.1. este indicată evoluţia producţiei chimice, exprimată procentual in raport cu producţia industriei prelucrătoare, pentru aceeasi perioadă. Se poate observa că după 1996 volumul producţiei chimice a scăzut sub 10% din volumul total al producţiei din industria prelucrătoare.

Evoluţia producţiei pentru principalele produse chimice, fabricate in perioada 1995-2000, este redată grafic in figura 3.2. După cum se poate observa din grafic, in ţara noastră s-au inregistrat producţii anuale peste 300 mii tone la fabricarea următoarelor produse chimice: amoniac de sinteză, ingrăsăminte chimice, sodă calcinată si sodă caustică, produse macromoleculare de bază. Pentru aceeasi perioadă, de remarcat este scăderea drastică a producţiei de acid sulfuric. Tehnologia chimică se ocupă cu studiul proceselor bazate pe reacţii chimice, care modifică compoziţia si structura chimică a materiei. In consecinţă, procesele de bază in industria chimică sunt procesele chimice si, de aceea, procesele tehnologice in industria chimică sunt numite si procese tip sau procese unitare1, ele prezentand o termodinamică si o cinetică asemănătoare. Prin urmare, procesele de inginerie chimică permit obţinerea unor produse chimice cu caracteristici date. Pornind de la particularităţile proceselor chimice organice in raport cu cele anorganice, tehnologiile aplicate in industria chimică se impart in tehnologii organice si anorganice, după cum urmează:_ Tehnologii chimice organice:a) tehnologii care se bazează pe sinteze organice de bază (pentru obţinerea produselor chimice de mare tonaj: acizi, baze, săruri etc.)b) tehnologii bazate pe sinteze organice fine (folosite la fabricarea produselor farmaceutice, antidăunătorilor, reactivilor organici)c) tehnologia compusilor macromoleculari (materiale plastice, fibre sintetice, cauciuc sintetic etc.)d) tehnologia coloranţilor_ Tehnologii chimice anorganice:a) tehnologii bazate pe procese anorganice de bază (pentru fabricarea acizilor, bazelor, sărurilor minerale, ingrăsămintelor)b) tehnologii bazate pe procese electrochimice (electroliză industrială, procese de oxidare si de reducere electrolitică).c) După unii autori2, in categoria tehnologiilor anorganice sunt incluse si: procesele metalurgice, procesele de fabricare a silicaţilor si a compusilor oxidici (pentru fabricarea materialelor de construcţii, pe bază de siliciu, a produselor ceramice s.a.)Eficienţa economică a proceselor tehnologice in industria chimică este determinată de utilizarea raţională a materiilor prime si de prelucrarea complexă a acestora3. Conţinutul materiilor prime in componenţi utili determină nivelul tehnologic de prelucrare si costurile de investiţie si de producţie. In tehnologia chimică organică se utilizează in mod preponderent materii prime organice, pe cand in tehnologia chimică anorganică se utilizează materii prime de natură minerală. Valoarea industrială a materiilor prime este apreciată după: conţinutul in substanţă activă, reactivitatea produsului, natura si cantitatea impurităţilor si efectele lor din punct de vedere tehnologic. Materiile prime sunt materii prime naturale si sintetice. Materiile prime naturale se obţin prin extracţia si prelucrarea primară ale resurselor naturale: minerale (minereuri, roci,

combustibili), vegetale (lemn, biomasă s.a.) si animale (grăsimi etc.). Resursele naturale de materii prime sunt repartizate inegal pe zone si pe ţări ale globului, ceea ce ridică probleme privind extracţia, prelucrarea primară si transportul lor. Materiile prime sintetice sunt produse obţinute prin procese industriale de sinteză chimică. Se pot folosi ca materii prime si produsele secundare (coproduse, deseuri), provenite din industria chimică sau din alte industrii. După nivelul de cunoastere al rezervelor de materii prime, acestea pot fi considerate ca fiind sigure (pregătite pentru exploatare sau in exploatare), vizibile (aparente) si de perspectivă (probabile/ posibile). Valorificarea resurselor de materii prime nu se realizează in exclusivitate intr-o singură ramură industrială. Spre exemplificare, carbonatul de calciu (calcarul) constituie materie primă atat pentru industria materialelor de construcţii, cat si pentru industria chimică5. Minereurile sulfuroase de cupru, de zinc s.a. sunt folosite atat pentru fabricarea acidului sulfuric in industria chimică, cat si pentru extracţia metalelor respective in industria metalurgică. Petrolul si gazele naturale sunt utilizate pentru obţinerea hidrocarburilor6, dar, in acelasi timp, reprezintă si baza de materii prime pentru industria energetică.3.2. APA ÎN INDUSTRIERezervele de apă pe Pămant sunt imense, dar acestea sunt compuse in majoritate din apă sărată, care nu poate fi folosită pentru consum sau irigaţii. Cantitatea de apă dulce este si ea impresionantă, dar distribuţia sa nu este egală pe glob. Consumul de apă potabilă variază intr-un oras modern intre 100 si 500 litri pe zi si persoană. Dar apa este consumată si in industrie si agricultură (irigaţii, cresterea animalelor), astfel că, necesarul de apă creste de 10-12 ori faţă de cel menţionat.Consumul de apă al omului modern din ţări industrializate a crescut de la cca. 40 l/zi, pentru satisfacerea nevoilor vitale, la cca. 3000 l/zi, cifră reprezentand nevoile specifice aglomerărilor umane cu echipamente igienico-sanitare moderne, nevoile agriculturii (irigaţii, zootehnie) si ale industriei. Utilizările apei in industrie sunt multiple:- in industria energetică, apa este folosită direct ca sursă de energie in hidrocentrale sau pentru producerea aburului necesar funcţionării termocentralelor;- in procesele de fabricaţie, apa este folosită ca agent hidraulic la transportul materialelor, pentru realizarea unor procese tehnologice de preparare a minereurilor, ca mediu de reacţie in industria chimică sau ca materie primă, in industria alimentară;- in procesele de transfer termic, apa joacă rol de agent de răcire sau incălzire pentru a asigura desfăsurarea in condiţii bune a unui proces tehnologic. Deoarece vine in contact cu materiile prime prelucrate sau reprezintă o materie primă de bază pentru obţinerea unor produse alimentare, apa utilizată in industria alimentară trebuie să corespundă standardului de calitate pentru apa potabilă. Tabelul 3.2 prezintă principalii indicatori de calitate ai apei in concordanţă cu STAS 1342/91, cu menţiunea că standardele care reglementează metodele de analiză sunt completate cu modificările apărute pană in iulie 1997.

Cu toate acestea, in fiecare sector al industriei alimentare există reglementări specifice referitoare la calitatea apei intrebuinţate. De obicei, apa necesară industriei alimentare provine de la uzinele de apă, care asigură apa potabilă. Acolo unde nu este posibil acest lucru, trebuie folosită fie apă subterană, fie de suprafaţă, care insă, trebuie verificată din punct de vedere sanitar si tratată inainte de utilizare. Pentru a satisface condiţiile cerute de diferitele ramuri ale industriei, apele naturale trebuie să fie supuse tratării in vederea imbunătăţirii proprietăţilor fizice, chimice si bacteriologice. Alegerea metodelor de tratare se face ţinand seama de natura, starea fizico-chimică si cantitatea substanţelor conţinute in apa brută si de limitele admise pentru aceste substanţe in apa tratată de către normele de calitate ale consumatorului.In general, succesiunea procedeelor de tratare este următoarea: clarificare (desnisipare), adaos de agenţi de coagulare, decantare prin sedimentare, filtrare, dezinsecţie (clorinare), după care pot urma diferite procedee de tratare speciale. De menţionat că nu este obligatorie parcurgerea tuturor acestor etape, alegerea făcandu-se in funcţie de caracteristicile calitative ale sursei naturale si de indicatorii pe care trebuie să-i indeplinească apa tratată.Clarificarea (desnisiparea) apei. Clarificarea se aplică numai apelor de suprafaţă si constă in depunerea particulelor de nisip aflate in suspensie in apă de unde si denumirea de desnisipare. Se realizează in desnisipatoare care, după direcţia curentului, se impart in orizontale si verticale. Cele verticale se folosesc in deosebi cand spaţiul de amplasare este redus. In acestea, curentul de apă străbate bazinul de sedimentare de jos in sus, apa desnisipată evacuandu-se printr-o rigolă periferică.Decantarea apei este operaţia prin care circa 80-95% din substanţele aflate in suspensie in apă se reduc prin sedimentare. Sedimentarea se produce in camp de forţe gravitaţionale, adaosul de coagulant accelerand operaţia. Pentru a avea loc procesul de sedimentare, viteza cu care circulă apa trebuie să fie foarte mică, de numai (1-20) × 10-3 m/s. Scopul coagulării suspensiilor din apă este imbunătăţirea procesului de sedimentare prin indepărtarea materiilor coloidale conţinute in apa brută. Tipul si doza de coagulat se aleg in funcţie de apa care trebuie tratată. Pentru tratarea apelor de rau cel mai folosit coagulat este sulfatul de aluminiu (doze intre 25 si 80 mg/l). Coagulantul se poate doza după dizolvare in apă la concentraţie ridicată. (dozare umedă), sau uscat (dozare in praf). Pentru corectarea pH-ului apei, astfel incat coagularea să se producă in bune condiţii, se adaugă mici doze de var Ca(OH)2, sau sodă, Na2CO3.Filtrarea apei. In apa care părăseste bazinele de decantare mai răman incă 8-15 mg/l materii in suspensie, care trebuie indepărtate pentru a obţine apă cu caracteristici corespunzătoare apei potabile, pentru scopuri tehnologie, etc. Această indepărtare se realizează prin filtrare, operaţie care constă in trecerea apei printr-un strat filtrant care reţine suspensiile prin fenomenul de sită si adsorbţie. Cel mai utilizat material filtrant este nisipul de cuarţ extras din rauri, spălat si sortat.Dezinfecţia apei. Procedeu de filtrare care reduce numărul de bacterii conţinute in apă, fără insă a aduce apa in limitele de potabilitate din punct de vedere bacteriologic, in special in cazul filtrelor rapide. De asemenea, apa se poate infecta uneori si datorită unor mici neetanseităţi, inerente in reţeaua de distribuţie a apei. Pentru preintampinarea acestora si menţinerea apei la gradul de puritate cerut de normele igienico-sanitare, se efectuează dezinfecţia apei. Metodele folosite sunt: fizice (căldură, electricitate, raze ultraviolete); chimice (clorinare, ozonizare, tratare cu KMnO4); biologice (membrana filtrelor brute); oligodinamice (ionii metalelor grele, argint, cupru). Cea mai utilizată metodă este clorinarea, deoarece prezintă siguranţă mare, exploatarea este relativ simplă, iar preţul de cost este scăzut. Dezinfecţia se poate realiza cu clor gazos, dioxid de clor, clorură de var, hipocloriţi etc., si are la bază acţiunea bactericidă a clorului, manifestată si prin oxidarea substanţelor organice cu ajutorul oxigenului in formare:Cl2+H2O → HOCl + HCl

2HOCl → 2 HCl + O2 deoarece acidul hipocloros este instabil si se descompune in acid clorhidric si oxigen. Doza de clor se stabileste in funcţie de conţinutul de substanţe organice al apei (tabelul 3.3)

Ozonizarea apei constă in introducerea in apă a aerului ozonizat in concentraţie de 2-3 g/m3. Pentru dezinfecţia unui m3 de apă sunt necesare 0,5-2g de ozon. Procesul nu este generalizat datorită costurilor mari.Tratamentele speciale pentru corectarea proprietăţilor apei Tratamentele speciale aplicate apelor subterane mineralizate sau apelor de suprafaţă poluate prin descărcări industriale constau in eliminarea gustului, mirosului si culori apei, răcirea apei, deferizarea, demanganizarea, corectarea durităţi apei (reducere sau mărire), eliminarea gazelor dizolvate (CO2 si uneori H2S), eliminarea siliciului, fluorizarea apei, reducerea elementelor retroactive, eliminarea uleiurilor si fenolilor, indepărtarea materialelor organice sau a algelor, etc.Eliminarea gustului, mirosului si culorii apei. Gustul neplăcut si mirosul apei se datorează cel mai frecvent unor substanţe produse de către algele ce se dezvoltă in apă, cat si de descompunerea in apă sau pămant a unor substanţe organice. Gustul mai poate fi dat si de compusi de Zn, Cu, Fe sau Mn dezvoltaţi in apă. In multe cazuri, gustul si mirosul apei se elimină odată cu tratarea pentru eliminarea Fe, Mn, H2S etc. conţinute in apă. Metodele specifice folosite pentru eliminarea gustului si mirosului sunt arderea, clorinare in exces, urmată de declorinare, filtrare cu cărbune activetc. Uneori gustul fad al apei este cauzat de duritatea redusă (0-40 germ.), remediindu-se prin reducerea acestuia folosind un adaos de 31 mg/l CaSO4 si 19 mg/l Na2CO3 pentru fiecare grad de duritate. Decolorarea apei se realizează pin tratare cu sulfat de cupru, sulfat de cupru cu var si permanganat de potasiu cu sulfat de fier.Răcirea apei se poate realiza in iazuri sau lacuri de răcire, bazine cu stropire sau turnuri de răcire avand la bază cedarea de căldură in atmosferă de către apa folosită in procesele tehnologice. Operaţia este necesară atat pentru a aduce apa la temperatura dorită pentru utilizările ulterioare, sau pentru reutilizare in procesele tehnologice, cat si pentru a preveni poluarea termică in cazul deversării apei folosite.Deferizarea si demanganizarea. Eliminarea fierului si manganului din apă se realizează de obicei in aceleasi instalaţii deoarece compusii de Fe si Mn se găsesc impreună in apă, iar procedeele de eliminare sunt similare. Dacă pentru apele surselor naturale se admite un conţinut de fier de 0,1 mg/l si in mod excepţional 0,3 mg/l (STAS 1342 – 1991), apele tratate trebuie să fie deferizate complet (la sfarsitul filtrării se obţin maximum 0,03 – 0,05 mg/l Fe). Ca procedee de deferizare si demanganizare se folosesc aerarea si limpezirea, filtrarea dublă, oxidarea chimică, schimbul cationic si reţinerea biologică. Aerarea apelor feruginoase se realizează prin pulverizarea apei sau prin amestecarea aerului combinat cu apa. Scopul operaţiei este oxidarea si descompunerea bicarbonaţilor sau sulfaţilor de fier solubili in apă in compusi insolubili in apă in care se reţin apoi prin decantare sau filtrare. Oxidarea chimică urmăreste precipitarea compusilor fierului folosind var in doze de 1g CaO la 1g fier, sau clor in doze de 1,6g Cl2 la 1g fier sau flocurarea compusilor manganului in mediu alcalin folosind KMnO4 si neutralizarea apelor acide. Eficienţa deferizării este ridicată in cazul schimbului cationic. Fibrele cu cationiţi se folosesc la deferizarea si demanganizarea apelor cu conţinut redus de fier (2-3 mg/l) si mangan (1 mg/l), dată fiind capacitatea limitată de schimb a maselor cationice. Metoda biologică se bazează pe reţinerea Fe si Mn de către bacteriile feruginoase si manganoase.Dedurizarea apei este un proces specific tratării apei folosite industrial pentru evitarea formări de depuneri (piatră) pe pereţii recipientelor, conductelor sau deprecierii unor produse, aplicandu-se foarte rar in cazul apelor potabile. Pentru realizarea dedurizării se pot utiliza următoarele metode:Metoda termică. Această metodă constă in incălzirea apei peste 1000C, cand bicarbonaţii de calciu si magneziu se descompun in carbonaţi insolubili care se depun. Este in general scumpă si se aplică doar la instalaţii mici si mijlocii.

Metoda chimică cu reactivi se foloseste atunci cand se cere o reducere a durităţii apelor de suprafaţă pană la 4-5 grade. Ca reactivi sunt utilizaţi: varul Ca(OH)2, soda (Na2CO3), soda caustică (NaOH), varul si soda in combinaţie. Acestia reacţionează cu compusii solubili ai Ca si Mg din apă formand carbonaţii respectivi care sunt precipitate insolubile.Metoda cu mase cationice constă in trecerea apei printr-un filtru rapid sub presiune prevăzut cu o masă granulară schimbătoare de ioni ca material filtrant care schimbă cationiţii Na+ sau H+ cu Ca2+ sau Mg2+ in compusii care dau duritatea apei. Apa se dedurizează aproape complet si isi măreste alcalinitatea in cazul cationiţilor Na+ sau aciditatea in cazul cationiţilor H+. Masa schimbătoare de ioni trebuie regenerată după un anumit timp cu soluţie de clorură de sodiu in cazul masei cationice Na+ sau cu soluţie de acid sulfuric in cazul masei cationice H+. Se pot aplica trei sisteme de dedurizare a apei folosind filtre cu mase cationice (tabelul 3.4).Eliminarea gazelor din apă se realizează prin dezacidifiere (eliminarea CO2), desulfurizare (eliminarea hidrogenului sulfurat) si dezoxigenare (eliminarea oxigenului), fiind necesară pentru redarea caracterului agresiv al unor ape sau a mirosului si gustului lor neplăcut.Desalinizarea apei se aplică atunci cand conţinutul in cloruri sau sulfaţi depăseste limita excepţională de 400 mg/l prevăzută de STAS 1342-91 sau pentru anumite necesităţi tehnologice. Fiind costisitoare, desalinizarea apei este indispensabilă doar atunci cand nu se poate obţine apă corespunzătoare in alt mod sau dintr-o altă sursă. Operaţia se realizează prin filtrarea apei prin mase schimbătoare de ioni succesive: apa trece intai peste o masă cationică ce fixează sodiul din clorura de sodiu, apoi peste o masă anionică, formată din răsini aminice, care descompun acizii clorhidric sau sulfuric formaţi in apă după prima filtrare. Regenerarea cationitului se face cu soluţie de sodă (concentraţie 2-3%). Desalinizarea se mai poate realiza si prin electrodializă, procedeu prin care sărurile din apele cu o salinitate de pană la 5g/l sunt reduse prin concentrarea lor intre membrane cu permeabilitate preferenţială faţă de anioni sau cationi, dispuse alternativ intr-o cuvă si supuse unui curent continuu. Dacă sunt necesare cantităţi mici de apă, aceasta este distilată, apoi amestecată in raportul dorit cu apă brută.Fluorizarea apei. Conţinutul optim de fluor in apă este de circa 1 mg/l, acesta fiind important in profilaxia cariei dentare. Dozele mai mari de 1,5 mg/l sunt dăunătoare organismului provocand intoxicări usoare manifestate prin pătarea smalţului dinţilor (2-8 mg/l) sau cronice la doze mari. Fluorizarea apei se aplică apelor sărace in fluor prin adaos de fluorsilicat de sodiu, acid fluorhidric sau fluorsilicic sau fluorura de calciu solubilizată cu soluţie de aluminiu. Dozarea trebuie controlată riguros. Excesul de fluor din apă trebuie eliminat, operaţie ce se realizează prin filtrarea apei pe cărbune activ in mediu acid (pH<3), tratarea cu doze mari (150- 300 mg/l) de sulfat de aluminiu (pH<7,5) sau tratarea cu var in prezenţa unui conţinut suficient de Mg in apă (hidratul de Mg absoarbe fluorul).’Dezactivarea apei. Această operaţie este cerută de prezenţa elementelor radioactive in unele ape de adancime, ape minerale sau ape de suprafaţă impurificate de descărcări industriale. Operaţia se poate realiza pe cale naturală pentru unii izotopi radioactivi, prin staţionarea apei in bazine, cand radioactivitatea scade datorită timpului de injumătăţire. Pentru alte elemente sunt necesare tratamente de dezactivare prin coagulare si filtrare sau tratarea apelor cu fosfaţi, pulberi de metal, argilă, var si sodă (la dedurizare).3.3. PROCESE TEHNOLOGICE DE FABRICAŢIE A PRODUSELOR SODICEProdusele sodice fac parte din categoria produselor de bază ale industriei chimice, datorită volumului producţiei si multiplelor intrebuinţări. Produsele sodice sunt utilizate la prepararea sărurilor minerale, la fabricarea sticlei, la producerea detergenţilor si la procesarea grăsimilor. In industria textilă sunt folosite in calitate de agenţi oxidanţi sau de spălare. De asemenea isi găsesc aplicaţii in: industria petrolieră, industria metalurgică, industria farmaceutică, industria celulozei si hartiei, industria coloranţilor, industria fotografică, industria alimentară s.a. Din categoria produselor sodice fac parte: carbonaţii de sodiu (carbonatul de sodiu anhidru, decahidratul de sodiu, sescvicarbonatul de sodiu, bicarbonatul de sodiu), hidroxidul de sodiu, silicatul de sodiu etc.Carbonatul de sodiu anhidru (soda calcinată) este produsul principal fabricat in industria sodei. Soda calcinată se prezintă ca o pulbere albă si conţine 99% Na2CO3 si circa 0,5% NaCl. Carbonatul de sodiu formează cu apa cristalohidraţi, care diferă prin compoziţie (cantitatea de apă legată), prin temperatura de cristalizare (din soluţie) si prin sistemul de cristalizare:_ Decahidratul de sodiu (Na2CO3 ・ 10H2O) sau soda cristalizată;_ Monohidratul de sodiu (Na2CO3 ・ H2O) sau carbonatul cristalizat;_ Bicarbonatul de sodiu (NaHCO3);_ Sescvicarbonatul de sodiu (Na2CO3 ・ NaHCO3 ・ 2H2O) sau soda neutră.Carbonaţii de sodiu au aplicaţii diferenţiate, in funcţie de proprietăţile lor: comportare in prezenţa apei, stabilitate s.a. De exemplu, soda cristalizată se foloseste in mare parte in gospodării, deoarece se dizolvă mai repede decat soda calcinată.Soda calcinată s-a fabricat iniţial la nivel industrial prin topirea amestecului de sulfat de sodiu7 cu carbonat de calciu si cărbune, urmată de purificarea si concentrarea sodei separată din topitură (procedeul Leblanc). In prezent in industrieeste folosit pe scară largă procedeul amoniacal (Solvay). Pornind de la procedeul Solvay au fost elaborate două procedee, mai eficiente din punct de vedere al consumurilor specifice in sare, dar mai costisitoare sub aspect energetic:_ procedeul DUAL, prin care se poate valorifica clorura de sodiu nereacţionată;_ procedeul Solvay - ICI, prin care se recuperează clorul conţinut in clorura de amoniu.Materiile prime folosite in procesul tehnologic de fabricare a carbonatului de sodiu prin procedeul amoniacal sunt următoarele: sare (clorură de sodiu), amoniac gazos si calcar (carbonat de calciu). Pentru calcinarea calcarului se foloseste de obicei cocs (C). Principalele faze de fabricaţie ale procesului tehnologic sunt: pregătirea materiilor prime; carbonatarea soluţiei amoniacale cu dioxid de carbon; filtrarea si calcinarea bicarbonatului de sodiu precipitat; recuperarea amoniacului. In tehnologia de fabricaţie a carbonatului de sodiu, desfăsurarea proceselor chimice prin procedeul amoniacal se bazează pe următoarele reacţii chimice:(I) obţinerea dioxidului de carbon, prin calcinarea calcarului si arderea cocsului:CaCO3 → CaO + CO2C + O2 → CO2

(II) carbonatarea saramurii saturate cu amoniac; reacţionează mai intai dioxidul de carbon cu amoniacul; carbonatul de amoniu in prezenţa excesului de dioxid de carbon se transformă in bicarbonat, care reacţionează cu clorura de sodiu:2NH3 + H2O + CO2 → (NH4)2CO3(NH4)2CO3 + CO2 + H2O → 2NH4HCO3NaCl + NH4HCO3 → NaHCO3 + NH4ClIn cadrul procesului de carbonatare apar o serie de reacţii secundare:2NH4HCO3 → (NH4)2CO3 + CO2 + H2O(NH4)2CO3 + H2O → NH4OH + CO2NH4OH → NH3 + H2O(III) calcinarea bicarbonatului de sodiu precipitat:2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2(IV) amoniacul este recuperat din lesii:CaO + H2O → Ca(OH)22NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3 + 2 H2O reacţia globală: 2NaCl + CaCO3 + NH3 → Na2CO3 + CaCl2 + NH3Pregătirea materiilor prime constă in efectuarea mai multor operaţii prin care se obţine soluţia amoniacală saturată. Intr-o primă etapă se prepară soluţia de sare, prin dizolvarea zăcămintelor de sare. Apoi soluţia saturată de sare este purificată, prin procedeul cu var si sodă, pentru indepărtarea impurităţilor de calciu si de magneziu. Calcarul este calcinat8 in cuptoare, pentru obţinerea dioxidului de carbon. Pentru un randament de transformare al calcarului η = 95%, dioxidul de carbon colectat provine in proporţie de circa 66% din calcinarea calcarului si in proporţie de circa 33% din arderea cocsului in cuptoare. Apoi dioxidul de carbon este supus operaţiilor de răcire si de purificare, prin spălare cu apă. Dioxidul de carbon purificat este dirijat către instalaţia de carbonatare, iar oxidul de calciu stins cu apă (sub formă de lapte de var) se va utiliza pentru recuperarea amoniacului. Saturarea soluţiei de sare cu amoniac este necesară pentru absorbţia dioxidului de carbon, care este insolubil in soluţie concentrată de clorură de sodiu. In vederea preparării soluţiei amoniacale saturate, se realizează absorbţia amoniacului in soluţie de sare (308-310g/l NaCl). In coloanele de absorbţie se introduc amoniacul răcit, recuperat din lesii prin distilare si amestecul gazos de amoniac si dioxid de carbon, eliminat din coloana de carbonatare si filtrat. Prin urmare, operaţia de saturare a saramurii cu amoniac este insoţită de operaţia de precarbonatare. Carbonatarea este considerată faza principală a procesului de fabricare a sodei calcinate. In instalaţia de carbonatare are loc carbonatarea saramurii amoniacale si precipitarea bicarbonatului de sodiu. La carbonatare se foloseste dioxid de carbon purificat, rezultat atat din calcinarea calcarului, cat si din calcinarea sodei. Randamentul in produs este cu atat mai mare cu cat concentraţiile reactanţilor in mediul de reacţie vor fi mai mare si temperatura va fi mai scăzută. In practică, pentru a se obţine in procesul de producţie bicarbonat de sodiu cu un randament de 65-75% se folosesc soluţii ce conţin 270g/l NaCl si cca. 90g/l NH3 (t→32oC). Bicarbonatul de sodiu, mai puţin solubil precipită, apoi este filtrat si spălat, după care este calcinat la 180- 200oC. Prin calcinarea bicarbonatului rezultă carbonatul de sodiu. După separarea bicarbonatului, lesia filtrată10 conţine clorură de amoniu, clorură de sodiu nereacţionată, precum si excesul de amoniac si dioxid de carbon. Recuperarea amoniacului din lesie se realizează in două etape: in prima etapă se elimină amoniacul (si dioxidul de carbon)11 prin incălzirea soluţiei la 70-75oC, iar in a doua etapă soluţia decarbonatată este tratată cu lapte de var (Ca(OH)2), apoi este distilată. Amoniacul recuperat este răcit si ulterior recirculat in proces. Pierderile de amoniac sunt compensate prin introducerea in proces a unor soluţii amoniacale (ape amoniacale de la cocserii, amoniac sintetic). In figura 3.3 este indicată schema de operaţii pentru fabricarea sodei calcinate prin procedeul Solvay. In funcţie de greutatea volumetrică, se comercializează două sortimente: sodă usoară (550-600 kg/m3) si sodă grea (1000-1200 kg/m3).Hidroxidul de sodiu tehnic (soda caustică) este un alt produs important obţinut in industria sodei. Soda caustică este folosită la fabricarea mătăsii artificiale, a săpunurilor, a coloranţilor organici, a hartiei s.a. Hidroxidul de sodiu poate fi obţinut fie prin procedee chimice, fie prin procedee electrochimice. Procedeele electrochimice, indiferent de varianta tehnologică care se aplică, sunt mai simple si mai eficiente, comparativ cu procedeele chimice. In procedeele electrochimice gradul de utilizare al materiei prime este mai ridicat, iar produsele chimice obţinute sunt superioare din punct de vedere calitativ (grad de puritate ridicat). Insă in procedeele electrochimice se consumă cantităţi mari de energie electrică, utilizarea raţională a energiei fiind controlată prin intermediul indicatorilor: randamentul de curent si randamentul energetic.In continuare sunt prezentate principial două procedee de bază, aplicate in tehnologia produselor sodice, pentru obţinerea hidroxidului de sodiu. Procedeele chimice industriale de fabricare a hidroxidului de sodiu sunt: procedeul cu var si procedeul cu ferit de sodiu. Procedeul cu var este mai răspandit si constă in caustificarea carbonatului de sodiu, conformreacţiei:Na2CO3 + Ca(OH)2 _ 2NaOH + CaCO3Schema de operaţii la fabricarea sodei caustice prin procedeul clasic, cu var este redată in figura 3.4. Soluţia de sodă calcinată (210-215g Na2CO3/dm3), obţinută prin debicarbonatarea umedă a bicarbonatului de sodiu, si varul (CaO) sunt introduse in caustificator in echicurent. Caustificarea carbonatului de sodiu are loc la temperatura de 85-95Oc si se desfăsoară industrial in trei faze. Instalaţia de caustificare include un caustificator orizontal, un caustificator vertical si un spălător - decantor, astfel incat să se asigure o crestere a randamentului de caustificare η de la 78% (in faza I) la 92-95% (in faza a III-a). Reziduurile solide (nisip, bulgări de calcar, cocs) sunt eliminate din proces. Lesia parţial caustificată serecirculă prin instalaţia de caustificare.

Lesia caustificată rezultată final este purificată prin decantare, pentru indepărtarea carbonatului de calciu precipitat. Nămolul de carbonat este apoi spălat in spălătorul – decantor pentru recuperarea hidroxidul de sodiu antrenat in nămol.Lesia purificată este concentrată prin evaporare in trepte, pană la un conţinut de 70-72% NaOH, concentrarea fiind insoţită si de separarea sărurilor. Concentrarea finală a sodei caustice, pană la 96-98% NaOH, se realizează prin topire. Prin topire soda este supusă unor procese de deshidratare si de purificare. Topirea lesiei de sodă caustică se poate efectua la presiune atmosferică (t = 500-550oC) sau sub vid (p = 600 mm Hg si t = 320-360oC). In procedeul de topire la presiunea atmosferică, in funcţie de tipul instalaţiilor folosite se poate adăuga azotat de sodiu, pentru evitarea coroziunii utilajelor si dioxid de sulf, pentru albirea sodei. După topire si răcire se obţine soda caustică cu 96-98% NaOH. Hidroxidul de sodiu poate fi obţinut si in urma procesului de electroliză a clorurii de sodiu. Pentru desfăsurarea in bune condiţii a procesului electrochimic intr-o primă etapă se efectuează operaţia de purificare a saramurii, obţinute prin dizolvarea zăcămintelor de sare. Purificarea saramurii se realizează prin diferite metode, in funcţie de procedeul de electroliză aplicat ulterior. De exemplu, se poate realiza fie evaporarea si cristalizarea clorurii de sodiu din soluţia de sare, fie precipitarea sărurilor de calciu si de magneziu din saramură, urmată de purificare (prin decantare, filtrare si separare prin schimbători de ioni).

Procesul electrochimic se deosebeste de celelalte procese chimice prin faptul că, in procesul electrochimic apare ca parametru tehnologic de bază curentul electric continuu. Ionizarea electroliţilor se realizează in fază lichidă, iar electroliza se desfăsoară in prezenţa unui potenţial de electrod, după cum este indicat in figura 3.5. Procesul electrochimic se deosebeste de celelalte procese chimice prin faptul că, in procesul electrochimic apare ca parametru tehnologic de bază curentul electric continuu. Ionizarea electroliţilor se realizează in fază lichidă, iar electroliza se desfăsoară in prezenţa unui potenţial de electrod, după cum este indicat in figura 3.5.

In procedeul de electroliză a soluţiei apoase de clorură de sodiu, succesiunea principalelor reacţii electrochimice este următoarea:

Alături de transformările de bază, si anume formarea clorului, a hidrogenului si a hidroxidului de sodiu au loc si o serie de reacţii chimice secundare, dependent de condiţiile de lucru. Electroliza industrială a soluţiilor de sare (clorură de sodiu) se poate realiza prin mai multe tehnici de lucru. In practică pentru electroliza clorurii alcaline se folosesc trei procedee:_ electroliza cu diafragmă – se folosesc anozi de grafit sau metalici si catozi de fier separaţi de o diafragmă;_ electroliza cu catod de mercur si anozi de grafit sau metalici;_ electroliza cu membrană – se folosesc anozi metalici si catozi metalici, separaţi de membrane schimbătoare de ioni.De obicei pentru desfăsurarea proceselor electrochimice se folosesc electrolizoare, care conţin un număr variabil de celule de electroliză cu catod solid, cu catod de mercur sau cu membrane schimbătoare de ioni.

In procesul de electroliză a clorurii de sodiu cu catod de mercur, datorită polarizării electrochimice (supratensiunii) mari a hidrogenului (v. tabelul 3.5.), pe catodul de mercur se pot descărca ionii de Na+ si se formează sodiu metalic, care se combină cu mercurul formand un amalgam (NaHgn), ca produs intermediar. Amalgamul de sodiu, care conţine 0,2% Na se descompune cu apă caldă, printr-un proces electrochimic13. Reacţia globală de descompunere a amalgamului este următoarea:2NaHgn + 2H2O → 2NaOH + H2 + 2nHgIn figura 3.6. este redată schema unui electrolizor cu catod de mercur, in care se desfăsoară electroliza soluţiilor de clorură de sodiu. Instalaţia este alcătuită din două utilaje care funcţionează independent: electrolizorul 1, in care se desfăsoară electroliza si aparatul de descompunere 2 in care se descompune amalgamul de sodiu. Electrizorul 1, de formă paralelipipedică, este prevăzut la partea superioară cu un dispozitiv in care sunt fixaţi anozii de grafit 3. La partea inferioară a electrizorului, usor inclinată, este conectat catodul 4. Bazinul este alimentat cu soluţie saturată de clorură de sodiu (315g/l). Soluţia epuizată de NaCl14 este evacuată continuu din electrizor, apoi este regenerată, fiind recirculată in celule, după purificare si concentrare (saturare). Pe anozii de grafit se descarcă ionii de clor, formandu-se clor gazos. Clorul format este evacuat din electrizor prin dispozitive amplasate la partea superioară a celulei. Pe catodul de mercur se descarcă ionii de sodiu, care formează cu mercurul amalgam de sodiu. Hidrogenul obţinut conţine urme de vapori de mercur si trebuie purificat inainte de a fi utilizat.

Amalgamul de sodiu este alimentat in reactorul de descompunere 2. In reactor se introduce apă fierbinte. Prin descompunerea amalgamului se obţine o soluţie de hidroxid de sodiu cu o concentraţie de 50% (chiar si 70%) NaOH, care este colectată la evacuarea din aparat. Mercurul se colectează la partea inferioară a aparatului, fiind eliminat si regenerat, după care este reintrodus in electrizor. Procesul de electroliză a clorurii de sodiu cu membrană schimbătoare de ioni este mai simplu de realizat si se desfăsoară in condiţii economice. La nivel industrial, avantajele electrolizei cu membrană, comparativ cu electroliza cu catod de mercur sunt următoarele:_ reducerea consumului de energie electrică,

_ reducerea costurilor de investiţie si producţie, datorită simplificării constructive si in exploatare a celulelor de electroliză,_ obţinerea lesiei de hidroxid de sodiu cu puritate ridicată,_ eliminarea poluării cu mercur sau cu azbest a mediului.In procesul de electroliză cu membrană, membrana separă spaţiul anodic de cel catodic, prezentand o permeabilitate selectivă pentru cationii Na+, fiind impermeabilă pentru lichid si gaz. In electrolizor se introduce saramură inalt purificată. In timpul electrolizei, in cazul in care există o cantitate suficientă de anioni OH- in anolit, clorul generat in spaţiul anodic este transformat in anioni hipoclorit (OCl-) si clorat (ClO3 -). După efectuarea procesului de elctroliză anolitul este declorurat, iar catolitul (cu NaOH 33%) este supus operaţiei de concentrare. Prin evaporare simplă, lesia poate fi concentrată pană la 50% NaOH. Prin electroliză inafară de sodă se obţin si alţi produsi importanţi, care sunt valorificaţi: clorul, acidul clorhidric si hipocloritul de sodiu. In concluzie, soluţia de hidroxid de sodiu rezultată prin procedeul electrochimic, in funcţie de varianta tehnologică folosită poate fi ulterior purificată si concentrată, in raport cu solicitările clienţilor. Procesul de electroliză este influenţat de: valoarea diferenţei de potenţial dintre electrozii sursei externe de curent intre care este integrat reactorul electrochimic; intensitatea curentului care traversează electrolitul; natura substanţelor supuse transformărilor electrochimice; calitatea solventului care formează electrolitul; temperatura si concentraţia ionilor de hidrogen din soluţie. Pentru a creste eficienţa economică a proceselor tehnologice de fabricare a produselor clorosodice este necesar a se perfecţiona procedeele tehnologice, astfel incat: să se obţină un procent mai ridicat de componente utile in produse; să se valorifice integral coprodusele; să se recupereze energiile reziduale; să se optimizeze operaţiile de aprovizionare cu materii prime si utilităţi.3.4. PROCESE TEHNOLOGICE ÎN INDUSTRIA POLIMERILORPolimerii sunt compusi macromoleculari naturali sau sintetici, formaţi prin inlănţuirea unui număr variabil de substanţe chimice cu masă moleculară mică (monomeri). Polimerii sintetici se produc in industria polimerilor, care a apărut ca o subramură a industriei chimice. Industria polimerilor s-a dezvoltat datorită aplicaţiilor multiple pe care le au materialele plastice, elastomerii, fibrele sintetice, adezivii etc. In majoritatea ramurilor industriale. Aceste materiale sintetice sunt utilizate frecvent ca inlocuitori ai unor materiale naturale, datorită proprietăţilor lor specifice: greutate specifică mai mică, proprietăţi electroizolante, rezistenţă mecanică deosebită, rezistenţă variabilă la acţiunea agenţilor chimici si climatici. Deasemenea s-a constatat că produsele fabricate pe bază de polimeri sintetici, comparativ cu produsele convenţionale obţinute din materii prime naturale, pentru aceeasi valoare de utilizare a mărfurilor, sunt fabricate cu costuri de producţie mai scăzute. In continuare sunt prezentate cateva dintre principiile fundamentale care guvernează chimia polimerilor si, implicit, tehnologia compusilor macromoleculari. Polimerii, ca substanţe macromoleculare, sunt obţinuţi industrial prin polimerizare. Polimerizarea reprezintă procesul unitar, de obţinere a unui compus cu masă moleculară mare, prin reacţia de unire a mai multe funcţionalitatea monomerilor, procesul de polimerizare se desfăsoară principial fie prin reacţii de poliadiţie, fie prin reacţii de policondensare. In funcţie de acest criteriu, polimerii obţinuţi sunt clasificaţi in două categorii:_ polimeri de adiţie: polietilenă, policlorură de vinil, poliacetat de vinil, polistiren, majoritatea cauciucurilor sintetice s.a._ polimeri de condensare: poliester, policarbonat, poliuretan, poliamidă, răsini fenol-formaldehidice, răsini amidice s.a.Luand in considerare si mecanismul reacţiei de polimerizare, frecvent folosită este următoarea clasificare: polimerizarea prin cresterea lanţului si polimerizarea in trepte. Polimerizarea prin cresterea lanţului se foloseste in cazul monomerilor nesaturaţi (in special cei care conţin legături carbon-carbon duble), iar reacţia poate fi prezentată schematic astfel: A - monomernA_-[A]n- -[A]n- – polimer n - grad de polimerizareIn funcţie de mecanismul polimerizării există mai multe tipuri de polimerizare prin cresterea lanţului: polimerizare prin radicali liberi, polimerizare ionică (cationică sau anionică), polimerizare coordinativă. Polimerizarea vinilică se desfăsoară prin reacţii in lanţ, in trei etape: iniţierea lanţului de reacţie, propagarea lanţului de reacţie si intreruperea lanţului de reacţie. In funcţie de modul de formare al lanţurilor macromoleculare prin polimerizare vinilică, polimerii pot avea configuraţie regulată (izotactică), alternantă (sindiotactică) sau neregulată (atactică).Polimerizarea prin reacţii in trepte (policondensarea) are loc prin intermediul mai multor reacţii individuale, consecutive, intre grupele funcţionale ale monomerilor. Aceste reacţii se desfăsoară in prezenţa acizilor tari (=catalizatori) si sunt reversibile. In funcţie de mecanismul polimerizării, policondensarea poate fi liniară sau tridimensională. Procesul de polimerizare trebuie condus astfel incat reacţiile chimice să se desfăsoare cu o viteză optimă, iar randamentul in produs să fie acceptabil, pentru ca procesul să devină eficient din punct de vedere economic. In acest sens trebuie asigurate anumite condiţii de desfăsurare a polimerizării (cu referire la mediul de reacţie s.a.). In procesele de polimerizare se folosesc ca materii prime monomerii si agenţii de polimerizare. Agenţii de polimerizare sunt substanţe chimice care iniţiază, modifică sau opresc desfăsurarea procesului de polimerizare, pentru a conduce procesul de polimerizare in sensul obţinerii unor produse cu proprietăţi programate. In categoria agenţilor de polimerizare sunt inclusi: catalizatorii, inhibitorii, modificatorii de catenă, solvenţii. Catalizatorii sau iniţiatorii reprezintă substanţele chimice care iniţiază procesele de polimerizare, fiind diferenţiaţi in funcţie de mecanismul după care se desfăsoară polimerizarea. Frecvent utilizaţi in calitate de catalizatori ai proceselor de polimerizare radicalică sunt peroxizii organici si compusii diazo, in timp ce pentru procesele de polimerizare ionică se folosesc cloruri metalice (AlCl3, BF3, SnCl4 s.a.), metale alcaline, compusi organometalici ai metalelor alcaline sau alcalino pămantoase, oxizi ai metalelor tranziţionale etc. Inhibitorii sunt substanţe care reacţionează specific, pentru a forma produse care intarzie sau inhibă complet reacţia de polimerizare. Inhibitorii sunt folosiţi in industrie pentru a stabiliza monomerii impotriva polimerizării spontane in timpul depozitării; acestia sunt indepărtaţi din sistem, prin distilare simplă, inainte de a fi folosiţi in procesul de fabricaţie a polimerilor. Dintre inhibitorii des intalniţi amintim: chinonele (hidrochinona), polifenolii, aminele, nitroderivaţii aromatici, sărurile unor acizi organici s.a. Modificatorii de catenă sau intrerupătorii de lanţ sunt substanţe care acţionează astfel incat reglează si uniformizează distribuţia masei moleculare. Sunt folosiţi in calitate de modificatori de catenă aldehidele, esterii acizilor alifatici, hidrocarburile, alcoolii, aminele s.a. Solvenţii sunt substanţe chimice in care se dizolvă monomerii (uneori insoţiţi si de alţi agenţi de polimerizare). In anumite situaţii solvenţii pot acţiona

si ca inhibitori sau ca modificatori de catenă. Pentru a nu inhiba reacţia de polimerizare, solvenţii trebuie să aibă un grad inalt de puritate. Apa constituie un mediu frecvent intalnit in practica p sistem se adaugă diverse substanţe in calitate de stabilizator de suspensie sau de coloid de protecţie: alcool polivinilic, metilceluloză, săruri ale metalelor alcaline cu acizi organici alifatici superiori, săpunuri etc. Eficienţa tehnico-economică a procesului de polimerizare este determinată de procedeul de polimerizare, in sensul că mediul de reacţie, in care se realizează acest proces influenţează vitezele de reacţie si calitatea produsului finit. Polimerizarea se poate realiza in mediul de monomer sau insoluţii/sisteme disperse, \ formate dintr-un solvent in care se dizolvă monomerul si catalizatorii. In practica industrială se aplică anumite procedee de polimerizare, in sisteme omogene sau eterogene, si anume:- polimerizarea in bloc (in masă, in volum sau in forme) – se desfăsoară intr-o singură fază16, monomerul nereacţionat acţionand ca un solvent pentru polimer;- polimerizarea in soluţie – polimerul este dizolvat intr-un lichid inert (hidrocarburi saturate s.a.)- polimerizarea in suspensie (in picături, in perle) – monomerul, suspendat in apă, este polimerizat in picături (perle);- polimerizarea in emulsie – monomerul, dispersat in apă, este polimerizat in emulsie.Polimerizarea in bloc se foloseste in special in cazul policondensărilor exoterme (atat timp cat vascozitatea amestecului este redusă). In cazul monomerilor vinilici, desi polimerizarea in bloc este mai dificilă17, procedeul este utilizat frecvent la fabricarea polistirenului, policlorurii de vinil, polimetilmetacrilatului etc. Polimerizarea in soluţie, desi rezolvă problema eliminării căldurii (v. procedeul anterior), prezintă inconveniente in ceea ce priveste eliminarea solventului după terminarea polimerizării. Din acest motiv, acest procedeu se aplică in special la fabricarea polimerilor care sunt utilizaţi in soluţie, in domeniul peliculogenelor sau al adezivilor.Polimerizarea in suspensie presupune folosirea agenţilor de suspensie18 si a iniţiatorilor solubili in monomeri. Un alt dezavantaj al acestui procedeu constă in faptul că polimerul obţinut trebuie filtrat si uscat inainte de a fi livrat, ceea ce inseamnă costuri suplimentare de producţie. Cu toate acestea polimerizarea in suspensie este frecvent aplicată ca tehnică de polimerizare. Polimerizarea in emulsie este asemănătoare cu polimerizarea in suspensie, dar mecanismul este diferit. In acest caz polimerizarea are loc in prezenţa unui agent activ de suprafaţă (emulgator), precum si a iniţiatorilor (solubili in apă), darolimerizării. In acest caz, atunci cand trebuie realizată dispersia in soluţie apoasă a monomerilor (insolubili in apă), in produsul obţinut este un polimer stabil de tip latex. Dacă polimerul este solicitat ca un solid, latexul este coagulat (prin adaos de acid), filtrat si uscat. Acest procedeu se aplică in special la fabricarea cauciucului sintetic. O altă problemă tehnologică, cu implicaţii economice, care vizează polimerizarea ca proces se referă la calitatea polimerului obţinut, in sensul că produsul fabricat trebuie să posede anumite proprietăţi (la un nivel optim). După forma macromoleculară, polimerii pot fi: liniari (celuloză, polietilenă, policlorura de vinil), ramificaţi (amidonul) si spaţiali (bachelita, cauciucul sintetic).Polimerii ramificaţi, datorită structurii lor, prezintă proprietăţi intermediare intre proprietăţile polimerilor liniari si spaţiali (reticulaţi), in sensul că preiau proprietăţile polimerilor liniari atunci cand sunt slab ramificaţi si se apropie de proprietăţile polimerilor spaţiali atunci cand gradul de ramificare creste. Polimerii liniari au rezistenţă mare la rupere si elasticitate ridicată, in timp ce polimerii ramificaţi au rezistenţă la rupere mai mică. Structura cristalină sau starea amorfă care o prezintă polimerii, influenţează proprietăţile fizice si chimice ale compusilor macromoleculari. Din punct de vedere al proprietăţilor fizice polimerii pot fi: elastomeri, termoplastici sau termorigizi. Elastomerii si polimerii termoplastici se inmoaie la incălzire si revin la duritatea iniţială după răcire, ciclul de incălzire - răcire putand fi repetat de multe ori. Polimerii termorigizi devin insolubili după prima incălzire si se descompun după cresterea temperaturii peste o anumită limită. De obicei polimerii liniari sunt termoplastici, fuzibili si solubili in solvenţi uzuali, in timp ce polimerii spaţiali sunt termorigizi, se gonflează in prezenţa solvenţilor si formează geluri, dar nu se dizolvă; la incălzire prelungită nu se inmoaie, ci se descompun. In urma studiului proprietăţilor polimerilor in relaţie cu particularităţile lor structurale s-au creat materiale noi (in special copolimeri), cu proprietăţi imbunătăţite, care se comportă mai bine decat materialele folosite anterior. Ca un caz particular al proceselor tehnologice in industria polimerilor, in continuare este prezentat procesul tehnologic de fabricaţie a policlorurii de vinil. Sub aspect economic, acest polimer vinilic deţine locul al doilea in producţia de polimeri, după polietilenă. Policlorura de vinil este folosită pentru fabricarea: filmelor de acoperire, foliilor, ambalajelor, tapetelor pentru pereţi si covoarelor pentru pardoseli, produselor extrudate, vopselelor pe bază de plastisoli, inlocuitorilor de piele, fitingurilor, conductelor s.a. De asemenea sunt utilizate pentru izolarea cablurilor. Policlorura de vinil (PVC21) este un produs chimic, obţinut prin polimerizarea clorurii de vinil prin cresterea lanţului, prin radicali liberi:

Fabricarea policlorurii de vinil se realizează in două etape si anume: intr-o primă etapă se obţine monomerul, iar in a doua etapă are loc procesul de polimerizare. Deci materia primă de bază pentru fabricarea policlorurii de vinil o constituie clorura de vinil. Clorura de vinil se obţine prin sinteză chimică din etenă si clor. Fazele procesului tehnologic de fabricare a clorurii de vinil sunt următoarele: clorurarea directă a etilenei, oxiclorurarea etilenei cu acid clorhidric si oxigen, purificarea dicloretanului, cracarea dicloretanului pur si purificarea clorurii de vinil. După condiţionarea monomerului se realizează polimerizarea, prin unul dintre procedee amintite anterior. Polimerizarea in bloc sau in soluţie se aplică pe scară limitată, datorită dezavantajelor de ordin tehnic care apar. Prin polimerizarea in emulsie se obţine răsină vinilică, folosită in plastisoli si organosoli. Din considerente tehnice si economice, policlorura de vinil se obţine de obicei prin procedeul de polimerizare in suspensie. Procesul de polimerizare a clorurii de vinil in suspensie este discontinuu. El se desfăsoară in instalaţii relativ simple si in condiţii energetice economice. In figurile 4.8 si 4.9 sunt redate schema de flux si schema tehnologică de fabricare a policlorurii de vinil in suspensie. După cum s-a precizat anterior, monomerul inainte de polimerizare este supus unor operaţii de purificare. Polimerizarea clorurii de vinil se realizează intr-un mediu apos, deoarece acesta asigură o bună preluare a căldurii de reacţie22 si, in aceste condiţii, se obţin polimeri cu mase moleculare mari si apropiate ca valori. Fazele procesului tehnologic de obţinere a policlorurii de vinil in suspensie sunt următoarele: condiţionarea clorurii de vinil,

pregătirea mediului de reacţie, polimerizarea clorurii de vinil, separarea si condiţionarea policlorurii de vinil. Clorura de vinil lichefiată se incălzeste progresiv in preincălzitorul 2, apoi se introduce in autoclava 1 impreună cu soluţia de iniţiator dizolvat in monomer. Ca iniţiator se foloseste in mod curent peroxidul organic. Concomitent se introduce in autoclava 1 si soluţia apoasă de coloid de protecţie. Prin urmare, mediul de polimerizare este pregătit, prin suspendarea monomerului in apă, utilizand de obicei in calitate de coloid de protecţie alcoolul polivinilic sau metil hidroxipropil celuloza. Se introduce in autoclavă azot, pentru a crea o suprapresiune in timpul polimerizării. Pentru menţinerea unei temperaturi constante a mediului de reacţie, autoclava este prevăzută cu un sistem de agitare. După introducerea monomerului si a agenţilor de polimerizare in autoclavă, se pune in funcţiune agitatorul si se recirculă, cu ajutorul unei pompe, apă de răcire prin mantaua autoclavei. Polimerizarea clorurii de vinil se desfăsoară in mediu de gaz inert la temperaturi in jur de 55-70oC si la presiuni de 5-15 (9-10) atm, pentru a se menţine monomerul in stare lichidă. Agitarea sistemului in timpul polimerizării are o influenţă pozitivă si asupra formării perlelor de polimer. După 7…8 ore de polimerizare, cand presiunea in autoclavă incepe să scadă si temperatura creste, se consideră terminată reacţia de polimerizare. In urma polimerizării clorurii de vinil in suspensie, rezultă polimerul vinilic. Reacţia de polimerizare se realizează la o conversie de max. 80%. După conversie urmează degazarea si vacuumarea, operaţii prin care se antrenează si clorura de vinil nereacţionată23. Suspensia de polimer rezultată din autoclavă este omogenizată, iar excesul de monomer este indepărtat prin demonomerizare24. In consecinţă, polimerul rezultat in autoclava 1 trece printr-un vas intermediar 3 la sistemul de separare 4 si apoi la spălătorul 5. Suspensia este recirculată in scopul amestecării/ omogenizării loturilor de PVC. Polimerul condiţionat este uscat, prin trecerea pastei obţinute prin schimbătorul de căldură 6 (in echicurent cu aer cald) si apoi este separat prin filtrul 7. Deoarece policlorura de vinil este relativ instabilă la căldură si la lumină, polimerului i se adaugă stabilizatori, pentru a imbunătăţi aceste proprietăţi. In calitate de stabilizatori sunt folosite sărurile de plumb, de bariu, de zinc sau de cadmiu.

Masa moleculară a policlorurii de vinil determină in mare măsură proprietăţile fizice ale polimerului (inclusiv cele reologice) si compatibilitatea in raport cu plastifianţii. In mod curent se produc două sortimente de policlorură de vinil, care se deosebesc după proprietăţile morfologice, si anume tipul compact normal si tipul amestec uscat:_ PVC compact normal este format din particule sferice, incolore, transparente, care adsorb plastifianţii superficial. Acest sortiment prezintă proprietăţi termice si mecanice foarte bune, dar se prelucrează greu, fiind recomandat la fabricarea produselor rigide_ PVC ca amestec uscat este alcătuit din particule aglomerate amorfe, care permite difuzia plastifianţilor in masa particulelor. Acest sortiment se pretează la prelucrarea prin plastifiere. Prin expandare chimică sau mecanică se pot obţine si spume de PVC, care pot fi rigide sau flexibile. Se consideră că prelucrarea policlorurii de vinil se face in formă neplastifiată (PVC rigid), atunci cand conţine pană la 15% plastifianţi si in formă plastifiată (PVC flexibil), atunci cand conţine 20-50% plastifianţi. Amestecurile de prelucrare mai conţin, pe langă polimer si plastifianţi, o serie de substanţe, dintre care amintim: stabilizatori, antioxidanţi, diluanţi, coloranţi, lubrifianţi etc.

CAPITOLUL 4TEHNOLOGII DE FABRICARE A MATERIALELOR DE CONSTRUCŢII4.1. Clasificarea materialelor de construcţii4.2. Fabricarea cimentului, mortarelor si betoanelor4.3. Tehnologia de obţinere a sticlei4.4. Tehnologia de obţinere a produselor ceramice4.1. CLASIFICAREA MATERIALELOR DE CONSTRUCŢIIMaterialele de construcţii cu toate că prezintă o mare varietate pot fi impărţite in două categorii: materiale naturale si materiale artificiale. Pentru a rezista cat mai bine la solicitările la care sunt supuse in lucrare si agresiunilor mediului, materialele de construcţii trebuie să prezinte proprietăţi de natură fizică, chimică si mecanică astfel:a) proprietăţile fizice sunt: densitatea, compactitatea, porozitatea, absorbţia de apă, umiditatea, higroscopicitatea, permeabilitatea, rezistenţa la ingheţ-dezgheţ, durabilitatea si dilataţia;b) din punct de vedere chimic, materialele de construcţii trebuie să fie inerte. Odată puse in operă, nu trebuie să se dizolve in apă sau să se inmoaie in contact cu aceasta, să aibă stabilitate la acţiunea substanţelor chimice aflate in mod natural in mediul in care sunt folosite;c) prin proprietăţile mecanice ale materialelor de construcţii se inţelege capacitatea lor de a se opune acţiunii forţelor mecanice exterioare. Rezistenţele la care materialele de construcţii trebuie să se opună la aceste solicitări se numesc după caz, rezistenţă la: compresiune, tracţiune, incovoiere, soc. Principalele categorii de materiale de construcţii sunt:Piatra naturală (rocile naturale) pentru construcţii se găsesc sub formă de roci la suprafaţa scoarţei pămantului. Rocile sunt alcătuite din unul sau mai multe minerale, de obicei unul este predominant ceea ce conferă caracterul rocii respective.După natura lor, pietrele naturale pentru construcţii se clasifică in: magmatice (eruptive): granit, bazalt, sienit, diorit, porfirele, tufuri, cenuse vulcanice; sedimentare: gresiile, marnele, grohotisurile, nisipurile, pietrisul, calcarul, ghipsul, calcarele cochilifere, diatomitul; metamorfice – provin din rocile magmatice sau sedimentare care au suferit transformări datorită presiunii si temperaturii ridicate: marmora, gnaisul, cuarţitul, ardezia, etc.Lemnul de construcţii se prezintă sub formă de produse brute, semibrute, semifabricate si produse finite din diverse specii lemnoase, astfel: lemn natural sau semirotund; lemn cioplit sau grinzi; cherestea ecarisată; semifabricate obţinute prin valorificarea superioară a masei lemnoase; produse finite pentru tocărie, pardoseli; materiale de umplutură, izolare, schele, cofraje, etc.Lianţii minerali sunt substanţe de natură minerală care măcinate fin si amestecate cu o anumită cantitate de apă dau o pastă care are proprietatea de a lega intre ele materialele de construcţii aflate sub formă de granule sau bucăţi. Lianţii minerali pot fi naturali (argile si pămanturile argiloase), artificiali (fabricaţi) sau organici (bituminosi). Lianţii artificiali se intrebuinţează numai sub formă de pastă care se intăreste cu timpul si sunt de două tipuri:- lianţi nehidraulici (argila, huma, varul, ipsosul) a căror pastă se intăreste in aer si se degradează in contact cu apa;- lianţi hidraulici care pot fi unitari sau amestecaţi cu substanţe străine, se intăresc in aer si in prezenţa apei. In această categorie sunt cuprinse varurile hidraulice, cimentul portland, cimenturile amestecate si varurile amestecate cu diverse adaosuri. Acesti lianţi se folosesc la fabricarea mortarelor si betoanelor.Piatra artificială nearsă. In această categorie sunt cuprinse produsele din beton greu (boiandrugi, stalpi prefabricaţi, panouri, garduri, etc), produse din beton usor (blocuri de beton mici), cărămizi silicocalcare (pentru zidăriile construcţiilor industriale), produse de azbociment (plăci pentru invelitori, tuburi, etc.)Materiale metalice se utilizează sub formă de profile laminate (pătrat, rotund, plat, L, T, I, tablă), profile extrudate (profile complexe din aluminiu sau PVC), profile trefilate (pentru instalaţii electrice) organe de asamblare diverse, scule, unelte si dispozitive. Sortimentul de materiale metalice pentru construcţii este divers, in funcţie de domeniul de utilizare se folosesc toate tipurile de materiale feroase (fonte si oţeluri), neferoase (aliaje de aluminiu, zinc, plumb, cupru).Materiale din polimeri sintetici. Polimerii sunt substanţe in alcătuirea cărora intră compusi macromoleculari, care pot fi de natură organică, anorganică sau mixtă. Compusii macromoleculari folosiţi la fabricarea polimerilor pentru materiale de construcţie au molecule componente foarte mari. Proprietăţile polimerilor pot fi modificate in raport cu anumite cerinţe, toate aceste modificări se realizează prin diferite adaosuri si anume: plastifianţi, antioxidanţi, materiale de umplutură, pigmenţi, materiale pentru armare. Materialele de construcţii din polimeri sintetici, la punerea lor in operă se prelucrează la fel si cu aceleasi unelte ca si lemnul sau metalele. Asamblarea se poate realiza prin sudare, lipire sau asamblare mecanică. Din polimeri sintetici se realizează: pereţi cu structură in straturi, aspect decorativ, greutate mică si izolare foarte bună; covoare sau plăci PVC pentru pardoseli; plăci ondulate pentru invelitori; burlane si jgheaburi pentru acoperis; ţevi pentru alimentare cu apă si canalizare; lacuri si vopsele; folii subţiri impermeabile; protecţia diverselor materiale impotriva coroziunii prin pulverizarea unui strat subţire de polimer sintetic; prepararea spumelor poliuretanice izolatoare.Materiale hidroizolante si anticorozive. Aceste materiale se impart in două categorii: anorganice si organice. Materialele anorganice pot fi: naturale (bazalt, cuarţ) sau fabricate (betoane antracite, cărămizi, gresie, ceramică, faianţă, glazuri, emailuri). Materialele organice pot fi: polimeri, răsini, cleiuri, chituri sau amestecuri din bitumuri cu smoală, amestecuri din bitumuri cu cauciuc, etc.Materiale termo si fonoizolante, sunt acele materiale care izolează construcţiile impotriva acţiunii căldurii, frigului si a zgomotului. Un material este cu atat mai termo si fonoizolant cu cat conţine in masa lui mai multe goluri de aer, adică este mai poros, deoarece atat conductivitatea termică cat si undele sonore se propagă mai incet. După natura lor, se impart in: materiale izolante organice: pluta, lemnul, celuloza, fibrele textile, cauciucul natural, bitumul, gudroanele, polimerii sintetici, paiele, etc;. materiale izolante anorganice: rocile poroase usoare si cele fibroase, argilele si rocile expandate, sticla poroasă, vata de sticlă, zgurele metalurgice, produsele ceramice, betoane poroase. Din sticlă se fabrică pentru construcţii: geamuri de diferite feluri (trase, riglate, ornament, armate, termopane, sticlă cristalizată); corpuri de sticlă pentru plansee si pereţi luminosi (translucizi); ţigle pentru invelitori; materiale pentru izolatori termici si fonici (cărămizi si plăci din sticlă spongioasă, vată de sticlă, etc.) Se numesc produse ceramice pentru construcţii, produsele obţinute prin fasonarea unei

paste argiloase preparate cu anumite adaosuri si in anumite condiţii, apoi arse la temperaturi cuprinse intre 900 – 1400°C, după natura produsului.Produsele ceramice pentru construcţii se impart in:1. Produse de ceramică brută pentru construcţii: cărămidă pentru zidărie (cărămizile pline, cărămizile cu goluri verticale sau orizontale, cărămizi cu lambă si uluc, cărăizi pentru placaj); plăci ceramice pentru placarea pereţilor si pardoselilor; corpuri ceramice cu goluri pentru plansee si acoperisuri; produse ceramice pentru invelitori (ţigle si coame); tuburi de ceramică pentru canalele de fum si ventilaţii; produse refractare (cărămizi si betoane refractare); agregate ceramice (granulitul folosit pentru prepararea betoanelor foarte usoare);2. Produse din ceramică fină pentru construcţii: piesele din teracotă (piesele ceramice pentru sobe, ornamente arhitecturale, cămărizi de placaj, etc.); faianţa (plăci de faianţă pentru placarea pereţilor); gresiile ceramice (clincherul de construcţii, de pavaj, dale pentru pavaj, etc.).4.2. FABRICAREA CIMENTULUI, MORTARELOR SI BETOANELORCimentul portland este liantul cel mai intrebuinţat in construcţii, pentru prepararea betonului. Cimentul portland este cunoscut de la inceputul secolului al XIX-lea, apariţia lui marcand inceputul construcţiilor moderne. Cimentul portland este produsul obţinut prin măcinarea fină a clincherului de ciment portland cu un adaos de ghips necesar pentru reglarea timpului de priză. Clincherul de ciment portland este produsul obţinut dintr-un amestec de trei părţi calcar si o parte argilă, măcinate foarte fin, amestecate pe cale uscată sau pe cale umedă si arse in cuptor la 1450°C. Clincherul se prezintă sub forma unor boabe de mărimea alunelor, de culoare cenusie inchis, si conţine următorii constituenţi mineralogici: silicat tricalcic C3S (3CaO SiO2); silicat dicalcic C2S (2CaO SiO2); aluminat tricalcic C3A (3CaO Al2O3); ferialuminat tetracalcic C4AF (4CaO Al2O3 Fe2O3) Materiile prime utilizate pentru fabricarea cimentului sunt: calcarul (CaCO3) in proporţie de 75%; argila in proporţie de 23%; adaosuri de corecţie (bauxită, zguri metalurgice, cenusă de pirită, diatomit) in proporţie de 2%; ghips pentru reglarea timpului de priză. Fabricarea cimentului portland se bazează pe un ansamblu de transformări fizico-chimice care au loc in trei etape succesive: prepararea amestecului de materii prime; arderea amestecului brut pană la vitrifiere (topire, clincherizare); măcinarea clincherului răcit in prezenţă de ghips. Prepararea amestecului de materii prime constă in sfăramarea materiilor prime urmată de omogenizarea si corectarea compoziţiei. Sfăramarea materiilor prime are loc prin concasare si măcinare. Măcinarea poate avea loc in prezenţa sau absenţa apei, ceea ce a condus la elaborarea unor tehnologii diferite de fabricare a cimentului, respetiv procedeul umed si procedeul uscat, cu variantele semiumed si semiuscat. Tehnologia aleasă determină consumurile energetice si alegerea cuptorului de clincherizare. Omogenizarea amestecului se face prin agitare mecanică si/sau insuflare de aer, iar corectarea compoziţiei se realizează introducand suplimentar SiO2 (din diatomit), Al2O3 (din bauxită) si oxizi de fier (din cenusă, zgură).In procedeul umed intervine operaţia de deleiere, care constă in obţinerea unei paste de materii prime cu un conţinut de 30 – 40% apă. In variantele “semiumed” si “semiuscat” se obţine o pastă cu un conţinut mult mai mic de apă, care se transformă prin nodulizare in granule sau tăiţei.Arderea amestecului se mai numeste clincherizare. Se realizează intrun cuptor rotativ, in care materia primă se deplasează in contracurent cu gaze de ardere, parcurgand mai multe zone de temperatură, timp in care are loc evaporarea apei, descompunerea carbonaţilor de calciu si magneziu, reacţii in fază solidă intre oxizii prezenţi in amestec (CaO, MgO, SiO2, Al2O3, Fe2O3) si formarea clincherului de ciment (la 1350 – 1450°C). Cuptorul rotativ are formă cilindrică si următoarele caracteristici: lungime L = 50 – 150 m; diametru D = 2 – 3,5 m; inclinare 3°; viteză de rotaţie 1 – 2 rotaţii/minut. In funcţie de procedeu, se utilizează cuptoare lungi (L/D = 30 – 40), prevăzute cu schimbătoare de căldură interne, sau cuptoare scurte (L/D = 12–22), cu schimbătoare de căldură exterioare, care pot funcţiona ca recuperatoare pentru preincălzirea materiilor prime. In figura 4.1. este prezentată schema tehnologică de fabricare a cimentului prin procedeul uscat.

1 – uscător; 2 – buncăr; 3 – moară; 4 – separator; 5 – cuptor rotativ ; 6 – tobă de răcire.După răcirea clincherului de la 1100°C are loc măcinarea acestuia in prezenţa de gips, in proporţie de 3 – 5% (pentru a mări timpul de priză), depozitarea cimentului in silozuri speciale, pentru aproximativ 7 zile pentru maturare, după care urmează ambalarea in saci de 50 kg, sau in containere. Economia procedeelor de fabricare a cimentului este influenţată de

calitatea materiilor prime si de consumurile energetice. Elementele de diferenţiere intre procedeele umed si uscat constau in: consumul de energie electrică la măcinarea materiilor prime; consumul de energie termică pentru evaporarea apei; pierderile de căldură in gaze. Procedeul uscat se realizează cu consum de energie termică de 3000 – 5000 kJ/kg clincher fiind in general cu 20% mai mare decat in cazul procedeului umed. Comparand indicatorii tehnico-economici ai celor două procedee, rezultă că procedeul uscat are aplicaţii pe scară mai largă, in condiţii de recuperare a căldurii si diminuarea poluării cu ajutorul sistemelor de purificare a gazelor (filtre), integrate in instalaţie. Cimentului i se impun anumite condiţii de calitate in funcţie de utilizări. Comportarea cimentului in timpul utilizării va depinde de condiţiile de fabricare, de compoziţia chimică si mineralogică exprimată prin:

a) gradul de saturare in oxid de calciu, Sk, definit prin raportul procentual dintre CaO existent in sistem si cel necesar saturării celorlalţi oxizi; conţinutul de CaO se limitează prin standard:

In funcţie de MAl se pot formula ipoteze referitoare la sistemele de cristalizare si proprietăţile cimentului.Pentru caracterizarea cimentului si stabilirea domeniului de utilizare se determină priza si timpul de priză, rezistenţa mecanică, comportarea la tratamente termice, comportarea la acţiunea mediului agresiv, costanţa volumului.Priza reprezintă caracteristica specifică lianţilor de a se transforma dintr-un material plastic intr-un material rigid. Determinarea prizei are două părţi distincte: determinarea apei pentru pasta de consistenţă normală; determinarea propriu-zisă a prizei. Pasta de consistenţă normală se prepară luand 300 g de ciment care se amestecă la inceput cu 25 – 30% apă. Amestecarea durează 3 minute, apoi pasta se introduce intr-o formă tronconică si este incercată cu aparatul Vicat. Aparatul este acelasi ca si la ipsos, insă fără greutate adiţională, in locul acului se foloseste sinda Tetmayer care este un cilindru de oţel cu diametrul de 10 mm. Dacă sonda nu pătrunde pană la fund, ci se opreste la o distanţă de 5 – 7 mm de placa de sticlă, pasta se consideră de consistenţă normală. Dacă sonda se afundă mai mult sau mai puţin, inseamnă că proba trebuie refăcută, schimband proporţia de apă. Pasta de consistenţă normală este o pastă care trebuie să fie mereu la fel de vartoasă, indiferent de cimentul cu care se lucrează. Determinarea propriu-zisă a prizei se execută cu aparatul Vicat cu care se lucrează in aceleasi condiţii ca la ipsos. Priza este insoţită de o degajare de căldură, numită căldură de priză.Timpul de priză reprezintă timpul aferent acestei transformări. Se disting convenţional două mărimi – timpul de inceput si timpul de sfarsit de priză. Pentru cimentul portland, inceputul de priză are loc la o oră de la turnare, iar sfarsitul in maxim 10 ore, cu toate că procesul de rigidizare poate continua ani de zile. După timpul de priză deosebim: cimenturi cu intărire rapidă (inceputul prizei la 45 minute si sfarsitul prizei la 10 ore); cimenturi speciale (respectiv cateva minute si 0,5 ore); cimenturi cu priză lentă (respectiv 5-7 ore si >10 ore). Timpul de priză depinde de mai mulţi factori: compoziţia mineralogică (aluminatul de calciu micsorează timpul de priză); temperatura de ardere (cresterea temperaturii accelerează priza); cresterea fineţei de măcinare si scăderea raportului apă/ciment accelerează priza.Rezistenţa mecanică reprezintă principala caracteristică a cimentului. Se determină rezistenţa la compresiune si la incovoiere, solicitări frecvente ale betoanelor, la a căror preparare este utilizat cimentul. Ca urmare a importanţei sale, rezistenţa la compresiune este folosită in standarde pentru clasificarea cimentului după mărci. Rezistenţa de rupere la compresiune se determină pe cuburi cu latura de 7,07 cm, iar rezistenţa de rupere la tracţiune, pe brichete in formă de opt, cu secţiune de rupere de 5cm2. Epruvetele sunt confecţionate dintr-un amestec numit mortar normal, care este compus din: o parte ciment, trei părţi nisip normal si 8% apă. Amestecarea cimentului, nisipului si a apei, precum si indesarea amestecului in tipare, sub formă de cuburi sau de brichete, se efectuează mecanic. Se confecţionează cate 18 cuburi si 18 brichete, care se incearcă la 3, 7 si 28 de zile de la confecţionare. Determinarea (pe cate 6 epruvete) pe mortare plastice se efectuează in paralel cu cea pe mortare vascoase, rezultatul consemnandu-se in registrul de laborator. In caz de litigiu sunt valabile determinările efectuate pe probe din mortare vartoase. Rezistenţa la intindere din incovoiere se determină pe prisme de 4x4x16 cm. Pe jumătăţile prismelor incercate se determină rezistenţa la compresiune. Rezistenţa la compresiune a cimentului determinată după 28 de zile de la confecţionare, pe cuburi cu latura de 7,07 cm confecţionate din mortar normal vartos, in condiţiile prevăzute de standard, si exprimată in decanewtoni pe centimetru pătrat, reprezintă marca cimentului. Comportarea la tratamente termice este deosebit de importantă in cazul utilizării cimentului la obţinerea prefabricatelor din beton, deoarece acestea se prelucrează la temperatură inaltă. Comportarea la acţiunea substanţelor agresive condiţionează stabilitatea in timp a construcţiilor din beton amplasate in diferite medii. Rezistenţa depinde de compoziţia mineralogică si de structura betonului. Structurile compacte conferă rezistenţă superioară la coroziunea provocată de agenţii corozivi.Constanţa volumului se determină lucrand pe turte confecţionate din pastă de consistenţă normală. Pentru aceasta se iau 200 g ciment care se amestecă cu apa necesară pentru a ajunge la pasta de consistenţă normală. Fiecare jumătate se asează pe o placă de sticlă unsă in prealabil cu ulei mineral si, cu ajutorul lingurii, se fasonează o turtă cu diametrul de 10-12 cm (fig. 4.2.) Turtele, impreună cu plăcile de sticlă pe care se află, sunt introduse imediat la umezeală si lăsate să stea 24 de ore, pentru ca să se intărească. După acest interval se scot plăcile, iar turtele se desprind cu atenţie de pe placa de sticlă si apoi se pun la fiert. Fierberea durează două ore, in condiţii bine stabilite, utilizand un vas cu apă rece, prevăzut cu

un grătar distanţat la 4 cm. de fund, pe care se asează turtele cu faţa plată in sus; fierberea trebuie să inceapă după 30 minute. In timpul fierberii, vasul este acoperit cu un capac si nu se mai adaugă apă. După ce fierb, turtele sunt lăsate să serăcească in vas pană cand apa ajunge la temperatura mediului inconjurător, apoi sunt scoase si examinate imediat.

Dacă turtele prezintă crăpături subţiri la centru si ingrosate spre margine (figura 4.3.) cimentul are volumul inconstant si această inconstanţă se datoreste umflării. Celelalte feluri de crăpături (figura 4.4.) se datoresc micsorării de volum a pastei sau contracţiei. La un ciment cu volum inconstant se poate ajunge, cand calculul materiilor introduse in cuptor nu a fost bine făcut, dacă arderea nu a fost bine supravegheată, sau dacă la măcinarea clincherului s-a introdus ghipsmai mult decat trebuie. Determinarea constantei de volum este deosebit de importantă pentru că standardul interzice folosirea pe santier a unui ciment care nu are un volum constant si la care se constată fenomenul de umflare a pastei.

Marca cimenturilor se exprimă simbolic prin litere mari, ce redau compoziţia mineralogică, sau unele proprietăţi specifice ale cimenturilor si prin numere, reprezentand rezistenţa minimă la compresiune a cimenturilor determinată in condiţii standard. De exemplu marca P400 reprezintă un ciment portland a cărui rezistenţă minimă la compresiune este de 400 kgf/cm2, sau de 40N/mm2. Simbolul A se referă la un ciment aluminos, PZ simbolizează un ciment portland cu adaos de zgură, etc. In funcţie de domeniul de utilizare se fabrică: ciment portland, ciment aluminos si ciment mixt. Cimenturile mixte cu adaosuri active se obţin prin măcinarea clincherului de ciment portland cu adaosuri, in proporţie determinată si sulfat de calciu (ghips) necesar pentru reglarea timpului de priză. Principalele adaosuri folosite la fabricarea cimenturilor mixte sunt: zgura granulată de furnal, cenusa de termocentrală si trasul, obţinut prin măcinarea tufurilor vulcanice, materiale cu compoziţie mineralogică similară clincherului. Adaosul este de 5%. Se fabrică in mod curent marca Pa40, calitatea acestui ciment fiind similară cu P40. Cimenturile mixte au o comportare diferită la prelucrare, comparativ cu cimentul portland. Astfel: se hidratează cu viteză mai lentă in primele zile de intărire, au o rezistenţă mecanică mai mică, dar prezintă rezistenţă superioară la acţiunea agenţilor chimici agresivi, formează mortare ţi betoane mai compacte. Domeniile si condiţiile de utilizare a cimenturilor sunt reglementate prin standarde si instrucţiuni de folosire, specializate pentru construcţii civile, rutiere si industriale. Acestea au in vedere alegerea adecvată a sortimentului de ciment, structura sistemului in care se integrează construcţia, solicitările in timpul exploatării. Cimenturile simple si mixte se folosesc in industria construcţiilor pentru fabricarea mortarelor, a betoanelor normale si speciale, pentru prefabricate din beton, la realizarea structurilor de beton armat.Mortarele sunt conglomerate obţinute din intărirea unor amestecuri fin omogenizate de liant, apă si agregat (nisip). Se utilizează pentru legarea cărămizilor intre ele, la tencuirea pereţilor, ca izolatoare fonice si impermeabile. Lianţii pot fi varul si cimentul la care, după caz, se pot adăuga adaosuri adecvate (de exemplu substanţe organice).Betoanele sunt conglomerate artificiale obţinute din intărirea unui amestec de liant, agregat mare (pietris, piatră spartă) si apă. Alegerea si dozarea componenţilor se face in funcţie de marca betonului, simbolizat cu B, pentru a se asigura rezistenţa mecanică si stabilitatea in timp a construcţiei. Betoanele se folosesc pentru realizarea structurilor de rezistenţă, cum ar fi pereţii portanţi, grinzi, picioare de pod, baraje. In funcţie de compoziţie si utilizări, se prepară o gamă largă de sortimente: beton normal pe bază de ciment portland; beton aditivat, pe bază de amestec de ciment cu zgură de furnal sau cenusă de termocentrală in proporţie de 20%; beton bituminos, cu conţinut variabil de bitum sau gudroane. Betoanele sunt destinate unor lucrări de construcţii civile, hidrocentrale sau speciale (in acest caz se folosesc betoane antiacide, termorezistente, rezistente la foc, etc) si diferă prin densitate (1000 kg/m3 – 2500 kg/m3) si structură, care poate fi compactă (normală), microporoasă sau celulară. Betonul intărit (produsul finit), trebuie să prezinte anumite caracteristici, de care depinde soliditatea construcţiilor, respectiv o anumită compactitate si elasticitate si o variaţie de volum redusă in stare solidă, pentru a nu periclita stabilitatea construcţiilor. Prefabricatele din beton – sunt elemente de construcţie realizate inainte de punerea in operă si care sunt montate cu alte elemente prefabricate sau executate pe loc. Cele mai cunoscute prefabricate din beton sunt: panouri pentru pereţi sau plansee, dale pentru pavaje, tuburi pentru canalizări, grinzi si stalpi, chesoane, etc4.3. TEHNOLOGIA DE OBŢINERE A STICLEISticla este un corp solid, cu structură amorfă, obţinut prin subrăcirea unor topituri de compoziţii chimice variabile, ce devin rigide la intervale diferite de temperatură, datorită cresterii treptate a vascozităţii. Trecerea de la starea fluidă starea rigidă este reversibilă. Datorită proprietăţilor sale – impermeabilitatea la lichide si gaze, rezistenţa deosebită la agenţii chimici si atmosferici, calităţilor igienicosanitare si estetice, sticla are largi intrebuinţări in tehnică, precum si in domeniul casnic. După rolul pe care il indeplinesc in cursul procesului tehnologic, materiile prime se clasifică in: materii prime principale (de bază) si materii prime secundare (auxiliare).a. Materiile prime principale. Vitrifianţii conferă sticlei duritate, o bună transparenţă si o structură amorfă. Cei mai importanţi sunt: bioxidul de siliciu (silicea), trioxidul de bor, boraxul si pentaoxidul de fosfor. Fondanţii au rolul de a cobori temperatura de topire a silicei. Se folosesc in acest scop carbonatul de sodiu (soda de rufe) sau de potasiu (potasa). Stabilizanţii conferă sticlei rezistenţă chimică, mecanică si termică. Din această grupă fac parte: calcarul (carbonatul de calciu), feldspatul, dolomitul, oxidul de zinc, carbonatul si sulfatul de bariu.b. Materiile secundare influenţează procesul de topire si conferă sticlei anumite proprietăţi, si anume: Afinanţii au rol de a limpezi masa sticloasă topită indepărtand bulele de gaze rezultate in procesul de topire, dand omogenitate sticlei. In acest scop se folosesc: trioxidul de arsen, azotatul de sodiu sau de potasiu (salpetru), sulfatul de sodiu sau de calcar si clorura de sodiu. Decoloranţii au rolul de a indepărta nuanţa verzuie sau gălbuie a sticlei, datorită impurităţilor silicei. Se folosesc trioxidul de arsen, sulfatul sau azotatul de sodiu, bioxidul de seleniu, etc. Coloranţii sunt compusi metalici (moleculari sau coloidali) cu rolul de a colora masa sticloasă. Cei mai utilizaţi sunt: oxidul de fier pentru culoarea verde-albăstrui sau galben-verzui; oxidul de cupru pentru culoarea albastră; oxizii nichelului pentru violet-brun; oxidul de cobalt pentru albastru-violet; oxizii cromului pentru culoarea galben sau verde; oxizii seleniului pentru rubiniu; sulfura de cadmiu pentru portocaliu; oxidul de mangan si fier pentru negru si coloranţii coloidali (aurul si argintul coloidal) care colorează sticla in roz-rosu rubiniu si respectiv in galben. Opacizanţii sunt substanţe care servesc la obţinerea unei sticle netransparente care difuzează lumina. In acest scop sunt folosiţi compusii fluorului (fluorina), bioxidul de staniu, talcul, fosfaţi. Opacizanţii au indici de refracţie diferiţi de ai masei sticloase, producand astfel difuzia luminii in toate direcţiile si deci opacizarea sticlei. Obţinerea masei sticloase si transformarea acesteia in produse finite comportă următoarele faze:Obţinerea masei sticloase. Materiile prime măcinate, omogenizate si dozate conform reţetei de fabricaţie sunt introduse in cuptoare cu creuzete si topite la temperaturi ridicate intre 1400° – 1570°C si răcite pană la temperatura de 1180° – 1300°C, cand se obţine masa de sticlă vascoasă. Cuptoarele cu creuzet au funcţionare discontinuă, se utilizează pentru obţinerea sticlei speciale si de calitate superioară. Cuptoarele cu vană si funcţionare continuă se utilizează pentru obţinerea sticlei obisnuite.Fasonarea masei vascoase de sticlă in vederea obţinerii articolelor din sticlă se realizează prin următoarele procedee: Fasonarea prin presare se execută manual sau mecanic (masini pneumatice). La cea manuală, topitura de sticlă scoasă

din cuptor cu o vergea de oţel este adusă deasupra matriţei, tăiată cu un foarfece special si lăsată să cadă in matriţă, iar sub apăsarea manuală a poansonului masa sticloasă umple golul dintre poanson si matriţă, care are forma articolului din sticlă (figura 4.5.). Prin presare se obţin articole din sticlă cu pereţi grosi, masive si cu adancimea mică (salatiere, solniţe, pahare, vaze de flori).

Fasonarea prin suflare se execută cu ajutorul ţevii sticlarului. Bula de sticlă prinsă de capătul ţevii se suflă cu gura in interiorul unui tipar, rotind continuu. Se obţin articole de sticlă cu pereţi subţiri si cu cavitate interioară in forme variate. Suflarea manuală se practică pentru obţinerea articolelor de serie mică, iar suflarea automată, pneumatică se foloseste pentru obţinerea articolelor de menaj si de ambalaj in serie mare.

FIG. 4.6

a, b, c, d – presarea in formă; e – suflarea in forma finală; f – scoaterea obiectuluISuflarea-presarea: picătura (bula) de masă sticloasă este introdusă intr-o preformă metalică si presată, după care este trecută intr-o matriţă si suflată la dimensiunile finale ale articolului, operaţiune ce se desfăsoară semiautomat. Prin acest procedeu se obţin articole din sticlă cu gat larg (borcane, butelii) (figura 4.6.). Laminarea constă in asezarea masei sticloase, vascoase, pe o suprafaţă plană peste care se rostogoleste un cilindru, sau prin introducerea masei sticloase printre doi cilindrii (valţuri) care se rotesc in sens invers. Prin acest procedeu se obţin plăci si geamuri de grosimi variabile. Tragerea este procedeul de prelucrare a masei sticloase topite prin trecerea acesteia prin orificiile unei filiere ce au forma exterioară a produsului. Se obţin fire, ţevi si diverse profiluri.Recoacerea. După fasonare, produsele din sticlă se incălzesc in cuptoare tunel cu transportoare tip bandă rulantă, la temperaturi intre 425° - 575°C, operaţie urmată de o răcire lentă in vederea reducerii tensiunilor interne (remanente si temporare).Finisarea articolelor din sticlă cuprinde operaţii variate care au drept scop imbunătăţirea aspectului produselor. Acestea se pot grupa in: Operaţiuni mecanice: slefuire, lustruire, gravare artistică, rodare, decorare care se poate realiza: la rece (slefuirea cu polizoare, matisarea cu jet de nisip); la cald (cu culori fuzibile prin pictare, pulverizare sau spriţuire); pe cale chimică prin corodarea desenului de pe suprafaţa articolului din sticlă acoperit cu parafină, cu ajutorul acidului fluorhidric); in masa sticloasă, prin topirea de sticle colorate obţinandu-se sticla marmorată si filigranată; suprapunerea de sticlă colorată pe forma de bază a sticlei albe (tip uberfang); imprimarea decorului cu ajutorul unor cilindri gravaţi de cupru sau aluminiu ce trec peste articolele din sticlă usor inclăzite; difuzarea ionilor de argint sau de aur pe suprafaţa sticlei obţinandu-se o cimentare a acestora. Operaţiunile de prelucrare ulterioară cuprind: tăierea părţilor suplimentare rezultate prin suflarea obiectelor din sticlă, cu ajutorul unor roţi abrazive sau termic la flacără; slefuire, realizată cu ajutorul dispozitivelor abrazive din electrocorindon si carbură de siliciu cu diferite profile, cu muchii ovale, liniare, circulare; rodarea, utilizată la articolele din sticlă prevăzute cu dop de sticlă, in vederea asigurării etanseităţii. Operaţiunile de finisare menţionate nu se efectuează in totalitatea lor asupra aceluiasi obiect, ele fiind aplicate parţial, in funcţie de domeniul de utilizare, modelul si decorul ales. Calitatea materiilor prime principale si secundare influenţează proprietăţile sticlei: luciu, transparenţa, culoarea, coeficientul de dilataţie termică, absorbţia si difuzia luminii, coeficientul de refracţie, rezistenţa la acţiuni mecanice (compresiune si incovoiere), duritatea, stabilitatea chimică, etc. De exemplu: o cantitate mai mare de stabilizatori decat doza prescrisă in reţeta de fabricaţie influenţează negativ stabilitatea sticlei faţă de lichide; duritatea sticlei si indicele de refracţie sunt influenţaţi direct de cantitatea si calitatea silicei; cand cantitatea de sulfat de sodiu folosit ca afinant depăseste 1,4% la suprafaţa masei sticloase topite se formează o spumă galbenă (gale) care stanjeneste procesul de prelucrare a sticlei; difuziunea sticlei creste prin adăugarea unei cantităţi mai mari de opacizanţi care insă influenţează negativ fragilitatea; luciul sticlei este influenţat pozitiv de cantitatea si calitatea oxidului de bariu folosit. Fazele procesului de fabricaţie influenţează calitatea produselor finite astfel; nerespectarea temperaturii de topire a materiilor prime

conform reţetei de fabricaţie duce la apariţia unor defecte care afectează transparenţa si rezistenţa mecanică a sticlei; omogenizarea necorespunzătoare a materiilor prime duce la apariţia unor defecte, ca: aţe, vine, striuri, noduri, datorită straturilor de sticlă cu compoziţie diferită; nerespectarea parametrilor tehnologici in faza de recoacere (temperatura, viteza de deplasare a benzii in cuptorul tunel) determină răcirea diferită in timp a straturilor superioare faţă de cele inferioare ale sticlei producand tensiuni interne care influenţează negativ rezistenţa la soc termic si mecanic; operaţiunile de finisare (slefuire, lustruire, decorare artistică) dacă nu sunt corect realizate duc la apariţia unor defecte, ca: stirbituri, luciu incomplet, decorare inestetică. Valoarea de intrebuinţare a obiectelor din sticlă este determinată de propretăţile acesteia.a. Propretăţile sticlei in stare topită prezintă importanţă deosebită pentru procesul de prelucrare si pentru calitatea produselor finite. Acestea sunt: Vascozitatea este influenţată de temperatura ridicată (1200-1500°C) si pe măsură ce sticla se răceste vascozitatea creste treptat, pană la solidificare, ea fiind influenţată si de compoziţia chimică a sticlei (oxidul de bariu si de plumb reduc vascozitatea, iar anhidrida borică sau fosfatică contribuie la cresterea acesteia).Tensiunea superficială a sticlei reprezintă forţa de contracţie ce acţionează pe suprafaţa fluidului prezentand importanţă in procesul de fasonare a sticlei.Capacitatea de cristalizare reprezintă procesul de separare a unor cristale in masa sticloasă in cazul răcirii lente a topiturii, fenomen negativ care influenţează prelucrarea produselor finite.b. Proprietăţile sticlei in stare rigidă prezintă importanţă practică deoarece determină domeniul de utilizare a sticlei. Principalele proprietăţi ale sticlei rigide sunt:1) Proprietăţile fizice se referă la: aspectul suprafeţei sticlei (neted, lucios, mat, transparent, etc); masa specifică 2,2 – 6,3 g/cm3; temperatura de topire 700-1570°C; conductibilitatea termică si electrică foarte scăzută; indici derefracţie (1,45-1,75); de reflexie 4%; de transmisie a luminii 70-80%.2) Proprietăţile mecanice si tehnologice se referă la: rezistenţa la soc mecanic care este redusă (fragilitate); rezistenţa la compresiune intre 60-160 kgf/cm2; duritate ridicată 4,5-7,5 pe scara Mohsl (se taie numai cu diamantul); se prelucrează prin turnare (la geamuri pentru construcţii), presare, suflare, laminare, tragere, găurire, slefuire, lustruire, etc.3) Proprietăţile chimice: stabilitate ridicată faţă de apă, alcalii si acizi. Singurul acid care o atacă este acidul fluorhidric, formand fluorură de siliciu solubilă in apă, iar cu bazele formează silicaţi. Acţiunea prelungită a apei si a bazelor determină o pierdere a luciului, transparenţei si pătarea sticlei datorită dizolvării oxizilor alcalini din straturile superficiale.4) Proprietăţile igienico-sanitare: nu este mediu prielnic pentru dezvoltarea microorganismelor, permiţand astfel fabricarea de articole pentru menaj, sanitare, de ambalaj pentru medicamente si laboratoare. După compoziţia chimică, procedeul de fabricaţie si domeniul de utilizare, sticla se clasifică in următoarele grupe: sticlă comună si cristal pentru articole de menaj si ambalaje; sticlă pentru construcţii: tip obisnuit pentru geamuri (transparentă, difuză, peliculizată); tip specială (termofonoizolantă si absorbantă); tip elemente de zidărie (plăci, cărămizi, profile din sticlă); sticla pentru laborator: tip chimic si termic – rezistentă, folosită la obţinerea de eprubete, biurete cu sau fără robinet, pipete, palnii, exicatoare, vase de cultură, fiole, refrigerent, etc si sintetizată - cu un grad de porozitate folosită pentru filtrare; sticla optică: tip crown cu dispersie scăzută; tip flint cu dispersie ridicată si sticlă rezistentă la radiaţii ionizante folosită la microscoape si telescoape; sticla pentru articole electrotehnice folosite la obţinerea lămpilor electrice, izolatoare electrice de joasă si inaltă tensiune; pentru sudură; sticla pentru corpuri de iluminat: pentru uz casnic – incoloră, mată, opacă, colorată si pentru scopuri tehnice-industriale (de protecţie, dispersoare, filtre pentru radiaţii infrarosii si ultraviolete); sticla de protecţie contra radiaţiilor nucleare; sticla de siguranţă; călită tip securit, armată, stratificată (triplex auto); sticla fotosensibilă tip obisnuit, cristalizabilă (fotoceram) si fotocromică sau fototropă, sensibilă la lumina excitantă; sticla pentru fibre si fire A, C, E, O, S; sticla pentru acoperiri: pentru ceramică (glazură), pentru metal (smalţ), pentru sticlă (email); sticla pentru industria electronică: ca element pasiv (dielectric), ca element activ (semiconductori); sticla solubilă. O deosebită importanţă prezintă sticla pentru ambalaje si articole de menaj din sticlă. In cadrul acestei grupe se cuprind următoarele varietăţi: Sticla comună (sticla calcosodică, calcopotasică) este folosită la confecţionarea ambalajelor sau a diferitelor articole de uz casnic prezentandu-se astfel: sticla incoloră - sticlă cu factor de transmisie a luminii de minim 73%; sticla albă - cu factor de transmisie a luminii de minim 87%; sticla semialbă - cu factor de transmisie a luminii de 75 – 87%; sticla cu stabilitate chimică superioară, care are in compoziţie anumiţi oxizi metalici; sticla rezistentă la foc – care prezintă un coeficient de dilatare mic si se utilizează la confecţionarea articolelor de menaj rezistente la incălziri directe la foc; sticla călită (incasabilă) – suprafaţa căreia printr-un proces de răcire rapidă a căpătat o rezistenţă termică si mecanică superioară; sticla colorată - sticla comună, cu un conţinut variat de diversi oxizi, coloranţi sau opacizanţi prezentandu-se sub două forme: sticlă transparentă – este colorată, dar cu factor de transmisie a luminii in domeniul vizibil, corelat cu oxidul colorant introdus in compoziţie; sticla netransparentă - este colorată, cu adaosuri de substanţe opacizante si colorante oprind parţial (sticla translucidă) sau total (sticla opacă) trecerea luminii. Sticla cristal este o sticlă incoloră, foarte transparentă si foarte omogenă, cu conţinut redus de Fe2O3 (maximum 0,02%), dar cu un conţinut variat si diferit de oxizi de plumb, de potasiu, de bariu sau de zinc care-i asigură valori sporite ale indicelui de refracţie. Se foloseste la confecţionarea articolelor de menaj de calitate superioară si a obiectelor de artă si podoabă. Se fabrică in următoarele varietăţi: sticla grea – sticlă cristal, cu un conţinut de PbO de minim 30% si cu un indice de refracţie peste 1,545; sticla semigrea – sticlă cristal, cu un conţinut de PbO de 18- 30% si cu un indice de refracţie cuprins intre 1,540 si 1,545; sticlă usoară - sticlă cristal, cu un conţinut de BaO, PbO si K2O de 9-18% si cu un indice de refracţie cuprins intre 1,530 si 1,540; sticla semicristal – sticlă cristal cu BaO, K2O sau ZnO si cu un indice de refracţie cuprins intre 1,525 si 1,530. Geamurile sunt plăci de sticlă cu suprafeţe relativ mari si cu grosimea de 2-8 mm. Geamurile folosite in mod curent sunt geamuri trase. Geamurile trase se livrează in grosimi de 2-8 mm (din mm in mm) si se sortează in cinci calităţi, in funcţie de următoarele defecte: culoare verde prea pronunţată; feţe neparalele sau neplane; voalare; băsicuţe; vine; incluziuni de sticlă cristalizată sau de corpuri străine; zgarieturi; stirbituri. Geamurile riglate au pe una din feţe striuri paralele longitudinale si se folosesc pentru luminatoare sau ferestre de depozite si magazii. Cele laminate se fabrică cu grosimea de 5 mm si cele turnate cu grosimea de 5,5 mm. Geamurile ornament au imprimate pe una din feţe reliefuri ornamentale care fac să nu mai aibă transparenţă, rămanand insă translucide. Se fabrică in zece modele, cu grosimea de 4,7 mm. Geamurile

armate sunt prevăzute in interior cu o plasă din sarmă de oţel; au grosimea intre 5 si 10 mm si se livrează in două sorturi: incolore (netede sau ornamentate) si colorate (decorative, netede sau ornamentate si termoabsorbante). Se folosesc la ferestrele depozitelor de mărfuri, luminatoare, balustradele balcoanelor, fiind rezistente la lovituri si la acţiunea focului. Geamurile armate profilate (profilit) au forma si dimensiunile din figura 4.7.. Se folosesc la realizarea pereţilor translucizi la construcţiile industriale.Geamurile armate ondulate sunt folosite la invelitorile luminatoarelor. Geamurile armate profilate si cele ondulate sunt autoportante. Geamurile opaxit sunt plăci groase de sticlă opacizată, albe sau colorate, avand o faţă netedă si cealaltă striată. Tăiate in plăci de dimensiuni corespunzătoare inlocuiesc plăcile de faianţă la placarea pereţilor interiori; sunt mai ieftine ca plăcile de faianţă. Geamurile izolatoare (termopane) sunt alcătuite din două foi de geam montate intro ramă de aluminiu, astfel ca distanţa intre ele să fie de 1,5 cm (figura 4.8.). In spaţiul dintre geamuri, care este perfect izolat de exterior, se face vid. Din aceste geamuri se execută pereţi si ferestre care asigură izolarea termică a incăperilor respective. Consumul de energie necesar incălzirii se reduce cu aproximativ 45% iar zgomotele cu aproximativ 30Db (proprietăţi fonoizolante). Plăcile de sticlă cristalizată se fabrică dintr-o materie primă specială si sunt supuse unui tratament termic. Acest tratament provoacă in masa sticlei o microcristalizare care face sticla opacă. Această sticlă are rezistenţe mecanice foarte mari si o foarte bună comportare la soc. Plăcile din sticlă cristalizată se folosesc la placarea pereţilor fiind mult mai ieftine decat plăcile din faianţă.

Geamurile se fabrică de obicei din sticlă obisnuită, calco-sodică, cu sau fără adaos de oxizi de aluminiu sau de magneziu.Pentru fabricarea geamurilor (de 2 – 10 mm grosime) se aplică diverse procedee care diferă principial prin tehnica de lucru aplicată, modul de evitare a apariţiei defectelor si prin producţie specifică. Procedeele Fourcault, Pitsburg si Asahi aplică in principiu o tehnică de tragere pe verticală, din topitură, cu ajutorul unor masini de tras prevăzute cu duze (Fourcault), respectiv corp ceramic (Pittsburg) sau rulouri ceramice (Asahi), care antrenează topitura si o fasonează sub forma unei benzi continue de sticlă, cu grosime impusă. Procedeul Asahi permite o viteză de răcire mai mare concomitent cu eliminarea defectelor, ceea ce asigură calitatea superioară a geamurilor. Inconvenientul procesului de tragere pe verticală constă in grosimea neuniformă a folilor de geam, ceea ce generează valori diferite ale indicelui de refracţie, imaginile apărand deformate. In vederea uniformizării grosimii, plăcile de geam cu grosimi de peste 5 mm pot fi prelucrate prin slefuire, pe ambele suprafeţe. Procedeul Pilkington-Float utilizează o tehnică de laminare continuă pe orizontală, cu ajutorul unei masini de laminat. Schema de principiu a acestui procedeu este redată in figura 4.9.

In acest procedeu sticla topită este trecută cu ajutorul unei masini de laminat pe suprafaţa unei băi de staniu topit, asigurandu-se grosimea dorită a stratului de sticlă (cca. 7 mm). Stratul de sticlă este preluat la capătul opus al băii de un

valţ si condus la instalaţia de răcire. Pe traseu are loc ingustarea benzii de sticlă in direcţia tragerii. După laminare sticla este slefuită termic pe ambele feţe. Se obţin geamuri de 2 – 4 mm grosime, de calitate superioară si care pot fi utilizate la fabricarea oglinzilor. Calitatea geamului (lăţime si grosime stabilă, transparenţă, absenţa defectelor) depinde de menţinerea regimului termic optim al băii de staniu si de absenţa atmosferei oxidante, cu condiţia de a se lucra in atmosferă de gaz inert. Corpuri din sticlă pentru plansee si pereţi luminosi (translucizi) Plăcile presate din sticlă pentru pereţi luminosi se fabrică in patru tipuri: P, S, T, R. Plăcile tip P (Solar) au forma si dimensiunile din figura 4.10. si se montează pe oţel profilat. Plăcile tip S (Nevada monoconcavă) au forma si dimensiunile din figura 4.11. Muchiile sunt prevăzute cu sanţ si striuri pentru montarea armăturii de oţel.

Plăcile tip R (Rotalit) din figura 4.12., au faţa superioară antiderapantă (cu striuri), faţa inferioară scobită, iar suprafaţa laterală adancită si striată, pentru a adera la betonul planseului in care se incorporează. Ţiglele de sticlă se folosesc la porţiuni de invelitori prin care trebuie să treacă lumina; de obicei la magazii si depozite. Se fabrică sub formă de ţigle-solzi cu masa de 1,8 kg si ţigle cu jgheab cu masa de 3 kg. Materiale din sticlă termo si fonoizolante Prin degajarea de gaze in topitura de sticlă, la răcire se obţine sticla spongioasă care are o structură poroasă. Acest material are o densitate foarte mică (circa 200 kg/m3). Cărămizile si plăcile din sticlă spongioasă se obţin prin turnare la dimensiunile si formele necesare; pot fi tăiate cu ferăstrăul si servesc la izolarea termică si fonică a pereţilor si planseelor. Sticla se poate obţine si in fire foarte subţiri. Vata de sticlă serveste la confecţionarea saltelelor pentru izolarea termică si fonică a pereţilor si planseelor. Fibre si fire de sticlă, obţinute prin centrifugare (fibre) respectiv prin tragere prin diferite filiere (fire) se utilizează pentru confecţionarea de ţesături speciale sau ca material izolant termic si fonic.4.4. TEHNOLOGIA DE OBŢINERE A PRODUSELOR CERAMICECeramica se utilizează pe scară largă in industrie, in construcţii cat si in obţinerea articolelor de menaj si decorative.Produsele ceramice sunt articole fasonate din argilă plastică in amestec cu alte substanţe ajutătoare (nisip, calcar, feldspat), arse la temperaturi ridicate 900 – 1600°C, cu o structură policristalizată, cuprinzand particule ce au diametre de la caţiva microni la caţiva milimetri, unite intre ele ca urmare a fenomenelor ce au loc in timpul arderii, cum suntsinterizarea si vitrifierea. Sinterizarea este operaţiunea de transformare in conglomerat a unui amestec de materiale prin tratament termic la o temperatură inferioară temperaturii de topire. Vitrifierea este trecerea prin inclăzire la temperaturi inalte a structurii cristaline a unor amestecuri de materiale, in structură compactă, amorfă si sticloasă. In fabricarea produselor ceramice se folosesc materii prime utilizate pentru obţinerea ciobului ceramic si materii prime utilizate pentru finisaj. Pentru obţinerea produselor ceramice sunt folosite două categorii de materii prime: caolinurile, materiale argiloase cu structură cristalină, de culoare albă, dar cu plasticitate redusă. In funcţie de destinaţie (porţelan de menaj, sanitar, electrotehnic, placaje ceramice) sunt clasificate in 6 sorturi, cu C1 – C6. Materiile prime plastice trebuie să prezinte următoarele caracteristici: plasticitate, insusirea de a forma in amestec cu apa paste consistente care pot fi modelate, păstrandu-si forma prin uscare si ardere. Plasticitatea depinde de natura materiilor prime, de dimensiunea granulelor, de

compoziţia chimică, ea putand fi mărită prin adaos de oxid de alumină, dextrină, acid tanic etc. sau micsorată prin adaos de degresanţi ca rumegus, praf de cărbune, argilă, argilă arsă, nisip; puterea liantă, insusirea acestor materii prime de a forma cu apa paste, a căror rezistenţă mecanică variază in funcţie de conţinutul in apă; higroscopicitatea, insusirea materialelor argiloase de a absorbi apa, formand pelicule apoase in jurul particulelor argiloase; contracţia (comportarea la uscare si ardere), capacitatea materialelor argiloase de a-si micsora dimensiunile ca urmare a eliminării apei, prin uscare si ardere, fără a influenţa negativ forma si integritatea produsului fasonat. Materii prime neplastice, care după rolul si natura lor sunt: materii fondante, cu rol de a scădea temperatura de ardere. In această categorie intră: calcarul, dolomita, cenusa de oase, aluminosilicaţi, anhidri de sodiu; materiale degresante si refractare cu rol de a degresa pasta ceramică inainte de ardere, iar in timpul arderii să participe la formarea structurii ciobului ceramic. In această categorie intră nisipul cuarţos, alumina, samota; materiale aglutinante, cum sunt varul, clorura de calciu si de magneziu pentru mărirea plasticităţii. Pe langă materiile prime plastice si neplastice, industria ceramică mai foloseste si materii prime auxiliare cu rol de lianţi (bentonită, parafină), lubrifianţi (motorină, oleină, stearat de bariu), fluidifianţi (carbonatul si silicatul de sodiu, lignina) care stabilizează barbotinele ceramice si usurează fasonarea. Pentru glazură se foloseste sticlă usor fuzibilă depusă in strat subţire pe suprafaţa produselor ceramice pentru a le face impermeabile la lichide si de a le infrumuseţa. Se utilizează glazuri alcaline, transparente, colorate sau opace, folosite la faianţă, porţelan si gresie, conţinand oxid de staniu sau de zirconiu, fluorină, aplicate pe glazură si sub glazură; glazuri mixte alcalinopămantoase, folosite pentru porţelan si gresie si glazuri plumbice folosite pentru olăria comună. Pentru angobă (strat mai gros decat glazura, aplicat prin barbotarea produselor din argilă interioară pentru imbunătăţirea calităţii) sunt utilizate caolinul, alumina, cuarţul si unii oxizi metalici pentru culoare. Pentru decor sunt utilizaţi oxizi metalici in scopul obţinerii diferitelor culori, de exemplu: oxidul de cobalt pentru albastru, oxidul de crom pentru verde. Calitatea materiilor prime, structura si compoziţia chimică a acestora influenţează proprietăţile mecanice, tehnologice si estetice ale produselor ceramice finite. Procesul tehnologic de obţinere a produselor ceramice este redat in figura 4.13. si cuprinde următoarele operaţii: a. Prepararea masei ceramice. Amestecul omogen de materii prime, conform reţetei de fabricaţie, se poate prezenta sub forma unei paste cu un conţinut de 24% apă, sub forma unei barbotine ce conţine 35% apă sau sub forma unei mase pulverulente uscate unde materiile prime – plastice, neplastice si auxiliare – sunt măcinate in valţuri speciale pentru reducerea granulelor sub 10 mm.b. Fasonarea este operaţia de transformare a masei ceramice in produse de forme si mărimi stabilite. Ea se poate realiza prin strunjire pe roata olarului, turnare (barbotina este turnată manual in forme de ipsos, sau semiautomat prin sistemul convaier) sau presarea materiilor pulverulente in matriţe metalice.c. Uscarea urmăreste trecerea masei ceramice fasonate din stare plastică in stare rigidă, pentru ca produsele ceramice să capete rezistenţă si să nu se deformeze. Această operaţie se realizează asezand produsele ceramice pe rafturi sau in cuptoare prin care circulă un curent de aer cald. Astfel se obţine scăderea umidităţii la circa 4%.d. Arderea I. Această operaţie se realizează in cuptoare unde au loc transformări de compactizare, sinterizare si vitrificare a constituienţilor ceramici, cristalini, obţinandu-se biscuitul ceramic. Arderea este cea mai importantă operaţie deoarece masa ceramică elimină apa, isi modifică culoarea si isi măreste compactitatea si rezistenţa mecanică.e. Glazurarea este operaţia prin care produsul ceramic brut (biscuit) este acoperit cu un strat fin, sticlos, ce pătrunde in porii produsului făcandu-l impermeabil. După aspect, glazura poate fi: transparentă, cu aspect de sticlă; cristalizată sub formă de flori de gheaţă; cracleuri – o reţea de fisuri fine de suprafaţă datorită diferenţelor de temperatură ale glazurii si a ciobului ceramic; mată, pe bază de bioxid de zirconiu; colorată cu oxizi metalici (ca la sticlă); tip venturin, prin arderea in condiţii speciale a oxidului de fier sau crom in exces, formandu-se cristale strălucitoare sub forma unor fluturi metalici. Procesul de glazurare se poate realiza prin imersia produsului ceramic biscuit intr-o compoziţie de glazură, prin stropire cu ajutorul aerografului sau prin pensulare.f. Arderea a II-a a produsului ceramic glazurat urmăreste obţinerea unui strat de glazură aderentă, netedă si uniformă pe suprafaţa produsului ceramic brut si se realizează in cuptoare la temperaturi inalte.g. Decorarea produselor ceramice are ca scop imbunătăţirea caracteristicilor de ordin estetic, utilizandu-se materiale de colorat (pigmenţi metalici), pentru colorarea masei ceramice (pastă sau barbotină), pentru colorarea glazurilor si pentru decorurile aplicate sub sau peste glazură. Cele mai utilizate procedee de decorare a produselor ceramice sunt: pictare manuală, cu pensule, pe produsul neglazurat sau glazurat; cu decalcomanii se realizează decoruri, in culori ceramice, depuse prin imprimare pe o hartie specială si acoperite cu o peliculă suport de glisare ce permite transferarea si depunerea lor pe produsul ceramic (asemănător cu abţibildurile); prin pulverizare cu aerografe pe sabloane fixate pe produsul ceramic; prin stampilare cu ajutorul unor stampile prevăzute cu un strat subţire de cauciuc in care este reliefat decorul ce se aplică după ce stampila a fost apăsată in pasta de colorare; prin imprimare cu ajutorul unor plăci sau cilindri de oţel pe care se află gravat desenul. In gravură se introduce pasta de colorat iar peste placă sau cilindru se trece o foaie de hartie de mătase amidonată care se presează pe cilindru cu un valţ de paslă. Decorul de pe hartie se aplică prin apăsare pe obiectul ceramic; prin serigrafie, procedeu modern aplicat la produsele ceramice de serie mare (farfurii, cesti, vaze) folosindu-se masini de imprimat prin serigrafie cu site sablon; prin gravare se aplică incrustaţii de aur pe produsele ceramice fine, folosindu-se acţiunea acidului fluorhidric care produce denivelări pe glazură, prin care se aplică benzi, medalioane, apoi produsele se ard; procedeul fotoceramic constă in reproducerea unor fotografii (peisaje, portrete, imagini diverse) cu culori vitrificabile pe suprafaţa produselor ceramice fine. Se utilizează la decorarea vazelor, platourilor, farfuriilor, cănilor, etc; prin lustre, folosindu-se săruri ale acizilor rezinici cu metale ca aur, argint, crom, cupru, dizolvate in uleiuri eterice. Prin aplicarea lor pe produsele glazurate si arse la temperaturi inalte se formează incrustaţii in culori irizante ale spectrului solar; prin angobă, adică acoperirea produselor ceramice cu un strat de bartonită colorată folosindu-se procedeul prin imersiune.

Fazele procesului de fabricaţie nerealizate corect conduc la apariţia unor defecte, astfel: strunjirea necorespunzătoare a pastei ceramice pe roata olarului duce la neuniformitatea grosimii peretelui, deformarea produsului, fisuri marginale, etc. Nerespectarea diagramei de ardere, ca de exemplu incălzirea bruscă, neuniformă duce la apariţia fisurilor, iar subarderea micsorează rezistenţa mecanică a produsului, duce la lipsa luciului glazurii si a clarităţii sunetului in cazul lovirii produselor ceramice fine.Produsele ceramice se clasifică astfel:a. După mărimea particulelor constituenţilor:- clasa A – produse ceramice brute caracterizate printr-o textură grosieră de particule cu diametrul pană la 5 mm: cărămizi, ţigle, olane, tuburi ceramice, plăci;- clasa B – produse ceramice semifine cu diametrul maxim al particulelor de pană la 1,5 mm: gresia semifină;- clasa C – produse ceramice fine cu diametrul particulelor de pană la 0,06 mm: porţelan, faianţă, majolică.b. După structura ciobului ceramic:- produse ceramice poroase: materiale de construcţii, faianţă, olărie comună;- produse ceramice semivitrificate: semiporţelanul, gresia, faianţa;- produse vitrificate cu porii inchisi aproape in totalitate: porţelanul. Articolele ceramice de uz casnic si decorative se obţin din porţelan si faianţă.Porţelanul este un produs ceramic vitrificat, translucid, cu grosime sub 3 mm, de culoare alb-albăstrui, impermeabil la apă si gaze; glazura face corp comun cu masa ceramică datorită arderii caolinului la temperaturi de 1300 – 1400°C.Tipuri de porţelan: porţelanul moale, obţinut la temperaturi in jur de 1300°C, caracterizat prin transparenţă deosebită, glazură semidură ce poate fi zgariată cu un varf de oţel. Aceasta după fondantul folosit, poate fi: porţelan fosfatic (englezesc) conţinand făină de oase, caracterizat prin transluciditate si un grad ridicat de alb; porţelanul feldspatic (seger) cu un conţinut de 30 – 60% feldspat, culoarea ciobului alb-gălbui; porţelanul de frită (artificial), care prezintă transparenţa unei sticle opace, utilizat la obiectele de artă; porţelanul tare, caracterizat prin glazura dură, o foarte bună transluciditate, rezistenţă ridicată la compresiune, folosit pentru produsele de uz casnic; acesta, după fondantul folosit poate fi: porţelan feldspatic (franţuzesc) ce conţine 50% caolin, 25% feldspat si 25% cuarţ, cu o bună stabilitate termică si chimică, iar sub 3 mm transmite si difuzează lumina, porţelan magnetic, care are ca fondant steatitul, talcul; porţelanul calcic (de Saxa) cu un conţinut bogat in compusi ai calciului. Semiporţelanul este o masă ceramică fină, cu caracteristici intermediare intre faianţă si porţelan, aspectul lui apropiindu-l mai mult de faianţă. Se caracterizează prin: ciob alb-cenusiu sau gri, mai compact decat la faianţă; semivitrificat, absorbţia de apă e de maximum 5%; rezistenţă mecanică mai ridicată ca la faianţă; arderea se face la 1230 – 1300 °C; glazurarea cu glazuri transparente sau opace ce se ard la temperaturi mai scăzute decat biscuitul; este utilizat pentru articole de menaj folosite in industria hotelieră si de alimentaţie publică, articole sanitare si tehnico-sanitare.Faianţa este un produs ceramic obţinut din caolin, cuarţ, calcar si feldspat, la temperaturi de ardere 850 – 1250 °C, caracterizat prin ciob poros de culoare alb-gălbuie, permeabil la lichide si gaze, cu glazură opacă, mată colorată, care nu face corp comun cu masa ceramică. Tipuri de faianţă: - după compoziţia chimică: faianţe silicoase, cu un conţinut de 85 –

95% silice, arse la temperaturi de circa 1000°C, folosite la obţinerea produselor ceramice arhitecturale; faianţe argiloase, care după fondanţii folosiţi pot fi: calcaroasă (5 - 20% calcar), feldspatică (2 – 10% feldspat) si mixtă, utilizate la obţinerea vaselor de menaj si in construcţii la placarea interioară a pereţilor, faianţe tip majolică, obţinute din materii refractare, cu glazura colorată cu oxizi metalici verzi, albastri, bruni sau albi, utilizate la confecţionarea plăcilor de teracotă. In tabelul de mai jos sunt redate principalele caracteristici care deosebesc porţelanul de faianţă:

Sortimentul comercial de articole ceramice de uz casnic si decorative cuprinde o gamă foarte variată de produse ceramice diferenţiate intre ele din punct de vedere al materiei prime utilizate, al modelului, decorului, al destinaţiei, pe mărci de fabrică, etc.Se disting următoarele tipuri sortimentale:a. Produse ceramice de uz casnic, comercializate ca:- piese singulare (detasate) in următoarele sortimente: farfurii adanci (diametrul 21 – 23 cm, capacitate 300 cm3), farfurii pentru desert, dulceaţă, compot, peste; căni, cesti (lapte, cafea, ceai, supă); platouri de forme alungite pentru servirea preparatelor culinare de carne, peste, aperitive, paste făinoase sau de forme rotunde pentru torturi, prăjituri si fructe, supiere si sosiere cu capac, salatiere, solniţe si mustariere, etc.- ansambluri de obiecte (servicii, garnituri) pentru 6, 12, 24 persoane, compuse din farfurii adanci, farfurii intinse, platouri, supiere, salatiere, solniţe, mustariere, alcătuind servicii de masă. Alte servicii sunt: de peste, pentru cafea, desert, pentru ţuică, lichior, pentru copii, aperitive, etc. Mai multe servicii la un loc formează o garnitură de masă(serviciu de masă, de peste, pentru desert, băuturi).b. Produse ceramice cu rol decorativ sunt realizate din porţelan, faianţă, alabastru si ceramică populară. Sortimentul comercial cuprinde articole decorative: din porţelan (bomboniere, vaze de flori, bibelouri, scrumiere, platouri); din faianţă (căni, farfurii cu orificii de agăţat in perete, bibelouri, fructiere); din alabastru, o varietate de ghips asemănător marmurei, figurine turnate neglazurate, decorate sau nu prin pictarea cu vopsea de ulei in culori pastel in 7 variante, precum si suporturi pentru fotografii, serveţele, vaze de flori, scrumiere, serviciu de fumat, etc.c. Articole din ceramică populară, după felul arderii in cuptor, se impart in două grupe mari: ceramică rosie, smălţuită sau nesmălţuită, ornamentată prin desen sau prin zgarierea angobei si ceramică neagră, obţinută printr-o ardere incompletă si cu suprafaţa lustruită. Ceramica romanească este de tradiţie romană (Muntenia, Oltenia, Dobrogea) iar ceramica neagră este de tradiţie daco-getică (Moldova, Transilvania).După domeniul de utilizare, se clasifică in:• mărfuri ceramice pentru construcţii: produse pentru zidărie: cărămizi, ţigle, etc; placaje ceramice: faianţă, gresie, majolică, mase speciale; obiecte ceramice sanitare din: porţelan, faianţă, gresie, semiporţelan; tuburi din gresie ceramică;• mărfuri ceramice pentru menaj din: porţelan, faianţă, semiporţelan, olărie comună;• articole ceramice pentru decor: decorări ale construcţiilor; decorări ale spaţiului de locuit (vaze, statuete, bibelouri);• articole ceramice de uz industrial.Refractaritatea este proprietatea unui material de a rezista din punct de vedere mecanic, fizic si chimic la acţiunea temperaturilor inalte; in contact cu gazele fierbinţi sau cu topituri cu temperaturi inalte (metale si zguri topite), un material refractar nu-si pierde forma sub acţiunea greutăţii proprii si nu se degradează.Materialele refractare sunt oxizi sau combinaţii de oxizi ai unor metale (Al2O3, SiO2, MgO, Cr2O3, etc.) care au proprietatea de a rezista la temperaturi de minimum 1580°C. Materialele refractare se folosesc la inzidirea cuptoarelor de topire si de incălzire din industria metalurgică si din alte ramuri industriale, sub formă de produse refractare fasonate sau granulate si pulverulente.Produsele refractare fasonate (cărămizi, blocuri, tuburi) se obţin prin turnarea si presarea in tipare, urmată de uscare si ardere la temperaturi inalte, a unor paste dormate prin amestecare unui material refractar granulat cu un liant. In funcţie de materialul refractar de bază care intră in componenţa amestecului, produsele refractare se impart in: silico-aluminoase, produse silicioase, produse magneziene, produse cromitice si cromomagnezitice, etc. Produsele refractare silico-

aluminoase se obţin din amestecuri de material refractar silico-aluminos (samotă) sau aluminos (bauxită, diaspor, corund, caolin) si argilă refractară ca liant. Samota se obţine, la randul său, prin arderea argilei refractare la 1300°C. Produsele pe bază de samotă conţin 30 – 45 % Al2O3 si rezistă la temperaturi de 1580 – 1750 °C, iar cele aluminoase cu 60 – 70 % Al2O3 si rezistă pană la 1900 °C; se folosesc la inzidirea vetrei, pereţilor si canalelor cuptoarelor de incălzire si de topire.Produsele refractare silicioase sunt obţinute prin arderea nisipului de cuarţit – care conţine minimum 93% SiO2 – ca material refractar de bază, in amestec cu laptele de var ca liant, rezistă la 1710 – 1750 °C, dar au marele dezavantaj că nu rezistă la soc termic (incălziri si răciri repetate), fapt pentru care se folosesc numai la inzidirea cuptoarelor cu mers continuu. Produsele magneziene sunt de trei feluri, in funcţie de materialul refractar de bază, si anume: produse magnezitice, pe bază de periclaz (oxid de magneziu MgO) rezistente la 1850–2000 °C; produse forstertice, pe bază de silicat de magneziu natural (forsterită) si magnezită (MgCO3); produse dolomitice, rezultate din arderea dolomitei, care rezistă pană la 1920°C. Produsele cromitice si cromo-magnezitice pe bază de oxid de crom (Cr2O2) rezistă pană la 1950° si au o mare rezistenţă la acţiunea zgurilor topite, de aceea se folosesc in zona respectivă - a zgurii – la cuptoarele pentru producerea oţelului. In afară de materialele menţionate, se mai folosesc materiale carborundice (pe bază de carbură de siliciu) cu rezistenţe termice, mecanice si chimice foarte mari; de asemenea, pentru creuzete in care se topesc metale si aliaje, se folosesc materiale pe bază de oxizi cu refractaritate mare, de zirconiu, toriu sau beriliu.

CAPITOLUL 5PROCESUL TEHNOLOGIC DE OBŢINERE A MĂRFURILOR METALICE5.1. Clasificarea metalelor si aliajelor5.2 Proprietăţile metalelor si aliajelor5.3. Metode de obţinere a mărfurilor metalice5.1. CLASIFICAREA METALELOR SI ALIAJELORDintre metalele si aliajele folosite la obţinerea produselor metalice, aliajele fierului cu carbonul (fonta si oţelul) ocupă ponderea cea mai mare. Fierul ca atare (fierul pur) nu prezintă importanţă practică decat in electrotehnică datorită proprietăţilor sale magnetice, celelalte proprietăţi, exceptand alungirea, sunt inferioare. Fierul este considerat in prezent cel mai important metal util stand la baza obţinerii aliajelor sale: fonta si oţelul.Fonta este aliajul fierului cu carbonul, in care acesta din urmă intră in proporţie de 1,7 – 6,67%. Fonta se obţine intr-un cuptor inalt, numit furnal, din materii prime ca: minereuri, fondanţi si combustibili. In afara produsului principal – fonta, din furnal se mai obţin zgurele si gazele de furnal (ce conţin CO, CO2, N2, H2, CH4). Fontele obţinute sunt de două mari categorii, si anume: fonte brute (numite si fonte de primă fuziune) si fonte de turnătorie (fonte de a doua fuziune)Fontele brute, la randul lor, in funcţie de conţinutul lor in mangan si siliciu, sunt: nealiate (Mn, Si sub 5%) si aliate (Mn si Si peste 5%). Fontele brute nealiate pot fi: fonte obisnuite de turnătorie, pe bază de cocs FK; fonte speciale FX; fonte pentru afanare, pe bază de cocs FAK. Simbolul acestor fonte se completează cu un număr alcătuit din trei cifre cu următoarea semnificaţie: prima cifră semnifică conţinutul de mangan, in procente; a doua cifră, conţinutul de fosfor, in zecimi de procente; a treia cifră, conţinutul de sulf, in sutimi de procente. Exemplu: o fontă FK123 este o fontă obisnuită de turnătorie, pe bază de cocs, cu 1% Mangan, 0,2% P si 0,03% S. Manganul măreste rezistenţa fontelor in timp ce fosforul si sulful sunt elemente nedorite (influenţează negativ proprietăţile mecanice) in fonte si de aceea prezenţa lor este strict controlată. Fontele brute aliate au proprietăţi imbunătăţite (rezistenţă deosebită la coroziune, se toarnă foarte bine, etc). Astfel, siliciul măreste fluiditatea fontei topite (se toarnă mai bine), existand: fonte silicioase FS (9-15% Si; 3% Mn); fonte oglindă (manganoase) FOg cu 10-25% Mn si max 2% Si; fonte silicoase oglindă FSOg avand 9-13%Si si 18-24%Mn. Fontele de turnătorie sunt utilizate la obţinerea unor produse prin turnare. Fonta rezultată din furnal, conţinand impurităţi, nu este omogenă si nu se toarnă bine. Din aceste motive, ea este retopită in cuptoare speciale (cubilouri) si de aceea este numită fontă de a doua fuziune. Prin maleabilizare si eventual introducerea de mici cantităţi de magneziu se poate obţine fontă cu proprietăţi mecanice superioare. Fontele de turnătorie pot fi: fonte cenusii Fc, care se clasifică in: ordinare, normale, superioare, speciale; fonte maleabile Fm, care pot fi: albe (Fma), negre (Fmn), perlitice (Fmp); fonte cu grafit nodular (Fgn); fonte refractare FrSi.Oţelul este aliajul fierului cu carbonul, in care acesta din urmă ajunge la max 1,7%. Materia primă de bază pentru obţinerea oţelului o constituie fonta. Circa 80% din cantitatea totală de fontă, cuprinzand in special fonta brută nealiată, pentru afanare este folosită pentru fabricarea oţelurilor. Alături de această fontă, se utilizează pe scară largă si deseurile si fierul vechi colectat. Elaborarea oţelului constă in oxidarea carbonului si a impurităţilor (Si, Mn, P, etc), precum si introducerea unor elemente care conferă aliajului proprietăţi fizico-mecanice, chimice si magnetice superioare. Oţelul se poate obţine prin mai multe procedee, si anume: procedeul convertizorului cu aer (Bessemer si Thomas); procedeul convertizorului cu oxigen; procedeul cuptorului Martin; procedeul electric; procedeul creuzetului. Acestea se diferenţiază prin natura materiilor prime si auxiliare folosite, tehnologia aplicată, prezentand avantaje si dezavantaje, iar calitatea oţelurilor diferă in funcţie de procedeul folosit. In compoziţia oţelurilor pot intra diferite elemente, in special metale, care influenţează calitatea acestora si deci domeniul utilizării lor. Ca elemente componente ale oţelului (care se găsesc sau se pot introduce in compoziţia chimică a acestuia, in limitele prescrise de tehnologia de fabricaţie), se pot enumera: carbonul, manganul, siliciul, cromul, nichelul, wolframul, vanadiul, aluminiul, toate influenţează pozitiv calitatea, deci conferă anumite proprietăţi diferitelor mărci de oţeluri. Dintre elementele care nu se vor dorite in compoziţia chimică a oţelului, ele dăunand proprietăţilor acestuia, se enumeră sulful si fosforul. Acestea provoacă fragilitatea oţelurilor si de aceea, in elaborarea oţelurilor, sunt controlate cu stricteţe neadmiţandu-se decat in proporţii foarte mici. Oţelurile se pot clasifica din mai multe puncte de vedere, si anume: compoziţie chimică, prelucrare si domeniu de utilizare. Criteriul cel mai important de clasificare a oţelurilor il reprezintă compoziţia lor chimică, după care, oţelurile se grupează in:• Oţeluri carbon – in compoziţia cărora intră fierul si carbonul si unele elemente ca Mn, Si, etc. care le fac să se prelucreze mai usor prin turnare si prin aschiere. In acest caz, prezenţa sulfului, a fosforului, este justificată. La randul lor, oţelurile carbon pot fi: oţeluri carbon de uz general (netratate termic, utilizate in construcţii metalice, construcţii de masini, ca oţel-

beton, etc); oţeluri carbon de calitate (tratate termic sau termo-chimic si utilizate in construcţiile de masini care au garantate de către producător atat caracteristicile chimice cat si cele mecanice); oţelurile carbon superioare (in plus, le sunt garantate structura si conţinutul maxim de impurităţi: S, P, incluziunile nemetalice).Oţelurile slab aliate sunt acele oţeluri obţinute prin introducerea unor elemente de aliere care imbunătăţesc proprietăţile fizice sau mecanice.Oţelurile aliate (mediu si inalt aliate) – grupa cea mai importantă este alcătuită din: oţeluri aliate obisnuite (conţin elemente de aliere in procente mai mari si ca atare au proprietăţi superioare oţelurilor slab aliate); oţeluri aliate superioare (cu limite de admisibilitate pentru S si P extrem de reduse si supuse in prealabil tratamentelor termice si termochimice pentru a fi folosite). Din punctul de vedere al prelucrării, oţelul se prezintă turnat, forjat si laminat. In ceea ce priveste utilizarea se deosebesc oţeluri pentru construcţii si oţeluri pentru scule. Pentru identificarea fontelor si oţelurilor, acestea se marchează prin diferite procedee: poansonare, vopsire, turnare, etichetare (plăcuţe metalice) etc, cu tus, creion electric. Se folosesc diferite culori si nuanţe, după coduri speciale in cazul marcării prin vopsire – ca cel mai utilizat procedeu – sau se aplică un punct negru si metalul se scrie cu negru. In afară de fontă si oţel, la obţinerea mărfurilor metalice sunt utilizate o serie de metale si aliaje neferoase, ca: aluminiul, cuprul, zincul, staniul, nichelul, etc.Aluminiul este utilizat in cele mai diverse ramuri ale industriei: construcţii de avioane, de masini, electrotehnică, ambalaje, bunuri de larg consum, etc. datorită proprietăţilor sale deosebite. Metal usor (masa volumetrică = 2,70 g/cm3), de culoare alb-argintie, se prelucrează bine prin turnare datorită punctului său de topire scăzut (660°C), posedă o foarte bună conductibilitate termică si electrică. Este foarte maleabil, permiţand laminarea sa in folii foarte subţiri care sunt complet impermeabile la razele luminoase, la lichide sau gaze. Este utilizat, datorită acestor caracteristici, ca ambalaj in industria alimentară. In aer se acoperă cu un strat compact si aderent de aliminiu anhidră, care il apără de coroziune, fapt pentru care este considerat un metal rezistent din acest punct de vedere. Aluminiul nu este toxic; apa, benzina, uleiurile, laptele, untul, etc nu acţionează asupra lui. Aceste proprietăţi au determinat utilizarea lui nu numai ca ambalaj ci si pentru fabricarea veselei si a ustensilelor de bucătărie. Prin alierea aluminiului cu siliciul, cuprul, magneziul si zincul se obţin foarte multe tipuri de aliaje cu proprietăţi fizice, mecanice, tehnologice superioare si cu mare rezistenţă la coroziune. Aliajele aluminiului sunt: aliaje pentru turnătorie, care grupează aliajele in Al-Si, Al-Mg, Al-Cu si Al-Zn. Pentru a fi mai dure ele suferă tratamente termice. Siluminurile sunt aliaje ale aluminiului cu 2-18% Si si eventual Mg, Cu, Mn, Ni, Fe; aliajele deformabile grupează aliajele aluminiului care pot fi prelucrate la cald sau la rece prin laminare, tragere, extrudare, trefilare, matriţare sau forjare. Acestea se obţin prin alierea aluminiului cu Mg, Cu, Si, Mn, Zn, Ni, nefiind durificate prin tratamente termice. Duraluminiul face parte din această grupă si este alcătuit din Al, Cu, Mg iar ca impurităţi Si si Fe. Acest aliaj prezintă rezistenţă ridicată la tracţiune si coroziune. El este utilizat sub formă de semifabricate ca table, bare, sarme, etc.Cuprul sau arama este un metal greu (masa volumetrică = 8,94 g/cm3), are culoarea rosiatică iar in ceea ce priveste conductibilitatea termică si electrică ocupă locul doi după argint. Este maleabil, ductil si prezintă rezistenţă la coroziune (in prezenţa umidităţii si a bioxidului de carbon din aer formează un carbonat bazic verde – cocleală, care-l apără de oxidare in adancime). In contact cu acizii din alimente, cu oţetul si cu grăsimile, cocleste. Pentru prevenirea formării acestei substanţe otrăvitoare, vasele din cupru destinate preparării alimentelor se cositoresc. Caracteristicile sale mecanice, in special rezistenţa la tracţiune, se pot imbunătăţi prin ecruisare sau prin aliere. Aliajele cuprului, după compoziţia lor chimică, sunt de trei categorii si anume: alamele, rezultate in urma alierii cu zincul; bronzurile – aliaje ale cuprului cu staniul sau alte elemente; alpacaua – aliaje ale cuprului cu nicelul si zincul. Alamele sunt aliaje ale cuprului cu zincul, al căror conţinut de cupru este de minim 55%. Aliajele care conţin peste 70% cupru se numesc tombacuri. Zincul are rolul de a mări rezistenţa, plasticitatea si capacitatea de turnare. Culoarea alamelor este cu atat mai galbenă cu cat conţin mai mult zinc. Tombacul are o culoare roscată. Se fabrică alame laminabile si alame de turnătorie.Bronzurile se impart in: bronzuri propriu-zise (aliaje de cupru si staniu) care conţin maxim 14% Sn; sunt foarte rezistente la coroziune, au caracteristici mecanice bune si excepţionale calităţi antifricţiune; bronzurile speciale (aliaje de cupru plus aluminiu, cupru plus plumb sau cupru plus beriliu, etc.) Bronzurile cu aluminiu conţin 5-10% aluminiu, iar restul cupru si se folosesc pentru bare, profiluri, lagăre, roţi dinţate, armături, conductoare electrice, monede, etc.Bronzurile cu plumb sunt aliaje cu 10-40% Pb si se utilizează numai pentru turnare de lagăre sau piese speciale. Bronzurile cu beriliu sunt aliaje ale cuprului cu beriliu, in care conţinutul de beriliu variază intre 1,6-2% iar uneori, pe langă beriliu, se mai adaugă 0,18-0,30% cobalt. Aceste bronzuri speciale posedă o inaltă rezistenţă de rupere la tracţiune, similar oţelurilor speciale, o elasticitate ridicată si o remarcabilă rezistenţă la oboseală. Ele sunt folosite la fabricareadiferitelor tipuri de resorturi (destinate masinilor de calculat, instrumentelor barometrice, regulatoarelor de presiune, etc), membranelor metalice sau pentru producerea sculelor antiscanteie (ciocane, chei, clesti, burghie) utilizate in mine sau in medii explozive. Alpacaua este aliajul cupru-nichel-zinc, constituenţii putand intra in diferite procente. Se intrebuinţează pentru tacamuri, obiecte de artă, etc, avand un aspect plăcut si rezistenţă foarte bună la coroziune.Zincul – metal de culoare albă-albăstruie, cu masa volumetrică de 7,14 g/cm3 si punct de topire 419°C – este mai puţin conducător de căldură si electricitate decat cuprul si aluminiul.- zincul este rezistent la coroziune deoarece se oxidează la suprafaţă formand o peliculă protectoare;- este fragil la temperatura ordinară, dar maleabil la temperaturi intre 100 – 150°C cand se poate lamina si forja;- in general zincul are proprietăţi mecanice mijlocii.Se intrebuinţează: pentru acoperiri de protecţie contra coroziunii (peste 40% ca metal de aliere in foarte multe aliaje importante in tehnică: alamă, alpaca, etc); in construcţii sub formă de table, sarme, ţevi, bare, burlane, jgheaburi, etc; la fabricarea elementelor galvanice (tuburile care constituie polii negativi sunt de zinc); la obţinerea unor pigmenţi cu largi utilizări (oxidul alb de zinc, galben de zinc, etc).Staniul (cositorul) este un metal, cu un cost mai ridicat si are culoare alb-argintiu, masă volumetrică de 7,3 g/cm3, punctul de topire 232°C, fiind cel mai fuzibil dintre metalele uzuale. Rezistent la coroziune, nu este atacat si nu atacă alimentele. Fiind un metal moale si foarte plastic se poate prelucra prin laminare si forjare. Staniul se intrebuinţează pentru acoperiri contra coroziunii (peste 1/3 din producţia de staniu este destinată acestui scop) obţinand tablă albă (cositorită) din care

rezultă numeroase mărfuri de uz casnic; ca metal de aliere in diferite aliaje industriale (bronz, aliaje de lipit, aliaje antifricţiune, etc); in industria alimentară, sub formă de foiţă foarte subţire (staniol) pentru ambalarea mărfurilor (branzeturi, ciocolată, etc).Nichelul este un metal de culoare argintie, cu masa volumetrică de 8,9 g/cm3, si punctul de topire 1.452°C. Este maleabil, ductil, tenace, avand o rezistenţă mecanică mare; stabil la oxidare, acizii il atacă greu. Datorită proprietăţilor, are largi intrebuinţări ca: metal de aliere la obţinerea oţelurilor aliate, altor aliaje rezistente la coroziune; metal de aliere la obţinerea unor aliaje de mare rezistenţă electrică (nichelina 32% Ni + Cu; constantanul 42-45% Ni + Cu, etc); metal de protecţie a pieselor impotriva coroziunii, obţinandu-se piese nichelate cu aspect foarte frumos (piese auto, masini electrice de călcat, manere pentru usi, ceainice, ibrice electrice, instrumente chirurgicale, etc).Cromul are culoarea alb-albăstruie spre cenusiu, cu masa volumetrică de 7,1 g/cm3, rezistenţă deosebită la uzură si coroziune. Cromul se foloseste la obţinerea oţelurilor speciale si inoxidabile, a aliajelor pentru rezistenţe electrice (nicrom, fecral) precum si la cromarea pieselor de oţel care sunt rezistente la uzură si coroziune (tacamuri, etc). Celelalte metale neferoase ca: Pb, Mn, Co, Mg, Cd, W, V, Ag, Au, etc, prezintă importanţă deosebită in alte domenii.5.2. PROPRIETĂŢILE METALELOR SI ALIAJELORIn timpul utilizării, mărfurile metalice sunt solicitate la acţiunea diferiţilor factori fizico-chimici si mecanici. Cunoasterea temeinică a proprietăţilor metalelor si a aliajelor acestora conferă posibilitatea alegerii lor optime ca materii prime, corespunzătoare destinaţiilor date, explicării stiinţifice argumentate a condiţiilor de calitate precum si realizării efectelor dorite in timpul utilizării si păstrării lor. Starea de agregare. La temperatura mediului ambiant toate metalele, cu excepţia mercurului, se găsesc in stare solidă. Culoarea metalelor depinde de reflectarea totală sau parţială a razelor luminoase ce cad pe ele. Majoritatea metalelor apar in culoare albă-cenusie cu diferite nuanţe pentru că reflectă toate gamele de lungimi de undă luminoase. Alte metale pot fi intens colorate, de exemplu, aurul in galben sau curpul in rosu arămiu.Avand in vedere culoarea lor, clasificarea metalelor se face astfel: metale negre (metalele feroase, adică fierul si aliajele sale); metale colorate (metalele si aliajele neferoase). Prelucrările la care se supun metalele si aliajele, starea lor, influenţează culoarea. De exemplu: aurul prelucrat in foi subţiri are culoare verde, iar argintul – albastră foarte deschisă. Această nouă culoare care diferă de cea iniţială este culoarea complementară celei reflectate. Sub formă de pulbere coloidală, toate metalele au culoarea neagră deoarece in această stare absorb in intregime razele luminoase. In funcţie de culoarea specifică putem recunoaste ce fel de metal s-a folosit la obţinerea articolelor metalice. Luciul metalic apare evident pe o suprafaţă proaspăt curăţată a metalului. Oxizii, sulfurile ce se formează in mod natural pe suprafaţa unui metal, ca urmare a fenomenului de coroziune ii inlătură luciul. In definirea unui metal luciul caracteristic prezintă importanţă, deosebindu-l de metaloizi. Metalele au proprietatea de a cristaliza la solidificarea prin răcire. Majoritatea metalelor cristalizează in sistemul cubic – Al, Ag, Au, Cu, Pb, V, W, etc; metale ca; Be, Cd, Mg, Zn cristalizează in sistemul hexagonal, iar Sb, Bi cristalizează in sistemul romboedric. Unele metale sunt polimorfe, adică se pot prezenta sub mai multe forme cristaline. Cel mai evident exemplu de polimorfism il prezintă fierul pur. Acesta se găseste in mai multe stări alotropice. Structura unui metal sau aliaj este caracterizată de forma, mărimea si compoziţia cristalelor, si de inlănţuirea acestora in masa metalului. Există structuri fine, date de microcristale si structuri grosiere date de macrocristale. Metalele cu structură fină posedă proprietăţi mecanice mai bune comparativ cu cele cu structură grosieră. Structura fină indică totodată si un grad de puritate mai ridicat al metalului. Masa volumetrică sau densitatea, reprezintă raportul dintre masa volumică a metalului si masa volumică a unui corp de referinţă, care este, de regulă, apa la 20°C. Se exprimă in g/cm3. Din acest punct de vedere, clasificarea metalelor este următoarea: metale usoare, cele cu masa volumică pană a 5 g/cm3, ca de exemplu Mg (1,74), Al (2,70); metale grele, cele cu masa volumică cuprinsă intre 5 si 10 g/cm3, ca de exemplu Zn (7,13), Cu (8,95); metale foarte grele, ca de exemplu Pb (11,34), Au (19,2), W (19,35). Temperatura de topire este temperatura la care metalul sau aliajul metalic trece din starea solidă in starea lichidă la presiune normală. Metalele au puncte de topire proprii. Cunoasterea acestei temperaturi prezintă importanţă pentru alegerea corectă a metalelor, in funcţie de regimul de lucru la care vor fi utilizate produsele. Astfel, pentru metale din care se confecţionează siguranţe fuzibile se cer temperaturi de topire scăzute, in timp ce pentru metalele din care se obţin piese pentru prelucrarea prin aschiere sau a filamentelor pentru lămpile electrice sunt necesare temperaturi de topire mai ridicate. Dintre metalele uzuale cele mai scăzute temperaturi de topire le au staniul (235°C) si plumbul (327°C) iar cea mai ridicată temperatură de topire o inregisterază wolframul (3380°C).Temperatura de fierbere are importanţă in cazul utilizării metalelor in stare de vapori, la lămpile cu vapori de mercur sau in procesul purificării metalelor. Temperatura de fierbere este, de asemenea, proprie fiecărui metal: mercurul (360°C), aurul (2800°C), wolframul (3740°C).Dilatabilitatea reprezintă mărirea volumului sau numai a lungimii unui produs metalic prin incălzire si se exprimă prin intermediul coeficientului de dilataţie cubică, respectiv a celui de dilataţie lineară (numărul de mm cu care se lungeste o bară metalică de 1 mm lungime la cresterea temperaturii cu 1 grad). Cunoasterea coeficienţilor de dilataţie are importanţă in utilizarea metalelor si aliajelor in construcţia echipamentelor de precizie, a masinilor, a sinelor de cale ferată, etc. Astfel, la cronometre se utilizează aliaje cu un coeficient de dilataţie cat mai mic posibil sau practic nul (de exemplu, aliajul invar – un oţel aliat cu 35-37% Ni, 0,5% Cr, 0,5% Mn).Conductibilitatea termică (conductivitatea termică) este proprietatea metalelor de a lăsa să treacă căldura prin ele. Aceasta depinde de temperatură, compoziţia aliajelor, structura lor. Transmiterea căldurii prin metale se poate face prin conducţie (căldura trece de la o particulă la alta in toată masa corpului metalic), prin convecţie (transmiterea căldurii dintr-un loc in altul impreună cu particulele de material, sub formă de căldură inmagazinată in aceste particule) sau prin radiaţie (căldura se transformă in energie de iradiaţie si transmiterea ei are loc pe această cale). Cele mai bune conductoare de căldură sunt argintul, cuprul, aurul, aluminiul.Conductibilitatea electrică sau conductanţa este proprietate metalelor de a conduce curentul electric. Această proprietate, ca si rezistenţa electrică - rezistivitatea (proprietatea de a se opune trecerii curentului electric) prezintă importanţă pentru

metalele si aliajele folosite in industria electrotehnică (conductori electrici, rezistenţe electrice, contacte electrice, etc). Metalele bune conductoare de căldură sunt si bune conductoare de electricitate.Proprietăţile magnetice sunt necesare a fi cunoscute in cazul construcţiei aparatelor electrice si electrotehnice; cand se vor studia aceste aparate se vor expune mai pe larg si aceste proprietăţi. Produsele metalice, in timpul utilizării lor, pot suferi deformări sau distrugeri sub influenţa forţelor exterioare. Deformările pe care le pot suferi produsele metalice sunt de două categorii: elastice si plastice. Elasticitatea este proprietatea metalelor de a reveni mai mult sau mai puţin la forma si dimensiunile iniţiale, după incetarea acţiunii forţelor ce au produs deformarea.Plasticitatea reprezintă proprietatea metalelor de a-si modifica forma sub acţiunea sarcinilor si de a rămane deformate chiar si după ce sarcinile de deformare au incetat să acţioneze. Această proprietate este influenţată de temperatură (se măreste o dată cu cresterea temperaturii) si are importanţă pentru prelucrarea metalelor prin forjare si laminare.Tenacitatea indică proprietatea metalelor de a se rupe sub acţiunea sarcinilor după ce, in prealabil, au suferit deformaţii plastice permanente ce apar ca alungiri, contracţii sau gatuiri.Fragilitatea este proprietatea metalelor de a se rupe brusc (spre deosebire de tenacitate) sub acţiunea sarcinilor fără a prezenta vreo deformare plastică vizibilă. Fragilitatea produselor metalice călite se explică prin existenţa unor tensiuni interne. Prin recoacere, fragilitatea descreste.Rezistenţa la tracţiune (intindere) este cea mai importantă dintre rezistenţele metalelor la deformările plastice. Această proprietate se referă la modul de comportare al unui metal sau aliaj metalic faţă de forţele de intindere. După atingerea forţei maxime la care rezistă, metalul se mai poate alungi puţin apoi se rupe. Valoarea rezistenţei la rupere este exprimată in daN/mm2 si este dată de raportul dintre sarcina maximă suportată de metal si secţiunea lui iniţială (R=Fmax/S).Rezistenţa la compresiune evidenţiază rezistenţa pe care o opune produsul metalic faţă de forţele care tind să-l comprime, forţele acţionand invers ca la tracţiune, provoacă o scurtare, respectiv o umflare a produsului metalic.Rezistenţa la incovoiere este rezistenţa opusă de o piesă metalică sub formă de bară, asezată pe două reazeme, faţă de o forţă care acţionează la mijloc, perpendicular pe axa piesei.Rezistenţa la răsucire (torsiune) este rezistenţa opusă de o piesă metalică unui cuplu de forţă care acţionează asupra celor două capete ale piesei, in sens contrar.Rezistenţa la forfecare reprezintă rezistenţa opusă de piesele metalice faţă de două sarcini egale ca valoare si de sens contrar care, acţionand perpendicular pe axa piesei, tind s-o foarfece (s-o taie).Rezistenţa la oboseală este proprietatea metalelor si a aliajelor de a rezista fenomenului de distrugere sub influenţa solicitărilor ciclice ce pot fi statice sau dinamice.Duritatea metalelor denumeste proprietatea acestora de a rezista sarcinilor ce tind să le deformeze superficial suprafaţa, produsul metalic putand fi solicitat static sau dinamic. Se exprimă prin HB daN/mm2 (HB – simbolul durităţii Brinell).Principalele proprietăţi tehnologice ale metalelor care definesc modul de comportare al lor in procesul prelucrării mecanice sunt: maleabilitatea, ductibilitatea, forjabilitatea, sudabilitatea, etc.Maleabilitatea este proprietatea unor metale de a putea fi prelucrate in foi, fără fisurare, fiind determinată de factori ca: sistemul de cristalizare a metalului, temperatură, viteză de răcire, tratamente termice, termochimice, etc. Cele mai maleabile metale sunt: aurul, staniul, plumbul, aluminiul.Ductibilitatea reprezintă capacitatea unor metale si aliaje de a putea fi trase in fire. Aceasta depinde de maleabilitate si tenacitate. Au această proprietate aurul, argintul, cuprul, aluminiul care sunt, in acelasi timp, maleabile si tenace. Oţelul călit este tenace, dar nefiind maleabil nu este nici ductil. Rezultă că numai metalele sau aliajele care intrunesc ambele proprietăţi (maleabilitate si tenacitate) sunt ductile.Forjabilitatea este proprietatea unor metale si aliaje de a putea fi prelucrate prin batere. Cel mai forjabil metal este cuprul.Sudabilitatea este proprietatea unor bucăţi de metale sau aliaje de a se lăsa imbinate intr-un tot rezistent cu ajutorul incălzirii si al realizării unui contact strans cu sau fără participarea altor materiale. Proprietăţile chimice ale metalelor definesc modul de comportare a metalelor si aliajelor la acţiunea substanţelor chimice (acizi, baze, săruri) si a agenţilor atmosferici. Dintre proprietăţile chimice care interesează in cazul metalelor si aliajelor utilizate in obţinerea mărfurilor metalice, mai importante sunt cele legate de capacitatea acestor materiale de a rezista la acţiunea agenţilor corozivi, deci rezistenţa la coroziune.Coroziunea constă in degradarea chimică, lentă si progresivă a unui metal, ca urmare a unor fenomene chimice sau electrochimice care au loc in metal si agenţii mediului inconjurător (agenţi atmosferici – apă si vapori, diferiţi aprodusi chimici). In accepţiunea modernă, coroziunea este considerată un fenomen natural provocat de tendinţa metalelor utilizate, aflate in stare instabilă, de a reveni cu ajutorul unor agenţi corozivi (oxigen, apă) la starea lor iniţială, de combinaţii metalice. Coroziunea incepe la suprafaţa metalului si inaintează in interior pană la transformarea chimică completă a acestuia. Majoritatea metalelor in contact cu oxigenul din aer sunt supuse fenomenului de coroziune si cu timpul, distrugerii. Sunt insă si metale la care coroziunea este incetinită datorită unei pelicule ce se formează la suprafaţa lor, făcandu-le pasive faţă de mediul ambiant. Cert este insă că nu există metal sau aliaj inert, toate metalele si aliajele sunt supuse mai mult sau mai puţin corodării. Chiar si metalele “nobile” ca aurul si platina se corodează, insă intr-un ritm foarte lent (viteza de coroziune a acestor metale este apreciată la circa 0,002 mm/an). Coroziunea se manifestă in mai multe moduri, si anume: coroziunea uniformă sau superficială, cand ea apare pe intreaga suprafaţă in mod simultan si uniform si merge in adancime in acelasi mod de atac; coroziunea locală apare pe o porţiune foarte restransă pe suprafaţa metalului, progresează rapid in adancime sau pe spaţiu mai mare. Ca urmare a acestui fenomen, metalele isi pierd luciul metalic, isi schimbă culoarea, apar pete de rugină, ciupituri, iar efectele se reflectă nefavorabil asupra proprietăţilor. Pagubele produse de coroziune fiind foarte mari, măsurile de diminuare a efectului acestui proces sunt multiple.5.3. METODE DE OBŢINERE A MĂRFURILOR METALICECele mai utilizate metode (procedee) de obţinere a mărfurilor din metale si aliaje sunt: prelucrarea metalelor si aliajelor prin turnare; prelucrarea metalelor si aliajelor prin deformare plastică; prelucrarea metalelor si aliajelor prin aschiere; prelucrarea materialelor metalice prin tehnologii neconvenţionale.

Turnarea constă in introducerea metalului topit intr-o formă a cărei interior produce piesa. După solidificarea metalului prin răcire, rezultă piesa turnată. Prin acest procedeu se obţin piese cu profil complicat care nu necesită o altă prelucrare, fie piese care necesită a fi definitivate prin alte operaţii. Cel mai bine se toarnă fonta, oţelul, alama si aliajele aluminiului. Mărfurile obţinute astfel trebuie să aibă o structură omogenă si să nu prezinte sufluri (goluri). Forma de turnare este un sansamblu metalic, sau nemetalic, ce cuprinde cavitatea ce urmează să se umple cu metalul topit. Formele pot fi umede sau crude, in cazul turnării de piese mici, semiude si uscate, pentru piese mari. După numărul de turnări ce se pot realiza intr-o formă se deosebesc: forme temporare, utilizate pentru o singură turnare; forme semipermanente, utilizate pentru 10 – 20 de turnări; forme permanente, pentru un număr mare de turnări, 5.000 – 80.000. Procedeele de turnare sunt diferite, după natura metalului sau aliajului, masa pieselor, numărul de piese. Se deosebesc: turnarea in forme temporare din amestec de formare; procedee speciale: in forme metalice (cochilie), sub presiune, in coji de bachelită, in coji usor fuzibile, in forme ceramice, in forme intărite cu CO2, in forme vidate, centrifugă. Necesită instalaţii adecvate pentru formare si turnare. Amestecul de formare sau pămantul de turnătorie conţine nisip cuarţos, argilă, apă, adaosuri. Prezintă următoarele proprietăţi: refractaritate mare, pentru a rezista la acţiunea metalului topit, plasticitate pentru a se modela usor, rezistenţă mecanică, permeabilitate pentru a evacua aerul si gazele. Amestecul de formare poate fi amestec pentru forme si pentru miez. Amestecul pentru forme conţine amestec proaspăt (de model), ce vine in contact direct cu modelul si apoi, amestec de umplere, realizat din amestec regenerat. Amestecurile se prepară prin mărunţirea, clasarea materiilor prime si regenerarea amestecurilor uzate. Se mai pot utiliza vopsele si pudre, care se aplică pe suprafaţa formelor pentru evitarea aderării amestecului de formare la suprafaţa piesei. Procesul tehnologic prin care se obţin formele se numeste formare. Turnarea cu cele mai multe utilizări este cu formarea manuală in două rame, care cuprinde următoarele operaţii: confecţionarea modelelor si a cutiilor de miez; confecţionarea miezurilor; elaborarea metalelor si aliajelor in vederea turnării; turnarea propriu-zisă; dezbaterea; controlul calitativ al piesei turnate. Modelul este piesa cu ajutorul căreia se obţine cavitatea in formă, prin reproducerea aproximativă a piesei de turnat. Poate fi compus dintr-o bucată, două bucăţi sau mai multe bucăţi (numite semimodele). Dimensiunile sunt mai mari decat ale piesei de turnat, pentru a ţine seama de contracţia metalului prin solidificare si de adaosul de prelucrare necesitat de prelucrarea ulterioară prin aschiere. Confecţionarea modelelor si a cutiilor de miez depinde de volumul producţiei, dimensiunile piesei si natura metalului. Se pot confecţiona din lemn, ipsos, mase plastice si aliaje nemetalice. Golurile piesei se obţin cu ajutorul miezurilor, care se asează in cavitatea formei in locasuri speciale. Miezurile se confecţionează separat din amestec de miez, cu sau fără armătură metalică, care se introduce in cutia de miez ce conţin o cavitate de forma miezului. Forma de turnare se realizează in următoarele utilaje: două rame, placa de bază, cutia de miez, amestecuri de formare. Operaţiile ce se efectuează pentru confecţionarea formei sunt: se asează o ramă pe placa de bază; se asează semimodelul inferior in centrul plăcii de bază; se presară pudră de izolaţie, apoi amestec de model in jurul modelului; se umple golul ramei cu ameste de umplere; se dau canale de aerisire; se intoarce rama cu 180°; se asează rama superioară deasupra pesistemul de ghidare; se asamblează semimodelul inferior cu cel superior; se introduc modelele reţelei de turnare; se introduce amestecul de formare si se tasează; se scot modele reţelei de turnare; se execută palnia de turnare; se separă ramele, se scot semimodelele; se asează miezul in rama inferioară; se reasamblează ramele; uscarea formei.

După realizarea formei de turnare si asigurarea acesteia, se procedează la turnarea prorpiu-zisă. Din agregatul de elaborare se evacuează metalul (aliajul) topit intr-o oală de turnare si se toarnă in forma de turnare prin palnia de turnare. Dezbaterea piesei turnate are loc, după solidificarea si răcirea aliajului turnat, prin indepărtarea amestecului de formare. Pentru a putea curăţa piesa turnată se indepărtează reţeaua de turnare, bavurile, adaosurile tehnologice, etc. Controlul calităţii urmăreste verificarea dimensională, incercări mecanice de rezistenţă, analize chimice, metalografice si defectoscopice. Defectele interne pot fi de tip pori, fisuri, incluziuni. Se stabilesc si defecte exterioare, cum sunt crăpăturile, abaterile de formă. Defectele majore pot duce la repetarea turnării. Aliajele feroase se obţin din minereuri de fier, care conţin fierul sub formă de oxizi sau carbonaţi: hematitul si limonitul (Fe2O3), magnetitul (Fe3O4) si sideritul (FeCO3). Conţinutul de fier in aceste minereuri este de 30 – 60%, iar sterilul lor este silicios (SiO2) sau silicoaluminos (SiO2, Al2O3). Procedeul de bază in obţinerea aliajelor il reprezintă reducerea oxizilor de fier din minereu cu ajutorul cocsului si al oxidului de carbon, la temperaturi foarte inalte, intr-un cuptor inalt de tip special, numit furnal. In furnal se introduc: minereu (care conţine fier); cocs (care indeplineste mai multe roluri: este combustibilul necesar obţinerii temperaturilor inalte, contribuie la formarea oxidului de carbon care este agentul reducător

de bază al oxizilor de fier, reduce direct o parte din oxizi si carburează fierul topit transformandu-l in fontă topită); fondaţi (materiale auxiliare necesare pentru a usura topirea sterilului si a-l indepărta sub formă de zgură; pentru sterilul silicios se foloseste calcarul, iar pentru cel silicoaluminos calcarul si dolomita); aer incălzit in instalaţii speciale numite caupere (necesar pentru arderea cocsului combustibil). In urma reacţiilor ce au loc in furnal intre materialele incărcate, rezultă următoarele produse: fontă topită (numită si fontă brută sau fontă de primă fuziune, care este produsul principal al furnalului); zgură topită; gaze de furnal (care se folosesc parţial pentru preincălzirea aerului in caupere, parţial in alte scopuri in cadrul combinatului siderurgic).In figura 5.2. este prezentată schema obţinerii diferitelor produse din oţel si fontă, precum si a utilizărilor lor in cadrul unui combinat siderurgic si al unei intreprinderi constructoare de masini.

Fonta brută lichidă este utilizată in continuare in cadrul combinatelor siderurgice, la elaborarea oţelului in cuptoare Siemens-Martin sau in convertizoare. Din agregatele de elaborare, oţelul se toarnă in forme metalice speciale (lingotiere), din care după solidificare se obţin lingourile. O parte din fonta brută se toarnă in calupuri mici, care sunt expediate laintreprinderile constructoare de masini (sau chiar in cadrul combinatului siderurgic) pentru a fi utilizate – prin retopire – la elaborarea fontei cenusii si a oţelurilor destinate turnării in piese. Lingourile de oţel sunt expediate la secţiile de laminare din combinatul siderurgic, unde se reincălzesc si se transformă, prin deformare plastică la cald, in produse laminate.

1 – blum; 2 – sleb; 3 – ţaglă; 4 – platină

Produsele obţinute prin laminarea la cald sunt: blumurile, sleburile, ţaglele, platinele, profilele, tablele si ţevile. Primele patru produse sunt numite semifabricate (figura 5.3.) si sunt destinate relaminării la cald sau forjării, iar celelalte sunt numite produse laminate finite. Blumurile se obţin prin laminarea la cald a lingourilor mari. Ele au secţiune pătrată (a = 150 ... 400 mm) si sunt destinate laminării sau forjării. Sleburile (bramele) se obţin prin laminarea lingourilor. Au secţiunea dreptunghiulară (a < 1800 mm; b > 70 mm) si se folosesc pentru relaminarea in table groase, platbenzi si platine.Tablele sunt produse cu secţiunea pătrată (a = 40 ... 140 mm), dreptunghiulară (a = 140 ... 280 mm; b = 35 ... 70 mm) sau rotundă si se folosesc pentru relaminarea in bare, benzi sau ţevi pentru formare, iar platinele sunt produse cu secţiunea dreptunghiulară plată (a = 200 .... 280 mm; b = 6 ... 30 mm), care se folosesc exclusiv pentru relaminarea in table subţiri. Profilele se clasifică in profile simple sau bare si profile fasonate. Barele (figura 5.4.a.) au secţiune de formă simplă (rotundă, pătrată, dreptunghiulară, etc), iar profilele fasonate (figura 5.4.b.) au secţiuni complexe (oţel cornier, oţel I, oţel U, sine, etc).

Tablele pot fi table groase si platbande (grosime 4 – 40 mm) si table subţiri (grosime 0,20 – 4 mm). Ţevile laminate la cald au diametre cuprinse Intre 25 si 600 mm. Profilele simple (barele si tablele laminate la cald) se folosesc la fabricarea produselor laminate sau trase la rece sub formă de bare cu secţiuni simple, sarme, ţevi cu diametre mici si pereţi subţiri, table subţiri si benzi. Ele pot fi utilizate si ca atare in intreprinderile constructoare de masini, prin debitare si prelucrare mecanică ulterioară. De asemenea, pot fi supuse deformării plastice prin forjare si, ulterior, prelucrării in piese sau scule. Fontele brute au circa 3,5 – 4,5% C si se clasifică in fonte brute nealiate (in care elementele permanente insoţitoare – siliciu si mangan – nu depăsesc 5% fiecare) si fonte brute aliate (in care, conţinutul fiecăruia dintre aceste elemente depăseste 5%). De asemenea fontele brute mai conţin circa 0,06%Si si 0,15 – 1,20% P. Fontele brute nealiate sunt folosite in două scopuri principale: pentru obţinerea oţelului in cuptoare Siemens-Martin, in cuptoare electrice sau in convertizoare si, in acest caz, se numesc fonte de afinare, fiind simbolizate prin simbolul FAK; pentru retopire si turnare in piese (fonte brute de turnătorie), simbolizate prin simbolul FK sau FX; fontele brute de turnătorie se toarnă in forme deschise sub formă de calupuri care se marchează cu vopsea neagră (fontele FK) sau verde (fontele FX).Fontele turnate in piese sunt aliaje industriale care se obţin prin retopirea fontelor brute la turnătorie in cubilouri sau in cuptoare rotative si sunt destinate turnării in piese. Ele conţin intre 2,14 si 4,3% C, precum si proporţii relativ mari de elemente insoţitoare, respectiv: 0,5 – 3,5% Si; 0,3 – 1,5% Mn; < 0,15% S; < 0,5% P.In funcţie de conţinutul in elemente insoţitoare si de condiţiile de solidificare, fontele turnate sunt fonte albe, fonte pestriţe si fonte cenusii. Fontele albe conţin proporţii mai mici de elemente insoţitoare (in special siliciu) si au carbonul legat de fier sub formă de cementită. Datorită acestui fapt, ele au culoare albă in spărtură si sunt dure (400 – 600 HB), fragile, nedeformabile si neprelucrabile prin aschiere. Datorită fragilităţii si dificultăţilor de prelucrare, fontele albe se folosesc in stare brută turnată la fabricarea de piese care trebuie să reziste la uzură, de exemplu cilindri de laminor cu crustă dură (din fontă albă) pentru laminarea tablelor, duze pentru instalaţiile de sablaj cu nisip, piese pentru masini de sfăramat si măcinat. In cazurile citate, utilizarea fontelor albe este economică, datorită rezistenţei mari la uzură si costului scăzut. Un caz special de folosire a fontelor albe il constituie turnarea de piese care ulterior sunt supuse unui tratament termic de maleabilizare, pentru a se obţine fonte maleabile. Fontele pestriţe au carbonul atat legat, sub formă de cementită, cat si liber, sub formă de grafit. Nu au utilizări specifice. Se formează in straturile intermediare ale pieselor cu crustă dură din fontă albă si miez de fontă cenusie (de exemplu, in cilindri de laminor). Fontele cenusii conţin proporţii mai mari de siliciu (peste 1,5% Si); carbonul in intregime sau in cea mai mare parte, este sub formă de grafit si poate fi lamelar sau nodular (fig. 5.5.). Datorită prezenţei grafitului, fontele au culoarea cenusie in spărtură. Fontele cu grafit lamelar se numesc fonte cenusii obisnuite, deoarece se obţin prin retopirea simplă a fontei de primă fuziune.

Fontele cu grafit nodular se obţin prin retopirea fontei de primă fuziune, urmată de tratarea fontei lichide cu cantităţi foarte mici de magneziu. Microstructura unei fonte cenusii este formată dintr-o masă metalică de bază – a cărei structură este asemănătoare cu aceea a unui oţel hipoeutectoid sau eutectoid – in care sunt prinse lamelele sau nodulele de grafit. Structura masei metalice de bază dă si denumirea fontei cenusii: feritică, ferito-perlitică sau perlitică (figura 5.6.)

Proprietăţile mecanice ale fontelor cenusii depind de microstructura masei de bază si de forma, mărimea si distribuţia grafitului. Cea mai bună rezistenţă mecanică o au fontele perlitice, iar cea mai scăzută, fontele feritice. Grafitul, acţionand ca o incluziune nemetalică, reduce considerabil plasticitatea si rezilienţa masei de bază. Influenţa cea mai nefavorabilă o are grafitul lamelar, care face ca fontele cenusii obisnuite să fie casante, atat la rece cat si la cald. Fontele cenusii obisnuite (cu grafit lamelar) sunt notate cu simboluri care indică rezistenţa minimă la rupere. Simbolul unei fonte cenusii obisnuite este format din literele Fc (fontă cenusie), urmate de un grup de cifre, care indică rezistenţa minimă la tracţiune, in N/mm2. De exemplu Fc100 este o fontă cu Rm>100 N/mm2 si are, de obicei, o masă de bază feritică. Fontele ferito-perlitice au rezistenţa cuprinsă intre 150 si 200 N/mm2 (Fc150, Fc200), iar cele perlitice intre 200 si 300 N/mm2. Rezistenţa fontelor cenusii obisnuite create in urma tratamentului de modificare, constă in tratarea fontei lichide cu adaosuri mici de ferosiliciu, silicocalciu, aluminiu, etc. Proporţia de adaosuri modificatoare este de 0,3- 0,8% din masa fontei lichide. Rezistenţa fontelor modificate (Fc35, Fc40) atinge valori de ordinul a 350-400 N/mm2. O utilizare mai bună a proprietăţilor masei de bază se obţine in cazul fontelor cu grafit nodular. Forma rotunjită a grafitului asigură acestora o rezistenţă la tracţiune de 2-3 ori mai mare decat a fontei cenusii cu grafit lamelar si cu aceeasi masă de bază. De asemenea, prezenţa feritei in structură imbunătăţeste plasticitatea si asigură si o oarecare rezilienţă. Fontele cu grafit nodular se notează cu literele Fgn (fontă cu grafit nodular), urmate de două numere, dintre care primul indică rezistenţa minimă la tracţiune, iar celălalt, alungirea la rupere. De exemplu, Fgn 400- 10 inseamnă o fontă cu grafit nodular cu Rm>400 N/mm2 si A>10%; această fontă are masa de bază feritică si rezilienţa de 30 J/cm2. Pe măsura apariţiei si cresterii proporţiei de perlită in masa de bază creste rezistenţa fontei, insă scad alungirea si rezilienţa. Astfel fonta Fgn 450-5 este feritoperlitică si are rezilienţa 20 J/cm2 iar fonta Fgn 600-2 este perlitică si are rezilienţa de numai 15 J/cm2. Duritatea fontelor cenusii depinde, in cea mai mare măsură, de structura masei de bază; fontele feritice au cea mai mare duritate (110 – 120 HB), cele feritoperlitice au durităţi intermediare (130 – 180 HB), iar cele perlitice durităţi maxime (200 – 250 HB). O proprietate importantă a fontelor cenusii este capacitatea lor de a amortiza vibraţiile. De asemenea, fontele cenusii perlitice sunt rezistente la uzură, datorită, pe de o parte, durităţii mari a cementitei din perlită, iar pe de altă parte, efectului de autoungere pe care il asigură grafitul; ele sunt utilizate si ca fonte antifricţiune. Proprietăţile fizice ale fontelor cenusii sunt determinate, ca si cele mecanice, de structura masei de bază si de prezenţa grafitului. Astfel, grafitul, care este foarte usor, reduce densitatea masei de bază, fontele cenusii feritice avand densitatea mai mică (6,6 – 6,8 g/cm3) decat cele perlitice (7,2 – 7,4 g/cm3). Grafitul reduce si coeficientul de dilatare liniară al fontelor cenusii, acesta variind in limitele 0,00001 – 0,000012 m/m.°C. In schimb, grafitul măreste puţin conductibilitatea termică si reduce foarte multconductibilitatea electrică a fontelor cenusii; rezistivitatea electrică a acestor materiale este de aproximativ 70_.cm, adică de circa 7 ori mai mare decat a fierului si de circa 4 ori mai mare decat a oţelului eutectoid. Fontele cenusii sunt feromagnetice, proprietate pe care o pierd prin incălzire la 770°C, cand devin paramagnetice. Proprietăţie tehnologice ale fontelor cenusii sunt fuzibilitatea si fluiditatea foarte bune, permiţand turnarea lor in piese cu pereţi destul de subţiri. Fluiditatea fontelor creste cu cresterea conţinutului de fosfor si este maximă la un conţinut de carbon eutectic de 4,3%C.

Prelucrabilitatea prin aschiere a fontelor este, de asemenea, foarte bună, deoarece grafitul usurează ruperea aschiilor. Fontele sunt greu sudabile (numai la cald si asigurandu-se măsuri speciale) si practic, neforjabile. Fontele cenusii se utilizează pe scară largă la turnare de piese cu configuraţii simple sau complicate, in construcţia de masini (batiuri de masini unelte, chiulase de motoare, rotoare de pompe de apă, carcase de masini electrice, etc). Datorită rezistenţei lor sporite, fontele modificate se utilizează la turnarea de piese mai importante: cilindrii pentru masini cu abur, cilindrii pentru motoare cu ardere internă, etc. Fontele cu grafit nodular, avand rezistenţa mărită si totodată si rezilienţă, se utilizează la turnarea pieselor cu importanţă in construcţia de autovehicule (arbori cotiţi, axe cu came), in construcţia de masini grele si de utilaj metalurgic (sabote de ciocane pentru forjare, traverse pentru prese, cilindri de laminoare, etc), in industria chimică (pompe, ventile). In ultimii 15 – 20 de ani, fonta cu grafit nodular a inlocuit oţelul turnat (si chiar pe cel laminat) in construcţia unor organe de masini, realizandu-se astfel importante economii. Fontele maleabile se obţin din fonte albe prin tratamentul termic numit recoacere de maleabilizare. Tratamentul se bazează pe faptul că cementita din fontele albe fiind un constituient metastabil, prin incălzire la temperaturi inalte se descompune, formandu-se grafitul (constituient stabil), după reacţia următoare:Fe3C = 3 Fe + C (grafit de recoacere) Pentru a se obţine piese din fontă maleabilă, acestea se toarnă maiintai din fontă albă hipoeutectică cu conţinut redus de carbon si de siliciu; o compoziţie tipică este următoarea: 2,5 – 3% C; 0,5 – 1,5% Si; 0,3 – 0,8% Mn; 0,05 – 0,10% S; 0,10 – 0,20% P. Piesele turnate din fontă albă se supunapoi unui tratament termic de durată mare (50 – 100 ore) numit recoacere de maleabilizare. Structura fontelor maleabile este constituită din grafit de recoacere (in cuiburi), inclus intr-o masă metalică de bază ce diferă funcţie de modul in care se realizează recoacerea. Dacă se descompune toată cementita, fonta are o masă de bază complet feritică; in spărtură, această fontă are culoare neagră (datorită grafitului), fiind denumită si fontă maleabilă neagră. Dacă se descompune numai cementita primară, masa de bază a fontei este complet perlitică; in spărtură, această fontă are culoare albă argintie (din cauza perlitei), fiind denumită si fontă maleabilă albă. In sfarsit, dacă se descompune toată cementita primară si numai o parte din cea secundară, fonta are o masă de bază feritoperlitică cu o coloraţie gri-cenusie in spărtură. Fontele maleabile se notează cu simbolul Fm (fontă maleabilă) urmat de un număr constituit din 3 cifre, care reprezintă rezistenţa minimă la rupere prin tracţiune, si de o literă, care reprezintă caracterul spărturii (n – neagră; a – albă; de exemplu Fm 300 n inseamnă fontă maleabilă cu Rm>300N/mm2 si cu spărtura neagră). Fontele maleabile au alungire satisfăcătoare (A=6...12%, pentru fontele feritice, si 2 – 6% pentru fontele perlitice), putandu-se indoi la rece pană la unghiuri de 30 – 45°, fără să se rupă. Fontele maleabile se folosesc la fabricarea pieselor care funcţionează in condiţii de socuri si vibraţii (cartere de reductoare, flanse, mufe, saibe, carlige, cleme, bride, etc). Indicatori tehnico economici ai procesului de elaborare a fontei sunt:

1. Producţia zilnică

unde:τ = durata trecerii incărcăturii prin furnal, ore (7 – 8)Vu= volumul util al furnalului, m3Vs= volumul specific al incărcăturii, m3/t

2. Indicatorul de utilizare intensivă a volumului util al furnalului

Pentru furnale mari, Iu=1,7 – 2,5 t/(m3 zi)Valoare Iu creste prin micsorarea duratei de trecere a incărcăturii si cresterea vitezei de desfăsurare a proceselor din furnal.3. Capacitatea de producţie a secţiei de furnaleCp = Pz x Td [t/an]unde:Td – timp disponibil anual sau durata de funcţionare

in care este coeficientul de intrerupere (cca. 3%).4. Indicatori de consum- consum specific de minereu (t minereu / t fontă)- consum specific de cocs (kg cocs / t fontă) este de 600 – 650 kg/t pentru fontele cenusii si de 450 – 600 kg/t pentru fontele albe.- consum specific de fondanţi (kg fondant / t fontă)- consum specific de aer (m3 aer / t fontă)Oţelul este un aliaj fier-carbon cu un conţinut de carbon de 0,03 – 2,1%. Oţelul se obţine din fontă prin micsorarea cantităţii de carbon si a celorlalte elemente insoţitoare Si, Mn, O, S, pană la limitele admise. Transformarea fontei in oţel se numeste afinare si are loc prin oxidarea carbonului si a elementelor insoţitoare, oxizii formaţi trecand in zgură sau gaze.Oţelul se obţine prin următoarele procedee: prin afinarea fontei in cuptoare Siemens-Martin; in convertizoare cu oxigen (LD); electrometalurgic, in cuptoare electrice cu arc sau cu inducţie. Procesul tehnologic de elaborare a oţelului este in general acelasi indiferent de procedeul folosit. Anumite deosebiri sunt datorate specificului fiecărui procedeu. In general, elaborarea oţelului are următoarele etape: incărcarea agregatului, decarburarea, dezoxidarea, alierea si evacuarea oţelului. Procesele fizico-chimice care au loc la elaborarea oţelului sunt următoarele: Incărcarea, care trebuie să se facă rapid,

pentru a nu se pierde căldură prin usile de incărcare ale cuptorului. Oxidarea carbonului sau decarburarea este principala fază in elaborarea oţelului si ea determină in general durata de elaborare si productivitatea agregatului. De obicei, decarburarea nu poate fi oprită la procentele dorite din care cauză se procedează la o recarburare prin adaos de cocs sau fontă. In convertizoarele cu oxigen, oxidarea se face pe bază de oxigen insuflat. In cele electrice si cu vatră, oxidarea se face in special pe seama oxizilor de fier din fierul vechi sau minereu. La inceput se oxidează fierul, fiind in cantitatea cea mai mare, cu formare de oxid feros care acţionează mai departe ca oxidant pentru elementele insoţitoare, in funcţie de afinitatea acestora faţă de oxigen. Apoi se oxidează Si, Mn si C. Monoxidul de carbon format părăseste cuptorul sub formă de gaz. Pentru a favoriza oxidarea carbonului se adaugă minereu de fier, sau se insuflă oxigen in baia metalică. Oxizii formaţi ai elementelor insoţitoare trec in zgură. Desulfurarea se face după oxidarea elementelor insoţitoare. Sulful se găseste in special sub formă de sulfură de fier, care trece in sulfură de calciu cu ajutorul fondanţilor si se colectează in zgură. Dezoxidarea se realizează pentru indepărtarea oxidului feros, rămas in oţel, deoarece acesta dă fragilitate oţelului. Pentru aceasta se adaugă feroaliaje (FeMn, FeSi, SiMn, AlCaSi) sau metale pure cum este Al care transformă oxidul feros in fier, iar oxizii rezultaţi trec in zgură. Alierea se aplică numai in cazul in care se cer oţeluri aliate. Pentru aceasta se adaugă diferite elemente de aliere Ni, Cr, Mo, W, V, etc, in diferite faze ale elaborării oţelului, in funcţie de afinitatea acestora faţă de oxigen. Evacuarea oţelului se face prin basculare in “oala de turnare”, in care se face si o dezoxidare finală, prin adăugare de feroaliaje. Elaborarea oţelului in convertizoare cu oxigenConvertizoarele cu oxigen prezintă faţă de cele clasice, avantajul obţinerii unui oţel de calitate superioară. Folosirea oxigenului in locul aerului, duce la realizarea unor temperaturi mai inalte, ceea ce permite si utilizarea fierului vechi (30%) alături de fontă (70)% in calitate de materie primă. Incărcătura metalică mai conţine fondanţi (var si fluorină), dezoxidanţi (minereuri de fier) si cocs de petrol pentru recarburare. Construcţia acestor convertizoare este prezentată in fig. 5.7

Convertizorul este confecţionat la exterior din tablă de oţel si la interior din cărămidă refractară. La partea superioară este prevăzut cu o gură de incărcare-descărcare, iar fundul este demontabil. Pentru incărcaredescărcare cuptorul se basculează. După incărcare, cuptorul este adus la poziţia verticală si printr-o ţeavă de oţel numită lance, răcită la exterior cu apă si izolată termic se suflă oxigen cu presiune mare. In zona de contact a oxigenului cu incărcătura, temperatura este de 2500 – 3000 °C. In aceste condiţii are loc oxidarea rapidă a fierului cu formare de oxid feros (FeO). Acesta trece rapid in restul băii, oxidand elementele insoţitoare in ordinea afinităţii lor faţă de oxigen. Elaborarea oţelului este dirijată prin reglarea presiunii oxigenului, care este intre 8–16 atm, a cantităţii de oxigen care este mare (40–45 Nm3/min), a distanţei dintre lance si incărcătură (normal 0,2–0,25 m). Durata de elaborare este de 30–40 minute, indiferent de capacitatea convertizorului care poate fi intre 50 si 300 t/h. Dezoxidarea si alierea se realizează in afara convertizorului, in oala deturnare. Convertizoarele sunt folosite pentru obţinerea de oţeluri nealiate (cu conţinut de carbon <0,1%), si slab aliate cu crom, mangan, siliciu. Avantajele elaborării oţelului in convertizoare cu oxigen sunt: producţie orară mare, construcţie relativ simplă, calitate superioară a oţelului, costuri de producţie mai mici decat in cazul cuptoarelor electrice, durata de elaborare mică de 45–60 min, pentru o sarjă indiferent de capacitatea convertizorului. Dezavantajul principal il constituie consumul mare de oxigen pur, obţinerea acestuia necesitand o fabrică de oxigen in cadrul combinatului siderurgic. Convertizorul se amplasează intr-o hală inaltă, prevăzută cu ventilaţie puternică, pentru evacuarea gazelor toxice rezultate din procesul tehnologic. Elaborarea oţelului in cuptoare electrice In acest procedeu, căldura necesară topirii metalelor se obţine prin transformarea energiei electrice. Valoarea căldurii este dată de legea lui Joule:

Relaţia arată că pentru obţinerea de temperaturi mari sunt necesare intensităţi mari ale curentului electric. De aceea, in circuitul electric al cuptoarelor electrice sunt montate transformatoare coboratoare de tensiune, care lucrează la mai multe trepte de tensiune corespunzător diferitelor faze de elaborare a oţelului. In acest procedeu, obţinerea unor temperaturi ridicate permite obţinerea unor oţeluri aliate cu elemente greu fuzibile V, W, Mo. Cuptoarele electrice pot fi: cuptoare cu arc (cu acţiune indirectă, cand arcul electric se stabileste deasupra băii metalice sau cu acţiune directă, cand arcul electric trece prin baia metalică) sau cuptoare cu inducţie (de joasă sau inaltă frecvenţă). In cuptoarele cu arc (figura 5.8.) cu acţiune directă sursa de căldură o reprezintă arcul electric format intre electrozi de grafit consumabili si incărcătura metalică. Distanţa dintre electrozi si incărcătură este menţinută constantă cu ajutorul unui sistem automat de coborare; această distanţă determină intensitatea arcului electric si deci atingerea temperaturii necesare elaborării oţelului. Incărcătura cuptorului se compune din incărcătură metalică (fier vechi aliat sau nealiat, fontă, feroaliaje, elemente de aliere), fondanţi (var, fluorină), decarburanţi (minereuri de fier) si dezoxidanţi (feroaliaje). Elaborarea oţelului in cuptoarele cu arc electric prezintă următoarele avantaje: oţelul conţine o cantitate mică de FeO, neexistand flacără oxidantă; se pot folosi deseuri de oţel in cantitate mare; defosforarea si desulfurarea sunt foarte avansate mai ales in cazul cuptoarelor cu

căptuseală bazică cand se obţin oţeluri de bună calitate; datorită temperaturilor ridicate se pot elabora oţeluri aliate cu conţinut mare de metale greu fuzibile (W, V, Mo).

Cuptoarele electrice cu inducţie funcţionează pe principiul transformatoarelor, respectiv la trecerea curentului electric alternativ printr-o bobină primară apar curenţi de inducţie intr-o bobină secundară. In cazul cuptoarelor electrice cu inducţie, bobina primară este o serpentină din cupru, prin interiorul căreia circulă apă, care inconjoară un creuzet metalic (baia metalică). La trecerea curentului electric prin serpentina de cupru, in incărcătura metalică apar curenţi indusi, turbionari, care prin efectul Joule dezvoltă căldura necesară topirii metalelor. In cuptoarele electrice se obţin oţeluri superioare faţă de celelalte procedee, dar datorită consumului ridicat de energie electrică (500 – 700 kWh/t oţel carbon si 1000 kWh/t oţel aliat), procedeele electrice sunt folosite in special pentru obţinerea oţelurilor aliate, cu conţinut redus de sulf, de incluziuni metalice si gaze, oţeluri rapide (de scule), de rulmenţi, oţeluri anticorozive si aliaje neferoase. In construcţiile de masini pe scară largă se folosesc piesele turnate din fontă cenusie. Cu toate acestea, piesele de la care se cere si o anumită plasticitate, tenacitate si rezilienţă se toarnă din oţeluri carbon sau aliate.Oţelurile carbon turnate in piese sunt oţeluri moi sau semidure. Ele se notează cu simbolul OT (oţel turnat), urmat de un grup de două numere, dintre care primul reprezintă rezistenţa minimă la rupere prin tracţiune, iar celălalt, grupa de calitate. La grupa 1 de calitate se garantează numai rezistenţa la rupere si alungire, la grupa 2 de calitate se garantează si limita de curgere, iar la grupa 3 de calitate se garantează in plus gatuirea si rezilienţa; de exemplu OT 450-1 inseamnă oţel turnat cu Rm>450 N/mm2 si As > 18%; OT 450-3 inseamnă oţel turnat cu Rm > 450 N/mm2, Rp02 > 24 daN/cm2, A5>21%, Z > 3 si KCU > 40 J/cm2.Din aceste oţeluri se toarnă roţi, arbori, pistoane, cilindri si alte piese in miscare sau cu forme complicate, mai usor de realizat prin turnare decat prin alte procedee de prelucrare. Oţelurile au proprietăţi de turnare inferioare celor ale fontelor. Punctele de topire inalte si fluiditatea relativ redusă fac dificilă turnarea din oţel a pieselor cu pereţi subţiri.Spre deosebire de fonte, oţelurile sunt forjabile; astfel, la cald toate oţelurile se forjează bine in intervalul de temperaturi cuprins intre 1150 – 850°C; la rece insă, capacitatea de deformare a oţelurilor depinde foarte mult de compoziţia chimică. Ambutisarea adancă si matriţarea complexă nu sunt posibile decat la oţelurile cu mai puţin de 0,08% C. La conţinuturi de 0,15 – 0,30% C se poate executa numai o ambutisare redusă si indoirea pe raze mari. Prelucrabilitatea prin aschiere a oţelurilor depinde, in cea mai mare măsură, de structură. Oţelurile moi, cu multă ferită in structură, se aschiază greu deoarece tăisul sculei se lipeste de piesă, aschia se detasează foarte greu, suprafaţa de prelucrare este rugoasă. Odată cu apariţia perlitei in structură, condiţiile de aschiere se imbunătăţesc; aschia devine fragilă si detasabilă, suprafaţa prelucrată este netedă. Odată cu aceasta creste si uzura sculei aschietoare, astfel incat oţelurile dure si extradure se aschiază neeconomic. Pentru imbunătăţirea prelucrabilităţii prin aschiere a acestor oţeluri se aplică tratamente termice speciale, care transformă perlita lamelară in perlită nodulară. Sudabilitatea oţelurilor este bună la conţinuturi mici de carbon (sub 0,25%C). Oţelurile semidure se sudează satisfăcător, iar cele dure si extradure nu sunt, practic, sudabile.Oţelurile carbon pentru construcţii. Pentru construcţiile metalice se folosesc de obicei, oţeluri moi, deoarece ele trebuie să fie sudabile si deformabile la rece prin indoire. Pentru construcţiile de masini (construcţii mecanice), in afară de oţelurile moi se utilizează si oţeluri semidure. Oţelurile pentru construcţii sunt deci oţeluri hipoeutectoide. In funcţie de cerinţele impuse, ele pot fi: oţeluri de uz general si oţeluri carbon de calitate. Oţelurile de uz general pentru construcţii se caracterizează prin aceea că se folosesc ca atare, sub formă de produse laminate la cald, fără prelucrări prin aschiere.Caracteristica de bază a oţelurilor carbon obisnuite este rezistenţa la rupere prin tracţiune (Rm) in stare de livrare. Datorită acestui fapt, aceste oţeluri se notează prin simbolul OL (oţel laminat la cald), urmat de un grup care indică rezistenţa minimă la rupere (de exemplu OL37 reprezintă un oţel carbon obisnuit cu Rm > 370 N/mm2; OL50, oţel carbon obisnuit cu Rm > 500 N/mm2. Oţelurile carbon obisnuite cu conţinut scăzut de carbon (sub 0,25% C) se folosesc, in special, pentru construcţii metalice sudate (mantale, capace, batiuri, tiranţi, oţel beton) iar cele cu conţinut mai mare de carbon, pentru piese de importanţă mai mică in construcţia de masini (suruburi, piuliţe, antretoaze, rondele, bride, pene, etc). La oţelurile carbon de calitate se garantează compoziţia chimică si proprietăţile mecanice de bază (limită cu curgere, rezistenţa la rupere Rm, alungire A5, gatuirea Z si rezilienţa KCU), insă numai in stare de tratament termic, deoarece oţelurile carbon de

calitate nu se utilizează in stare de livrare. Ele se notează prin simbolul OLC (oţel laminat la cald de calitate) urmat de un grup de două cifre, care, reprezintă conţinutul mediu de carbon, in sutimi de procent; de exemplu OLC 35 reprezintă un oţel carbon de calitate avand, in medie, un conţinut de 0,35% C, OLC 60 cu 0,60% C, etc. Spre deosebire de oţelurile carbon obisnuite, la oţelurile carbon de calitate conţinutul de impurităţi nocive este limitat (atat sulful cat si fosforul sunt limitate la maxim 0,040% fiecare). Oţelurile carbon de calitate se folosesc in construcţii de masini la fabricarea pieselor supuse unor solicitări mecanice mici si mijlocii. Astfel, oţelurile OLC 10 si OLC 15 se folosesc, la fabricarea pieselor care urmează a fi sudate sau matriţate sau a pieselor care suportă socuri in miez si frecare la suprafaţă (de exemplu, bolţurile); pentru aceasta, ele se supun unor tratamente termice speciale. Oţelurile OLC 25, OLC 35 si OLC 45 se folosesc pentru piese care necesită rezistenţă mai mare, insă si tenacitate bună (de exemplu, arbori cotiţi, roţi dinţate, etc) iar oţelul OLC 60, pentru piese cu unele proprietăţi elastice (de exemplu, arcuri, bucse extensibile) sau rezistente si la uzură (pene, excentrice, roţi dinţate, valţuri, etc). In afara oţelurilor obisnuite si de calitate, standardele in vigoare in ţara noastră cuprind si unele oţeluri nealiate cu destinaţie specială. Oţelurile pentru prelucrare pe masini unelte automate sunt oţeluri moi sau semidure, in care se prevede un conţinut de sulf mai ridicat (0,08 – 0,30 % S), cu scopul de a se obţine o aschie mai fragilă, usor detasabilă la prelucrarea prin aschiere. Ele sunt notate cu simbolul AUT, urmat de un grup de două cifre care reprezintă conţinutul mediu de carbon, in sutimi de procent (de exemplu AUT 20 are 20% C). Intr-o categorie similară se incadrează si oţelul fosforos pentru piuliţe, destinat matriţării la cald sau la rece. El are un conţinut mare de fosfor (0,20 – 0,40% P) si se prelucrează usor prin aschiere; se notează cu simbolul OLP (oţel laminat la cald fosforos). Oţelurile pentru construcţia cazanelor si recipientelor sub presiune notate cu R sau K sunt livrate sub formă de table groase, din care se execută virole de cazane cu abur, tambure pentru recipiente sub presiune, etc, care se prelucrează prin deformare la rece (indoire, bordurare) si prin sudare, intrucat sunt oţeluri moi, avand conţinutul de carbon cuprins intre 0,09 si 0,33% C. O parte dintre oţelurile pentru ţevi laminate la cald sunt de asemenea oţeluri carbon. Ele sunt notate cu simbolul OLT (oţel laminat la cald pentru ţevi) urmat de un număr care indică rezistenţa minimă la tracţiune; de exemplu OLT 35 reprezintă oţel pentru ţevi cu Rm > 350 N/mm2.Oţelurile carbon pentru scule sunt dure si extradure. Datorită conţinutului mare de carbon (0,7 – 1,4% C) aceste oţeluri pot fi aduse in condiţii de rezistenţă mare la uzare prin frecare. Oţelurile carbon pentru scule se notează cu simbolul OSC, urmat de un număr alcătuit din una sau două cifre care indică conţinutul mediu de carbon, in zecimi de procent; de exemplu OSC 8 reprezintă un oţel pentru scule cu 0,8% C; OSC 12 oţel pentru scule cu 1,2% C, etc. Deoarece si aceste oţeluri se supun unor operaţii de tratamente termice, compoziţia lor chimică este garantată in anumite limite restranse, conţinutul de elemente nocive fiind limitat la maxim 0,030% P, respectiv 0,025% S. Oţelurile cu conţinut scăzut de carbon (OSC 7, OSC 8, OSC 9) se folosesc la fabricarea sculelor pentru prelucrarea prin aschiere a materialelor nemetalice (lemn, hartie) sau a metalelor si aliajelor neferoase, precum si a sculelor pentru prelucrarea prin presare, lovire si tăiere la rece fără aschiere (poansoane, matriţe, filiere, scule de indoire si răsucire, etc). Oţelurile hipereutectice (OSC 10, OSC 12, OSC 13) se folosesc la fabricarea sculelor (cuţite, burghie, freze) pentru aschierea materialelor cu durităţi mici (alame,bronzuri, fonte cenusii, oţeluri moi) a dălţilor, etc. Oţelurile cu destinaţie specială există si in grupa oţelurilor carbon pentru scule. Astfel, pentru fabricarea pilelor se folosesc oţeluri semidure (pentru pilirea materialelor nemetalice) si oţeluri dure si extradure (pentru pilirea materialelor metalice). Aceste oţeluri se notează cu simbolul OSP (oţel pentru pile), urmat de un număr care reprezintă conţinutul mediu de carbon in zecimi de procente (de exemplu OSP 6 cu 0,6% C, OSP 12 cu 1,2% C, etc). Pentru fabricarea cuţitelor, a foarfecelor si altor obiecte destinate tăierii materialelor nemetalice se folosesc oţeluri carbon semidure sau dure; acestea se notează cu simbolul OSL, urmat de un număr care reprezintă conţinutul minim de carbon in zecimi de procent. Indicatori tehnico-economici ai elaborării oţelului sunt:

1. Producţia specifică orară care se calculează cu relaţia:

unde: P = incărcătura medie/sarjă, t; Π Me = pierderi metal in timpul elaborării, t% ts = durata sarjei, hDurata de elaborare a sarjei se calculează ţinand cont de energia electrică necesară topirii incărcăturii (340 kWh/t), puterea transformatorului si pierderile termice specifice operaţiei de topire.

2. Capacitatea de producţie a cuptorului

unde: TD = timp disponibil anual3. Indicatori de consum:- consum specific de oxigen, Nm3O2/t oţel la convertizoare;- consum specific de electrozi, kg electrozi/t oţel la cuptoare electrice;- consum specific de energie electrică, kWh/t oţel la cuptoare electrice.Prelucrarea metalelor si aliajelor prin deformare plasticăPrelucrarea prin deformare plastică a metalelor se bazează pe capacitatea de transformare (modificare) a formei la cald sau la rece, fără apariţia fisurilor sau distrugerea materialului. Deformarea plastică a metalelor si aliajelor presupune deplasarea atomilor in poziţii noi de echilibru ale reţelei cristaline. La prelucrarea metalelor prin deformare plastică la rece au loc modificări importante ale proprietăţilor mecanice, fizice si chimice ale acestora. Proprietăţile fizice sunt influenţate astfel: scad conductibilitatea electrică, inducţia remanentă, inducţia de saturaţie, iar rezistenţa electrică, campul coercitiv cresc cu cresterea gradului de deformare. Sunt influenţate si proprietăţile chimice, constatandu-se o micsorare a rezistenţei anticorozive a materialelor metalice, odată cu cresterea gradului de deformare. Ansamblul fenomenelor legate de

modificarea proprietăţilor mecanice, fizice si chimice ale metalelor in procesul de deformare plastică la rece poartă denumirea de ecruisare (intărire). Procesul de ecruisare este posibil numai atunci cand temperatura de deformare este inferioară temperaturii de recristalizare (in cazul oţelului 723 °C). Pentru a impiedica apariţia timpurie a acestei stări si pentru a usura procesul de deformare plastică in sensul reducerii consumului de energie electrică se procedează la incălzirea materialelor. Mecanismul deformării la cald are loc, ca si in cazul deformării la rece, prin alunecare (alunecarea grăunţilor cristalini conform unor planuri de alunecare in raport cu forţele care acţionează) sau prin maclare (cand o parte din cristal se reorientează in raport cu restul cristalului, de-a lungul unui plan numit plan de maclare, sau cand reorientarea prezintă simetria corespunzătoare unei imagini in oglindă in raport cu obiectul considerat). In timpul deformării la cald au loc procese contrarii: ecruisare provocată de deformare si recristalizarea care inlătură efectele ecruisării. Deformarea la cald in care are loc si recristalizarea conferă materialului o structură cu grăunţi fini si proprietăţi mecanice corespunzătoare. Cresterea temperaturii provoacă o schimbare esenţială a caracteristicilor de rezistenţă ale materialelor si aliajelor, prin cresterea plasticităţii. Prin viteză de deformare se inţelege deformaţia relativă care are loc in unitatea de timp. La viteze mari de deformare, căldura nu are timp să se transmită in mediul exterior, deci temperatura piesei creste sensibil, creste viteza de recristalizare si in consecinţă scade rezistenţa la deformare. Prin cresterea vitezei de deformare la o temperatură dată, creste viteza de ecruisare si de formare a microfisurilor. Prin incălzirea semifabricatelor pentru deformarea plastică se urmăreste: micsorarea limitei de curgere a materialului la valori cat mai mici, obţinerea structurii care să asigure o deformare usoară, reducerea impurităţilor depuse la limita dintre cristale prin difuzia lor parţială in masa metalică, reducerea tensiunilor interne si omogenizarea structurii. Valoarea superioară a temperaturilor de incălzire este limitată de apariţia unei oxidări puternice, formarea unor grăunţi grosolani si parţial, de apariţia fisurilor si decarburării. Limita inferioară se stabileste in funcţie de natura materialului, iar pentru oţel corespunde intotdeauna cel puţin cu valoarea temperaturii de recristalizare. O incălzire corectă se asigură prin scurtarea timpului de incălzire pană la atingerea temperaturii optime de inceput de deformare, asigurarea unei incălziri uniforme a piesei, reducerea arderii si decarburării pieselor, evitarea structurii de supraincălzire si de ardere in adancime a pieselor, care duce la apariţia micro si macrofisurilor in timpul deformării. Cuptoarele de incălzire a semifabricatelor pot avea diferite forme constructive si se clasifică după următoarele criterii: după sursa de căldură folosită: cuptoare cu combustibil lichid sau gazos, cuptoare cu inclăzire electrică (cu rezistenţă sau cu inducţie); după modul de funcţionare: cu funcţionare intermitentă sau continuă, cu vatră fixă sau mobilă; după calitatea atmosferei in contact cu materialul incălzit: cu aer cu incălzire directă sau prin convecţie; după mărimea semifabricatelor pentru incălzit: normale, pentru piese mic si adanci, pentru lingouri.Din punct de vedere economic, efectul incălzirii se răsfrange asupra costului produselor deformate plastic la cald prin consumul specific de combustibil si energie, prin durata ciclului de incălzire si pierderi prin oxizi. Alegerea tipului de cuptor depinde de materialul, forma si mărimea semifabricatului sau a piesei de incălzit. Pentru piese mici de formă complexă se intrebuinţează cuptoare cu flacără cu sau fără mediu protector. Pentru piese mici de formă simplă se preferă utilizarea cuptoarelor cu inducţie de inaltă frecvenţă. Principalele procedee de deformare plastică (figura 5.9.) fără distrugerea materialului sunt: laminarea, tragerea (trefilarea), forjarea, extrudarea, matriţarea, ambutisarea, stanţarea.

Laminarea (figura 5.10.) este cel mai economic si mai răspandit procedeu de deformare plastică. Prin laminare, lingourile sau semifabricatele din metal isi micsorează secţiunea transversală, in timp ce lungimea creste, in funcţie de forma dorită. Cilindrii cu care se execută deformarea plastică prin laminare se află cuprinsi intr-o instalaţie complexă numită laminor. Suprafaţa cilindrilor de lucru este netedă sau profilată, iar deschiderea dintre ei (calibrul) – fixă sau reglabilă. Laminarea poate fi longitudinală, transversală si transversal-elicoidală.

Laminarea se poate efectua intre cilindri netezi cand unghiul de prindere p este de 22 – 24°, in cazul produselor plate, sau∝ intre cilindri in care sunt practicate canale – profile – denumite calibre, cand p = 30 – 32° si se obţin profile, iar cilindrii∝ poartă denumirea de cilindri calibraţi (figura 5.11).

Cilindrii laminatoarelor se confecţionează din fontă modificată, din oţel carbon sau oţel aliat, turnat sau forjat. Laminorul este un complex de utilaje, prin care, in afara laminării se mai execută tăierea, indreptarea si transportul semifabricatelor. Instalaţia de laminare se compune din caja de lucru in care sunt montaţi cilindrii si lagărele lor, motorul de antrenare si mecanismele de transmisie. Un ansamblu de laminare este compus din mai multe caje de laminare, care prelucrează succesiv materialul de la prima deformare de degrosare (degrosisoare) pană la forma finită. Antrenarea laminoarelor se face prin intermediul motoarelor electrice de curent continuu si alternativ, in funcţie de sistemul adoptat. Materialele care se laminează sunt lingourile de diferite forme si mărimi, sau alte semifabricate obţinute fie prin forjare, sau laminare anterioară (brame, ţagle, platine etc). Prima operaţie a procesului tehnologic de laminare constă in alegerea si pregătirea semifabricatului. Lingourile se curăţă de retasuri (prin tăierea capătului care conţine retasura), iar celelalte semifabricate se debitează la dimensiunile necesare obţinerii produsului dorit. După operaţia de incălzire la temperatura de deformare a materialului, in cuptoare destinate acestui scop, lingourile sau semifabricatele sunt transportate in stare caldă, cu ajutorul unei macarale, la răsturnătorul mobil telecomandat care le transportă la calea cu role de primire a laminorului. Lingourile se laminează totdeauna cu capătul mic inainte. Pentru laminarea profilelor mari se pleacă de la blumuri, care, după ce sunt incălzite in cuptoare se laminează intre 5 – 13 treceri. Calibrele sunt astfel alese, incat semifabricatul să se lamineze la forma finală la o singură incălzire, respectandu-se domeniul optim al temperaturii de deformare (pentru oţel 1050 ... 1250°C). După faza de calibrare urmează tăierea produsului la dimensiunile prescrise. Laminarea tablelor groase se face pornind de la lingouri, sau brame. Tehnologia modernă se bazează mai ales pe folosirea bramelor, intrucat in această situaţie se obţine o calitate superioară a tablelor. Operaţiile de completare – curăţire, sortare, depozitare, urmate de cele de control tehnic de calitate, incheie fazele procesului de laminare la cald. Cea mai mare producţie in procesul de laminare se obţine prin folosirea laminoarelor continue, unde există posiblitatea de a produce table si benzi late in grosimi de la 4 la 35 mm. Numărul de treceri variază intre 10–25. Producţia unor astfel de laminoare variază de la 1,5 la 4 milioane tone/an.Efectele laminării sunt următoarele: reducerea liniară de inălţime (absolută): Δh = H – h; reducerea procentuală (relativă): ΔH%= 100*Δh/H;alungirea liniară (absolută) de la l la L: Δl = L – l; alungirea relativă (lungirea procentuală): Δl% = 100*Δl/L; lăţirea liniară (absolută): Δb = B –b; lăţirea procentuală (relativă): Δb% = 100*Δb/b;Procesul de laminare poate fi caracterizat prin coeficienţii de deformare: coeficient de reducere: μ = H/h; coeficient de alungire: λ = L/l;coeficient de lăţire: β = B/bIntre coeficienţii de deformare există următoarea relaţie care subliniază aplicarea legii volumului constant:

Cele mai frecvente laminoare au doi cilindri (duo) care pot fi acţionaţi intr-un singur sens (duo ireversibil); se utilizează pentru profile mici, mijlocii, table subţiri; duo reversibil (in ambele sensuri) utilizat pentru blumuri, profile grele, table groase, etc. La laminorul duo ireversibil (semifabricatul) se inapoiază in faţa cajei, antrenat de dispozitive de manevră (mese de ridicat) cu pierderi mari de timp si respectiv cu realizarea unei productivităţi scăzute.

Indicatori tehnico-economici in procesul de laminareProducţia orară a laminorului (ph) se determină cu relaţia:

in care: n – numărul de lingouri (semifabricate), laminate pe oră; G - greutatea unui lingou (laminat) in tone;

coeficient de utilizare a timpului de lucru; α = 2..3% reprezintă opririle pentru reparaţiile curente,revizii, schimbarea cilindrilor, etc;

recuperarea de metal, coeficient de scoatere; β - pierderi de metal sub formă de arsură (ţunder), sutaje,prelevări de probe, etc;

ΣTm -suma timpilor masină pentru laminarea la toate cajele in s; ΣTp- suma timpilor pauză, in s, care includ timpii pentrutransportul dintre caje, pentru reglarea cilindrilor, pentru ridicarea si coborarea meselor de lucru.Indicatorii de consum in procesul de laminare:Pentru a mări producţia laminoarelor se impun următoarele măsuri: cresterea vitezei de laminare, adoptarea sistemelor de laminare continue, in linie care necesită timpi auxiliari redusi, reducerea la maximum a timpilor de reglare si de manevrare a semifabricatelor, armonizarea capacităţilor de producţie a laminorului cu a celorlalte agregate si instalaţii auxiliare (cuptoare de incălzire, masini de debitat, căi cu role, poduri rulante, dispozitive de răcire, de tăiere).

Tragerea constă in introducerea semifabricatului metalic cu un capăt, care a fost turtit si adus la un diametru mai mic, in orificiul piesei, numit filieră, pană iese liber in afara acesteia. Prin tragerea puternică cu un cleste montat la instalaţie, materialul trecand prin filieră isi micsorează secţiunea corespunzător. Astfel se obţin: profiluri, ţevi si mai ales sarme. In cazul sarmelor, procedeul se numeste trefilare.Extrudarea constă in introducerea semifabricatului metalic intr-un spaţiu liber, numit conteiner, presarea lui cu un piston (poanson) acţionat de o presă si trecerea printr-un orificiu al unei matriţe de forma piesei dorite. Sunt obţinute astfel profiluri complexe si ţevi cu caracteristici mecanice superioare datorită gradului ridicat de deformare plastică.Forjarea constă in deformarea la cald sau la rece a semifabricatului metalic, prin lovire cu mijloace manuale sau mecanice (ciocan sau presă) obţinandu-se piese de cele mai diferite forme si mase, cu structură si proprietăţi mecanice imbunătăţite. Forjarea se realizează prin două metode: forjare liberă si forjare in matriţă. La forjarea liberă deformarea (forma si dimensiunile) piesei este nestanjenită (liberă), metalul se poate refula (intinde, lăţi, indoi, gatui, răsuci, etc). La forjarea in matriţă (matriţare) deformarea fiind dirijată cu o sculă numită matriţă, se realizează o precizie dimensională si o netezime a suprafeţei mai mare ca la forjarea liberă.Ambutisarea transformă semifabricatul plat intr-o piesă cavă. Pentru aceasta, materialul este strans intre o matriţă si placa de presiune, in timp ce poansonul coboară deformand materialul dandu-i forma dorită. Prin ambutisare se obţin vase din tablă, de oţel, de aluminiu.Stanţarea este procedeul de tăiere cu ajutorul unei stanţe a intregului contur al unei piese din tablă sau bandă metalică. Prelucrarea metalelor prin aschiere urmăreste inlăturarea treptată, sub formă de aschii a surplusului de material de pe piesele brute pană la dimensiunile exacte, stabilite pieselor finite. Aschierea se realizează cu scule aschietoare, cum sunt: cuţite, freze, burghie, filiere, alezoare, etc, montate pe masini speciale numite masini-unelte. Principalele procedee sunt: strunjirea, rabotarea, frezarea, rectificarea, găurirea, alezarea, filetarea (interioară, care se face cu ajutorul tarozilor, si \ exterioară care se face cu ajutorul filierelor) si polizarea cu discul unor roţi din material abraziv (figura 5.15).

CAPITOLUL 6TEHNOLOGIA DE OBŢINERE A PRODUSELOR DIN LEMN6.1. Generalităţi 6.2. Defectele lemnului 6.3. Produse obţinute din lemn6.1. GENERALITĂŢILemnul este produsul plantelor lemnoase. Acestea, spre deosebire de plantele nelemnoase, sunt formate din celule care conţin lignina, au o viaţă multianuală si prezintă o parte aeriană persistentă in tot timpul vieţii. In funcţie de inălţimea si forma lor, plantele lemnoase sunt impărţite convenţional in arbori, arbusti, subarbusti si liane lemnoase. Dintre acestea, arborii prezintă cea mai mare importanţă din punctul de vedere al producţiei cantitative si calitative de lemn.Arborii sunt plante lemnoase care au in general o tulpina unică si ating, la maturitate, o inălţime de cel puţin 5 m, avand ca produse principale lemnul si coaja. Unii arbori ating inălţimea de 50 – 100 m, diametrul de peste un metru si varsta de 150 – 200 ani, in unele cazuri chiar 1000 ani si mai mult.Arbustii sunt plante lemnoase care au mai multe tulpini, ating inălţimi de pană la 7 m si nu au o coroana bine distinctă.Subarbustii sunt plante lemnoase cu inălţimi pană la un metru sau mai mult; caracteristic subarbustilor este insă faptul că partea lemnoasă nu cuprinde intreaga inălţime.Lianele lemnoase sunt plante agăţătoare, care au de obicei tulpina lungă, răsucită si indoită după suportul pe care se agaţă. Plantele lemnoase se deosebesc intre ele prin forma si mărimea frunzelor, mugurilor, florilor, fructelor, seminţelor etc. Cele care au aceleasi caractere aparţin unei specii, aceasta fiind considerată ca unitate biologică fundamentală. Speciile se grupează in genuri, genurile in familii, acestea in ordine, clase si increngături ale regnului vegetal. Majoritatea plantelor lemnoase din epoca actuală fac parte din marea increngătură a spermatofitelor (plante cu sămanţa), care se impart in două subincrengături: gimnosperme (răsinoase) si angiosperme (foioase). Arborele este format din două părţi principale: rădăcina si tulpina (figura 6.1.).

Rădăcina este partea lemnoasă subterană a arborelui si serveste la fixarea acestuia in pămant precum si la extragerea apei si a sărurilor minerale (seva brută), care prin vasele lemnoase ajung in coroană, la frunze. La unele specii exotice (de exemplu, la specia Tectona grandis – Teack), rădăcina prezintă frecvent părţi situate deasupra solului. Rădăcina este formată din mai multe ramificaţii si reprezintă 5 – 25% din volumul arborelui in funcţie de specia lemnoasă si de alţi factori. Rădăcinile de dimensiuni mari din anumite specii, de exemplu nucul, se pot valorifica prin debitare in furnire estetice. De asemenea, din rădăcinile unor specii se pot extrage si alte substanţe chimice necesare industriei.Tulpina este partea aeriană a arborelui. Ea este alcătuită din trunchi si coroană. Porţiunea de trecere intre rădăcina si baza tulpinii, poartă denumirea de colet.Trunchiul este partea tulpinii care se dezvoltă intre rădăcină si coroană si are rolul de a susţine coronamentul si de a conduce atat seva brută absorbită de rădăcini cat si seva elaborată de frunze. Trunchiul reprezintă 50–90% din volumul arborelui si constituie partea cea mai valoroasă a arborelui, deoarece din ea se recoltează lemnul, cu cele mai variate intrebuinţări.

Coroana este porţiunea superioară a tulpinii arborelui, alcătuită din ramuri (crengi), frunze, flori si fructe si reprezintă 5 – 10% din volumul total al arborelui. Crengile se utilizează la fabricarea plăcilor din fibre si plăcilor din aschii de lemn sau pot fi valorificate ca lemn de foc, iar din frunze se pot obţine unele uleiuri, substanţe chimice si farmaceutice, făina biostimulatoare pentru cresterea animalelor, etc. Lemnul din tulpina si rădăcina arborilor este inconjurat de un ţesut protector – coaja – care reprezintă intre 5 si 15% din volumul total, proporţia fiind mai mare la arborii cu diametre mai mici. Proporţia de coajă este mai mare la răsinoase, stejar, salcam etc. si mai redusă la fag, paltin, mesteacăn, carpen etc. Coaja este prelucrată industrial pentru obţinerea unor plăci din aschii fono si termoizolatoare sau pentru extragerea substanţelor tanante.Proprietăţile fizice In afara caracterelor de structură enumerate, lemnul prezintă unele aspecte caracteristice fiecărei specii, cum sunt: culoarea, luciul, textura, desenul, mirosul si gustul, denumite caracteristici fizice. Acestea pot servi la identificarea rapidă a unor specii lemnoase sau la clasificarea acestora in anumite grupe.Culoarea lemnului. Culoarea lemnului variază de la o specie lemnoasă la alta, de la alb pană la negru, si chiar la aceeasi specie, insă intre limite restranse, cu nuanţe apropiate de culoarea de bază caracteristică. Culoarea lemnului depinde si de varsta arborelui, de condiţiile de vegetaţie, de umiditate si de gradul de sănătate. Ea poate fi modificată prin tratamente higroscopice si hidrotermice, prin expunere la acţiunea razelor ultraviolete sau prin oxidarea straturilor superficiale de lemn. Culoarea se modifică si sub acţiunea ciupercilor, devenind albăstruie sau rosiatică. După culoarea care apare pe secţiunea transversală, lemnele se impart in două grupe: unicolore – cele fără duramen si bicolore – cele cu alburn si duramen. Speciile cu lemnul tarziu de culoare diferită de cea a lemnului timpuriu se numesc lemne vărgate. Lemnele din zona temperată au culori mai puţin pronunţate, intre alb-galbui si negricios, pe cand cele din regiunile tropicale prezintă culori mai variate (de la alb pană la negru), in general mai inchise si cu nuanţe mai aprinse, ceea ce le ridică valoarea decorativă. Lemnele se grupează in general după următoarele culori de bază: albă, galbenă, rosie, cenusie, verde, violetă si neagră. In funcţie de aceste culori se poate face următoarea clasificare: lemn alb-gălbui: brad, molid, paltin de camp, paltin de munte, jugastru, alburn de salcie albă; lemn alb-galbuirosiatic: păr, tei, alburn de ulm de munte; lemn alb-galbui-roz: alburn de cer si frasin; lemn alb-rosiatic: fag, mesteacăn, anin, alburn de cires, platan; lemn alb-cenusiu: carpen, plop tremurător, alburn

de nuc; lemn găbui-brun: merisor, duramen de pin negru; lemn brun-deschis: duramen de castan, frasin, ulm; lemn brun-galbui: duramen de stejar, gorun; lemn brun-rosiatic: fag (inima rosie), duramen de larice, tisă, măr; lemn brun-roz: duramen de duglas; lemn brun-verzui: duramen de salcam; lemn rosiatic-brun: duramen de pin, cires, platan, plop alb; lemn cenusiu, cenusiu-albicios: duramen de nuc si plop negru; lemn verde-brun: guaiac; lemn violet-rosiatic: palisandru, amarant; lemn negru: abanos.Luciul lemnului. Luciul este proprietatea lemnului de a reflecta lumina. El depinde de structura lemnului, de substanţele de incrustare ce le conţin, de planul in care lemnul este secţionat, de gradul de netezire a suprafeţei si de modul cum cade lumina pe suprafaţă. Luciul cel mai pronunţat il prezintă secţiunea radială, datorită razelor medulare (a “oglinzilor”), care reflectă bine lumina, cu excepţia razelor medulare mate de carpen, anin si alun. Secţiunea tangenţială este mai puţin lucioasă, iar cea transversală are luciul cel mai slab. Felul luciului se exprimă prin comparaţie cu cel al altor materialecunoscute, spre exemplu: luciu mătăsos, argintiu, auriu etc. Dintre speciile mai cunoscute, paltinul este recunoscut ca un exemplu de lemn cu luciu pronunţat. Luciul lemnului poate servi la identificarea anumitor specii. Astfel, lemnul de molid este mai lucios decat cel de brad, cu care in rest se aseamănă foarte mult.Textura lemnului. Prin textură se inţelege aspectul structurii lemnului, determinat de mărimea si asezarea elementelor anatomice sau a zonelor pe care le formează. In general, textura poartă calificativele de fină (uniformă) si grosieră (neuniformă). Textură fină prezintă acele specii lemnoase la care nu se pot distinge elementele anatomice si ţesuturile componente, datorită dimensiunilor mici si dispunerii uniforme (mesteacăn, tei, plop, merisor, păr, tisă, ienupăr de Virginia). Textură grosieră au speciile la care elementele anatomice si ţesuturile se disting cu usurinţă, pe fiecare secţiune a lemnului ele apărand intr-un fel diferit (stejar, gorun, ulm, frasin, salcam). Textura poate da indicaţii asupra utilizării lemnului in domeniile in care aspectul si gradul de finisare au o importanţă deosebită.Desenul lemnului. Desenul pe care-l prezintă suprafeţele tăiate ale lemnului este determinat de combinaţia liniilor de contur si a suprafeţelor rezultate prin secţionarea inelelor anuale si a celorlalte elemente anatomice si ţesuturi ale structurii lemnului (lemn timpuriu si lemn tarziu, pori, raze medulare, zone de fibre si zone de parenchim). Desene deosebite apar, la unele specii datorită prezenţei nodurilor, coloraţiilor, devierilor de la cresterile normale (fibra creaţă, galme, canelura, crestere excentrică) etc. Desenul prezintă aspecte diferite si in funcţie de direcţia planului de tăiere in raport cu orientarea inelelor anuale si a fibrelor lemnului. Desene cu o estetică deosebită se obţin prin derularea conică sau excentrică a unor specii. De asemenea, desene tipice prezintă cele două secţiuni longitudinale: radială si tangenţială. Pe secţiunea radială desenul este accentuat de aspectul razelor medulare, in special cand sunt numeroase. Desene pronunţate, caracterizate prin suprafeţe cu contur regulat sau ondulat, rezultate prin secţionarea limitei inelelor anuale si a zonelor de lemn timpuriu si tarziu, apar pe secţiunea tangenţială a lemnului de răsinoase si foioase cu pori dispusi inelar. Desenele mai apreciate si speciile la care se intalnesc sunt: desen “ochi de pasare”, la: paltin, mesteacăn, anin, ulm, frasin; desen “piele de sarpe”, la platan; desen dungat, la: răsinoase, frasin, stejar, ulm; desen moarat (cu ape), la: păr, tei, castan porcesc; desen ondulat (creţ), la: paltin, frasin, nuc. Desenul lemnului constituie un criteriu important in alegerea materialului pentru mobilier, obiecte de artă si decoraţiuni interioare. Mirosul lemnului. Mirosul lemnului se datorează componenţilor chimicivolatili pe care ii conţine (răsini, uleiuri eterice, gume, substanţe tanante). Fiecare specie lemnoasă are un miros caracteristic, mai intens la lemnul verde sau proaspăt tăiat, la unele insă acest miros este foarte slab si nu se poate simţi. Unele specii lemnoase prezintă miros persistent si plăcut (ienupărul de Virginia, zimbrul, lemnul de santal, visinul turcesc), dar la cele mai multe acesta dispare după uscarea lemnului. Lemnele mirositoare sunt apreciate in producţia de mobila sau de casete si cutii pentru anumite produse, dar nu sunt admise la fabricarea ambalajelor pentru alimente (unt, peste, carne etc.) sau băuturi. Mirosul natural al lemnului poate fi modificat de acţiunea ciupercilor. De exemplu, lemnul de răsinoase atacat de ciuperca Trametes pini miroase a vanilie. Pentru indicarea mirosului lemnului se folosesc diverse expresii ca: miros aromat (lemnul de santal, ienupăr, tuie), miros de răsină (pin, larice, molid), miros de tananţi (stejar, castan), miros de trandafir, miros neplăcut (salcam, oţetar, amarant) etc.Gustul lemnului. In stare verde, lemnul unor specii are un gust caracteristic, datorită unor substanţe de incrustare solubile in apă. Lemnele care conţin substanţe tanante au gust astringent, iar cele care conţin substanţe zaharoase, gust dulceag. Lemnele exotice au gust mai pronunţat decat cele din zona temperată.Masa volumetrică este influenţată de specie, porozitate, structură, umiditate, varstă, condiţii de climă. La speciile din ţara noastră masa volumetrică este cuprinsă intre 0,40 – 1,5 g/cm3, deosebindu-se sase clase: lemn foarte greu – peste 0,80 g/cm3 (stejar, jugastru de Banat); lemn greu – 0,71 – 0,80 g/cm3 (pin, cer, carpen, salcam, stejar); lemn semigreu – 0,61 – 0,70 g/cm3 (tisa, gorun, frasin, paltin, mesteacăn); lemn semiusor – 0,51 – 0,60 g/cm3 (larice, nuc, castan, măslin, anin); lemn usor – 0,41 – 0,50 g/cm3 (pin, brad, molid); lemn foarte usor – sub 0,40 g/cm3 (plopul negru). Lemnele exotice au masa volumetrică intre 0,140 g/cm3 (balsa) si 1,230 g/cm3 (quaiac).Umiditatea este cantitatea procentuală de apă pe care o conţine lemnul. Pentru condiţiile climatice ale ţării noastre, umiditatea relativă a lemnului verde este 45%, iar a lemnului uscat in aer liber 12 – 15%. Lemnul fiind higroscopic absoarbe apa pană la realizarea echilibrului higroscopic intre umiditatea lemnului si umiditatea relativă a aerului. Umiditatea lemnului influenţează proprietăţile mecanice si tehnologice ale acestuia. Umflarea si contragerea lemnului sunt fenomene datoratehigroscopicităţii acestuia. Umflarea este proprietatea lemnului de a-si mari volumul prin absorbţia apei. Contragerea este fenomenul invers si constă in reducerea dimensiunilor unei bucăţi de lemn prin pierderea apei. Cand lemnul se contrage si se umflă se spune că “lucrează”. Sunt fenomene dăunătoare pentru lemnul intrebuinţat la mobilă, tamplărie, construcţii deoarece se desface si crapă. Conductibilitatea termică este redusă, lemnul este rău conducător de căldură in stare uscată. Coeficientul de dilatare termică este redus. Puterea calorică are valori diferenţiate in funcţie de specia lemnoasă,variind intre 3100 – 5350 kcal/kg. Rigiditatea dielectrică este proprietatea lemnului de a rezista tensiunii electrice (27 – 28 kw/mm). Rezistenţa electrică. Lemnul in stare uscată se prezintă ca un izolator: cu cat umiditatea lui creste, scad proprietăţile izolante. Imbunătăţirea proprietăţilor izolante se poate face prin acoperirea lemnului cu uleiuri, lacuri electroizolante, răsini bachelitice. Proprietăţile acustice se manifestă prin fenomene de rezonanţă si de amortizare a sunetelor de către lemn. Rezonanţa este insusirea de a conduce, amplifica si de a da un anumit timbru vibraţiilor sonore.

Această proprietate depinde de regularitatea, fineţea, elasticitatea fibrelor, umiditatea si starea sănătăţii lemnului. Lemn de rezonanţă prezintă speciile: molid, pin, paltin, frasin, cires, mesteacăn, abanos, mahon, pernambuco, care sunt folosite la fabricarea instrumentelor muzicale.Proprietăţile mecanice variază in limite foarte largi, chiar la aceeasi specie fiind influenţate de structura, compoziţia chimică, masa specifică, umiditate, metodele de debitare. Datorită anizotropiei lemnului, valorile proprietăţilor mecanice variază cu direcţia solicitărilor. Duritatea statică reprezintă rezistenţa pe care lemnul o opune la acţiunea solicitărilor unei forţe exterioare. Lemnele pot fi foarte dure (corn, mesteacăn, fag), dure (tisa, carpen, salcam, frasin), semidure (larice, stejar, nuc), moi (plop, tei, brad). In funcţie de direcţia solicitării, lemnul poate fi rezistent la compresiune (stejarul), rezistent la incovoiere (nuc, fag, stejar), rezistent la despicare (corn, carpen, palmier, măslin). Durabilitatea este proprietatea lemnului de a-si păstra un timp, indelungat trăinicia. Durabilitatea se exprimă prin rezistenţa lemnului la solicitări dinamice (socuri, oboseală, tracţiune, uzură). Rezistenţa la uzură se apreciază in special pentru parchete, tălpici la sanie, schiuri etc. in funcţie de rezistenţa la uzură deosebim: lemn foarte rezistent (salcam), rezistent (nuc, fag, carpen, stejar), puţin rezistent (pin, ulm, brad), foarte puţin rezistent (plop, molid). Proprietăţile mecanice determină utilizarea si metodele de prelucrare a masei lemnoase.Proprietăţile tehnologice reprezintă insusirile de comportare a materialului lemnos la prelucrare, in tehnologia obţinerii diferitelor mărfuri din lemn. In acest scop lemnul poate fi prelucrat prin următoarele procedee: uscare, reducerea gradului de umiditate excesivă pentru stabilitatea dimensională a lemnului; aburire, in scopul consolidării formei geometrice si a structurii ţesuturilor; curbare, pentru modificarea formei geometrice naturale a masei lemnoase, conform necesităţilor de utilizare; slefuire, pentru a reliefa desenul rezultat din structura anatomică a masei lemnoase, accentuarea luciului, a culorii; corectare, a unor forme si dimensiuni naturale ce nu concordă cu acelea care se cer la utilizarea lemnului. Se execută prin operaţii mecanice. Ca proprietăţi tehnologice ce mai pot fi menţionate: comportarea lemnului la acţiunea indelungată a apei, rezistenţa la smulgerea cuielor, suruburilor, la forfecare, despicare etc. Proprietăţile tehnologice ale lemnului sunt determinate de structura, compoziţia chimică, umiditate, durabilitate. Se pot imbunătăţi prin tratamente speciale si metode de conservare a lemnului.6.2. DEFECTELE LEMNULUIPrin defecte se inţeleg abaterile de la cresterea normală a arborilor, de la structura, aspectul si compoziţia chimică a lemnului si care au ca efect reducerea valorii de intrebuinţare a acestuia. Defectele pe care le prezintă lemnul sunt foarte variate, datorită, atat caracteristicilor speciei lemnoase cat si condiţiilor de crestere si accidentelor care pot interveni in timpul vieţii arborelui. Ele pot apare in lemn si in urma operaţiilor de exploatare, transport, depozitare si prelucrare necorespunzatoare.Defecte de formă a trunchiului Curbura este un defect intalnit la mulţi arbori si constă in devierea curbă a axei trunchiului de la linia dreaptă. Curbura poate fi intr-un singur plan, pe toată lungimea trunchiului, mai multe curburi in acelasi plan sau curbură in plane diferite (fig. 6.2.). Mărimea curburii se exprimă prin raportul dintre săgeata maximă S, in centimetri, si lungimea porţiunii curbate L, in metri, rezultatul dandu-se in cm/m sau in procente. Curbura este unul dintre cele mai grave defecte de formă, deoarece influenţează posibilităţile de utilizare a lemnului. Ea influenţează negativ rezistenţele lemnului rotund folosit in construcţii, in special cand este solicitat la compresiune. La debitarea bustenilor in cherestea, curbura ingreunează debitarea, se obţin piese cu dimensiuni reduse si se pierde mult material la tivire. De asemenea, din cauza neparalelismului fibrelor cu axa pieselor rezultate la debitare, piesele se deformează sau se crapă mai usor in timpul uscării. In cazul derulării bustenilor cu curbură se inregistrează pierderi mari pana la cilindrarea acestora.

Conicitatea anormală constă in descresterea anormală continuă a diametrului trunchiului de la bază spre varf. Se exprimă in cm/m sau in procente si se calculează impărţind diferenţa dintre cele două diametre de capăt, măsurate in centimetri, la lungimea piesei, măsurată in metri. In mod normal toţi arborii au o anumită descrestere a diametrului de la bază spre varf,\ dar se consideră anormală numai dacă depăseste 1 cm/m, respectiv 1%. Conicitatea reduce randamentul la debitare si derulare si scade calitatea sortimentelor obţinute. Lăbărţarea trunchiului este o ingrosare anormală, bruscă si pronunţată a bazei trunchiului (fig. 6.3.) Se măsoară prin diferenţa dintre diametrul de la baza trunchiului si diametrul măsurat la inălţimea de un metru. Ea constituie un defect deoarece provoacă pierderi de materia1 la doborare si prelucrare, iar prin debitare se obţin piese cu fibră inclinată.

FIG.6.3Lăbărţarea trunchiuluiS-a constatat practic că la bustenii cu curbură mare, insăbiere si lăbărţare, sortimentele debitate sunt de calitate mai slabă si generează ulterior numeroase defecte.Ovalitatea constă in abaterea de la forma circulară a secţiunii transversale a trunchiului (fig. 6.4.). Se măsoară prin diferenţa dintre mărimea axelor secţiunii transversale D – d, impărţită la mărimea axei mari D, rezultatul exprimandu-se in procente. Ovalitatea se consideră defect cand este pronunţată. Ea provoacă pierderi de material la derulare, iar datorită inegalităţii lăţimii inelelor anuale, lemnul este neomogen si se comportă diferit in utilizările practice.Canelura este o deformaţie caracterizată prin vălurarea suprafeţei laterale a trunchiului, astfel că secţiunea transversală a acestuia are un contur sinuos, forma sinuoasă a conturului exterior transmiţandu-se si inelelor anuale. Canelura este caracteristică lemnului de carpen, insă se intalneste, uneori, si la alte specii (fag, anin, tisă, ienupăr etc.). Ea constituie una din principalele dificultăţi la derularea carpenului, iar la debitarea bustenilor cu canelură rezultă piese cu fibră inclinată. Infurcirea este un defect caracterizat prin despărţirea trunchiului in două sau mai multe ramificaţii principale care se dezvoltă apoi ca tulpini separate (fig. 6.5.) si se exprimă prin distanţa, in metri, de la capătul gros al trunchiului pană la locul infurcirii.

FIG.6.4 FIG.6.5Ovalitatea trunchiului Înfurcirea trunchiuluiIn zona de infurcire, trunchiul prezintă inimi concrescute si coaja infundată, iar lemnul are o structură neregulată.Defecte de structură a lemnului Neregularitatea lăţimii inelelor anuale constă in lăţimea diferită a inelelor anuale de pe secţiunea transversală a trunchiului. Este defectul cel mai des intalnit si apare datorită condiţiilor de crestere inegale de la an la an. Cu cat inelele anuale sunt mai neuniforme ca lăţime cu atat lemnul este mai neomogen si are o comportare diferită.Fibra creaţă sau ondulată constă in devierea elementelor anatomice ale lemnului după linii ondulate destul de regulate (fig. 6.6.), si se intalneste frecvent la foioase, in special la paltin si frasin, apoi la nuc, mesteacăn etc.Ea constituie un defect numai sub aspectul devierii de la cresterea normală, dreaptă, a fibrelor. Anumite insusiri mecanice sunt in general mai bune, iar sub aspect estetic, fibra creaţă ridică valoarea calitativă a lemnului. Lemnul cu fibra creaţă, cum este paltinul creţ, este foarte apreciat pentru producerea furnirelor estetice si a instrumentelor muzicale.

Fibra creaţă FIG.6.6. Fibra înclinată FIG.6.7.

Fibra inclinată se observă la piesele debitate si constă in devierea intrun singur plan a fibrelor si inelelor anuale faţă de axa longitudinală a piesei (fig. 6.7). Se măsoară prin raportul dintre devierea fibrelor de la o linie paralelă cu axa piesei h si lungimea de referinţă considerata l, rezultatul exprimandu-se in milimetri pe metru. Fibra inclinată rezultă din debitarea bustenilor cu curbură, cu lăbărţare ori cu conicitate, sau poate apare prin tăierea lemnului cu fibră normală după un plan inclinat faţă de direcţia fibrelor. Ea micsorează rezistenţele mecanice ale lemnului, iar prin secţionarea fibrelor se obţin suprafeţe aspre, mai greu de finisat. Fibra răsucită constă in devierea elicoidală a fibrelor in jurul axei trunchiului, fibrele rămanand paralele intre ele. Direcţia răsucirii fibrelor poate fi spre dreapta sau spre stanga privind de la bază spre varful trunchiului. Fibra răsucită se recunoaste la bustenii necojiţi după direcţia crăpăturilor cojii, iar la cei fără coajă după direcţia crăpăturilor superficiale ale lemnului. Lemnul cu fibră răsucită este de calitate inferioară, se despică si se prelucrează greu, rezistenţele mecanice sunt mai mici iar piesele debitate se deformează puternic.

Fibra incalcită este un defect care constă in devierea locală neregulată a fibrelor si a celorlalte elemente anatomice ale lemnului si se intalneste in general la foioase: anin, mesteacăn, cires, nuc etc. Ea se formează in porţiunile unde apar umflături (excrescenţe, galme) pe trunchi. Zonele de lemn cu fibră incalcită se prelucrează greu, obţinanduse suprafeţe aspre, chiar si prin rindeluire.Lemnul de compresiune (fig. 6.8.) este o formaţiune anormală de lemn. Se formează in special la arborii de răsinoase (brad, molid, larice, pin silvestru) si constă in ingrosarea accentuată a zonei de lemn tarziu din inelele anuale, care capătă o culoare rosie-brună, mai inchisă. Forma secţiunii transversale a acestor arbori este in general ovală, cu inima excentrică.Structura, compoziţia chimică si proprietăţile lemnului de compresiune sunt mult diferite de ale lemnului normal. Astfel, grosimea membranelor traheidelor este mai mare, conţine mai multă lignină, se umflă si se contrage mai mult, este mai dur, mai fragil si mai puţin rezistent la tracţiune. Piesele de cherestea cu lemn de compresiune se deformează puternic prin uscare si uneori crapă.

Lemn de compresiune FIG.6.8 Excentricitate FIG.6.9

Excentricitatea constă in devierea laterală a măduvei faţă de centrul geometric al secţiunii transversale a trunchiului (fig. 6.9.). Ea este insoţită in general de ovalitate si de inegalitatea inelelor anuale si cauzează neajunsuri atat sortimentelor rotunde intrebuinţate ca atare, printr-o scădere a rezistenţelor, cat si pieselor debitate, care se deformează sau crapă, din cauza lăţimii inegale a inelelor anuale. Inima concrescută constă in cresterea impreună a două sau mai multe tulpini, trunchiul avand din această cauză in secţiunea transversală o formă ovala neregulată (fig. 6.10.) sau trapezoidală. Acest defect poate fi intalnit la toate speciile. La arborii dezvoltaţi norma1 apare numai in zona de infurcire a tulpinii si prezintă aproape intotdeauna defectul numit coajă infundată. Lemnul cu inimă concrescută este neomogen, se prelucrează greu si se deformează puternic.

Inimă concrescută FIG.6.10(inimă dublă)Nodurile sunt resturi de crăci inglobate in masa lemnului si reprezintă unul din defectele cele mai frecvente ale lemnului. Ele sunt considerate defecte deoarece lemnul lor are insusiri diferite de ale lemnului din jur, creează dificultăţi la prelucrare, micsorează unele rezistenţe mecanice si reduc valoarea si sfera de utilizare a lemnului. Numărul si mărimea nodurilor depind de specia lemnoasă, de condiţiile de vegetaţie si de partea din tulpină unde sunt situate. Răsinoasele au in general mai multe noduri decat foioasele, insă de dimensiuni mai mici. Arborii crescuţi in masive prezintă noduri mai puţine si mai mici decat cei crescuţi izolat. Prin debitarea bustenilor in cherestea nodurile pot apare pe feţele, canturile si muchiile pieselor si se clasifică in mai multe tipuri, in funcţie de anumite criterii.După gradul de aderenţă cu masa lemnului inconjurător se deosebesc: noduri concrescute (fig. 6.11.a.), noduri parţial concrescute, legate de masa lemnului prin inele anuale care continuă total sau parţial in nod, si noduri căzătoare (fig. 6.11.b) provenite din crăci uscate care nu sunt legate de masa lemnului.

Aderenţa nodurilor a – nod concrescut; b – nod căzător FIG.6.11 Noduri mustaţă FIG.6.12

După forma secţiunii nodurilor pe suprafaţa piesei se disting: noduri rotunde, noduri ovale si noduri alungite.

După poziţia nodurilor in piesă, acestea se impart in: noduri pe faţă, noduri pe cant, noduri pe muchie, noduri longitudinale, noduri transversale, noduri străpungătoare si noduri nestrăpungătoare.După gruparea lor pe suprafaţa piesei se deosebesc: noduri izolate, noduri grupate si noduri mustaţă sau noduri duble (fig. 6.12.)După gradul de sănătate, coloraţie si integritate se impart in: noduri sănătoase, noduri vicioase sau parţial putrezite, noduri putrede, noduri normal colorate, noduri negre si noduri crăpate. Mărimea nodului la sortimentele rotunde si de pe feţele pieselor de cherestea se exprimă prin distanţa, in milimetri, dintre tangentele la conturul nodului, duse paralel cu axa longitudinală a piesei.Crăpăturile sunt discontinuităţi in masa lemnului, rezultate prin desprinderea longitudinală sau ruperea elementelor anatomice ale lemnului. Ele pot să apară la arborii in picioare sau la materialul doborat (busteni) si debitat. Crăpăturile mai importante care apar la arborii in picioare sunt gelivura si rulura.Gelivura sau crăpătura de ger este o crăpătura longitudinală, care uneori se intinde pe caţiva metri din lungimea trunchiului. Este provocată de temperaturile foarte joase din timpul iernii si se intalneste mai des la foioase (stejar, frasin, nuc, ulm). Gelivura poate fi deschisă sau inchisă si prezintă in general pe marginile exterioare niste umflături in formă de creste datorită cresterilor de cicatrizare (fig. 6.13.)Rulura sau crăpătura inelară constă in desprinderea ţesuturilor lemnului după limita unui inel anual, pe o anumită lungime din trunchi. Poate fi parţială sau completă (fig. 6.14) si apare mai frecvent la molid, brad, ulm si castan.

FIG.6.13 Rulură FIG.6.14Gelivură 1 – deschisă; 2 – inchisă 1 – parţială; 2 – completă Crăpăturile existente in trunchiul arborilor se regăsesc in bustenii rezultaţi după doborarea si secţionarea acestora. In plus, in busteni pot apare si alte crăpături, mai ales la capete, cauzate de tensiunile interne de crestere, de contragerea lemnului in urma uscării sau ca urmare a unor manipulări brutale. La debitarea bustenilor cu asemenea defecte se inregistrează insemnate pierderi de material si rezultă sortimente de calitate inferioară.Găuri si galerii de insecte. Lemnul fiind un material organic constituie un mediu nutritiv sau un adăpost prielnic pentru un mare număr de insecte care, intr-un anumit stadiu al vieţii lor, se dezvoltă si trăiesc in interiorul lemnului. Asemenea insecte poartă denumirea de insecte xilofage. Atacul insectelor poate avea loc atat asupra tulpinii arborilor in picioare, cat si asupra lemnului umed doborat si asupra lemnului uscat din construcţii si mobilier. Distrugerea poate fi cauzată de larve, precum si de insecta adultă si constă din găuri si galerii de mărimi si forme variate, cu diferite adancimi de pătrundere. Acestea intrerup continuitatea masei lemnoase, reducandu-i rezistenţa, ii depreciază aspectul si constituie locurile de intrare a ciupercilor care distrug lemnul. Mărimea găurilor si galeriilor se determină prin diametrul si adancimea de pătrundere, cum si prin numărul lor pe lungimea sau pe suprafaţa piesei. Insectele care atacă lemnul sunt foarte numeroase si cuprind mai multe categorii: gandaci, fluturi, viespi si furnici.Gandacii fac parte din mai multe familii: carii, croitori si ipide. Cariile lemnului sunt insecte mici (3–9 mm lungime), de formă cilindrică si culoare castanie. Larvele lor distrug de preferinţă lemnul din interiorul locuinţelor (mobilier, parchete, obiecte de artă), atat de răsinoase cat si de foioase in care produc galerii numeroase prin transformarea lemnului intr-o pulbere fină care se scurge prin găurile rotunde ce dau in exterior.Croitorii lemnului sunt gandaci cu lungimea intre 10 si 30 mm, uneori mai mare, care se recunosc usor după antenele lungi in forma de fire. Găurile si galeriile făcute de larvele si insectele adulte din această familie sunt de dimensiuni mari, avand deschideri ovale pana la 40 mm si sunt pline cu rumegus mare.Ipidele sunt de doua feluri: gandaci de scoarţă si gandaci de lemn. Gandacii de scoarţă sunt dăunători forestieri, petrecandu-si aproape toată viaţa intre coajă si lemn. Gandacii de lemn sunt insecte mici si fac in lemn galerii de forme variate, atacul lor recunoscandu-se după culoarea albă a făinii de lemn care se scurge din galerii. Dintre fluturi numai larvele (omizile) speciilor Cossus cossus (sfredelitorul rosu al sălciilor) si Zeuzera pirina (sfredelitorul punctat al frasinului) provoacă degradarea lemnului, făcand in lemnul arborilor in picioare galerii cu diametrul pană la 15 mm care se menţin permanent curate.Viespile lemnului. Din această grupă de insecte mai importantă este Sirex gigas (viespea lemnului de răsinoase) care face in lemn galerii cilindrice umplute cu rumegus, cu diametrul pană la 20 mm. Viespile atacă lemnul in picioare, de unde ies uneori numai după debitarea cherestelei si folosirea lemnului in construcţii.Furnicile sunt in general insecte folositoare pădurii. Există insă unele, ca de exemplu, furnicile negre de pădure, care sunt dăunătoare. Acestea degradează in special lemnul de molid si brad, in picioare sau doborat, prin distrugerea lemnului timpuriu, făcand goluri pană la 7 – 8 m inălţime. In regiunile tropicale si subtropicale sunt răspandite unele specii de furnici, denumite termite (furnici albe), care sunt deosebit de periculoase deoarece distrug complet lemnul, mai ales cel din construcţii.Coloraţii anormale. Sunt defecte caracterizate prin culoarea lemnului diferită faţă de culoarea obisnuită, normală, a speciei respective, fără modificarea importantă a rezistenţelor mecanice ale lemnului. Aceste defecte sunt provocate de bacterii,

ciuperci sau alte cauze si ele se pot răspandi in intreaga masă a lemnului sau numai zonal. Principalele coloraţii anormale sunt albăstreala, duramenul fals, incingerea si lunura.Albăstreala este o coloraţie anormală, albăstruie cu nuanţe cenusii sau verzi, care apare frecvent, in timpul sezonului cald, in alburnul lemnului de răsinoase, in special la pin, insă se intalneste si la unele specii de foioase albe. Este provocată de acţiunea unor ciuperci si apare la lemnul rotund sau debitat depozitat necorespunzător, supus unei uscări prea lente. Apariţia ei este favorizată de alternanţa de expunere a lemnului la ploaie si soare. Pentru prevenirea albăstririi lemnului se recomandă ca in timpul verii bustenii să fie conservaţi prin imersie completă in apă, iar cheresteaua să fie uscată la aer sau tratată la suprafaţă cu substanţe fungicide.Duramenul fals este o coloraţie anormală a zonei centrale a trunchiului, care apare la multe specii din cele care in mod normal nu au duramen. Din această grupă fac parte: Inima rosie a fagului, cunoscută si sub denumirea de duramen fals,este o coloraţie anormală rosiatică-brună, uneori cu nuanţe violacee sau cenusii a părţii centrale a trunchiului, avand un contur neregulat. Coloraţia poate fi uniformă sau neuniformă, dar prin aburire se coloreaza uniform si diferă puţin de culoarea lemnului alb aburit. Conţine numeroase tile care astupă vasele, astfel incat lemnul din inima rosie se impregnează greu cu substanţe antiseptice, ceea ce este foarte important pentru lemnul utilizat la traverse. Acest defect apare la majoritatea arborilor de fag. Inima stelată a fagului este o coloraţie anormală, brună-rosiatică pană la cenusiu-negricioasă, cu contur stelat, uneori foarte bine delimitat prin linii de culoare inchisă. Are caracterele inimii rosii a fagului dar prezintă uneori un stadiu incipient de alterare. Inima de ger a fagului este o coloraţie anormală, rosiatică-brună, a parţii centrale a trunchiului, situată in jurul inimii rosii sau inglobată in aceasta, avand un contur format in general din linii frante. Se deosebeste de inima rosie prin faptul că este lipsită de tile si are umiditate mai mare. Formaţii de duramen fals se intalnesc si la alte specii, ca: inima brună a frasinului, inima negricioasă a paltinului, inima cenusie a plopului si teiului si inima rosiatică sau roseaţa stejarului.Incinderea este o coloraţie anormală sub formă de pete sau benzi de culoare gălbui-rosiatică, rosiatică pană la brună, brună-cenusie, care se produce după doborarea arborilor si apare in general la capetele sortimentelor de lemn rotund, iar la piesele debitate si pe secţiunile longitudinale. Este provocată de unele ciuperci si se produce frecvent la fag, anin, mesteacăn, carpen, paltin, plop, salcie, tei, limba.Lunura este un defect care constă din prezenţa unor inele anuale avand culoarea si proprietăţile alburnului in cuprinsul zonei de duramen. Apare mai ales la stejar si se consideră defect deoarece provoacă o neomogenitate in structura si proprietăţile duramenului. Coloraţiile anormale se exprimă cantitativ prin dimensiunile suprafeţei pe care apar sau prin fracţiuni din dimensiunile piesei.Alteraţiile sunt defecte cauzate de ciuperci xilofage si se caracterizează prin schimbarea culorii si proprietăţilor lemnului. Cele mai frecvente alteraţii ale lemnului sunt răscoacerea si putregaiul.Răscoacerea este o formă de alterare a lemnului caracterizată prin apariţia de zone albicioase, delimitate prin linii negricioase care dau lemnului un aspect marmorat , lemnul prezentand un inceput de putregai. Lemnul cu acest defect areproprietăţile fizico-mecanice reduse, iar cel de fag nu se colorează prin aburire. Răscoacerea apare in zonele afectate de incindere la lemnul de foioase, in special la fag, mesteacăn, carpen, paltin, anin, salcie, tei si plop.Putregaiul reprezintă o modificare insemnată a culorii, structurii, compoziţiei chimice, consistenţei si proprietăţilor fizice si mecanice ale lemnului sub acţiunea ciupercilor xilofage. Fenomenul putrezirii lemnului constă in faptul că ciupercile secretăfermenţi cu ajutorul cărora dizolvă treptat componenţii chimici principali ai pereţilor celulari, transformandu-i in substanţe solubile cu care se hrănesc. Unele ciuperci dizolvă celuloza si lasă lignina aproape neatinsă, producand putregaiul brun (putregai de distrucţie), după culoarea pe care o are. Altă grupă de ciuperci distruge lignina, astfel că lemnul atacat devine alb si moale, putregaiul produs de acestea purtand denumirea de putregai alb sau de coroziune.Merulius lacrymans – buretele de casă – este ciuperca cea mai periculoasă pentru lemnul din construcţii interioare, depozite, mine, poduri, stalpi etc., atacul ei extinzandu-se asupra tuturor obiectelor care conţin celuloză: cărţi, haine din bumbac, covoare etc. Buretele de casa produce o putrezire rapidă, de culoare brună, lemnul putrezit prezentand crăpături longitudinale si transversale, astfel că se transformă cu timpul in prisme mici sfăramicioase. 6.3. PRODUSE OBŢINUTE DIN LEMNCele mai utilizate sunt produsele semifabricate din lemn obisnuit si din lemn ameliorat, precum si produsele obţinute prin prelucrarea mecanică a lemnului, respectiv, mobila.Semifabricate din lemn obisnuit• Cheresteaua se obţine prin prelucrarea lemnului in gatere sau cu fierăstraie mecanice. Debitarea se poate face pe direcţia longitudinală, radială, semiradială, tangenţială, pentru a se asigura un anumit randament cantitativ si calitativ al bustenilor. Clasificarea cherestelei se face in funcţie de: specia lemnoasă, locul ocupat in bustean si modul de debitare, poziţia pieselor de cherestea in secţiunea transversală a busteanului, forma geometrică a pieselor in secţiunea transversală, gradul de prelucrare, dimensiuni, calitate, umiditate, tratamente specifice aplicate, destinaţia produselor. După specia lemnoasă, sortimentele de cherestea poartă denumirea speciei din care au fost produse. Astfel se poate deosebi: cherestea de răsinoase; cherestea de fag si stejar; din alte specii tari (frasin, ulm, carpen, paltin etc.); cherestea din specii moi (plop, tei, mesteacăn, salcie etc.)După locul ocupat in bustean si modul de debitare, se deosebesc următoarele tipuri de cherestea (fig. 6.15.):– piese debitate radial, cand urmele inelelor anuale taie faţa interioară sub unghiuri cuprinse intre 60° si 90° (fig. 6.15, a);– piese debitate semiradial, cand unghiul feţelor cu inelele anuale este cuprins intre 45° si 60° (fig. 6.15, b);– piese debitate tangenţial, cand planul feţelor este tangent cu conturul inelelor anuale sau face cu acestea unghiuri cuprinse intre 0° si 45° (fig. 6.15). După poziţia pieselor de cherestea in secţiune transversală a busteanului, in special scandurile si dulapii poartă următoarele denumiri: scanduri (dulapi) de inimă, care cuprind „inima” si măduva lemnului inaceeasi piesă, ale cărei feţe sunt paralele si simetrice cu planul axei longitudinale a busteanului (fig. 6.15, d) si se numesc axiale 1; scanduri (dulapi) cu inimă despicată, pe ale căror feţe interioare apare parţial măduva lemnului (fig. 6.15, e) si se numesc piese centrale 2; scanduri laterale 3, obţinute din porţiunea cuprinsă intre piesele centrale si lăturoaie (fig. 6.15, f).

Piesele de acest fel constituie majoritatea cantităţii de cherestea produsă prin debitarea bustenilor la gatere. Piesele de la extremităţi cu o singură faţă ferăstruită se numesc margini sau lăturoaie.

Denumirea cherestelei după modul de debitare si poziţia ocupată în bustean FIG.6.15După forma geometrică a pieselor in secţiunea transversală se pot deosebi: lemn semirotund obţinut din bustean prin spintecare după axa longitudinală, cu o singură panză, in două jumătăţi (fig. 6.16, a); sferturi obţinute in urma spintecării in două piese simetrice a lemnului semirotund printr-o tăiere radială, perpendiculară pe planul primei tăieri (fig. 6.16, b); grinzi sau prisme cu 2, 3, 4 feţe plane cu grosimi mai mari de 100 mm (fig. 6.16, c, d, e); margini sau lăturoaie rezultate din flancurile extreme ale busteanului si care in secţiunea transversală au forma unei calote (fig. 6.16, f).

Denumirea cherestelei după forma secţiunii Transversale FIG.6.16După gradul de prelucrare a pieselor de cherestea deosebim:cherestea tivită, cand piesele obţinute au canturile tăiate la ferăstrău pe toată lungimea lor (fig. 6.17, a); cherestea netivită, cu canturi rotunde sau tăiate de ferăstrău pe mai puţin de jumatate din lungimea pieselor (fig. 6.17, b); cherestea semitivită, cu unul din canturi tăiat la ferăstrău, celalalt rămanand rotund (fig. 6.17, c).

Denumirea cherestelei dupa gradul de prelucrare

FIG.6.17După dimensiuni, o piesă de cherestea este caracterizată prin lungime, lăţime, si grosime.După lungime, cheresteaua se clasifică in: lungă, cu lungimea 1,80 – 4 m din 10 in 10 cm pentru foioase si 3 – 6 m din 50 in 50 cm pentru răsinoase; scurtă, cu lungimea 1,00 – 1,70 m din 10 in 10 cm pentru foioase si 1 – 2,75 m din 25 in 25 cm la răsinoase; subscurtă, cu lungimea de 0,45 – 0,95 m din 5 in 5 cm, numai la cheresteaua de foioase. După grosime, cheresteaua poartă denumirea de: scanduri (20 – 50 mm la foioase si 12 – 24 mm la răsinoase); dulapi (50 – 100 mm la foioase si 28 – 75 mm la răsinoase); rigle (piese prelucrate cu grosimi similare cu ale dulapilor, iar lăţimile egale cu grosimea sau cel mult dublul grosimii); grinzi (sortiment cu secţiune pătrată sau dreptunghiulară, mai mare de 100/100 mm); sipci (piese cu secţiune redusă avand grosimi similare cu ale scandurilor, iar lăţimile cel mult dublul grosimii); frize (piese cu grosimi 20–25 mm si lăţimi 4 – 12 cm).Piesele de cherestea de calitate superioară sunt acelea care intrunesc toate insusirile si caracteristicile tehnico-comerciale stabilite prin standard. Diferenţierea apare datorită defectelor naturale sau din cauza prelucrării necorespunzătoare. In funcţie de defectele pe care le prezintă, cheresteaua se clasifică in clase de calitate după specii: cherestea de răsinoase: clasa A, B, C, D; cherestea de fag (aburită sau neaburită): scandurile si dulapii in trei clase, A, B si C; sipcile si riglele in două clase, A si B; alte piese intr-o singură clasă; cherestea de stejar: scandurile, dulapii si riglele in trei clase, A, B si C; sipcile in două clase, A si B; alte piese intr-o singură clasă; cherestea de cires, frasin, paltin, păr, anin, plop, salcie si tei in trei clase, A, B si C; cherestea de arţar, carpen, jugastru, mesteacăn si salcam in două clase, A si B; cherestea din alte specii, intr-o singură clasăDupă gradul de umiditate, cheresteaua de foioase poartă denumirea: cherestea verde, care are umiditatea mai mare de 30%; cherestea zvantată, cu umiditatea cuprinsă intre 24 si 30%; cherestea semiuscată, cu umiditatea cuprinsă intre 18 si 24%; cherestea uscată, cu umiditatea mai mică de 18%.Cheresteaua de fag se supune unor tratamente specifice in vederea ameliorării insusirilor fizice sau tehnologice prin aburire, antiseptizare sau ignifugare. In acest sens poartă denumirea de: aburită, antiseptizată sau ignifugată.După destinaţie cheresteaua poate fi pentru: mobilier curbat, lăzi, suveici, traverse de cale ferată, doage pentru butoaie etc. Dimensiunile cherestelei sunt reglementate prin standarde a căror aplicare este obligatorie atat de către producător, cat si de beneficiar. La cererea beneficiarilor, pentru satisfacerea unor necesităţi obiective, si cu acordul producătorului, se pot produce si livra piese de cherestea si in alte dimensiuni decat cele prevăzute in standarde, producătorul putand cere preţuri majorate, care să acopere cheltuielile suplimentare făcute.

• Furnirele sunt foi subţiri de lemn cu grosimea de 0,2 – 6 mm, obţinute din bustean prin tăiere plană sau cilindrică (derulare). Se prezintă in următoarele sortimente: furnirul estetic (de faţă), furnirul de bază si furnirul tehnic.Furnirul estetic (de faţă) este o foaie de lemn care, după specia lemnoasă si destinaţie, poate avea grosimea de 0,4 – 0,8 mm. Se obţine, de regulă, din specii exotice sau indigene preţioase, cu ape frumoase. Serveste la placarea mobilierului de calitate, alcătuit dintr-un schelet usor din lemn de brad, care revine mai ieftin decat dacă ar fi lucrat din lemn masiv.Furnirul de bază sau blindul este o foaie din lemn de tei, fag, plop negru sau anin, de 2 – 4 mm grosime. Blindul serveste ca suport al furnirului de faţă la piesele furniruite, deoarece acesta nu se lipeste niciodată direct pe feţele de brad ale scheletului. La lipire atat blindul cat si furnirul de faţă se asează cu fibrele incrucisate faţă de fibrele suprafeţei-suport. Furnirul de bază serveste si ca strat exterior la panele si plăci celulare. Furnirul tehnic serveste la fabricarea placajelor, panelelor etc. Potrivit necesităţilor, grosimea furnirului tehnic este de 0,2 – 6 mm.• Parchetul se prezintă sub formă de lamele din lemn masiv cu diferite dimensiuni prevăzute cu lambă si uluc. Se obţine din stejar, nuc, fag, anin, arţar, carpen, paltin, mesteacăn. Parchetul se livrează in trei clase de calitate: I, a II-a si a III-a. Panourile de parchet mozaicat se obţin din lamele de parchet constituite din pătrate elementare, dispuse in sah sau in alte modele, destinate a fi lipite direct pe sapa de beton. Panourile de parchet se livrează in două clase de calicate: I si a II-a. Lamelele si panourile de parchet se clasifică după specia lemnoasă, după dimensiuni, după clasa de calitate.• Alte semifabricate folosite in construcţii sunt: dusumele cu lambă si uluc obţinute din răsinoase; frize si sipci care au rolul de a face legătura intre pardoseală si tamplărie; tamplărie pentru binale (usi, ferestre). Se execută din lemn masiv si din plăci celulare. Cele din lemn masiv sunt grunduite, iar cele din plăci celulare furniruite. Se livrează: pervazuri din lemn, ferestre simple cu deschidere exterioară (1, 2, 3, 4 canaturi), ferestre simple cu deschidere interioară (1, 2, 3, 4 canaturi), ferestre duble, glaf pentru ferestre, usi interioare (1, 2 canaturi), usi exterioare (1, 2 canaturi), usi batante.Semifabricate din lemn ameliorat Ameliorarea se face cu scopul de a obţine un material lemnos de calitate superioară din specii mai slabe: plop, salcie, mesteacăn etc., sau de a valorifica superior aschii, fibre, făină si rumegusul de lemn. In funcţie de tratamentul aplicat, produsele din lemn ameliorat pot fi: semifabricate din lemn ameliorat fizico-mecanic si semifabricate din lemn ameliorat fizico-chimic. Semifabricate din lemn ameliorat fizico-mecanic. Din această grupă de produse fac parte: placajul, panelul, plăcile celulare, lemnul densificat, lemnul stratificat (fig. 6.18).

Semifabricate din lemn ameliorat fizico-mecanica – placaj; b – panel; c – plăci celulare; d – lemn stratificat

FIG.6.18

• Placajul se obţine dintr-un număr impar de foi de furnire suprapuse alternativ perpendicular pe direcţia fibrelor si incleiate. Părţile componente sunt: faţa (1), miezul (2), dosul (3). Grosimea placajelor este de 3 – 10 mm. Clasificarea placajelor: după specia lemnoasă: foioase (tari, moi), răsinoase, specii exotice; după structură: normal, stelat, omogen, de construcţieechilibrată, mixt; după starea suprafeţei: feţe prelucrate, melaminate, emailate, acoperite cu hartie, decorative, cu desen in relief; după modul de combinare cu alte materiale: armat, blindat, azboplacaj; după modul de tratare: antiseptizat, ignifugat; după domeniul de utilizare: de uz general, placaj special, pentru lucrări de interior sau exterior, pentru vagoane, pentru aviaţie etc.; după defectele rezultate din procesul de prelucrare: tipurile A, B, C, D, E. Placajul este superior cherestelei, deoarece se deformează mai puţin, nu crapă, este rezistent, flexibil, este mai usor. Placajul are suprafaţa mai uniformă si prezintă o rezistenţă mai mare la acţiunea microorganismelor si a insecte1or. Se utilizează la: mobilă, tamplărie, vagoane, aviaţie etc.• Panelul este format dintr-un miez de sipci sau miez bloc acoperit pe ambele feţe cu cate un strat de furnir, asezat cu fibrele perpendicular pe direcţia miezului si incleiat. Clasificarea panelurilor: după specie: fag, anin, plop; după grosime: 16, 19, 22, 25, 20, 25 si 40 mm; după defecte: calitatea I si calitatea a II-a. Proprietăţi: panelul constituie un suport rezistent, nedeformabil, usor si ieftin. Nu crapă la variaţiile de umiditate si temperatură. Se utilizează la: mobilier, tamplărie.• Plăcile celulare sunt alcătuite dintr-o ramă de lemn, in interiorul căreia se aseză un miez cu goluri, apoi totul se acoperă cu placaje sau plăci din fibre de lemn. Clasificarea plăcilor celulare: după structura miezului: tip A (miez din elemente spirale), tip B (miez din fasii frante sau material fibrolemnos); după natura feţelor: feţe placaj, furnir estetic, PFL, PAL,

melaminat, emailat. Plăcile celulare sunt ieftine, au o masă foarte redusă, rezistente la variaţii de temperatură si umiditate. Se utilizează la: mobilă, pentru binale (usi).• Lemnul densificat se obţine din bucăţi masive de lemn supuse presării in condiţii speciale. Lemnul de fag se comportă cel mai bine la densificare. Lemnul densificat devine mai compact, omogen, foarte rezistent la uzură si nu mai prezintă fenomenul de contragere. Se utilizeazăla: lemnul de fag densificat numit lignostone (tare ca piatra) se intrebuinţează pentru suveici, roţi, lagăre de masini etc.• Lemnul stratificat (L.S.) se obţine prin incleierea unui număr mare de furnire subţiri din aceeasi specie de lemn. Asezarea se face după o tehnică specială iar incleierea, cu răsini sintetice. Clasificarea sortimentului: după prelucrare: nedensificat si densificat; după modul de alcătuire a straturilor si caracteristicile de calitate: A, B, C, D; după forma de prezentare: plăci sau mulat (spătare de scaun, profile etc.). Lemnul diversificat prezintă rezistenţă bună la apă, agenţi chimici si uzură. Se utilizează la: fabricarea mobilei, tamplarie etc.Semifabricate din lemn ameliorat fizico-chimicProdusele din această grupă sunt supuse acţiunilor mecanice si chimice, iar materialul lemnos se poate utiliza sub formă de fibre, aschii, făină. Produsele obţinute prin ameliorare fizico-chimică permit valorificarea superioară a intregului material lemnos, chiar si a deseurilor de la prelucrarea lemnului rotund in cherestea, placaj, furnir. Se utilizează ca materie primă, in special lemnul de fag si mai puţin salcia si plopul.• Lemnul masiv se ameliorează fizico-chimic prin impregnare cu răsini sintetice si apoi presare la cald. Se produc mai multe sortimente: lemn metalizat (L.M.), lemn bachelizat (L.B.), lemn stratificat si densificat (L.S.D.). Se utilizează in industria constructoare de masini, industria chimică, industria aeronautică si navală, electrotehnică, radiotehnică, la fabricarea articolelor sportive etc.• Produse obţinute din fibre si aschii de lemn- Plăci din fibre de lemn sau fibrolemnoase (P.F.L.) Sunt semifabricate obţinute prin incleierea si impaslirea fibrelor delemn izolate prin desfibrare mecanică sau chimică cu răsini sintetice (fenolice) prin procedeul umed sau uscat. Plăcile tratate termic sunt mai rezistente la incovoiere si uzură. Sortimentul de PFL se clasifică după cum urmează: după procedeul de fabricaţie: umed, uscat, semiuscat; după gradul de densificare: nepresate (extramoi, moi), presate (semidure, dure, extradure); după structura secţiunii transversale: omogene, stratificate, perforate; după natura liantului: fără liant, cu albumină, cu răsini fenolice, cu colofoniu, cu bitum; după aspectul feţelor: cu o faţă netedă, cu ambele feţe netede, cu desen in relief, furniruite, innobilate (melaminate, emailate), riflate, canelate; după tratamentul aplicat: standard, tratat termic, uleiate, impregnate, ignifugate, antiseptizate, texturate; după domeniul de utilizare: de uz general, pentru utilizări speciale. Aceste plăci au grosimea 2,5 – 6 mm, au rezistenţă bună la factorii fizici, mecanici si chimici, prezintă avantajul unui cost redus si al intreţinerii usoare. Se utilizează la: construcţia mobilei pentru mese, scaune, pentru destinaţii speciale, construcţii.- Plăci din aschii de lemn (PAL) Sunt semifabricate obţinute prin aglomerare cu lianţi sintetici si presarea particulelor din lemn (aschii), a deseurilor de stuf sau de canepă. După presare, plăcile se finisează prin diferite procedee. Sortimentul de PAL se clasifică astfel: după forma aschiilor: aschii plane, măcinate, prelucrate; după densitate: usoare; semigrele, grele; după structura secţiunii transversale: monostratificate; triplu-stratificate, extrudate; după felul presării: plăci presate perpendicular pe feţe, plăci presate prin extrudare; după felul finisării: neslefuite, slefuite, furniruite, placate, innobilate (melaminate, emailate, texturate, spăcluite), hidrofugate, iginifugate, antiseptizate; după aspectul suprafeţei: normale, cu feţe fine; după defecte: calităţi A, B, C. Au rezistenţe mecanice superioare, capacitate ridicată de izolaţie termică si fonică, sunt perfect plane, se pot curba prin mijloace simple, se pot finisa frumos si se pot combina cu alte materiale. Poate inlocui panelul la fabricarea mobilei pentru casete de radio, TV, usi, ambalaje, mobilier comercial, mobilier pentru laboratoare etc.Mobila este formată din diferite piese, fabricate din lemn sau alte materiale, care servesc la satisfacerea unor necesităţi si in acelasi timp la decorarea interioarelor, creand un spaţiu confortant si plăcut. In obţinerea mobilei se folosesc materii prime de bază si auxiliare. Ca materii prime de bază se utilizează lemnul masiv sub formă de cherestea si semifabricate din lemn: furnire, placaje, panele, PAL, PFL, lemn stratificat, folii PVC. Pentru obţinerea mobilierului se utilizează cherestea de fag si de stejar clasele A si B si cherestea de răsinoase, clasa extra, tombant, clasa a III-a. Nu se admit defecte ca: putregai, inima dublă, coaja infundată, pungi de răsină, fibră creaţă etc. Un indice de calitate al cherestelei care influenţează hotărator calitatea mobilei este umiditatea: se admite o umiditate maximă de 8% a cherestelei. Calitatea panelului este stabilită in funcţie de defecte (putregaiuri, noduri, găuri de insecte etc.). PAL-ul si PFL-ul nu trebuie să prezinte defecte ca: suprafeţe cu asperităţi, coloraţii neuniforme, densitate neuniformă, umflături, dezlipiri de miez. Furnirele si materialele noi care pot inlocui furnirele: furnirul lamelin, furnirul de fag innobilat, hartia texturată, hartia decorativă stratificată, foliile PVC, foliile de PVC matlasat, acestea trebuie să corespundă din punctul de vedere al grosimii, umidităţii 10 – 15% si să nu prezinte defecte de aspect.Ca materii prime auxiliare se utilizează cleiuri, baiţuri, lacuri, accesorii metalice, materiale pentru tapiserie, oglinzi, sticlă, cristale.Cleiurile – materiile de bază pentru asamblare – sunt substanţe naturale sau sintetice care aplicate intre două suprafeţe creează o coeziune puternică. Cerinţa de calitate cea mai importantă este consistenţa si starea de prezentare pentru a putea forma un strat de grosime uniformă si de a pătrunde superficial in porii lemnului.Baiţurile sunt materiale cu ajutorul cărora se colorează lemnul; ele trebuie să fie constituite din compusi solubili care după uscarea lemnului să adere si să coloreze uniform. Se folosesc baiţuri organice (coloranţi de anilină).Lacurile formează pe suprafaţa mobilierului o peliculă solidă, elastică, cu sau fără luciu. Lacurile poliesterice sunt produse noi de finisare; ele trebuie să prezinte rezistenţă la căldură, la acţiunea apei si să confere luciu. Accesoriile metalice si din materiale plastice mărunte cuprind manere, broaste, balamale, zăvoare, silduri, rozete, chei etc. Cerinţele de calitate carese impun acestora sunt corecta funcţionare si aspectul exterior corespunzător.Materialele pentru tapiţerie includ materiale pentru căptusirea interioară si pentru tapiţeria feţelor. Pentru căptusirea interioară se folosesc: iarba de mare, talas de lemn, vată, păr de cal, panza de sac, in, doc, chingi; ca materiale pentru

tapiţarea feţelor se utilizează goblenuri, ţesături jacard, ţesături rips, plusuri, PVC pe suport textil etc. Materialele clasice de tapiţerie sunt inlocuite cu materiale noi avand structuri realizate din materiale plastice (poliuretan) sau spongioase (poroplast) care se aplică direct pe reţeaua de chingi elastice, perne relaxa, cochilii din polistiren expandant. Principalele condiţii de calitate ale acestor materiale sunt: să fie elastice; să aibă rezistenţă bună la rupere; să aibă rezistenţă la uzura prin frecare; rezistenţe sporite ale vopsirilor la frecare, la lumină.Alte materiale: cristale, sticlă, oglinzi, care nu trebuie să prezinte defecte vizibile dar să fie bine slefuite. Mobilierul este executat din elemente (stinghii si frize) si din complexe (rame, panouri) care prin grupări si asamblări diferite dau produsul finit. Procesul tehnologic cuprinde următoarele operatii. Obţinerea elementelor masive: uscarea cherestelei, croirea brută a materiilor prime de bază, tivirea, rindeluirea, retezarea si frezarea; furniruirea; incleierea si asamblarea ramelor. Influenţa operaţiilor de obţinere a elementelor masive asupra calităţii mobilierului constă in următoarele: nerespectarea umidităţii cherestelei face ca piesele din lemn să crape, să se desprindă peliculele de lac; croirea nu trebuie facută din materiale cu defecte si trebuie să respecte strict dimensiunile prevăzute pe piese; tivirea, rindeluirea la exactitatea dimensiunilor si usurarea asamblării pieselor; furniruirea măreste valoarea estetică a mobilierului; incleierea si asamblarea trebuie să asigure imbinarea perfectă a reperelor si să nu prezinte pete de clei pe suprafaţă.Montarea se realizează cu cepuri rotunde, incleiere si cu suruburi. Ea influenţează direct stabilitatea si rezistenţa mobilierului.Finisarea cuprinde chituirea, slefuirea, băiţuirea, lăcuirea, lustruirea. Influenţa operaţiilor de finisare asupra calităţii mobilierului: chituirea si slefuirea influenţează aspectul prin corectarea denivelărilor si uniformizarea culorii; lăcuirea influenţează aspectul folosindu-se pelicule transparente, cu luciu si netezime superioară; lustruirea uniformizează peliculele de lac si conferă aspect exterior plăcut1.Procesul de transformare a bustenilor in piese de cherestea se desfăsoară in hala de fabricaţie si cuprinde: debitarea (tăierea longitudinală a bustenilor), prin care se obţine grosimea cherestelei la tăierea pe plin si grosimea si laţimea la tăierea pe prismă; prelucrarea cherestelei (retezare, secţionare, tivire, spintecare), care are in vedere eliminarea unor defecte si obţinerea lungimii si lăţimii finale. Debitarea se execută cu: gatere verticale sau orizontale, ferăstraiepanglică, ferăstraie circulare care sunt considerate utilaje de bază. Prelucrarea se execută cu ferăstraie circulare de retezat si ferăstraie-panglică de spintecat. In hala de fabricaţie, procesul tehnologic de debitare este alcătuit din următoarele operaţii: alimentarea cu busteni si recepţia cantitativă; debitarea bustenilor in piese de cherestea brută; „desenarea” cherestelei (in special la fag); prelucrarea cherestelei; colectarea si evacuarea cherestelei; prelucrarea si evacuarea rămăsiţelor de fabricaţie. Bustenii sunt adusi in hala de fabricaţie cu ajutorul transportoarelor longitudinale cu lanţ, asemănătoare celor din depozitul de busteni. Transportorul longitudinal cu lanţ are la capăt un scut opritor, care la atingerea de capatul busteanului declansează oprirea.Cu ajutorul unor braţe descărcătoare, acţionate la comanda conducătorului utilajului de debitare, bustenii se rostogolesc pe un transportor transversal (rampa de descărcare), de unde se alimentează utilajul de debitare. Pe transportorul de alimentare se face si recepţia cantitativă a bustenilor de un recepţioner; se măsoară lungimea si diametrul la capătul subţire in cazul lemnului de răsinoase si la mijloc in cazul lemnului de foioase. Dimensiunile constatate se inscriu pe o fisă de evidenţă, care stă la baza determinării volumului de busteni care se debitează in ziua respectivă. Pe langă dimensiunile bustenilor, in fisa de recepţie se mai inregistrează: clasa de calitate, modelul de tăiere utilizat, numele echipei care deserveste linia tehnologică, schimbul si data. Volumul bustenilor se va stabili după tabele de cubaj, in funcţie de diametru si lungime. Gaterul vertical este utilajul de bază in industria de prelucrare a butenilor in cherestea. Cu ajutorul gaterului se execută spintecarea in lung a bustenilor sau prismelor, folosind drept scule tăietoare panze de ferăstrău, sub formă de benzi metalice dinţate pe una din marginile longitudinale. In vederea realizării tăierii, panzele de ferăstrău sunt montate intr-o ramă, care execută o miscare alternativă in plan vertical, in timp ce busteanul sau prisma execută o miscare de avans către panzele de ferăstrău.

Gaterul verticalFIG.6.19

Gaterul vertical (fig. 6.19.) se compune din următoarele ansambluri principale: placa de bază 2, ce se fixează pe o masivă fundaţie de beton 1; batiul gaterului compus din montanţii verticali 3, ce se fixează pe placa de bază si traversele inferioare si superioare 4, care creează impreună cu montanţii verticali cadrul rigid al gaterului; mecanismul de tăiere compus din arborele principal 8, volanţii 9, bielele 10, care pun in miscare alternativă de ridicare si coborare rama gaterului 11, in care se montează panzele tăietoare; mecanismul de avans, care asigură inaintarea busteanului prin gater, respectiv prin panzele tăietoare, in vederea debitării lui. El este compus din mecanismul propriu-zis si valţurile de avans superioare si

inferioare; dispozitivele de comandă ale gaterului; instalaţia de ungere. Pentru colectarea si indepărtarea rumegusului rezultat in procesul de tăiere, gaterul este prevăzut cu un jgheab vibrator suspendat de montanţii gaterului, care sortează rumegusul de aschii de lemn, si-l deversează in instalaţia de transport (mecanică sau pneumatică) a rumegusului in afara halei de gatere. Placa de bază este o piesă masivă din fontă pe care se sprijină si se fixează batiul gaterului si care preia toate solicitările la care este supus gaterul in timpul funcţionării. Placa de bază este asezată pe fundaţia gaterului, prin intermediul a 6 - 8 suruburi de ancorare. Pe placa de bază se montează lagărele arborelui principal ale gaterului. Montanţii gaterului sunt identici din punct de vedere constructiv si dimensional si se execută din fontă sau oţel prin turnare, avand forma unor pereţi verticali cu nervuri de rigidizare. Pe montanţi se fixează toate mecanismele si dispozitivele gaterului.Traversele sunt elementele de legatură si de rigidizare ale montanţilor, iar impreună cu placa de bază asigură rigiditatea intregului ansamblu al gaterului. Mecanismul de tăiere asigură tăierea in lung a busteanului prin miscarea alternativă a panzelor tăietoare, fixate intr-un cadru metalic, denumit rama gaterului care este compusă din traversa superioară 12, traversa inferioară 13 si montanţii verticali 14. La capătul traverselor sunt montate patinele 15 care asigură prin glisare o deplasare precisă a ramei gaterului in timpul tăierii, in lungul unor ghidaje montate in golurile din montanţii gaterului. La extremitatea traversei superioare se găsesc butonii traversei pe care se fixează, prin intermediul unor rulmenţi, bielele 10. La celălalt capăt, bielele se fixează, tot prin intermediul unor rulmenţi, de butonii volanţilor 9, amplasaţi excentric faţă de axa volantului. Acest sistem, bielă-manivelă, realizează miscarea alternativă de du-te vino a ramei prin transformarea miscării de rotaţie a axului principal 8 si a volanţilor 9. Axul principal al gaterului este acţionat, la randul lui, de la un motor electric printr-o curea de transmisie prin intermediul roţilor de acţionare 6 si 7. Roata de acţionare fixă 6 serveste pentru antrenarea gaterului, fiind solidară cu axa gaterului, in timp ce roata liberă 7 foloseste pentru trecerea pe ea a curelei de transmisie, atunci cand se urmăreste oprirea gaterului, fără a opri si grupul de acţionare. In acest caz, roata liberă 7 se invarteste pe axul principal, fără a imprima acestuia miscarea de rotaţie; in rama gaterului se montează panzele tăietoare. Mecanismul de avans al gaterului 3 este format din două valţuri superioare 1 si două inferioare 2, montate atat in faţă, cat si in spatele gaterului. Valţurile primesc o miscare de rotaţie de la mecanismul de avans. In timpul debitării, valţurile presează busteanul si se rotesc, asigurand astfel inaintarea busteanului, fără ca acesta să se poata deplasa in plan vertical. Valţurile inferioare sunt fixe si servesc la sprijinirea si antrenarea busteanului. Valţurile superioare servesc, de asemenea, pentru antrenarea si fixarea busteanului si, in acelasi timp, pot fi reglate si deplasate in plan vertical, in funcţie de diametrul busteanului si neregularităţile ce apar pe acesta. Viteza de rotaţie a valţurilor este variabilă, in funcţie de mărimea avansului imprimat. Valţurile au forma unor cilindri cu striaţiuni in exterior pentru a putea asigura antrenarea bustenilor. La unele gatere, valţurile sunt confecţionate din mai multe discuri alăturate, ce se pot inlocui in cazul uzurii inaintate a striaţiunilor. Sistemul de acţionare a valţurilor de avans se realizează cu ajutorul unor mecanisme care, in funcţie de miscarea imprimată busteanului spre panzele tăietoare, se grupează in: mecanisme de avans intermitent, care imping busteanul inainte, la cursa ascendentă sau la cea descendentă a ramei gaterului; mecanisme cu avans continuu, care imprimă o miscare de inaintare uniformă, la ambele curse ale ramei gaterului. Mecanismul de avans continuu dă posibilitatea obţinerii unei mari game de mărimi ale avansului, schimbarea mărimii avansului in timpul mersului, precum si cuplarea sau decuplarea rapidă a avansului. Dispozitivele de comandă ale gaterului asigură operaţiile de conducere ale gaterului, respectiv punerea in funcţiune sau oprirea acestuia, cuplarea si reglarea sistemului de avans, precum si ridicarea sau coborarea valţurilor superioare de avans si de presiune. Toate aceste operaţii se transmit prin sisteme de comanda montate pe pupitrul de comandă al gaterului. Gaterul vertical este dotat cu o serie de utilaje si mecanisme care asigură, la parametrii ceruţi, alimentarea lui cu busteni si evacuarea cherestelei debitate. Căruciorul mecanic de prindere a busteanului (fig. 6.20) asigură preluarea busteanului de pe transportorul de alimentare, rotirea si deplasarea acestuia in jurul axei sale pentru a fi introdus in gater in poziţia cea mai favorabilă si menţinerea rigidă a busteanului in timpul debitării.

Utilaje pentru deservirea gateruluiFIG.6.20

Căruciorul se compune dintr-un batiu solid sprijinit pe roţi care-i asigură deplasarea in timpul unei linii de rulare amplasată perpendicular pe deschiderea gaterului. Căruciorul este prevăzut cu o volantă 1 care acţionează asupra a două braţe 2, ce prind busteanul ca intr-un cleste. Acest dispozitiv se poate deplasa lateral prin acţionarea asupra volantei 3. De asemenea, căruciorul este dotat cu un dispozitiv care permite rotirea busteanului in jurul axei sale, dispozitive care permit introducerea busteanului in gater in poziţia dorită in funcţie de unele defecte majore, cum ar fi curbura, noduri mari, crăpături, zone de putregai etc. La gaterele moderne, deplasarea căruciorului spre gater si apoi retragerea lui se face mecanic. Tot in faţa gaterului este prevăzut un al doilea cărucior auxiliar 5, de construcţie mult mai simplă, care serveste pentru rezemarea celui de-al doilea capăt al busteanului, inainte de introducerea lui in gater, intre cele două randuri de valţuri de avans. Căruciorul auxiliar din faţa gaterului este compus din două axe cu roţi, ce se deplasează pe aceeasi linie de rulare pe care circulă si căruciorul de prindere a busteanului. Pe partea pe care se sprijină capătul busteanului, căruciorul are un suport care se poate deplasa lateral, pentru a permite centrarea busteanului la introducerea lui in gater. In momentul cand capătul busteanului este introdus intre valţurile gaterului, funcţia acestui cărucior auxiliar incetează. Aparatul de proiecţie pentru centrarea bustenilor este dotat cu lămpi si ecrane cu linie trasoare, montate deasupra cărucioarelor de prindere a busteanului, care indică cu dungi luminoase axa gaterului, permiţand astfel să se asigure o corectă introducere a bustenilor in gater. Căruciorul mecanic 7 pentru prinderea cherestelei, aflat in spatele gaterului, este asemănător cu căruciorul mecanic din faţa gaterului. Căruciorul rulează pe o linie amplasată in spatele gaterului. Cu acest cărucior, prin intermediul

braţelor de prindere, capătul busteanului debitat este strans puternic si este trecut in linie dreaptă prin gater, realizanduse o tăiere corectă. Căruciorul auxiliar din spatele gaterului asigură rezemarea busteanului debitat după iesirea lui din valţurile de avans si presiune si este asemănător celui din faţa gaterului. La gaterele moderne căruciorul mecanic si auxiliar din spatele gaterului sunt inlocuite cu un dispozitiv pentru ghidarea cherestelei. Panzele de gater sunt scule tăietoare folosite pentru tăierea longitudinală a bustenilor. Sunt scule sub formă de benzi cu un număr mare de dinţi tăietori dispusi pe una din marginile longitudinale. In funcţie de posibilităţile de fixare a panzelor in rama gaterului, acestea sunt de două feluri: panze pentru bigle fixe (tip A) si panze cu plăcuţe (tip B) (fig. 6.21).

Pânzele tăietoare ale gaterului FIG.6.21

Panzele de tip A se folosesc la gaterele care au avansul bustenilor la cursa de lucru, iar cele de tip B, la gaterele care au avansul continuu sau la cursa de ridicare a ramei. Panzele de gatere au lungimi de 1000 – 2200 mm, lăţimi de 150 – 180 mm si grosimi de 1,4 – 2,4 mm din 0,2 in 0,2 mm. La grosimi mai mici se reduce consumul de putere si cantitatea de rumegus eliminată, iar cu cresterea grosimii creste rigiditatea si stabilitatea panzei. Lungimea panzelor de gater se stabileste in funcţie de caracteristicile constructive ale gaterului si se determină cu relaţia:L = Dmax + H + 300 mm, in care: Dmax reprezintă inălţimea medie de tăiere, iar H – cursa cadrului cu panze in mm.Fluxul tehnologic reprezintă modul de amplasare a utilajelor pentru debitarea bustenilor, pentru prelucrarea cherestelei, a instalaţiilor de transport interior si de evacuare a producţiei rezultate. Fluxurile tehnologice au forme diferite de organizare, in funcţie de: specia lemnoasă care se debitează; utilajele de bază folosite la debitare; gradul de mecanizare; spaţiul disponibil pentru amplasare; realizarea unei circulaţii fără intoarceri si incrucisări a materialului care se prelucrează; reducerea efortului fizic. Distanţa dintre utilaje va corespunde lungimii pieselor care se prelucrează plus un spaţiu de siguranţă, in vederea desfăsurării optime a procesului de producţie. Din punct de vedere al amplasării utilajelor, in fabricile de cherestea pentru debitare la gatere a fagului (fig. 6.22) se cunosc două variante: gatere asezate pe un singur rand (fig. 6.22, a) si gatere asezate pe două randuri (fig. 6.22, b). Cheresteaua lungă, tivită la circularul 5, este evacuată cu transportorul 7 la rampa de sortare. Cheresteaua netivită este transportată la ferăstrăul circular 6 spre a fi retezată. Cheresteaua scurtă este prelucrată in frize la ferăstraiele circulare de tivit 8, de spintecat 9 si la cele de retezat 10. Pieseleprelucrate sunt evacuate cu ajutorul transportorului cu banda 11. In varianta a doua (fig. 6.22, b) debitarea prismelor se face la gaterul I, asezat in randul al doilea. Această variantă de amplasare a utilajului prezintă dezavantajul că gaterele pentru prismuire 1 nu pot fi utilizate la capacitatea maximă. Eliminarea acestui inconvenient se face prin alimentarea separată cu busteni a gaterelor I, pentru debitarea lor pe plin in timpul cand ele nu sunt alimentate cu prisme, sau prin amplasarea unui singur gater de debitat prisme pentru ambele linii tehnologice. Organizarea activităţii la gaterele care debitează busteni de foioase are in vedere faptul că aceste specii se debitează, in principal, pe plin si numai in anumite condiţii se impune debitarea in alte sisteme (prismă, slavonă, sferturi etc.).

Amplasarea masinilor în cadrul liniei de fabricaţie la fag FIG.6.22

Balanţa materiei prime in producţia de cherestea la debitarea bustenilor de fag, cu ferăstraie-panglică este următoarea:– busteni ce se debitează .................................... 100%;– producţia rezultată:– cherestea ................................................. 60%– rumegus .................................................12.5%– rămăsiţe fabricaţie ..................................20.5%– margini, lăturoaie .................................... 0.5%

– pierderi tehnologice .................................6.5%– consum specific .................................. ......... 1,666 m3/m3.Balanţa materiei prime in producţia de cherestea la debitarea bustenilor de stejar, cu ajutorul gaterelor este următoarea:– busteni ce se debitează .................................... 100%;– producţia rezultată:– cherestea ................................................ 51%;– rămăsiţe fabricaţie ................................. 25%;– rumegus ................................................. 15%;– margini .................................................. 1%;– pierderi tehnologice .............................. 8%;– consum specific ......................................... 1,961 m3/m3.Balanţa materiei prime in producţia de cherestea la debitarea bustenilor de diverse specii foioase, cu ajutorul gaterelor este următoarea:– busteni ce se debitează ..................................... 100%;– producţia rezultată:– cherestea ................................................ 66,5%;– rămăsiţe fabricaţie ................................. 14,5%;– rumegus ................................................. 12%;– margini .....,............................................ 0,5%;– pierderi tehnologice .............................. 6,5%;– consum specific ......................................... 1,539 m3/m3.Productivitatea gaterelor reprezintă cantitatea de busteni ce poate fidebitată intr-un timp dat, in funcţie de diametrul bustenilor, decaracteristicile tehnice ale gaterelor si de formaţia de lucru care deservestelinia de gatere.Productivitatea gaterelor se calculează cu formula:

in care: a este avansul busteanului in gater, in mm /rotaţie;n – numărul de rotaţii ale gaterului pe minut; k – coeficientul de utilizare al avansului gaterului, egal cu 0,85 – 0,92; t – timpul de lucru pe schimb egal cu 480 minute; V – volumul mediu al busteanului ce se debitează, intr-o repriză de lucru, in m3; L – lungimea medie a busteanului ce se debitează, in m. Productivitatea ferăstrăului-panglică se determină cu relaţia:

in care: A este viteza de avans a busteanului, in m /min.; t – timpul pentru care se calculează productivitatea, in min.; K – coeficientul de utilizare a timpului de lucru; q – volumul mediu al unui bustean, in m3; Z – numărul mediu de tăieturi pe bustean; L – lungimea medie a bustenilor, in m.Productivitatea ferăstraielor circulare de tivit si spintecat este:

in care: Pv este productivitatea in volum, in m3/8 h; A – avansul mediu, in m /min., se consideră 10 – 12 m /min. La ferăstraiele cu avans manual; 15 – 25 m /min. la cele cu avans mecanic pentru prelucrarea foioaselor tari si 20 – 50 m /min. la cele cu avans mecanic pentru răsinoase si foioase moi; K1 – 0,8–0,9, coeficient de utilizare a timpului de lucru; K2 – coeficient de utilizare a utilajului; se consideră 0,6 – 0,7 la avans mecanic si 0,3 – 0,4 la avans manual; q – volumul mediu al unui m liniar de cherestea in m3/m; nt – numărul de spintecări la aceeasi piesă.Productivitatea ferăstraielor circulare de retezat se calculează cu formula:

in care: Pv este productivitatea de retezare in volum (m3/8 h); ns – numărul de secţiuni ce se pot executa intr-un minut; se consideră 10 – 12 la masini cu deservire manuală si 16 – 20 la cele cu acţionare hidraulică; t – timpul de funcţionare (de regulă 480 minute); K – coeficient de utilizare a masinii si a timpului de lucru (0,6 – 0,7); q – volumul mediu al unei piese (m3); n – numărul de secţionări care se fac la o piesă (1 – 2 la cherestea de răsinoase si 2 – 3 la cherestea de foioase).