Proiectarea Unei Sectii de Obtinere A Iaurtului Cu Adaos de Fructe Cu O Capacitate de 3000 KG Lapte Integral [PDF]

Zitiervorschau

LUCRARE DE LICENŢĂ

UNIVERSITATEA “VASILE ALECSANDRI” BACĂU FACULTATEA DE INGINERIE SPECIALIZAREA INGINERIE BIOCHIMICĂ

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC:

Conf. univ.dr.ing. IULIANA MIHAELA LAZĂR ABSOLVENT:

2012

1

LUCRARE DE LICENŢĂ

UNIVERSITATEA “VASILE ALECSANDRI” BACĂU FACULTATEA DE INGINERIE SPECIALIZAREA INGINERIE BIOCHIMICĂ

PROIECTAREA UNEI SECȚII DE OBȚINERE A IAURTULUI CU ADAOS DE FRUCTE CU O CAPACITATE DE 3000 KG LAPTE INTEGRAL /8 ORE

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC:

Conf. univ.dr.ing. IULIANA MIHAELA LAZĂR ABSOLVENT:

2012

CUPRINS 1.TEMA LUCRĂRII

4

2

LUCRARE DE LICENŢĂ 2. MEMORIU TEHNIC

5

CAP. 3. TEHNOLOGIA FABRICAŢIEI

6

3.1. PRODUSUL FINIT 3.1.1. IMPORTANŢĂ ŞI DOMENII DE UTILIZARE 3.1.2. CARACTERIZAREA FIZICO-CHIMICĂ ŞI TEHNOLOGICĂ A IAURTULUI CU ADAOS DE FRUCTE 3.1.3.CONDIŢII DE CALITATE, DEPOZITARE ŞI TRANSPORT

6 6

3.2. VARIANTE TEHNOLOGICE DE OBȚINERE A PRODUSULUI FINIT

9

7 8

4. ELEMENTE DE INGINERIE TEHNOLOGICĂ

15

4.1 VARIANTA TEHNOLOGICĂ ADOPTATĂ

15

4.2 MATERII PRIME ȘI MATERIALE AUXILIARE 4.2.1 CARACTERIZARE FIZICO-CHIMICĂ ȘI TEHNOLOGICĂ 4.2.2. CONDIŢII DE CALITATE, DEPOZITARE SI TRANSPORT

23 23 34

4.3. PROCESE TEHNOLOGICE COMPONENTE 4.3.1. MECANISMUL PROCESULUI DE FERMENTARE 4.3.2. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ ŞI CINETICĂ 4.3.3. MODELE MATEMATICE DE BILANŢ 4.3.4. BILANŢUL DE MATERIALE 4.3.5. BILANŢUL TERMIC

35 35 37 38 39 49

4.4. UTILAJELE INSTALAŢIEI PENTRU REALIZAREA TEHNOLOGIEI 4.4.1. ALEGEREA, DESCRIEREA ŞI REGIMUL DE FUNCŢIONARE A UTILAJELOR DIMENSIONATE 4.4.2. DIMENSIONAREA TEHNOLOGICĂ A UTILAJELOR 4.4.3. PROBLEME DE COROZIUNE ȘI /SAU ALEGERE A MATERIALELOR DE CONSTRUCȚIE

56

4.5. PROBLEME DE EXPLOATARE A INSTALAŢIEI 4.5.1. UTILITĂŢI 4.5.2. AMPLASAREA ȘI MONTAJUL UTILAJELOR 4.5.3. PROBLEME DE CONTROL, REGLARE SI AUTOMATIZARE 4.5.4.NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII

71 71 73 74 76

CAP.5. ANALIZA TEHNICO – ECONOMICĂ

81

BIBLIOGRAFIE

88

56 57 71

1.TEMA LUCRĂRII

3

LUCRARE DE LICENŢĂ

PROIECTAREA UNEI SECȚII DE OBȚINERE A IAURTULUI CU ADAOS DE FRUCTE CU O CAPACITATE DE 3000 KG LAPTE INTEGRAL /8 ORE

2. MEMORIU TEHNIC

Tema acestei lucrări o reprezintă ,, Proiectarea unei secții de obținere a iaurtului cu adaos de fructe cu o capacitate de 3000 kg lapte integral /8 ore”. Lucrarea de faţă abordează aspectele legate de compoziţia, caracteristicele și de calitatea produsului finit și a materiilor prime și auxiliare, precum și cele privind şi procesul tehnologic de fabricare a iaurtului cu adaos de fructe. 4

LUCRARE DE LICENŢĂ

Iaurtul cu adaos de fructe face parte din categoria produselor lactate acide dietetice și se obține prin procesul de fermentare a laptelui sub acțiunea bacteriilor lactice. În prezent, importanţa acestui produs a crescut mult datorită aportului său în terapia cu antibiotice, cu timpul devenind un aliment cu rol important în dietetica şi fiziologia nutriţiei. În prima parte a lucrării am pus accent pe caracterizarea produsului finit și am prezentat diferite variante tehnologice de obținere a acestuia. Am continuat cu descrierea variantei tehnologice adoptate, cu caracterizarea laptelui ca materie primă și cu prezentarea proceselor tehnologice componente. Bilanţul de materiale şi bilanțul termic pe care le-am realizat ,le-am folosit ulterior în determinarea cantității de produs finit obținută în 8 ore și a utilităţilor necesare și pentru determinarea costurilor de producție . În continuare, am realizat dimensionarea tehnologică a utilajului principal –vana de fermentare și a celui secundar – pasteurizatorul cu plăci și am prezentat aspecte privind descrierea și regimul de funcționare a acestora . Calculul economic realizat în finalul lucrării include valoarea investiţiei (teren, clădire, instalaţii aferente, utilaje), cheltuielile de personal, precum şi stabilirea cheltuielilor necesare desfăşurării normale a procesului de de producţie.

CAP. 3. TEHNOLOGIA FABRICAŢIEI 3.1. PRODUSUL FINIT 3.1.1. IMPORTANŢĂ ŞI DOMENII DE UTILIZARE Iaurtul reprezintă un produs alimentar universal și face parte din categoria produselor lactate acide fermentate ce se obțin prin procesul de fermentare a laptelui 5

LUCRARE DE LICENŢĂ

sub acțiunea bacteriilor lactice. Numele de iaurt provine de la cuvântul de origine turcească „yoghurt” care înseamnă lapte acid. Originar din Asia Mică, răspândit ulterior în Peninsula Balcanică și în întreaga Europă, iaurtul s-a bucurat și se bucură de o apreciere deosebită din partea consumatorilor, fiind produsul lactat acid ce ocupă primul loc atât în România, cât și în multe țări din lume. Deși a fost cunoscut din cele mai vechi timpuri, valoarea dietetică a acestui produs a fost evidențiată abia la începutul secolului al XX – lea de către savantul biolog Metchnikov, laureat al premiului Nobel care, în urma cercetărilor efectuate a ajuns la concluzia că longevitatea unor popoare balcanice se datorează unui consum constant și în cantități mari a iaurtului. Primele iaurturi s-au obținut din lapte de oaie şi de bivoliţă. Astăzi, principala materie primă folosită la fabricarea iaurtului, este laptele de vacă (Abdelkrim Azzouz, 2002). În prezent se fabrică și se comercializează un număr mare de sortimente de iaurturi ce se diferențiază prin conținutul de grăsime și substanță uscată ,prin consistență și aromă ,sau în funcție de natura laptelui folosit :iaurt din lapte de vacă , din lapte de oaie sau din lapte de bivoliță. Astfel, la noi în țară se fabrică următoarele tipuri de iaurturi: - iaurt normal , ce conține 3% grăsime și 8,2% substanță uscată negrasă; - iaurt parțial degresat ,conține 0,5-3% grăsime și 8,2% substanță uscată negrasă; - iaurt slab , conține 0,5-grăsime și 8,2% substanță uscată negrasă; - iaurt aromatizat pasteurizat ce conține ingrediente aromatizate. Ca ingrediente aromatizate se pot utiliza: fructe proaspete, congelate sau sub formă de pulbere, piure de fructe, pulpă de fructe, suc de fructe, ciocolată, vanilie, etc. - crema de iaurt; - iaurtul cu coagul fluid; - iaurt cu aromă de fructe; - lactofructul. Iaurtul are o valoare alimentară ridicată, deoarece conține toate componentele nutritive ale laptelui din care a fost fabricat, și în plus, prezintă avantajul, deosebit de important din punct de vedere economic, de a se conserva o perioadă de timp mai îndelungată decât laptele de consum. Un alt element important ce determină valoarea nutritivă ridicată a acestui produs, îl reprezintă faptul că prin descompunerea substanțele proteice conținute se obțin substanțe mai simple, ușor de digerat și asimilat de către organismul uman. De asemenea, consumul de iaurt determină împiedicarea dezvoltării în intestinele omului a microflorei dăunătoare ,datorită conținutului mare de acid lactic și de bacterii lactice. Aceste bacterii lactice conferă iaurtului proprietăți antibiotice remarcabile, datorită acțiunii lor antimicrobiene pe care o exercită asupra unor specii de bacterii patogene. Ca urmare, se poate afirma că iaurtul poate avea un rol curativ deosebit de important și poate fi recomandat atât în tratamentul unor afecțiuni gastro-intestinale, ale ficatului, renale, obezitate cât și în alimentația zilnică a copiilor, tinerilor și a persoanelor în vârstă, contribuind la asigurarea unei alimentații corespunzătoare 6

LUCRARE DE LICENŢĂ

nevoilor fiziologice ale organismului uman și, în consecință la menținerea stării de sănătate (Costin ,G.M. ,2005).

3.1.2. CARACTERIZAREA FIZICO-CHIMICĂ ŞI TEHNOLOGICĂ A IAURTULUI CU ADAOS DE FRUCTE Caracteristici organoleptice Iaurtul normal trebuie să prezinte următoarele caracteristici organoleptice: - Aspect de porţelan la rupere, omogen, monofazic; - Consistenţă compactă, fără bule de gaz şi fără eliminare de zer; - Culoare caracteristică fructelor respective (căpșune, caise, vișine, zmeură fructe de pădure), uniformă în întreaga masă; - Gust şi miros plăcut, slab acrişor, specific laptelui și fructelor adăugate. Caracteristici fizico-chimice și microbiologice Caracteristicile chimice ale iaurtului sunt cuprinse în tabelul 1: Caracteristici Grăsime, % minim Substanţă uscată, % minim Aciditate, în °T Germeni Bacterii coliforme/mL, maximum

Iaurt foarte gras 4

Iaurt extra

Iaurt degresat

2,8

< 0,5

15

11,3

8,5

75 - 115 0 5 – 50

74 - 140 0 5 – 50

75 - 140 0 5 – 50

Tabelul 1.Caracteristici fizico-chimice pentru diferite tipuri de iaurt (Usturoi, M.G.,2007).

3.1.3.CONDIŢII DE CALITATE, DEPOZITARE ŞI TRANSPORT Calitatea produsului finit este influențată de calitatea materiei prime ,de respectarea parametrilor tehnologici și a condițiilor de igienă. Nerespectarea acestor factori poate determina apariția unor defecte ale produsului finit. În tabelul 2 sunt prezentate defectele ce pot apărea în procesul tehnologic de fabricare a iaurtului, cauzele apariției acestora precum și măsurile de prevenire . Defectul Coagul moale

Cauză - calitate necorespunzătoare a materiei prime ; - nerespectarea condițiilor de fermentare (T,t);

Măsuri de prevenire - înlocuirea materii prime; - corectarea parametrilor tehnologici ; - înlocuirea culturilor 7

LUCRARE DE LICENŢĂ

Coagul spongios

Gust fad

- nerespectarea condițiilor de însămânţare ; - culturile selecționate puțin active . - pasteurizare necorespunzătoare; - igienă necorespunzătoare ; - calitatea redusă a apei folosite . . - fermentaţie insuficientă.

selecționate .

- corectarea parametrilor ; - dezinfectarea utilajelor ; - înlocuirea sursei de apă .

- ridicarea temperaturii de fermentare ; - prelungirea timpului de fermentare ; - folosirea unei culturi mai active ; - mărirea aportului de bacterii. Gust amar și fără - o fermentare accentuată - înlocuirea materiei prime ; - reducerea temperaturii de aromă fermentare ; - scurtarea timpului de fermentare ; - îmbunătățirea răcirii la toate nivelurile . Gust de - infectarea culturii ,a materiei - Ameliorarea condițiilor de mucegăit prime sau a produsului . igienă ; - înlocuirea culturii selecționate ; - reducerea conținutului direct de aer . Gust metalic, - contaminare cu urme de Fe și - - verificarea calității apei ; - - verificarea inerției chimice uleios Cu ; - fotoliza unora dintre a utilajelor ; - scurtarea timpului de componenții laptelui . expunere la lumină . Gust și aspect spumos Consistență gelatinoasă ,colantă Produse bifazice ( cu separare de zer ) Produs gazos

- contaminare cu microorganisme - culturile selcționate sunt prea bătrâne - fermentare pronunțată ; - fermentare neuniformă ; - răcire necorespunzătoare

- contaminare cu bacterii

- îmbunătățirea condițiilor de igienă . - Improspătarea culturii

corectarea parametrilor de fermentare; - îmbunătățirea agitării; - corectarea parametrilor de răcire . - ameliorarea condițiilor de 8

LUCRARE DE LICENŢĂ

coliforme și drojdii .

igienă ; - înlocuirea culturii .

Tabelul 2- Eventualele defecte ale iaurtului produs finit şi cauzele lor(Abdelkrim Azzouz, 2002).

3.2. VARIANTE TEHNOLOGICE DE OBȚINERE A PRODUSULUI FINIT Tehnologia de fabricare a diverselor sortimente de iaurt este identică la nivelul principiului, dar prezintă particularităţi la nivelul unor etape specifice. În ţara noastră se fabrică următoarele sortimente pe bază de iaurt: Lactofructul Lactofructul este un produs lactat care se obţine din lapte degresat pasteurizat la care se pot adăuga : zahăr (5%), gelatină (0,4%), suc sau nectar din fructe, colorant (zahăr caramel), aromatizant (vanilina). Procesul tehnologic de obținere a lactofructului cuprinde următoarele operaţii: - încălzirea laptelui la temperatura de 50-60 0C; - dizolvarea zahărului, cântărit în prealabil, în laptele încălzit; - gonflarea ( hidratarea )gelatinei în apă timp de 5 minute, la temperatura de 1018 0C, constă în amestecarea gelatinei cu apă urmată de agitarea energică a amestecului cu ajutorul unui agitator; - dizolvarea gelatinei gonflate în amestecul de lapte și zahăr. Raportul dintre cantitatea de amestec de lapte și zahăr și cea de gelatină este de 10:1 . - pasteurizarea amestecului astfel obținut la temperatura de 95 0C, timp de 20 de minute; - răcire la temperatura de 45-50 0C concomitent cu adăugarea sucului sau a nectarului din fructe, coloranților și aromatizanților (Abdelkrim Azzouz, 2002). Crema de iaurt Crema de iaurt este un produs care se obține din lapte pasteurizat cu un conţinut de 4% grăsime, căruia i se adaugă un agent stabilizator –zeamil de concentrație 1,5%, cu scopul de a evita separarea fazelor şi de a îmbunătăţi consistenţa produsului. După procesul de fermentare, care se realizează în aceleaşi condiţii ca şi pentru iaurtul normal, coagulul obţinut se răceşte la temperatura 15–20 0C , timp de 1–2 ore şi se amestecă puternic, pentru a obţine o masă cât mai omogenă. Apoi se trece în ambalaje speciale şi se depozitează la rece. Crema de iaurt se poate fabrica şi cu adaos de gemuri de fructe. Produsul se caracterizează prin culoare albă, fără strat de grăsime la suprafaţă, având consistenţă asemănătoare smântânii de consum. Conţinutului său ridicat de grăsime şi adaosul de zeamil, conferă cremei de iaurt prezintă o valoare nutritivă mai ridicată decât cea a iaurtului (Măruță ,N.,1967 ). Iaurt foarte gras Este un produs care se obține din lapte de oaie şi poate conţine până la 6% grăsime. Procesul tehnologic de fabricare a iaurtului foarte gras este similar cu cel de fabricare a iaurtului obişnuit, prezentând însă și unele particularităţi: - etapa de termostatare are loc la temperatura de 650C și durează 30 minute; 9

LUCRARE DE LICENŢĂ

- etapa de concentrare, care este necesară în cazul acestui sortiment şi se realizează printr-o deshidratare a laptelui cu circa 10–20%, în vid. Iaurtul foarte gras prezintă aceleaşi proprietăţi organoleptice ca și iaurtul normal ,excepţie făcând gustul său specific de unt . Iaurtul extra Este sortiment de iaurt care se obţine conform aceluiaşi procedeu, cu deosebirea că drept materie primă se folosește laptele de vacă normalizat cu un conţinut de 4% grăsime. Aciditatea medie a acestui produs este de 80–1030T. Iaurtul cu coagul fluid Iaurtul cu coagul fluid se obține din lapte de vacă. Procesul tehnologic de fabricare a iaurtului cu coagul fluid cuprinde următoarele etape: - recepţie calitativă şi cantitativă; - filtrare centrifugală; - normalizarea laptelui la 3% grăsime ; - adăugare de agenţi stabilizatori (complex fosfo-cazeinic are rolul de a ameliora aspectul produsului); prepararea agentului stabilizator se produce într-o vană cu pereţi dubli încălzită, în care se introduce o cantitate de agenţi stabilizatori diluată cu apă în proporţie de 10% şi de săruri de topire în proporţie de 2,5%, după care amestecul se încălzește la temperatura de 800C; - încălzirea laptelui se realizează la 50–550C ,sub agitare continuă; - omogenizarea amestecului și agent stabilizator, la presiunea de 200 atm.; - pasteurizare amestecului la temperatura de 900C, timp de 30 minute; - răcire la temperatura de 34–360C; - însămânţare la temperatura de 34–360C; - fermentare la temperatura de 80–850C, timp de 41/2–5 ore; - răcire la temperatura de 20–240C, sub agitare pentru fluidizarea amestecului; - ambalare şi răcire la temperatura de 4–60C; - stocare într-un timp minim de 24 ore; - produsul ambalat este conservat timp de 10 zile la temperatura de 4–80C. Iaurt cu arome de fructe Este un sortiment asemănător cu lactofructul, cu deosebirea că materia primă o reprezintă laptele normalizat la un conţinut de 2,8% grăsime, la care se adaugă lapte praf smântânit în proporţie de 4% şi zahăr4- 6%. După pasteurizarea amestecului, la temperatura de 90–950C, timp de10- 20 minute, şi răcirea acestuia temperatura la 45–500C, se adaugă coloranţii şi aroma sub formă de soluţie apoasă sau alcoolică. Procesul tehnologic se desfăşoară în continuare în condiţii asemănătoare cu cele ale obținerii iaurtului obişnuit. Acest sortiment, din punct de vedere organoleptic, are o consistenţă fermă, cu culoare specifică aromei folosite, gălbuie pentru aroma de lămâie, portocalie pentru adaos de caise sau de portocale, verde pentru adaos de aromă de fistic sau kiwi, roșie pentru aromă de căpșune, zmeură sau vișine; miros şi gust plăcut de iaurt, specific aromei adăugate, gust acrişor, slab dulceag (Chintescu ,G. ,1982). În continuare sunt prezentate prezentată două scheme tehnologice de obţinere a iaurtului cu adaos de fructe:

10

LUCRARE DE LICENŢĂ

Varianta I Bacterii lactice 2%

Stabilizatori 0,3%

LAPTE

Zahăr 8%

Fructe 10%

zahăr RECEPTIE ȘI FFILTRARE

RĂCIRE ȘI DEPOZITARE CURĂȚIRE Lapte 3,5% grăsime NORMALIZARE Lapte normalizat 2,8 % OMOGENIZARE PASTEURIZARE 72-740C RĂCIRE ȘI DOZARE FRUCTE

INSĂMÂNȚARE 30-350C TERMOSTATARE 42-45 0C

PRERĂCIRE

11

LUCRARE DE LICENŢĂ

RĂCIRE

AMBALARE DEPOZITARE , 3-40C, 10-12 ore

SMÂNTÂNĂ

Schema 1. Schemă tehnologică de fabricare a iaurtului cu adaos fructe ( prelucrare după Banu,C.,1999) Procesul tehnologic de fabricare a iaurtului cu adaos de fructe constă în recepţia calitativă și cantitativă a laptelui, urmată de normalizare la un conţinut de 2,8% grăsime, realizată prin îndepărtarea unui cantităţi de smântână prin separare centrifugală, pasteurizare la temperatură medie de 72–74oC şi răcire bruscă pentru însămânţarea cu maia. Prin încălzirea laptelui la temperatură medie, albumina formează o masă de fulgi fini, care prin coagulare duce la obținerea unui produs dens şi consistent. Prin procesul de omogenizare se obţine o consistenţă mai bună a produselor lactate fermentate, și se pot preveni procesele de formarea zerului şi de separarea a grăsimii, produsele devenind astfel mai uşor de asimilat de către organismul uman .După procesul de pasteurizare, în laptele răcit la temperatura de 4548 0C, se adaugă maiaua de producţie, sub agitare continuă, pentru a se realiza o repartizare cât mai uniformă a acesteia . Cantitatea de maia se stabileşte în funcție de tipul produsului, de temperatură şi de durata de fermentare. Maiaua care se folosește în procesul de însămânțare a laptelui conţine microorganismele: Streptococcus thermophilus şi Lactobacillus bulgaricus. În unele cazuri, în componenţa microflorei iaurtului pot intra şi drojdii ce se găsesc în raporturi de simbioză cu bacteriile lactice. Drojdiile favorizează dezvoltarea bacteriilor lactice din maia. Acţiunea specifică, dar şi sinergică, a celor două microorganisme determină obţinerea unei structuri deosebite a cazeinei, ce prezintă anumite caracteristici, şi anume: - un grad specific de reticulare şi de coagulare a proteinelor; - o repartiţie uniformă a materiei grase din punct de vedere a granulometriei şi al dispersiei în masa coagulului; - o repartiţie optimă a plasmei în masa coagulată, ceea ce-i conferă produsului o anumită consistenţă; - o distribuţie optimă a celorlalte substanţe solubile (lactoza şi sărurile minerale); - o tensiune superficială specifică a fazei apoase; - o aciditate apreciabilă. În iaurt, toate aceste caracteristici trebuie să fie sunt optime şi echilibrate, pentru a determina specificitatea structurii iaurtului în comparaţie cu alte produse ce se obțin prin procesul de coagulare a laptelui. Pentru ca procesul de coagulare să se desfășoare în condiţii optime, trebuie ca procesul de fermentare să fie orientat şi controlat doar de acţiunea exclusivă a bacteriilor lactice dorite. După inocularea culturii, urmează amestecarea şi se dozarea împreună cu fructele în ambalaje (pahare) din material plastic, iar apoi laptele se termostatează la temperatura de 42-45 oC, timp de 2,5-3 ore. Procesul de fermentare se consideră finalizat atunci când se obţine un 12

LUCRARE DE LICENŢĂ

coagul bine format, fără eliminare de zer și cu aciditatea de 85–95 oT. Coagulul astfel obţinut se răceşte în două etape până la temperatura de 3-4 oC. Înainte de livrare se recomandă ca iaurtul să fie maturat la temperatura de 3-4 0 C, timp de 10-12 ore (Chintescu ,G. ,1974 ).

VARIANTA II Bacterii lactice 2%

Stabilizatori0,3% Zahăr 8%

LAPTE

Lapte smântânit 0,1%

Fructe 10%

RECEPTIE FILTRARE

RĂCIRE ȘI DEPOZITARE CURĂȚIRE Lapte 3,5% grăsime NORMALIZARE Lapte normalizat 2,8 % OMOGENIZARE PASTEURIZARE 85-870C RĂCIRE ȘI DOZARE FRUCTE

INSĂMÂNȚARE 30-350C TERMOSTATARE

PRERĂCIRE

RĂCIRE

AMBALARE DEPOZITARE , 2-80C, min 6 ore

13

LUCRARE DE LICENŢĂ

IAURT CU FRUCTE

Schema 2. Schemă tehnologică de fabricare a iaurtului cu adaos de fructe ( Prelucrare după Banu, C., Vizireanu, C. ,1998 ) În prima variantă operația de normalizare se efectuează prin îndepărtarea unei cantități de smântână pentru a reduce conținutul de grăsime al laptelui integral de la 3,5% până la 2,8% . Avantajul acestei variante constă în obținerea smântânii care poate fi valorificată ulterior fia ca atare, fie pentru obținerea altor produse lactate. În cea de a doua variantă, reducerea conținutului de grăsime al laptelui integral de la 3,5% la 2,8 % se realizează prin adăugarea unei cantități de lapte praf smântânit (degresat ), care are un conținut de grăsime de 0,1 %. Laptele praf se poate adăuga în proporție de 1-3%, de regulă solubilizat, după care se amestecă cu laptele destinat fabricării iaurtului. Această variantă prezintă avantajul creșterii conținutului de substanță uscată, ca urmare a adăugării laptelui praf smântânit.

4. ELEMENTE DE INGINERIE TEHNOLOGICĂ 4.1 VARIANTA TEHNOLOGICĂ ADOPTATĂ Materia primă folosită al fabricarea iaurtului este laptele de vacă. Acesta trebuie să îndeplinească în principal următoarele condiții: să fie de foarte bună calitate și să provină de la animale sănătoase. Laptele supus prelucrării nu trebuie să conţină germeni patogeni, substanţe conservante, neutralizante sau să nu fie recoltat în primele şapte zile după fătare. De aceea, este necesar ca, mai ales în perioada verii, să se facă o sortare severă a laptelui la recepţia în fabrică. Procesul tehnologic de fabricare a iaurtului cu adaos de fructe cuprinde următoarele etape principale: a. Recepţia calitativă şi cantitativă a laptelui – materie primă Recepția calitativă este o etapă importantă deoarece compoziția chimică a laptelui folosit ca materie primă în fabricarea iaurtului determină natura procesului de valorificare și în consecință tipul de produs. Din punct de vedere calitativ, laptele se receptionează pe baza: -aprecierilor senzoriale: aspect, miros, gust, culoare și consistență; -analizelor de laborator, când se determină: densitatea (minim 1,029 g/L), gradul de impurificare, aciditatea (17-19 0 T), continutul de grasime și de proteine (minim 3,2%). Aciditatea laptelui se determină prin titrarea cu o soluţie de NaOH 0,1n a 100 mL lapte, numărul de mL de soluţie alcalină folosită pentru neutralizarea acidităţii laptelui reprezentând numărul de grade de aciditate Thörner a laptelui. Conţinutul de grăsime al laptelui se determină folosind metoda acidobutirometrică Gerber. Conținutul de substanţă uscată a laptelui se determină prin metoda densimetrică, ținând cont de corelația existentă între conţinutul de substanţă uscată şi densitatea laptelui. 14

LUCRARE DE LICENŢĂ

Recepția cantitativă se poate realiza prin metode gravimetrice sau prin metode volumetrice. În principiu, metoda gravimetrică constă în cântărirea laptelui cu ajutorul cântarelor automate prevăzute cu bazine şi eventual cu o înregistrare grafică a valorilor măsurate .

Măsurarea cantităţilor de lapte prin metode gravimetrice prezintă avantajul că greutatea laptelui nu este influenţată temperatură, factor ce poate genera apariția unor erori semnificative în cazul metodelor volumetrice. Dezavantajul metodelor gravimetrice de determinare a cantităţilor de lapte prelucrate sau destinate prelucrării îl reprezintă costul ridicat al aparaturii şi caracterul discontinuu al procedeelor folosite. b. Curăţirea şi filtrarea laptelui Pentru îndepărtarea impurită ților care pot pătrunde în lapte (particule de praf, resturi de nutre țuri, nisip, pietricele), înainte de trecerea la prelucrare, laptele se supune opera ției de filtrare cu ajutorul cură țitoarelor centrifugale. Metoda de filtrare cea mai simplă constă în trecerea laptelui prin mai multe straturi de tifon. Această metodă prezintă următoarele dezavantaje: debitul de lapte care trece este mic, eficienţa reducerii impurităţilor destul de redusă, iar tifonul utilizat trebuie schimbat cât mai des, spălat şi dezinfectat pentru o nouă utilizare. În cazul în care nu se procedează în acest fel, tifonul folosit poate deveni o sursă de infecţie cu microorganisme a laptelui. Reţinerea impurităţilor solide se poate face prin și intermediul unor site montate la ştuţurile de golire a laptelui din cisterne sau din bazinele de recepţie. Procedeul cel mai eficient utilizat în prezent pentru curăţirea laptelui de impurităţile conţinute se face cu ajutorul curăţitoarelor centrifugale care funcționează în regim continuu, acesta neavând influențe nefavorabile asupra componenţilor laptelui şi asigură o parţială eliminare a microorganismelor din lapte. Efectul de curăţire se bazează pe diferenţa de greutate specifică între lapte şi impurităţi, sub acţiunea fortei centrifuge. Impurităţile sunt proiectate pe pereţii verticali ai tobei şi se depun în spatiul pentru colectarea impurităţilor, formând aşa numitul nămol de centrifugare. c. Normalizarea laptelui Normalizarea laptelui are drept scop aducerea laptelui la un anumit conținut de grăsime în funcție de natura tipului dorit de iaurt și, în consecință, de procesul tehnologic . În funcţie de conţinutul de grăsime pe care îl are laptele şi de conţinutul de grăsime pe care trebuie să-l aibă laptele supus prelucrării în vederea obţinerii diferitelor produse lactate, procesul de normalizare se poate realiza prin următoarele operaţiuni: -adăugarea de smântână dulce pasteurizată în lapte sau de lapte integral având un conținut de grăsime mai mare, cu scopul de a crește conținutul de grăsime; - adăugarea de lapte ce conţine puţină materie grasă (lapte smântânit) pentru reducerea conținutului de grăsimi; - extragerea unei părţi din grăsimile conținute în lapte în vederea scăderii cantităţii de materie grasă. 15

LUCRARE DE LICENŢĂ

Ca urmare, pentru operaţia de normalizare este foarte important ca mai întâi să se determine conţinutul în grăsime al laptelui. Operaţia de normalizare a laptelui are loc în tancurile de depozitare şi se realizează prin introducerea în tanc a laptelui integral ( cu un conţinut de 3,5% grăsime), apoi se adaugă cantitatea de lapte praf smântânit necesară, rezultată din calcul, pentru a se realiza conţinutul în grăsime dorit (2,8%) (Codoban, J., Codoban, I., 2006 ).

Figura 1Tanc de depozitare(www.icpiaf.ro/utilaje-prelucrare-lapte.php) d. Omogenizarea laptelui Omogenizarea laptelui este o operație importantă, având un efect favorabil asupra calităţii şi conservabilităţii iaurtului. Procesul de omogenizare are drept scop stabilizarea emulsiei de grăsime din lapte, evitând astfel separarea grăsimii la suprafaţa laptelui şi obţinerea unei consistenţe cât mai omogene. Pe parcursul acest proces are loc reducerea dimensiunii particulelor de grăsime de la 10μm până la 2-3 μm și a micelelor de cazeină, precum și modificarea structurii inițiale a diverșilor componenți ai laptelui. Procesul de omogenizare are loc în instalații numite omogenizatoare. Omogenizatorul este format în principal dintr-o pompă care trimite laptele cu viteză și presiune către o supapă de omogenizare cu diametrul de 100 μm.

Omogenizarea laptelui cuprinde trei faze: -alungirea globulelor de grăsime și este determinată de viteza de intrare a laptelui în omogenizator; -scindarea și aglomerarea globulelor de grăsime are loc la trecerea laptelui prin supapa de omogenizare . Omogenizatoarele moderne sunt prevăzute cu un inel deflector care are rolul de a contribui la scindarea globulelor de grăsime, prin şoc mecanic. - dispersarea globulelor de grăsime în lapte are loc sub acțiunea scăderii vitezei și presiunii la ieșirea din supapa de omogenizare . 16

LUCRARE DE LICENŢĂ

Procesul de omogenizare are loc la temperatura de 60-80 0 C și la presiuni cuprinse între 150-200 atm. Pentru a mări eficienţa procesului, omogenizarea se realizează în două trepte folosindu-se două supape de omogenizare, montate în serie, cu presiuni diferite. În prima treaptă, presiunea este de 200 atm , iar în treapta a doua presiunea este de 30—50 atm. Această diferenţă de presiune produce dispersia puternică a globulelor de grăsime. Acest proces determină ușoare modificări ale proprietăților organoleptice și fizicochimice ale laptelui: - creșterea vâscozității laptelui; - modificarea culorii laptelui de la alb –gălbui la un alb intens și mult mai opac; - un gust mai plin ce crează impresia unui lapte cu nu conținut ridicat de grăsime; - un aspect mai omogen; -gustul proaspăt se poate menține o perioadă mai mare de timp; - aromă mai plăcută; - digestibilitate maii ridicată(Abdelkrim Azzouz, 2002).

Figura nr.2 Omogenizator (www.agrometal.hu/roman/uzine_de_lapte/instalatii ) e. Pasteurizarea laptelui Procesul de pasteurizare a laptelui este un proces obligatoriu și constă în tratarea termică a laptelui și are ca scop principal distrugerea formelor vegetative ale microorganismelor patogene care se pot găsi în lapte și care sunt rezistente la temperaturi ridicate ( 17

LUCRARE DE LICENŢĂ

Mycrobacterium tuberculosis și Cocsiella brunetii ), crearea unui mediu propice dezvoltării bacteriilor lactice prin eliminarea oxigenului din lapte şi formarea unor compuşi cu acţiune reducătoare și creșterea duratei de păstrare . De asemenea ,prin pasteurizare se poate îmbunătăți consistența iaurtului ca urmare a acțiunii temperaturilor înalte la care se realizează pasteurizarea laptelui (85 – 90 0C). Acţiunea pasteurizării asupra microorganismelor din lapte este determinată de următorii factori: - temperatura la care se realizează pasteurizarea ; - durata de acţiune a acestei temperaturi. O temperatură de pasteurizare mică necesită un timp mai mare pentru distrugerea microorganismelor . În funcţie de temperatura şi timpul de pasteurizare , se disting următoarele metode de pasteurizare: - pasteurizare joasă sau de lungă durată ,care constă în încălzirea laptelui la temperatura de 62–650Cși menţinerea la această temperatură timp de 20 minute sau 30 de minute; - pasteurizare mijlocie sau de scurtă durată, când laptele se încălzeşte la temperatura 71–740C și se menţine la această temperatură timp de 40–45 secunde; - pasteurizate înaltă sau instantanee, care se realizează la temperatura de 85–870C , timp de 10–15 secunde. Pasteurizarea laptelui se poate realiza în vane cu pereţi dubli sau canale spirale, în pasteurizatoare cu plăci sau în instalații obținute prin combinarea acestora. În cazul folosirii vanelor cu pereţi dubli, laptele se încălzaește la temperatura de 72–74 0C, timp de 20–40 secunde, sub agitare continuă, pentrua se realiza uniformizarea temperaturii şi pentru a preveni lipirea de pereţii vanei. Pentru a evita contaminărea laptelui cu o microfloră nedorită, este necesar ca atingerea temperaturii dorite trebuie să se realizeze într-un timp cât mai scurt Efectele procesului de pasteurizare a laptelui în procesul de fabricare a iaurtului sunt următoarele: - distrugerea microorganismelor (mucegaiuri, drojdii și germeni). Prin procesul de pasteurizare se distrug 99,5% din formele vegetative ale microorganismelor care se găsesc în lapte; - eliminarea oxigenului molecular din lapte; - ameliorarea structurii coagulului ca urmare a transformării citraților și a fosfaților în săruri insolubile (Codoban, J.,Codoban,I.,2006 ). f. Răcirea laptelui şi dozarea fructelor Procesul de răcire a laptelui pasteurizat are drept scop aducerea acestuia la temperatura necesară pentru realizarea procesului de însămânţare cu culturi selecţionate. Laptele se răcește timp de 15-30 min până la temperatura de 45-48 0 C , temperatură care depășește cu puțin temperatura optimă de dezvoltare a microflorei specifice iaurtului ,respectiv 43 -45 0 C ,pentru a se acoperi pierderile de căldură care apar în timpul pregătirii laptelui pentru procesul de însămânțare și pe parcursul manipulărilor până la procesul de termostatare. Procesul se poate realiza folosind camere de răcire sau răcitoare . Răcitoarele au rolul de separa laptele de agentul frigorigen şi de a permite schimbul de căldură între laptele cald şi agentul frigorigen (apa rece) și sunt 18

LUCRARE DE LICENŢĂ

confecționate dintr-un material care trebuie să nu reacţioneze cu componenţii laptelui. Răcitoarele sunt alcătuite dintr-o serie de ţevi metalice cositorite sau din țevi confecționate din oţel inoxidabil, aşezate paralel şi orizontal, prin care circulă agentul frigorigen ce intră pe la partea inferioară a răcitorului şi iese pe la partea superioară a acestuia. Agentul frigorigen poate circula în acelaşi sens cu laptele (echicurent) sau în contracurent. Răcirea se realizează în două trepte: prerăcirea sau răcirea cu apă care circulă prin ţevile din partea superioară a răcitorului şi răcirea cu saramură sau cu alt agent frigorigen care circulă prin partea inferioară a răcitorului. Agenţii frigorigeni folosiţi pot fi: amoniacul, clorura de metil, freonul sau saramura răcită. Concomitent cu răcirea se produce şi o aerare a laptelui. Operația de dozare a pulpei de fructe se realizează utilizând un dozator volumetric şi o pompă adaptată pentru fructele pe bază de zahăr. Dozatoarele se reglează astfel nivelul să nu fie nici prea înalt, nici prea jos( Abdelkrim Azzouz, 2002).

g. Însămânţarea laptelui Procesul de însămânţare a laptelui pentru fermentarea iaurtului se realizează cu o cultură selecționată formată din două specii de microorganisme: Streptococcus thermophilus şi Lactobacillus bulgaricus. Cultura selecționată se omogenizează în vederea distrugerii particulelor de coagul care pot să producă fermentări nedorite și se introduce în laptele răcit la temperatura de 43-44 0C ,într-o proporție de 0,5-2 % .Această proporție a culturii selecționate este dependentă de cantitatea de lapte ce urmează a fi transformată în iaurt și variază în funcție de mai multe criterii ,cum ar fi : calitatea laptelui prelucrat ,calitatea culturii folosite , temperatura operației la care se realizează operația de termostatare și sortimentul de iaurt dorit . După procesul de omogenizare se însămânțează o cantitate de lapte în raport de 0,5 :1 până la 1:1, obținând astfel un amestec care va fi supus unei agitări continue. Restul cantității de lapte se va adăuga progresiv sub forma unui jet subțire, pentru a favoriza o cât mai bună uniformizare a distribuției culturii selecționate în masa amestecului . h. Fermentarea ( termostatarea )iaurtului Procesul de fermentare reprezintă etapa – cheie a procesului tehnologic de fabricare a iaurtului și constă într-un proces ce cuprinde reacții chimice și biochimice precum și procesul de dezvoltare a microorganismelor. Viteza maximă de desfășurare a procesului se poate atinge la temperatura de 42-25 0 C iar timpul necesar realizării unei fermentații optime este de 2,5-3 ore. Alegerea unor valori optime pentru timpul și temperatura de termostatare determină obținerea unui iaurt cu următoarele caracteristici: coagul omogen, densitate potrivită, o fază continuă fără separare de zer și aciditate 80-90 0T. Termostatarea asigură condiţiile de dezvoltare a microflorei specifice şi fermentarea laptelui. Laptele însămânţat se introduce în vana de fermentare unde are loc procesul de fermentare. Stabilirea momentului final al procesului de fermentare constituie un element hotărâtor al procesului tehnologic și poate fi determinat organoleptic, când corespunde unui coagul bine format sau prin determinarea pH-ului prin intermediul unor dispozitive de semnalizare acustică sau optică, ce indică 19

LUCRARE DE LICENŢĂ

momentul final al procesului , când laptele însămânţat a ajuns la valoarea optimă a pHului de 4,65–4,70 (Codoban,J.,Codoban,I.,2006 ). .

Figura nr. 3 Vana de fermentare( www.agrometal.hu/roman/uzine_de_lapte/instalatii) i. Răcirea iaurtului După finalizarea procesului de termostatare, urmează procesul de răcire a iaurtului, proces care are drept scop oprirea (încetinirea ) fermentației și răcirea propriuzisă a iaurtului obținut. Acest proces se realizează în două etape: - prerăcirea de la temperatura de 42-45 0C până la temperatura de 200C, timp de 3–4 ore, având drept scop conservarea calității iaurtului; - răcirea propriu-zisă de la temperatura de 200 C la temperatura de 100C, etapă în care coagulul devine mai compact, aroma mai puternică şi gustul devine mai plăcut. j. Ambalarea iaurtului Ambalarea este operația prin care se asigură protejarea iaurtului în timpul manipulării, transportului, depozitării, vânzării și consumului. Ambalarea iaurtului se face în pahare de 150 g confecționate din material plastic, folosind o maşină de ambalat ce funcționează în regim automat. Închiderea și etanșarea paharelor se realizează cu o folie de aluminiu care se lipește de pahar prin încălzire cu ajutorul termosudorului. În decursul condiţionării trebuie să se verifice din când în când dacă capacul este bombat după închidere. Acest detaliu dovedeşte că sudura este perfect etanşă( Abdelkrim Azzouz, 2002).

20

LUCRARE DE LICENŢĂ

Figura nr. 4 Echipament de amblare a iaurtului (www.icpiaf.ro/utilajeprelucrare-lapte.php) k. Etichetarea iaurturilor Etichetarea paharelor de PVC ce conţin iaurt se realizează pentru informarea corectă a consumatorului asupra caracteristicilor iaurtului cu adaos de fructe, eticheta trebuie să conțină informaţii clare şi adevărate ,prevăzute de normele aflate în vigoare . Etichetele trebuie să cuprindă următoarele menţiuni obligatorii: - data limită de consum; - numele şi adresa firmei producătoare; - denumirea produsului; - procentul de grăsime; - menţiunea: „a se păstra la...”, urmată de indicarea temperaturii ce trebuie respectată; - compoziţia produsului; - greutatea produsului; - numărul lotului; - marca întreprinderii producătoare; - avizul sanitar-veterinar; - informaţii nutriţionale. În prezent pe ambalajul iaurtului se aplică un cod de bare ce permite identificarea automată a producătorului, și care furnizează următoarele informații: - codul țării, format din primele două cifre; - codul fabricantului, reprezentat de următoarele cinci cifre; - codul produsului ce conține următoarele cinci cifre ( Pintilie,Gh., 2002). l. Depozitarea iaurtului - Depozitarea iaurtului reprezintă ultima fază a procesului tehnologic de fabricare a iaurtului. Iaurtul cu adaos de fructe se depozitează la temperatura de 2-6 0C, timp de 10-12 ore, în depozite frigorifice curate și dezinfectate, cu respectarea normelor în vigoare. Este indicat să se evite păstrarea iaurtului în depozitul frigorific mai mult de 21

LUCRARE DE LICENŢĂ

48 de ore, deoarece pot să apară defecte ale gustului (Abdelkrim Azzouz, 2002, Chintescu , G. 1974,).

4.2 MATERII PRIME ȘI MATERIALE AUXILIARE 4.2.1 CARACTERIZARE FIZICO-CHIMICĂ ȘI TEHNOLOGICĂ Cunoașterea caracteristicilor fizico-chimice ale laptelui are o importantă deosebită pentru a putea determina și confirma natura unui eventual defect și pentru a putea alege calea de valorificare ulterioară a acestuia. Principalele caracteristici fizico-chimice ale laptelui sunt: compoziția chimică, densitatea ( greutatea specifică ), aciditatea, pH-ul, indicele de refracție, temperatura de congelare, punctul de fierbere, căldura specifică, tensiunea superficială, vâscozitatea, ,conductibilitatea electrică și termică . 1. Compoziția chimică Din punct de vedere chimic ,în compoziția laptelui intră următoarele componente : - apă( 87.5%) - substanță uscată ( 12,5%). Substanţa uscată din lapte este compusă din grăsimi, lactoză, vitamine, săruri minerale, gaze și substanţe proteice. Compoziţia laptelui diferă în funcţie de specia animalului de la care provine el (vacă, bivoliţă, oaie, capră), perioada de lactaţie în funcţie de timpul de la fătare, anotimp, felul hranei, starea sănătăţii animalului şi regiunea unde trăiesc aceste animale. În tabelul 3 se vor detalia compoziţiile medii a diferitelor tipuri de lapte provenite de la diferite specii de animale. Tipul de lapte

Apă

Substanţă Substanţă uscată uscată totală negrasă

Proteine Cazeină totale

Lactalbumină, lactoglobulină

Grăsime Lactoză

Cenuşă

Vacă

87,5

12,5

9

3,4

2,8

0,6

3,5

4,5

0,7

Bivoliţă

81,5

18,5

10,3

4,3

3,6

0,7

8,2

5

0,8

Oaie

83

17

10,2

5,7

4,6

1,1

6,8

4,5

0,85

Capră

86,65

13,35

9,15

3,9

2,8

1,1

4,2

4,4

0,85

Tabelul 3 Compoziţia procentuală a laptelui (Banu , C. ,1998 ). Principalii componenţi ai laptelui Laptele este un sistem eterogen în care substanţele componente se găsesc în patru stări: - în emulsie: substanţa grasă, pigmenţii şi vitaminele liposolubile; - în dispersie coloidală: substanţele proteice; - în soluţie: lactoză, substanţe azotate, săruri, pigmenţi şi vitamine hidrosolubile; - în stare gazoasă: dioxidul de carbon. FRACȚIUNEA ENZIMATICĂ

LAPTE

MICROFLORA ESENȚIALĂ

22

LUCRARE DE LICENŢĂ

SUBSTANȚĂ USCATĂ NEGRASĂ CIRCA 10-11 %

APĂ 82-87 %

EMULSIE DE MATERIE GRASĂ

LACTOZĂ 4-5 %

GLICERIDE

CAZEINA 3-4,5 %

STERIDE

LACTALBUMINA

ACIZI GRAȘI 0,7-1,1%

LACTOGLOBULINA

LECITINA VITAMINE LIPOSOLUBILE

SĂRURI MINERALE 0,8-1,1 % PIGMENȚI (CAROTEN ) VITAMINE HIDROSOLUBILE ALTE SUBSTANȚE

Schema 3 Distribuția principalilor componenți ai laptelui (Abdelkrim Azzouz, 2002) Componenții de bază ai laptelui sunt următorii: a). Apa din lapte reprezintă componentul chimic cu ponderea cea mai mare, aproximativ 87,5%. Ea se găseşte în lapte sub două forme: - apă liberă – reprezintă apa nelegată de alţi constituenţi, întâlnită în proporţie de 96%; - apă fixată – în proporţie de 4% şi reprezintă mediul în care sunt răspândite celelalte componente ale laptelui sub formă dizolvată, coloidală şi de emulsie. b). Substanțe azotate cuprind substanțe proteice (proteine) 95 % și substanțe neproteice 5 % . 1) Substanţele proteice - sunt substanţe chimice macromoleculare care conţin azot. Proteinele constituie elementul cel mai valoros al laptelui deoarece conţine aminoacizii esenţiali necesari organismului, aproximativ 18. Cele mai importante proteine care se găsesc în lapte se pot clasifica în funcție de structura lor chimică în trei categorii: -haloproteine, au în compoziția lor doar α-aminoacizi (α-lactalbumina, βlactoglobulina); -fosfoproteinele , conțin în gruparea proteică acid fosforic (α si β – cazeina ); - lipoproteinele, conțin ca grupare proteică glucide (k – cazeină ). Cazeina este cea mai importantă componentă proteică a laptelui şi se deosebeşte de celelalte proteine din lapte prin faptul că ea conţine în molecula sa un conținut ridicat de fosfor sub formă de acid fosforic, ca urmare este considerată ca fiind o fosfoproteină.

23

LUCRARE DE LICENŢĂ

Cazeina pură se prezintă sub formă de pulbere albă higroscopică, inodoră şi insipidă, practic insolubilă în apă, în lapte ea se găseşte sub formă de soluţie coloidală, ce poate solubiliza în prezenţa unor soluţii apoase de săruri de calciu și magneziu. Din punct de vedre al structurii chimice, cazeina cuprinde patru fracțiuni α , β, γ și k-cazeină ce se pot deosebi prin conținutul de fosfor și prin comportarea lor în prezența cheagului. Astfel: - α și β – cazeina precipită sub acțiunea enzimelor coagulante din cheag; - γ- cazeina nu precipită și rămâne în zer; - k- cazeina reprezintă un factor stabilizator al α- cazeinei care împiedică precipitarea acesteia în prezența ionilor de calciu. În lapte, cazeina interacționează cu calciul și potasiul din plasmă și se stabilizează în soluțiile apoase ce conțin săriri de calciu și magneziu sub o formă coloidală numită complexul cazeino-fosfo-calcic. Precipitarea cazeinei poate loc sub influenţa unor factori cum ar fi: adăugare de acid, acţiunea enzimelor coagulante, adăugare de alcool sau prin adăugarea unor săruri ale metalelor grele( soluția de CuSO4). Acţiunea enzimelor coagulante (cheag, pepsină) denaturează cazeina producând precipitarea. Precipitarea cazeinei este determinată de prezenţa sărurilor de calciu din lapte şi reacţia decurge astfel: Cazeină + enzima coagulantă paracazeină Paracazeină + săruri de calciu solubile

paracazeinat de calciu, precipitat

Lactalbumina este o proteină bogată în sulf, dar nu conține fosfor și reprezintă aproximativ 15% din totalul de proteine din lapte. În lapte, lactalbumina se găsește sub sub forma a trei izomeri (α , β , γ ), solubili în apă, a căror distribuție diferă sensibil de la un tip de lapte la altul . Este solubilă în apă şi nu precipită alături de cazeină sub acțiunea acizilor sau a enzime coagulante. Lactalbumina prezintă o mare valoare alimentară, este ușor asimilabilă şi conține aminoacizi importanţi pentru organism. Lactalbumina se poate denatura prin încălzire la peste 72°C şi astfel ea precipită după coagularea cazeinei din zer. Valorificarea ei se poate face sub formă de urdă. Lactoglobulina formează alături de lactalbumină proteinele serice. Lactoglobulina se găseşte în cantitate redusă în laptele normal, aproximativ 0,1 % ,sub formă de doi izomeri: englobulina și pseudoglobulina. Lactoglobulina nu precipită nici prin acţiunea acizilor şi nici prin încălzire, separarea ei făcându-se prin tratare cu o soluţie saturată de sulfat de magneziu. Proteazopeptonele se află în cantități reduse în lapte și au o valoare nutritivă scăzută, ca urmare prezintă un interes biologic și tehnologic limitat. 2) Substanțele neproteice prezente în lapte au o importanță deosebită datorită contribuției lor la definirea calității și valorii nutritive a laptelui. Cele mai importante substanțe neproteice din lapte sunt: creatina, creatinina, lipoxantina; ureea, acidul uric, amoniacul și aminoacizii liberi . c). Glucidele Lactoza este componentul reprezentativ al glucidelor din lapte (4,3-4,8 %), alături de urme de glucoză și galactoză. Din punct de vedere chimic lactoza este un 24

LUCRARE DE LICENŢĂ

dizaharid obținut prin unirea unei molecule de glucoză cu una de galactoză . Lactoza conferă laptelui un gust dulceag, având o putere de îndulcire de 6.25 ori mai mică decât zaharoza. Sub acțiunea microorganismelor, lactoza poate suferi următoarele procese fermentative: - fermentație lactică, cu formare de acid lactic; - fermentație propionică, ce conduce la formarea acidului propionic; - fermentație butirică, cu formarea acidului butiric; - fermentație alcoolică, cu formare de alcool. Substanţele obținute prin aceste procese fermentative, au un rol important deoarece contribuie la formarea caracteristicilor de gust şi aromă specifice diferitelor produse lactate. Pe lângă aceste procese fermentative, lactoza poate suferi și procesul de hidroliză enzimatică sau acidă, când se formează glucoza și galactoza. Astfel, se obține siropul de lactoză care se caracterizează printr-un gust dulce mai intens și care se utilizează la obținerea înghețatei. d). Lipidele Substanţa grasă este un amestec complex care reprezintă, în medie 3,6-3,8 % din masa laptelui de vacă și care cuprinde o serie de compuși printre care se numără. gliceridele, steridele, fosfolipidele, acizii grași liberi și unele tipuri de ceară. 1). Gliceridele reprezintă 88-89 % din substanța grasă și conţin aproape toţi acizii graşi, unii cu activitate fiziologică deosebit de importantă, ceea ce duce la creșterea valorii alimentare a produselor lactate. Acizii grași reprezintă aproximativ 80 % din cantitatea totală de acizi care se găsesc în lapte. Acizii grași cel mai frecvent întâlniţi în lapte sunt acizii graşi saturaţi: acidul butiric, acidul capronic, acidul caprilic, acidul caprinic, acidul lauric, acidul palmitic şi acidul stearic, pe lângă care este prezent întotdeauna un acid gras nesaturat. Dintre acizii graşi nesaturaţi, ponderea cea mai mare o deţine acidul oleic, cu circa 36%. Gliceridele sunt descompuse prin hidroliză enzimatică în glicerină şi acizi graşi liberi. 2). Sterolii în lapte se găsesc în cantitate destul de mică 0,01 -0,03 % sub formă de colesterol şi urme de ergosterol. Aceștia au un rol foarte important din punct de vedere fiziologic, deoarece contribuie la formarea vitaminei, a acizilor biliari şi a hormonilor sexuali. 3). Fosfatidele (fosfolipidele) se găsesc în lapte într-un număr mare ,cele mai importante fiind: fosfatidil-colina, fosfatidil – stearina, cefalina, sfingomielina, și lecitina. Acesteea au rol important în formarea globulelor de grăsime intrând într-o proporţie însemnată în compoziţia membranei lipoproteice. Fosfolipidele fiind substanţe hidrofile, asigură interfața dintre faza grasă şi cea apoasă a laptelui, stabilizând globulele de grăsime. Valoarea nutritivă a fosfatidelor este foarte ridicată datorită conţinutului lor în fosfor, fosfatidele au o valoarea nutritivă foarte ridicată. Dintre acestea lecitina se găsește în cantitatea cea mai mare (0,03 - 0,04%), fiind considerată cel mai bun emulgator şi stabilizator pentru grăsimea din lapte. 4). Alți componenți ai materiei grase se găsesc într-o proporție redusă, dar au un rol deosebit de important în unele procese de prelucrare și valorificare a laptelui. Dintre

25

LUCRARE DE LICENŢĂ

aceștia se pot număra carotenoidele ( α , β , γ ) și unele substanțe care prezintă caracter oxidant . e). Sărurile minerale care se găsesc în lapte reprezintă aproximativ 0,7-0,9 % din masa acestuia și cuprind în principal cloruri, citrați și fosfați de calciu, de sodiu, de potasiu și de magneziu. În cea mai mare ,parte sărurile minerale prezente în lapte se găsesc dizolvate ca molecule sau ioni şi numai o mică parte se află în stare coloidală, în special calciul şi fosforul. Sărurile minerale prezente în lapte au un rol important atât din punct de vedere fiziologic, cât și din punct de vedere tehnologic în obţinerea diferitelor produse lactate. f). Vitaminele se găsesc în lapte în cantități apreciabile și sunt dispersate în cele două faze ale laptelui, astfel: - vitamine hidrosolubile, care sunt dizolvate în plasmă ( vitaminele B 1, B2, B6, B 12 , C și PP ); - vitamine liposolubile, ce sunt dispersate în materia grasă ( vitaminele A, D, E și K ). Distribuția vitaminelor în cele două faze ale laptelui este determinată de rasa animalului, de perioada de lactație și de procesele de prelucrare anterioare ale laptelui. g). Enzimele din lapte sunt compuși proteici funcționalizați care au rol de catalizatori ai proceselor chimice și biochimice ce se produc în lapte. În lapte se găsesc următoarele tipuri de enzime: - enzime esențiale, localizate în special în celulele epiteliale provenite din glandele mamare (lipaze, esteraze, α și β-amilaze, aldolaze, citocromreductaze, fosfataze, reductaze, peroxidaze, catalaze ); - alte tipuri de enzime (lizozină, reductază, xantinoxidază, ribonucleaze, coenzimă). Enzimele prezente în lapte influențează semnificativ comportarea fizico-chimică, satbilitatea termică și mecanică și capacitatea laptelui de a putea fi prelucrat ulterior. h). Alți componenți ai laptelui 1). Elemente figurate pot fi celulele epiteliale care provin de la glandele mamare ale animalelor și celule microbiene care provin în urmăa contaminării, leucocite și anticorpi. Anticorpii conferă laptelui, prin acțiunea lor o stabilitate din punct de vedere biochimic și se pot grupa în următoarele clase: bacteriolizine, hemolizine, antitoxine și corpi imuni. 2). Gazele din lapte se găsesc în proporție de 6-10 % și sunt reprezentate de dioxidul de carbon, azot și oxigen. După mulgere, în lapte predomină dioxidul de carbon aproximativ 10% în volum. Prin aerare şi agitare, conţinutul de dioxid de carbon din lapte scade ca urmare a contactului cu aerul, dar creşte conţinutul de azot şi oxigen, astfel că aciditatea a laptelui scade imediat după mulgere. Mărirea conţinutului de azot din lapte nu are importanţă, dar prezenţa unei cantităţi mai mari de oxigen poate avea consecințe negative asupra calității laptelui, deoarece contribuie la distrugerea vitaminei C din lapte şi la apariţia unor defecte de gust ca urmare a proceselor oxidative suferite de materia grasă . 3). Substanțele reziduale care se găsesc în lapte se pot grupa astfel: -lacteninele, sunt antibiotice naturale secretate de organismul animal și care sunt foarte abundente în primele ore după mulgerea laptelui. Au rolul de a inhiba sau de a distruge 26

LUCRARE DE LICENŢĂ

speciile microbiene străine, determinând astfel stabilitatea laptelui proaspăt, dar ăși pierd acțiunea bactericidă odată cu prelungirea timpului de depozitare a laptelui ca urmare a procesului de dezvoltare continuă a microorganismelor în timpul depozitării. - substanțele dăunătoare pot apărea în laptele muls în condiții de igienă corespunzătoare și pot provoca anumite boli ,printre care și unele alergii la copii nou – născuți. În func ție de sursa de proveniență a laptelui, pot apărea: substanțe vegetale toxice ( alcaloizi proveniți din ricin, sfeclă, cartof, brândușa de toamnă și hrișca), substanțe medicamentoase, pesticide și ierbicide, precum și alte substanțe nocive (agenți de conservare, substanțe radioactive) (Banu ,C.,1998). 2 . Densitatea Densitatea laptelui la temperatura de 20 0 C poate avea valori cuprinse între 1,029 și 1,033 g/cm3, este determinată de compoziția chimică acestuia și de conținutul de materie grasă și poate oferi informații valoroase privind calitatea și valoarea nutritivă a laptelui . Densitatea laptelui depinde de factori care influențează compoziția chimică, și anume: - specia, rasa și vârsta animalelor; - regimul alimentar; - starea de sănătate; - gradul de prospețime. Densitatea se determină cu ajutorul lactodensimetrului sau areometrului la temperatura de 20°C dar nu mai devreme de 2 ore de la mulgere. 3.Aciditatea Aciditatea laptelui se poate exprima în valori de pH ( aciditate liberă )sau în aciditate titrabilă (totală ) și este un parametru tehnologic important în alegerea și realizarea proceselor de prelucrare. a ) pH –ul sau aciditatea liberă. Laptele este considerat normal dacă are valori ale pH-ului cuprinse între 6,3 și 6,5. b ) aciditatea titrabilă sau totală a laptelui se determină prin titrare cu o solu ție de Na OH 0,1 N ,în prezența fenolftaleinei, drept indicator și se exprimă în grade Thörner ( 0 T). Laptele normal proaspăt muls are o aciditate de 16-18 0 T 3. 4. Indicele de refracție Indicele de refracție al laptelui este o mărime optică ce se poate determina prin măsurări simple și care oferă informații valoroase privind calitatea laptelui. Laptele normal are indicele de refracție cu valori cuprinse 38ți 40 0 Zeiss . 5.Temperatura de congelare Temperatura de congelare sau punctul crioscopic are valoarea de – o,555 0 C , corespunde temperaturii de solidificare a componentului cu densitatea cea mai mare și este utilizat pentru depistarea falsificării laptelui, în special prin adăugarea apei . 6.Punctul de fierbere Punctul de fierbere al laptelui normal este de 100,5 0 C și corespunde din punct de vedere teoretic, punctului de fierbere a componentului cel mai ușor, apa . 7. Căldura specifică Căldura specifică este o proprietate termofizică ce se exprimă prin numărul de jouli (J ) sau calorii necesari pentru crește cu 1 0 C temperatura unui gram (mol) de substanță. Are o importanță deosebită în evaluarea calității laptelui, fiind strâns legată de compoziția laptelui și de structura componenților săi. 8. Tensiunea superficială 27

LUCRARE DE LICENŢĂ

Tensiunea superficială se definește ca fiind rezultanta forțelor electrostatice pe care le exercită laptele asupra unei alte faze cu care a intrat în contact. Se determină prin măsurarea forței necesare pentru a desprinde un inel metalic aflat în contact cu suprafața laptelui. Laptele normal are o tensiune superficială de 52-54 dyne/cm 2 . În cazul falsificării prin adăugare de apă , valoarea tensiunii superficiale va crește . 9.Vâscozitatea laptelui Vâscozitatea laptelui este un indice al stării coloidale în care se află cazeina și depinde de echilibrul existent între plasmă, pe de o parte, și emulsiile de materie grasă și suspensiile de proteine, pe de altă parte x. Laptele de vacă are vâscozitatea de 1,6-2,00 . 10 -2 P (POISE ) . Vâscozitatea laptelui este influențată de compoziția laptelui , de temperatură, agitare, gradul de prospețime al laptelui, etc . 10. Conductibilitatea electrică Conductibilitatea electrică este dată de mărimea rezistenței pe care opune laptele la trecerea curentului electric și are valoarea de 175-200 Ω pentru laptele normal (Abdelkrim Azzouz, 2002, Chintescu ,G.,1988 ). Microorganismele din lapte ( Microflora laptelui ) Microflora existentă în lapte se poate grupa astfel: -microflora esențială formată din microorganisme intrinseci (celulele epiteliale) și unele tipuri de bacterii lactice și drojdii, rezultate din metabolismul animalului. - microflora de infecție, apare ca urmare a unei stări de sănătate precare a animalului, sau în urma infectării laptelui, imediat după mulgere. Microorganismele care formează microflora laptelui se pot clasifica astfel: a ) Bacteriile lactice sunt reprezentate de genul Lactobacillus. și Streptococcus, cum ar fi: Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Streptococcus lactis, Streptococcus termophilus, Streptococcus cremoris, Streptococcus diacetilactis. b ) Drojdiile de tip Saccaromyces și Torula. c ) Mucegaiurile de tip Penicillium roqueforti, Penicillium cammenberti, Penicillium candidum, etc. d ) Bacteriofagii sunt virusuri care parazitează bacteriile. Deoarece procesul de dezvoltare a acestor microorganisme în lapte poate lua amploare, devenind necontrolabil, se recomandă efectuarea operației de pasteurizare imediat după mulgere (Bărzoi, D,.1985). Laptele praf smântânit Utilizarea laptelui praf smântânit la fabricarea iaurtului asigură atât creşterea semnificativă a valorii nutritive cât şi îmbunătăţirea substanţială a calităţii acestuia sub aspectul proprietăţilor organoleptice și fizico-chimice și a măririi duratei de conservare. Laptele praf degresat se obține prin îndepărtarea grăsimii şi apei din lapte şi conţine lactoză, lactoproteine şi substanţe minerale în aceleaşi proporţii relative ca şi laptele proaspăt din care a fost preparat. Conţinutul de umiditate în laptele praf nu depăşeşte 5%, iar procentul de grăsime este de maximum 1,5%. Laptele praf se poate obţine din laptele normal prin două procedee: prin procedeul pelicular cu valţuri şi prin procedeul de pulverizare.

28

LUCRARE DE LICENŢĂ

Condiţii de calitate pe care trebuie să le îndeplinească laptele praf degresat sunt specifice ,în funcţie de procedeul de obţinere și sunt prezentate în tabelul 4. Indici de calitate

Grăsimea din unt, minim % Umiditate, maxim % Aciditate titrabilă, maxim % Număr de microorganisme , maxim nr./g Indice de solubilitate, maxim mL Particule arse, maxim mg

Procedeul de obţinere Prin pulverizare Prin uscare pe valţuri 1,25 1,25 4,0 4,0 0,15 0,15 50000 50000 1,25 15,0

15,0 22,5

Tabelul 4 Condiţii de calitate pentru laptele praf degresat((Abdelkrim Azzouz, 2002). Laptele praf degresat se dizolvă în apă la temperatura de 40-45 0C, în raport de 1/3-1/8, respectiv 1 kg de lapte praf smântânit la 3 sau 8 litri de apă. În vederea realizării unei omogenizări cât mai uniforme, se adaugă mai întâi peste cantitatea de lapte praf degresat o cantitate mică de apă, se amestecă până la obţinerea unui amestec de consistenţa smântânii și apoi se adaugă restul de apă şi se continuă amestecarea (Costin,G.M. ,2005 ). Stabilizatorii Conform Codex Alimentarius, stabilizatorii sunt consideraţi ca fiind ingrediente alimentare şi nu aditivi. În producţia iaurtului cu fructe, ingredientele folosite trebuie să prezinte un gust şi o aromă plăcute, dar să nu mascheze aroma specifică iaurtului. Stabilizatorii sunt utilizaţi pentru îmbunătăţirea structurii iaurtului deoarece, fiind coloizi hidrofili, au capacitatea de a lega apa. De asemenea, ei pot mări vâscozitatea şi pot contribui la prevenirea separării zerului din iaurt. Tipul de stabilizator şi proporţia în care e va fi adăugat se pot determina experimental pentru condiţiile concrete de fabricaţie. Un stabilizator foarte des utilizat este gelatina .Aceasta se poate obţine fie din piele de porc prin prelucrare acidă (tip A) fie din piele şi oase de bovine prin prelucrare alcalină (tip B). Gelatina are următoarea compozi ție: proteină 84-86%, minerale maximum 2,5% și apă 8-12%. Punctul izoelectric are o importanţă tehnică deosebită. El este cuprins între pH 8 şi 9 pentru tipul A, iar pentru tipul B, între 4,8 și 5,4. Valorile de pH ale produsului şi gelatinei trebuie să fie situate în domenii diferite, ceea ce înseamnă că pentru iaurt se utilizează în special gelatina de tip A. Gelatina se comercializează sub formă de pulbere sau granule, cu proprietăţi instant şi dimensiuni ale particulelor cuprins între 0,1-10 mm. În procesul de producţie, gelatina se utilizează sub forma unei soluţii apoase obținută prin dizolvare într-un volum de 5-10 ori mai mare de apă caldă ce trebuie utilizate imediat, la temperaturi cuprinse între 55-65 0 C. Stabilizatorii au importanţă deosebită în producţia de iaurt cu fructe. La fabricarea iaurtului cu fructe se pot folosi ca stabilizatori pectina, agar-agarul sau gelatina și se adăugă în proporţie de 0,1- 0,5% (Banu ,C. , 2000). Fructele 29

LUCRARE DE LICENŢĂ

Fructele sunt alimente de origine vegetală l şi se caracterizează, din punct de vedere nutritiv, printr-un conţinut ridicat de glucide, vitamine, săruri minerale şi apă. În funcție de însuşirile organoleptice (gust, aromă) fructele se pot clasifica astfel: fructe zaharoase (strugurii), fructe acidulate (merele, perele, prunele, caisele, vişinele, cireşele, piersicile, zmeura, căpşunile, murele), fructe acidulate-astringente (gutuile, afinele, coacăzele negre), fructe citrice (lămâile, portocalele, mandarinele), fructe zaharate sau cărnoase caracterizate prin conţinut mare de apă (75-95%), conţinut redus de proteine şi foarte scăzut de lipide, dar bogate în glucoză, fructoză, celuloză, vitamine şi săruri minerale (merele, perele, caisele, piersicile, prunele, vişinele, lămâile, portocalele, mandarinele zmeura, fragii, căpşunile, strugurii). Aceste fructe au valoare calorică redusă. Fructele se pot adăuga în iaurturi sub formă de pulpă de fructe, fierte sau nefierte, obţinută prin prelucrarea mecanică şi/sau termică a fructelor cărora li s-au îndepărtat părţile necomestibile: cozi, seminţe, sâmburi. Fructele se mai pot adăuga sub formă de gemuri, jeleuri, marmelade, fructe conservate, concentrate de fructe, fructe congelate. Gemurile sunt produse gelificate, ce se obţin din fructe proaspete sau semiconservate, fierte cu zahăr până la o anumită concentraţie și se sunt ambalează în recipiente închise ermetic şi pasteurizate. Marmeladele se obţin prin concentrarea cu zahăr a sucului de fructe proaspăt sau conservat. Fructele congelate se obţin prin îngheţarea şi păstrarea lor cu ajutorul frigului, la temperaturi mai mici decât punctul lor crioscopic . Procesul de congelare permite conservarea fructelor în starea lor naturală, acestea modificându-și foarte puțin compoziția, iar pierderile în vitamine sunt foarte mici. Fructele care se pretează foarte bine la congelare sunt: merele, prunele, cireşele, vişinele, căpşunile, zmeura, afinele, culese atunci când au ajuns la maturitate. Fructele conţin aproximativ toate substanţele necesare organismului uman. Apa reprezintă principalul component al fructelor aflate în stare proaspătă și se găsește în diverse proporţii: 83-89% în caise, 81-85% în cireşe, 84-85% în vişine, 86-92% în căpşuni, 8286% în zmeură. Glucidele sunt compuși cu valoare nutritivă ridicată și se găsesc în toate fructele (mere, prune, pere, cireşe, caise, struguri), în special în părţile lor exterioare sub formă de monozaharide, dizaharide, polizaharide, dar şi sub forma unor substanţe complexe (glicoli, pectine). Lipidele se găsesc în cantităţi reduse în fructe, ca grăsimi de constituţie. Procentul de grăsimi variază în funcție de specia, soiul, gradul de maturitate al fructelor şi se află în raport invers cu cantitatea de glucide. Conţinutul mediu de lipide în caise este de 29-51%, în piersici 32-45%, vişine 35-39%. Acizii organici se întâlnesc în fructe în proporţie de 0,1-7%, atât în stare liberă cât şi combinată. În fructele ajunse la maturitate, unii acizi se combină cu alcoolii, formând compuși ce le conferă aromele specifice. Cei mai importanţi acizi organici sunt: acidul malic (mere, vişine, caise), acidul tartric (struguri, fructe de pădure), acid citric (lămâi, portocale, caise). Cele mai valoroase componente ale fructelor sunt vitaminele. Acestea se pot clasifica în două grupe: liposolubile (vitaminele A D, E, F şi K) şi hidrosolubile (vitaminele complexului B, vitamina PP şi vitamina C). Înainte de a ajunge la fabrică, fructele destinate fabricării iaurtului cu pulpă de fructe sunt supuse unui proces de pregătire prealabilă care constă în spălarea, sortarea, inspectarea și calibrarea acestora. Nu se admit pentru prelucrării fructele stricate, cu

30

LUCRARE DE LICENŢĂ

coaja ruptă, cele coapte insuficient sau cele care prezintă urme de alterări microbiologice. Prima etapă a procesului de pregătire a fructelor este operaţia de spălare,prin care se realizează îndepărtarea murdăriilor de pe fructe, precum şi îndepărtarea microorganismelor de pe suprafaţa acestora. Spălarea se efectuează folosind o maşină de spălat fructe cu o textură fină. În continuare, fructele se inspectează pe transportorul de inspectare, realizându-se în același timp și sortarea lor. Scopul acestei operaţii constă în asigurarea aşa-numitei curăţenii fizice a fructelor, adică înlăturarea eventualelor impurităţi mecanice, dar şi înlăturarea fructelor deteriorate, degradate, mai ales a celor cu urme de degradare microbiologică. De aici, fructele sunt direcționate spre o maşină ce realizează înlăturarea pedunculilor şi crenguţelor. Calibrarea fructelor sâmburoase se realizează prin utilizarea unei maşini universală de calibrare, după dimensiuni. În continuare se realizează tratarea termică a fructelor, după care fructele sunt descărcate pe transportorul cu bandă care pe lângă funcţia de transport are rolul şi de răcire a fructelor. De aici, fructele răcite sunt aduse la maşina de eliminare a sâmburilor din fructe. Fructele sunt în continuare uscate într-un uscător până când se ajunge la umiditatea dorită, în funcţie de destinaţia lor ulterioară. Fructele uscate sunt trecute pe transportor și se se ambalează cu ajutorul unei maşini de ambalat. După ambalare ,fructele se livrează fabricilor unde se vor utiliza pentru obținerea iaurtului cu fructe. Fructele proaspete şi derivatele lor care se adaugă în iaurt determină creşterea valorii nutritive a iaurtului și îi conferă acestuia aspect, miros, gust şi aromă specifică fructului folosit. Cantitatea de fructe adăugate în iaurt este de 10% ,cu respectarea condiţiei ca aroma de fructe să nu o domine pe cea a iaurtului. Modul de încorporare a fructelor în iaurt depinde de volumul producţiei (Costin ,G.M.,2005). Culturile pure de bacterii lactice Utilizarea culturilor starter de bacterii lactice se bazează pe proprietatea acestora de a elabora o serie de metaboliţi ce constituie un real beneficiu pentru produsele lactate obţinute . Acestea sunt obținute în laboratoare specializate, au în componenţă una sau mai multe tulpini de bacterii selecţionate, și sunt livrate în stare lichidă sau uscată . Bacteriile lactice au rolul de a produce: - acidul lactic şi în general acizi organici care favorizează acţiunea de creştere a acidităţii; - în funcţie de microorganismele conținute , maielele asigură gustul, aroma şi consistenţa specifică iaurtului; - substanţe care odată eliberate în mediul de cultură acţionează prin inhibarea bacteriilor de contaminare sensibile; - peroxizi organici care au rolul de a proteja a metabolismul benefic pentru iaurt. Culturile starter de producție se obțin prin însămânţări zilnice în lapte ,urmate de procese de termostatare la temperatura optimă de dezvoltare a bacteriilor până la coagularea laptelui. Obșinerea culturilor de producţie începe cu o cultură pură stoc sub 31

LUCRARE DE LICENŢĂ

formă lichidă sau solidă numită inoculum, care poate fi culturi singulară (formată din una sau mai multe tulpini ale aceleaşi specii) sau mixtă (formate din specii diferite). Culturile pure stoc lichide – sunt culturi sunt mai active dar sunt mai greu de transporat , trebiue păstrate la temperaturi scăzute ( 1-2 0C), timp de maxim 10 zile și se livrează în flacoane de 100 mL, închise cu dop de cauciuc sau din material plastic.Acestea se prezintă sub forma unui lichid de culoare alb-gălbui până la slab cafeniu, cu consistență scăzută . Culturile pure stoc uscate sau liofilizate - se distribuie în flacoane închise ermetic, sub vid sau în atmosferă de CO 2 , respectiv azot şi pot fi păstrate pînă lau an , la temperatura de la 4-50C. Pentru a-i creşte vitalitatea, cultura liofilizată se poate reactiva prin introducerea conţinutului flaconului în 200 mL lapte pasteurizat şi răcit la temperatura indicată. Culturile obţinute după însămânţările zilnice se numesc maiele. Maiaua reprezimtă o suspensie de bacterii lactice selecţionate care au fost obținute în urma inoculării şi înmulţirii acestora în lapte şi care se utilizează în procesul de fermentaţie la obţinerea iaurtului. Din cultura pură selecţionată (inoculum) lichidă sau din cea liofolizată, dupa reactivare, prin etepe succesive se pot obţine: - cultura primară (maiaua primară sau maiaua – mamă); - cultura secundară (maiaua secundară); - cultura terţiară (maia terţiară); - cultura de producţie (maia de producţie).. Cultura starter de producţie se inoculează zilnic și trebiu să fie controlată din punct de vedere chimic, senzorial şi microbiologic. Condițiile pe care trebiue să le îndeplinească cultura starter de producţie, sunt următoarele: - cultura să fie pură (să nu conţină decât microorganismele specifice); - cultura să fie activă (să realizeze fermentaţia specifică în timp normal şi să asigure o anumită aciditate ); - păstrarea în timp a însuşirilor iniţiale; - cultura trebuie să fie ţinută 5-6 ore înainte de folosire la temperatura 2 – 8 0C , cu scopul de a favoriza procesul de acumulăre a substanţelor aromatizante; - să nu fie mai veche de 24 ore (Banu ,C. ,2000) .

4.2.2. CONDIŢII DE CALITATE, DEPOZITARE SI TRANSPORT Calitatea laptelui ca materie primă şi a materiilor auxiliare se stabileşte de către personalul autorizat la recepţia lor. Transportul trebuie să se realizeze în condiţii de igienă prevăzute de normele în vigoare, în mijloace de transport şi ambalaje specifice pentru fiecare materie în parte. Condiţiile generale pe care trebuie să le îndeplinească depozitele în care se păstrează materiile prime şi auxiliare se referă la: spaţiul de depozitare, microclimatul (temperatura și umiditatea aerului precum şi curenţii de aer), ventilaţia, iluminatul, curăţenia, prevenirea infestării cu insecte şi rozătoare, modul de depozitare propriu-zis (Guzun,V.,Musteață, G.,Banu,C.,Vizireanu,C.,2001 ).

32

LUCRARE DE LICENŢĂ

4.3. PROCESE TEHNOLOGICE COMPONENTE 4.3.1. MECANISMUL PROCESULUI DE FERMENTARE Procesul de coagulare a laptelui este influenţat în mod direct de precipitarea cazeinei. Cazeina este proteina de bază din lapte şi se deosebeşte de celelalte proteine din compoziția laptelui prin faptul că ea conţine în molecula sa fosfor sub formă de acid fosforic, fiind deci o fosfoproteină. Ea se poate întâlni sub patru forme: α, β , γ și k- cazeina. Aceste forme au un conţinut diferit de fosfor si sub acţiunea cheagului se comportă diferit , astfel : - α si β cazeina precipită formând coagul; - γ cazeina rămâne în zerul care se formează - k- cazeina reprezintă un factor stabilizator al α- cazeinei și împiedică precipitarea acesteia în prezența ionilor de calciu dar poate fi degradată de către enzimele coagulante. În lapte, cazeina este legată de sărurile de calciu şi formează complexul cazeino - fosfocalcic. Procesul de precipitare a cazeinei din lapte poate fi influemțat de următorii factori: - adăugare de acid,alcool sau săruri; - acţiunea enzimelor coagulante; În cazul în care se adaugă un acid, precipitarea cazeinei are loc atunci când se ajunge la punctul izoelectric, ce corespunde unui pH de 4.6. Fenomenul se datorează modificării stării coloidale a cazeinei, concomitent cu scăderea valorii pH – ului și odată cu eliminarea unei părți din calciul fixat .Precipitarea lentă a cazeinei are loc sub acţiunea acidului lactic, ce se obține prin fermentaţie de către bacteriile lactice, care au rol în obţinerea diferitelor produse lactate acide. Acţiunea enzimelor coagulante (cheag, pepsina) produce denaturarea cazeinei, proces care se finalizează prin precipitarea acesteia. Această precipitare este determinată de prezenţa sărurilor de calciu în lapte şi se produce astfel: Cazeină + enzimă coagulantă = paracazeină Paracazeină + săruri de calciu = paracazeinat de calciu Enzimele coagulante modifică structura K-cazeinei, provocând astfel diminuarea rolului protector al acesteia iar α şi β-cazeina, care formează complexul cazeinic, intră în reacţie cu ionii de calciu, obţinând astfel coagulul de lapte. K-cazeina, care are rolul de a declanșa procesului de coagulare, are un caracter amfipatic. Ea este constituită dintr-o parte hidrofobă care reprezintă 2/3 din moleculă şi o parte hidrofilă care reprezintă 1/3 din moleculă. Partea hidrofobă se leagă de α şi βcazeină prin intermediul unor grupări NH2, cealaltă parte având o grupare terminală anionică orientată spre exteriorul submicelei. 33

LUCRARE DE LICENŢĂ

Aceste două părţi componente ale K-cazeinei sunt unite prin legătura peptidica [fenil alanina 105-metionina 106], legătură ce va fi scindată de speciile acide,ducând astfel la o asociere a micelelor de cazeină cu formare de coagul. Acest fenomen se explică prin dispariţia încărcărilor periferice negative, ceea ce în mod normal ar fi dus la respingerea electrostatică dintre cele două micele încărcate negativ. Mecanismul de coagulare se desfăşoară în două etape: -în primă etapă legătura peptidică este ruptă de către enzimele coagulante, obținându-se astfel din molecula de K-cazeina cele două părţi :hidrofilă şi hidrofobă. Partea hidrofilă (anionică), este un glicomacropeptid și va trece în plasma laptelui, iar partea hidrofobă, care este insolubilă, va rămâne ataşată de restul cazeinei; - în etapa a doua are loc coagularea propriu-zisă. K-cazeina este scindată și determină scăderea micelelor de cazeină, moment din care respingerea electrostatică încetează dar se formează structuri de filamente, iniţial într-o condensare liniară, care vor forma ulterior o reţea tridimensională ce va îngloba globulele de grăsime şi pungi de zer. Procesul de coagulare poate fi influenţat de următorii factori: - temperatura optimă a enzimei coagulante; - cantitatea de săruri de calciu din lapte; - pH- ul; - conţinutul de substanţă uscată. Pentru a vedea dacă laptele se încadrează în normele prevăzute pentru realizarea procesului de coagulare, acesta va fi supus unor teste, cum ar fi: - testul de fermentaţie; - testul de coagulare; - testul de clasificare a laptelui. Precipitarea cazeinei se realiza şi prin adăugarea unei reduse cantităţi de alcool. Acest proces poate fi folosit şi la determinarea prospeţimii laptelui deoarece laptele uşor acidifiat are nevoie de o concentraţie mai redusă de alcool în vederea precipitării cazeinei. De asemenea ,cazeina poate precipit şi sub acţiunea sărurilor grele, cu care formează complecşi proteici insolubili. Se folosește în special soluţia de sulfat de cupru, pentru defecare şi obţinerea unui zer limpede care va permite realizarea unor analize ulterioare. Cazeina, ca şi alte substanţe proteice din lapte, pot fi hidrolizate sub acţiunea diferitelor microorganisme (Costin G.M.,2005).

4.3.2. ELEMENTE DE TERMODINAMICĂ ŞI CINETICĂ 34

LUCRARE DE LICENŢĂ

Procesul de coagularea laptelui are loc prin transformarea cazeinei în paracazeină, conform următoarei scheme reacţională: cazeină + proteine lactice agent de coagulare paracazeină + proteine serice Ca2+ paracazeinat de calciu (coagul insolubil ) Cazeina este cea mai importantă componentă proteică a laptelui şi poate fi identificată prin tehnica numită electroforeză. Molecula acestei proteine conţine sulf şi o serie de radicali pe bază de potasiu, în lapte este asociată acidului fosforic, motiv pentru care este considerată ca fiind o fosfoproteină. Astfel, cazeina se deosebeşte de celelalte substanţe prin conţinutul său ridicat de fosfor şi prin modul în care ea reacţionează în prezenţa enzimelor . Prin interacţiunea cazeinei cu calciul şi cu potasiul din plasmă, aceasta se stabilizează sub o formă coloidală „solubilizată” în mediile apoase care conţin săruri de calciu şi magneziu, numită colcomplexul cazeino-fosfo-calcic. Stabilitatea acestui complex în plasmă se poate explica pe baza fundamentelor teoretice ale chimiei micelelor, conform cărora există un echilibru chimic între cationii complexaţi şi ionii aflaţi în mediu apos. Orice modificare a polarităţii mediului apos determină destabilizarea acestui echilibru, în special sub acţiunea acidităţii. Astfel, scăderea pH-ului până la o valoare de 4,6, la temperatură normală poate provoaca o precipitare a cazeinei în proporţie de 80%, restul regăsindu-se în zer. Cazeina deține un rol foarte important în procesele tehnologice de obţinere a iaurtului. Procesul de coagulare este, un proces chimic, indiferent de natura agentului care îl declanşează (temperatură, aciditate, enzime, etc.) Coagularea proteinelor constă într-o reticularea accentuată a globulelor de proteină, determinată de crearea de legături chimice stabile într-o structură tridimensională, semi-solidă şi gelatinoasă, care înglobează particule de materie grasă şi pungile de zer. În laptele proaspăt, cazeina se prezintă sub formă de particule de dimensiuni mai mici decât cele ale globulelor de materie grasă. Procesele de coagulare a diferitelor forme de cazeină sunt procese cinetice şi termodinamice, în sensul că ele sunt favorizate de creșterea temperaturii şi de mărirea timpului, dar fiind, în primul rând catalitice, aceste procese se accentuează pe măsură ce creşte aciditatea mediului. Pentru a înţelege procesul de coagulare, este necesar să se cunoască proprietăţile micelelor de cazeină şi mecanismul intim al coagulării laptelui (Nistor, D.I., Abdelkrim A., Miron, N.D., 2006 ).

4.3.3. MODELE MATEMATICE DE BILANŢ Bilanţul de materiale (de masă)este forma cantitativă în care se exprimă transformarea materialelor într-un proces tehnologic, sau expresia matematică a acestor transformări şi se bazează pe legea conservării materiei, conform căreia masa tuturor 35

LUCRARE DE LICENŢĂ

materialelor care intră în fabricaţie trebuie să fie egală cu masa tuturor produselor rezultate din proces. M i + M e= Mj + M r în care : M i - masa materialelor introduse în proces; M e - masa materialelor existente în instalaţie; M j - masa materialelor ieşite din proces; M r - masa materialelor rămase în instalaţie. Bilanţul de materiale reprezintă expresia matematică a transformărilor cantitativ-calitative ale materialelor care intră şi ies dintr-un proces tehnologic sau operaţie, precum şi pierderile care au loc la fiecare etapă tehnologică. Cunoaşterea cantităţilor sau debitelor de materiale, a transformărilor pe care acestea le suferă la trecerea prin instalaţii sau utilaje este deosebit de important atât pentru proiectarea lor cât şi pentru analiza economică şi conducerea proceselor de fabricaţie (Gavrilă L., 2000). Bilanţul de materiale are la bază legea conservării materiei, definită prin relaţia: Σ Mi = Σ Mie + ΣMr + ΣP în care: Mi – reprezintă cantitatea de materiale intrate în procesul tehnologic; Mie – reprezintă cantitatea de materiale ieşite la sfârșitul procesului tehnologic; P – reprezintă cantitatea de materiale pierdute. Pe baza bilanţului de materiale al unei instalaţii se depistează toate pierderile şi astfel se poate acţiona pentru micşorarea lor şi pentru stabilirea consumurilor specifice şi a randamentelor de fabricaţie, factori importanți în procesul de producţie. Consumul specific reprezintă raportul dintre cantitatea de materie primă şi auxiliară folosită şi cantitatea de produs finit care s-a obţinut. Randamentul se definește ca fiind este raportul dintre cantitatea de produs finit care se obţine dintr-o cantitate de materie primă şi auxiliară şi cantitatea de produs finit care ar fi trebuit să se obţină teoretic din materia primă consumată. Din cauza pierderilor care apar în procesul de fabricaţie, randamentul este întotdeauna subunitar. Aşa cum bilanţul de materiale este expresia legii conservării materiei, bilanţul energiilor este expresia principiului conservării energiei. Bilanţul energiilor permite: urmărirea fluxurilor energetice printr-o instalaţie, stabilirea randamentelor energetice și dimensionarea unor utilaje. Ecuaţia generală de bilanţ energetic are forma: Σ Ei + Σ Ea = Σ Er + Σ Ee ,în care: Ei - energiile existente în sistem la momentul iniţial, Ea - energiile intrate (alimentate) în sistem, Er - energiile rămase în sistem în momentul final, Ee - energiile ieşite din sistem. În cazul nostru se calculează cantităţile de apă şi abur necesare pentru încălzirea, termostatarea şi răcirea iaurtului. Bilanţul de materiale se poate exprima sub forma unui bilanţ parţial sau a unui bilanţ global de materiale (Nistor D.I., Azzouz A., Miorn ,N.D., 2006 ). Unitatea industrială de fabricare a iaurtului cu adaos de fructe procesează, în vederea obţinerii acestuia, 3000 kg/sarjă lapte integral, regimul de lucru este de 8 h

36

LUCRARE DE LICENŢĂ

producţie/zi, ceea ce denotă că se lucrează într-un singur schimb. Regimul tehnologic al procesului este discontinuu. Laptele integral are o grăsime de 3,5%. Laptele se normalizează la 2,8% grăsime cu ajutorul laptelui praf smântânit. Densitatea laptelui normalizat este de 1,029 g/L. Stabilizatorul se adaugă în proporţie de 0,3%, zahărul în proporţie de 8% şi fructele 10%. Cultura de bacterii cu care se însămânţează se adaugă în proporţie de 2%. Se porneşte de la o cantitate de 3t/şarjă lapte integral. Debit masic : 3000kg /şarjă lapte integral = 3000 kg/8 h = 375 kg/oră = 0,10416 kg/ sec.

4.3.4. BILANŢUL DE MATERIALE Recepţia laptelui Li Recepţie P1=0,05%

Lrp Li= Lrp + P1 0,05 0,05  L i  3000   L rp 100 100 0,05 0,05    3000  3000   Lrp  3000   1    Lrp  2998,5kg / zi 100 100  

Li  L rp  Li  L rp

Lapte recepționat = 2998,5 kg/zi= 374,81 kg/h Li - cantitatea de lapte integral, kg/zi Lrp - cantitatea de lapte recepţionat, kg/zi; P1 - pierderi 1 la recepţia laptelui, kg/zi.

Filtrarea laptelui Lrp Filtrare P2=0,1%

Lrp = Lf+ P2

Lf 37

LUCRARE DE LICENŢĂ

0,1 0,1  L rp  2998,5   Lf 100 100 0,1 0,1   L f  2998,5  2998,5   L f  2998,5   1    L f  2995,51kg / zi 100 100   L rp = L f + L rp 

Lapte filtrat =2995,51 kg/zi= 374,43 kg/h Lrp - cantitatea de lapte recepţionat, kg/zi Lf - cantitatea de lapte filtrat, kg/zi P2 - pierderi 2 la filtrarea laptelui, kg/s. Răcirea şi depozitarea Lf Răcirea P3=0,05% 0,05L 0,05 L f = L rd + L f   rd L rd  L f  2995,51  100 100 0,05 0,05   L rd  2995,51  2995,51   Lrd  2995,51   1    Lrd  2994,02kg / zi 100 100  

Lf = Lrd+ P3

Lapte răcit și depozitat = 2994,02 kg/zi =374,25kg/h Lf - cantitatea de lapte filtrat, kg/zi; Lrd - cantitatea de lapte răcit și depozitat, kg/zi; P3 - pierderi 3 la răcirea laptelui, kg/zi.

Curăţire Lrd Curăţire P4=0,2%

Lc Lrd = Lc+ P4 0,2 0,2  L c  L rd  2994,02  100 100 0,2 0,2   L c  2994,02  2994,02   Lc  2994,02   1    Lc  2988,04kg / zi 100 100   L rd = L c + L rd 

Lapte curățit = 2988,04 kg/zi = 374,75 kg/h Lrd - cantitatea de lapte racit si depozitat, kg/zi; Lc - cantitatea de lapte curăţit, kg/zi; 38

LUCRARE DE LICENŢĂ

P4 - pierderi 4 la curăţirea laptelui, kg/zi. Normalizare Lc Lapte praf smântânit

Normalizare

0,1%grăsime

P5=0,3%

Lc + Ls = Ln+ P5 Lapte curăţit 3,5% grăsime

Ln 2,7părţi 2,8% grăsime

Lapte smântânit 0.1% grăsime 2988,04kg lapte ………………….…. 2,7 părţi x kg lapte ……………………………..0,7 părţi x= 2988,04  0,7 2,7

0,7părţi

= 774,67kg lapte praf smântânit cu 0,1% grăsime pentru a normaliza

laptele integral curăţit de 3,5% grăsime la 2,8% grăsime. 2988,04+ 774,67 = LN + 0,3  2998,04 + 774,67  100

Ln = 3762,71 – 11,28  Ln= 3751,43kg/zi Lapte normalizat = 3751,43kg/zi = 468,28 kg/h Lc - cantitatea de lapte curăţit, kg/zi; Ln - cantitatea de lapte normalizat, kg/zi; Ls - cantitatea de lapte smântânit, kg/zi; P5 - pierderi 5 la normalizarea laptelui, kg/zi. Omogenizare Ln Stabilizatori 0,3% Omogenizare Zahăr 8%

Ln +St+Z=Lo+P6

P6=0,5%

Lo 0,3 8  3751,43   3751,43  Lo  P6 100 100 0,5 0,5 4062,79 = Lo  4062,79   Lo  4062,79 - 4062,79   4042,48kg / zi 100 100

3751,43 

Lapte omogenizat = 4042,48 kg/zi=505,31 kg/h Ln - cantitatea de lapte normalizat, kg/zi; Lo - cantitatea de lapte omogenizat, kg/zi; 39

LUCRARE DE LICENŢĂ

Z - cantitatea de zahăr, kg/zi; St - cantitatea de stabilizatori, kg/zi; P6 - pierderi 6 la omogenizarea laptelui, kg/zi. Pasteurizare Lo Pasteurizare

P7=0,2%

Lp Lo = Lp+ P7 2 2  L p  L o  4042,48  100 100 2 2   L p  4042,48  4042,48   L p  4042,48   1    L p  3961,64kg / zi 100 100   Lo = Lp + Lo 

Lapte pasteurizat = 3961 ,64 kg/zi =495,20 kg/ h Lo - cantitatea de lapte omogenizat, kg/zi; Lp - cantitatea de lapte pasteurizat, kg/zi; P7 - pierderi 7 la pasteurizarea laptelui, kg/zi Răcirea şi dozarea fructelor Lp

Fructe 10%

Răcire şi dozare fructe

P8=0,5%

Lp +F = Lr2+ P8

Lr2

0,5 10 0,5  10    L p + F  3961,64   3961,64  L r2   3961,64   3961,64  100 100 100  100  0,5  4357,8   4357,8  Lr 2  4336,01kg / zi 100

L p + F = L r2 + Lr 2

Lapte răcit2 = 4336,01kg/zi = 542,00 kg/ h Lp - cantitatea de lapte pasteurizat, kg/zi; Lrc - cantitatea de lapte cu fructe răcit, kg/zi; F - cantitatea de fructe, kg/zi; P8 - pierderi 8 la răcirea laptelui, kg/zi. Însămânţarea Lr2 Culturi 2%

Însămânţare

P9=0,05%

Lîn

40

LUCRARE DE LICENŢĂ

Lr2 + Cl = Li+ P9 r2

2 0,05  2  L r2  L in  L r2   L r2  100 100  100  2 0,05  2   4336,01   4336,01    4336,01   4336,01  L in  4336,01  86,72  2,21  Li 100 100  100 

 Cl = L in + P9  L r2 

L in

Lapte însămânțat= 4420,52kg/zi =552,56 kg/h Lrc - cantitatea de lapte cu fructe răcit, kg/zi; Lîn - cantitatea de lapte însămânţat, kg/zi; Cl - cantitatea de culturi, kg/zi; P9 - pierderi 9 la însămânţarea laptelui, kg/zi. Termostatare Lîn Termostatare

P10=0,05%

I Lin= I + P1 L in  I  L in  P10  I  L in  4420,52 

0,05 100

0,05   I  4420,52   1    I  4418,31kg / z 100  

Iaurt = 4418,31 kg/zi = 552,28 kg/h Lîn - cantitatea de lapte însămânţat, kg/zi I - cantitatea de iaurt, kg/zi P10 - pierderi 10 la termostatarea laptelui, kg/zi. Prerăcirea I

Prerăcirea

P11=0,1%

Ipr I = Ipr+ P11 0,1  0,1    = I pr + I  P11  I pr  I   1    I pr  4418,31   1   100  100    I pr  4413,9kg / zi

41

LUCRARE DE LICENŢĂ

Iaurt prerăcit = 4413,9 kg/zi = 551,73 kg /h I - cantitatea de iaurt, kg/zi; Ipr - cantitatea de iaurt prerăcit, kg/zi; P11 - pierderi 11 la prerăcirea iaurtului, kg/zi. Răcirea Ipr Răcirea

P12=0,1%

Ir Ipr = Ir + P12 0,1  0,1    I pr = I r + I pr  P12  I r  I pr   1    I r  4413,9   1    4409,49kg / z 100  100   

Iaurt răcit = 4409,49 kg/zi = 551,18 kg/h Ipr - cantitatea de iaurt prerăcit, kg/zi; Ir - cantitatea de iaurt răcit, kg/zi; P12 - pierderi 12 la răcirea iaurtului, kg/zi. Ambalarea Ir Ambalaj

Ambalare

P13=0,35%

Ia

A+Ir = Ia+ P13

0,35   I r  A = I a + I r  P13  I a  A  I r   1    100   0,35   I a  146,98  4409,49   1    4540,53kg / zi 100  

Iaurt ambalat=4540,53 kg/zi = 567, 56 kg/h Ir - cantitatea de iaurt răcit, kg/zi; Ia - cantitatea de iaurt ambalat, kg/zi; P13 - pierderi 13 la ambalarea iaurtului, kg/zi. Depozitare Ia Depozitare

P14=0,05%

Id

42

LUCRARE DE LICENŢĂ

Ia = Id+ P14 0,05  0,05    I a = I d + I a  P14  I d  I a   1    I d  4540,53   1    4538,26kg / zi 100  100   

Iaurt depozitat =4538,26 kg/zi = 567,28 kg/h Ir - cantitatea de iaurt răcit, kg/zi; Id - cantitatea de iaurt depozitat, kg/zi; P14 - pierderi 14 la depozitarea iaurtului, kg/zi. Cantitatea de iaurt cu adaos de fructe depozitat anual este: 4538,26 kg/zi kg/8 h x 252 zile/an = 1143641,52 kg iaurt/an Bilanțul de materiale efectuat pentru obţinerea iaurtului cu adaos de fructe este prezentat în tabelul 5, iar bilanțul global în tabelul 6. MARERIALE INTRATE MATERIALE IEȘITE Nr. Denumire UM Cantitate Nr. Denumire U.M. Cantitate crt. crt. Lapte Kg/zi 3.000 1. Lapte Kg/zi 2998,5 1 integral recepționat Pierderi Kg/zi 1,5 Total Kg/zi 3000 Kg/zi 3000 2 Lapte Kg/zi 2998,5 2 Lapte filtrat Kg/zi 2995,51 pierderi Kg/zi 2,99 recepționat Total Kg/zi 2998,5 Kg/zi 2998,5 Lapte filtrat Kg/zi 2995,51 3 Lapte răcit Kg/zi 2994,02 3 și depozitat Pierderi Kg/zi 1,49 Total Kg/zi 2995,51 Kg/zi 2995,51 Lapte răcit și Kg/zi 2994,02 4 Lapte Kg/zi 2988.04 4 depozitat curățit Pierderi Kg/zi 5,98 Total Kg/zi 2994,02 Kg/zi 2994,02 Lapte curățit Kg/zi 2988.04 5 Lapte Kg/zi 3751,43 5 normalizat Lapte praf Kg/zi 774,67 Pierderi Kg/zi 11.28 Total Kg/zi 3762,71 Kg/zi 3762,71 Lapte Kg/zi 3751,43 6 Lapte Kg/zi 4042,48 6 normalizat omogenizat Stabilizatori Kg/zi 11,25 Pierderi Kg/zi 20,31 Zahăr Kg/zi 300,11 Total Kg/zi 4062,79 Kg/zi 4062,79 Lapte Kg/zi 4042,48 7 Lapte Kg/zi 3961,64 7 omogenizat pasteurizat Pierderi Kg/zi 80,84 Total Kg/zi 4042,48 Kg/zi 4042,48 Lapte Kg/zi 3961,64 8 Lapte Kg/zi 4336,01 8 răcit ,fructe pasteurizat 43

LUCRARE DE LICENŢĂ

Fructe Total 9

Lapte răcit ,fructe Culturi lactice

Total Lapte însămânțat

10

Kg/zi Kg/zi Kg/zi

396,16 4357,8 4336,01

Kg/zi

86,72

Kg/zi Kg/zi

4422,73 4420,52

Pierderi 9

10

Lapte însămânțat Pierderi

Iaurt Pierderi

Total Iaurt

Kg/zi Kg/zi

4420,52 4418,31

11

11

Iaurt prerăcit Pierderi

Total Iaurt prerăcit

Kg/zi Kg/zi

4418,31 4413,9

12

12 Total 13

Iaurt răcit Ambalaj

Total 14

Iaurt ambalat

Kg/zi Kg/zi

4413,9 4409,49

Kg/zi Kg/zi Kg/zi

146,98 4556,47 4540,53

13

14

Iaurt răcit Pierderi Iaurt ambalat Pierderi Iaurt depozitat Pierderi

Kg/zi Kg/zi Kg/zi

21,79 4357,8 4420,52

Kg/zi

2,21

Kg/zi Kg/zi

4422,73 4418,31

Kg/zi Kg/zi Kg/zi

2,21 4420,52 4413,9

Kg/zi Kg/zi Kg/zi

4,41 4418,31 4409,49

Kg/zi Kg/zi Kg/zi

4,41 4413,9 4540,53

Kg/zi Kg/zi Kg/zi

15,94 4556,47 4538,26

Kg/zi Kg/zi

2,27 4540,53 4715,89

Total Kg/zi 4540,53 Total 4715,89 Tabel 5 Bilanţ de materiale pentru obţinerea iaurtului cu adaos de fructe Cantităţi intrate Lapte integral

U.M. (kg) 3000

Cantităţi ieşite Iaurt cu adaos de fructe

U.M. (kg) 4538,26

Lapte praf smântânit

774,67

P1

1,5

Stabilizatori

11,25

P2

2,99

Zahăr

300,11

P3

1,49

Culturi de bacterii

86,72

P4

5,98

Fructe

396,16

P5

11,28

Ambalaje

146,98

P6

20,31

P7

80.84

P8

21,79

P9

2.21

44

LUCRARE DE LICENŢĂ

TOTAL

P10

2.21

P11

4,41

P12

4,41

P13

15,94

P14

2,27

4715,89

4715,89

Tabel 6 Bilanţul global de materiale Randamentul în iaurt se poate calcula pe baza rezultatelor producţiei: 

100  Ci % C mp

Ci– cantitatea de iaurt obţinută, kg; C mp – cantitatea de materii prime folosite la fabricarea iaurtului, kg. 

100  3000  63,61% 4715,89

Cs-consumul specific Cs 

Cmp Ci

Cs 

4715,89  1,57 3000

Consum specific = 4715,89/3000 = 1,57 kg iaurt/kg lapte integral

4.3.5. BILANŢUL TERMIC a) Răcirea laptelui - lapte: 16 – 40C - apă rece: 2 – 120C Se scrie ecuaţia de bilanţ termic şi se calculează debitul de apă necesar răcirii laptelui: Lf Apă rece 20C

160C

Răcire Lr 40C

Apă uzată 12 0C

Qap + QLf = Qap uz + QLr + Qp (m ap  Cp ap  Tap ) + (m Lf  Cp Lf  TLf ) = (m ap uz  Cp ap uz  Tap uz ) + (m Lr  Cp Lr  TLr ) + Qp  m  Cp med  T  ap  (m  Cp med  T) L  Q p

Qp =

0,1  (m  Cp med  T) L 100

0,2  374,25  374,43    3885,3  16  4     3885,3  16  4   3600 100 3600    

(m ap  4202  (12 - 2) = 

42020



map = 4845,49 + 9,69 45

LUCRARE DE LICENŢĂ

map 

4855,18 42020

map = 0,116 kg/s = 417,6 kg/h map - debitul de apă necesar pentru realizarea răcirii, kg/s; Cpap - căldura specifică a apei la temperatura sa medie de 70C, J/kg  K; ΔTap – diferenţa de temperatură a apei, 10 K; mLf - cantitatea de lapte supusă răcirii, kg/s; mLr - cantitatea de lapte răcit, kg/s; CpL - căldura specifică a laptelui la temperatura sa medie de 100C, J/kg  K; ΔTL - diferenţa de temperatură a laptelui 12 K; b) Preîncălzirea iniţială a laptelui: - lapte: 6 – 280C - apă caldă: 75 – 650C

Se scrie ecuaţia de bilanţ termic şi se calculează debitul de apă necesar preîncălzirii iniţiale a laptelui: Lo Apă caldă 750C

60C

Preîncălzire 1 Lpr1 280C

Apă uzată 65 0C

Qap + QLo = Qap uz + QLpr1 + Qp

(m ap  Cp ap  Tap ) + (m Lo  Cp Lo  TLo ) = (m ap uz  Cp ap uz  Tap uz ) + (m Lpr1  Cp Lpr1  TLpr1 ) + Qp

 m  Cp med  T  ap  (m  Cp med  T) L  Q p

0,66  495,20  505,31    3912,75   28  6     3912,75   28  6   100  3600  3600    11999,14  79,19

(m ap  4190  (75 - 65) =  41900  m ap

12078,77 41900  0,288kg / s  1036,8kg / h

m ap  m ap

map - debitul de apă necesar pentru realizarea preîncălzirii 1, kg/s; Cpap - căldura specifică a apei la temperatura sa medie de 700C, J/kg  K; ΔTap – diferenţa de temperatură a apei 10 K; mL 0 - cantitatea de lapte supusă preîncălzirii 1, kg/s; mL pr1- cantitatea de lapte preîncălzit 1, kg/s; CpL - căldura specifică a laptelui la temperatura sa medie de 170C, J/kg  K; ΔTL - diferenţa de temperatură a laptelui 22 K. c) Preîncălzirea a doua a laptelui: - lapte: 28 – 650C - apă caldă: 80 – 600C Se scrie ecuaţia de bilanţ termic şi se calculează debitul de apă necesar preîncălzirii a doua a laptelui:

46

LUCRARE DE LICENŢĂ

Lpr1 Apa caldă 800C

280C

Preîncălzire 2 Lpr2 650C

Apa uzată 60 0C

Qap + QLpr1 = Qap uz + QLpr2 + Qp (m ap  Cp ap  Tap ) + (m Lpr1  Cp pr1  Tpr1 ) = (m ap uz  Cp ap uz  Tap uz ) + (m Lpr2  Cp Lpr2  TLpr2 ) + Qp

m



0,66  495,20  505.31    4190  (80 - 60) =   3959,45   65  28     3959,45   65  28  100  3600  3600   41900  m ap  20543,32  135,59 ap

20678,91 41900  0,493kg / s  1774,8kg / h

m ap  m ap

map - debitul de apă necesar pentru realizarea preîncălzirii 2, kg/s; Cpap - căldura specifică a apei la temperatura sa medie de 700C, J/(kg·K); ΔTap – diferenţa de temperatura a apei 10 K; mL pr1- cantitatea de lapte supusă preîncălzirii 2, kg/s; mL pr2- cantitatea de lapte preîncălzit 2, kg/s; CpL - căldura specifică a laptelui la temperatura sa medie de 46,50C, J/(kg·K); ΔTL - diferenţa de temparatură a laptelui 37 K. d) Pasteurizarea propriu - zisă a laptelui: - lapte: 65 – 740C - apă caldă: 88 – 680C Se scrie ecuaţia de bilanţ termic şi se calculează debitul de apă necesar pasteurizării laptelui: Lpr2 Apă caldă 880C

650C

Pasteurizare Lp 740C

Apă uzată 68 0C

Qap + QLpr2 = Qap uz + QLp + Qp

(m ap  Cp ap  Tap ) + (m Lpr2  Cp Lpr2  TLpr2 ) = (m ap uz  Cp ap uz  Tap uz ) + (m Lp  Cp Lp  TLp ) + Qp

 m  Cp med  T  ap

m

 ( m  Cp med  T) L  Q p



0,66  495.20  505,31    4190  (88 - 68) =   4005,35   74  65     4005,35   74  65  100  3600  3600   83800  m ap  5051,65  33,34 ap

5084,99 83800  0,061kg / s  219,6kg / h

m ap  m ap

map - debitul de apă necesar pentru realizarea pasteurizării, kg/s; Cpap - căldura specifică a apei la temperatura sa medie de 780C, J/(kg·K); ΔTap – diferenţa de temperatură a apei 20 K; mL pr2- cantitatea de lapte preîncălzit 2, kg/s; mL p - cantitatea de lapte pasteurizat, kg/s; CpL - căldura specifică a laptelui la temperatura sa medie de 69,50C, J/(kg·K); 47

LUCRARE DE LICENŢĂ

ΔTL - diferenţa de temperatură a laptelui 9 K. e) Răcirea laptelui înainte de însămânţare: - lapte: 74 – 420C - apă: 10 – 280C Se scrie ecuaţia de bilanţ termic şi se calculează debitul de apă necesar răcirii laptelui înainte de însămânţare: Lp Apă 100C

740C

Răcire Lr 420C

Apă uzată 28 0C

Qap + QLp = Qap uz + QLr + Qp

(m ap  Cp ap  Tap ) + (m Lp  Cp Lp  TLp ) = (m ap uz  Cp ap uz  Tap uz ) + (m Lr  Cp Lr  TLr ) + Qp

 m  Cp med  T  ap  (m  Cp med  T) L  Q p

m



0,2  542,00  495,20    4190  (28 - 10) =   3986,28   74  42      3986,28   74  42   100  3600  3600   75420  m ap  19649,7  39,3 ap

19689 75420  0,261kg / s  939,6kg / h

m ap  m ap

map - debitul de apă necesar pentru realizarea răcirii, kg/s; Cpap - căldura specifică a apei la temperatura sa medie de 190C, J/(kg·K); ΔTap – diferenţa de temperatură a apei 18 K; mLp - cantitatea de lapte pasteurizat, kg/s; mLr - cantitatea de lapte răcit, kg/s; CpL - căldura specifică a laptelui la temperatura sa medie de 580C, J/(kg·K); ΔTL - diferenţa de temperatură a laptelui 32 K. f) Însămânţarea laptelui: - lapte: 42 – 430C - abur: 2 ata(119,60C) Se scrie ecuaţia de bilanţ termic şi se calculează debitul de apă necesar însămânţării laptelui: Lr Abur 2 ata

420C

Insămânțare Li 430C

Abur uzat 2 ata

Qab + QLr = Qab uz + QLi + Qp (m ab  h '' ) + (m Lr  Cp Lr  TLr ) = (mab uz  h ' ) + (m Li  Cp Li  TLi ) + Qp

48

LUCRARE DE LICENŢĂ

 m  l v  ab

m

 (m  Cp med  T) L  Q p



0,2  552,56  542,00    2207,6  10 3 =   3954,39   43  42     3954,39   43  42  3600 100 3600     3 2207,6  10  m ap  618,91  1,24 ab

365,49 2207600  0,00028kg / s  1,008kg / h

m ab  m ab

mab - debitul de abur necesar pentru realizarea însămânţării, kg/s; h’’ - entalpia apei sub formă de vapori (h"= 2710kJ/kg); h ' - entalpia apei sub formă lichidă (h'= 502,4kJ/kg ); lv – caldura latentă de vaporizare (lv = 2207,7kJ/kg); mLr - cantitatea de lapte răcit, kg/s; mLî - cantitatea de lapte însămânţat, kg/s; CpL - căldura specifică a laptelui la temperatura sa medie de 42,50C, J/(kg·K); ΔTL - diferenţa de temperatura a laptelui 1 K. g) Termostatarea laptelui: - lapte: 43 – (iaurt)440C - abur: 2 ata Se scrie ecuaţia de bilanţ termic şi se calculează debitul de abur necesar termostatării laptelui: Lî 430C Abur 2 ata

Termostatare I 440C

Abur uzat 2 ata

Qab + QLi = Qab uz + QI + Qp (m ab  h '' ) + (m Li  Cp Li  TLi ) = (m ab uz  h ' ) + (m I  Cp I  TI ) + Qp

 m  lv  ab

m

 ( m  Cp med  T) I  Q p



0,2  552,28  552,56    2207,6  10 3 =   3954,85   44  43     3954,85   44  43   3600  100  3600  3 2207,6  10  m ab  618,67  1,24 ab

619,91 2207600  0,00028kg / s  1,008kg / h

m ab  m ab

mab - debitul de abur necesar pentru realizarea termostatării, kg/s; h’’ - entalpia apei sub formă de vapori (h"= 2710kJ/kg); h ' - entalpia apei sub formă lichidă (h'= 502,4kJ/kg ); lv – caldura latentă de vaporizare (lv = 2207,7kJ/kg); mLî - cantitatea de lapte însămânţat, kg/s; mI - cantitatea de iaurt , kg/s; CpL - căldura specifică a iaurtului la temperatura sa medie de 43,50C, J/(kg·K); ΔTL - diferenţa de temperatură a laptelui 1 K. h) Prerăcirea iaurtului: 49

LUCRARE DE LICENŢĂ

- iaurt: 44 – 200C - apă: 10 – 240C Se scrie ecuaţia de bilanţ termic şi se calculează debitul de apă necesar prerăcirii iaurtului: 440C

I Apă 100C

Prerăcire Ipr 200C

Apa uzată 24 0C

Qap + QI = Qap uz + QIpr + Qp

(m ap  Cp ap  Tap ) + (m I  Cp I  TI ) = (m ap uz  Cp ap uz  Tap uz ) + (m Ipr  Cp Ipr  TIpr ) + Qp

 m  Cp med  T  ap

m

 ( m  Cp med  T) I  Q p



0,2  551,73  552,28    4190  ( 24 - 10) =   3939,12   44  20     3939,12   44  20   100  3600  3600   58660  m ap  14780,1  29,56 ap

14809,66 58660  0,252kg / s  907,2kg / h

m ap  m ap

map - debitul de apă necesar pentru realizarea prerăcirii, kg/s; Cpap - căldura specifică a apei la temperatura sa medie de 170C, J/(kg·K); ΔTap – diferenţa de temperatură a apei 14 K; mI - cantitatea de iaurt supusă prerăcirii, kg/s; mIpr - cantitatea de iaurt prerăcit, kg/s; CpI - căldura specifică a iaurtului la temperatura sa medie de 320C, J/(kg·K); ΔTI - diferenţa de temperatură a iaurtului 24 K. i) Racirea iaurtului: - iaurt: 20 – 60C - apă: 5 – 170C Se scrie ecuaţia de bilanţ termic şi se calculează debitul de apă necesar răcirii iaurtului: Ipr Apă 50C

200C

Răcire Ir 60C

Apă uzată 17 0C

Qap + QIpr = Qap uz + QIr + Qp

(m ap  Cp ap  Tap ) + (m Ipr  Cp Ipr  TIpr ) = (m ap uz  Cp ap uz  Tap uz ) + (m Ir  Cp Ir  TIr ) + Qp

 m  Cp med  T  ap

m

 ( m  Cp med  T) I  Q p



0,3  551,18  551,73    4190  (17 - 5) =   3921,14   20  6      3921,14   20  6   100  3600  3600   50280  m ap  8574,75  25,72 ap

8600,47 50280  0,171kg / s  2216,16kg / h

m ap  m ap

50

LUCRARE DE LICENŢĂ

map - debitul de apă necesar pentru realizarea răcirii, kg/s; Cpap - căldura specifică a apei la temperatura sa medie de 110C, J/(kg·K); ΔTap – diferenţa de temperatură a apei 12 K; mIpr - cantitatea de iaurt prerăcit, kg/s; mI r - cantitatea de iaurt răcit, kg/s; CpI - căldura specifică a iaurtului la temperatura sa medie de 130C, J/(kg·K); ΔTI - diferenţa de temperatură a iaurtului 14 K.

4.4. UTILAJELE INSTALAŢIEI PENTRU REALIZAREA TEHNOLOGIEI 4.4.1. ALEGEREA, DESCRIEREA ŞI REGIMUL DE FUNCŢIONARE A UTILAJELOR DIMENSIONATE Vana de fermentare Vana de fermentare utilizată pentru obţinerea iaurtului cu adaos de fructe este o vană cu manta prevăzută cu un agitator de tip elice care are diametrul de 800 mm, turaţia de 200 rotații /min și este confecționată din tablă de oţel inoxidabil cu grosimea de 4 mm. În această vană are loc procesul de fermentare a laptelui de la temperatura de 420C la temperatura de 430C , cu ajutorul aburului cu presiunea p = 2 ata care condensează în manta. Vana are o capacitate utilă de 2,94m 3, formă cilindrică verticală, cu fund şi capac plan. Mantaua se dispune pe întreaga înălţime a vanei. Raportul H/D este de 1, iar coeficientul de umplere φ = 0,90. Pasteurizatorul cu plăci Pasteurizatoarele cu plăci sunt acele utilaje în care se realizează încălzirea laptelui până la temperatura de 74oC, cu scopul distrugerii microorganismelor dăunătoare existente în lapte. Caracteristicile plăcii Tehnofrig T-5000 sunt prezentate în tabelul 7: Parametri Tehnofrig T-5000 Tehnofrig T-5000 Lungime, mm 990 Lăţime, mm 250 Grosime, mm 1 Aria suprafeţei de transfer, A0, m2 0,18 Distanţa dintre plăci, δc, mm 3 Aria secţiunii de curgere, S0, m2 636×10-6 Diametrul echivalent, dech., mm 6 Grosimea plăcii de capăt, δpc, mm 110 51

LUCRARE DE LICENŢĂ

Grosimea plăcii intermediare, δpi, mm 72 Tabelul 7Caracteristici tehnice ale pasteurizatorului Tehnofrig T-5000 (Codoban,J.,Codoban,I.,2006 )

4.4.2. DIMENSIONAREA TEHNOLOGICĂ A UTILAJELOR Vana de fermentare Vana de fermentare este alcătuită din două mantale confecționate din o țel inoxidabil: o manta interioară prevăzută cu pereţi dubli pe cea mai mare parte, între care circulă aburul, folosit ca agent de încălzire şi o manta exterioară. Între cele două mantale se află un strat izolator termic. Vana este susţinută de 3 picioare reglabile care îi asigură poziţia verticală. Vana are o construcția conice orientată cu vârful în jos, iar conducta de golire este montată în partea cea mai de jos a conului, ceea ce permite golirea completă a vanei. Laptele se introduce în vană printr-un racord amplasat la partea superioară a vanei. Încălzirea sau răcirea vanei se realizează prin intermediul aburului care, după ce străbate un filtru, întră într-o ţeavă circulară prevăzută cu găuri multiple montată în partea superioară, între pereţii dubli. De aici, aburul trece sub formă de şiroaie scăldând peretele. Evacuarea aburului se realizează prin dopul de curăţire. La partea superioară a vanei sunt amplasate: motorul şi reductorul agitator, uşa de vizitare, racordul de alimentare cu lapte şi racordul de intrare a apei de spălare. Pentru a asigura uniformizarea temperaturii în toată masa laptelui, vana este prevăzută cu un agitator, ale cărui piese sunt confecționate din oţel inoxidabil. Antrenarea agitatorului se realizează cu ajutorul unui motor, prin intermediul unui reductor cu melc. Legătura dintre axul reductorului şi axul agitatorului este realizată printr-un antrenor special ce permite ridicarea agitatorului cu aproximativ 60 mm în caz de nevoie, fără a necesita demontarea reductorului. În partea interioară, axul agitatorului se sprijină pe un lagăr de alunecare axial. Puterea de antrenare şi turaţia agitatorului sunt suficiente pentru asigurarea unei agitări eficace şi liniştite (Codoban, J.,Codoban,I.,2006 ). Li

Ab H

Hl 52

LUCRARE DE LICENŢĂ

Ab Fig. nr. 5 Vana de fermentare Dimensiunile geometrice ale vanei de fermentare se determină astfel: 

m m 3000 V    2,94m 3lapte V  1020,9

Vu=2,94 m3 V 2,94 Vt  u   3,27 m3  0,9 

  D2 3,14  D3 H  3 , 27   D  3 4,17  1,61m  4 4  H D  D  1,61m  H  1,61m Debitul de abur necesar se determină din ecuaţia de bilanţ termic:  Vt 

m ab  0,00028kg / s

Pentru calculul coeficientului total de transfer de căldură se poate aplica formula pentru peretele plan întrucât: De 2 Di k

1 1  1   1   2 



W 

2



 m K 

Coeficientul parţial de transfer de căldură, α1, se calculează pentru condensarea aburului pe pereţi verticali cu relaţia: 1  1,15  4

3   2  lv  g   t  H l





W 

2



 m K 

( Macovei,V. ,2001 )

t  tcond  t p1  5 C 0

Deoarece D t < 30...400 C valorile lui λ, ρ şi η se iau pentru condensat (apă) la temperatura de condensare. Hl – înălţimea maximă a suprafeţei verticale pe care condensează vaporii. H l  1,45m

53

LUCRARE DE LICENŢĂ

  D2  Hl V 4  u  Vt   D2  H (Macovei, V.,2001) 4 H    l  H l  0,90  1,61  1,449  1,45m H 1  1,15  4

0,687 3  943 2  2207,2  10 3  9,81 0,231  10

3

 7813,8

 5  1,45





W 

2



 m K 

g – acceleraţia gravitaţională (9,81). Coeficientul parţial de transfer de căldură convectiv, α 2, se calculează pentru lichide cu agitare conform formulei: Nu  C  Re

Nu 

m

  da 

 Pr

0,33

  p 



; Re 



0,14



  

  n  d a2 

; Pr 

C p 



(Gavrilă,L.,2007)

D – diametrul interior al recipientului; da – diametrul descris de paletele agitatorului, m; n – turaţia, rot./s. Pentru vase cu manta: C = 0,36 şi m = 0,66. Re 

Pr 

1020,9  200  0,8 2 60  1,04  10 3

 2094153,84

3887,62  1,04  10 3  8,85 0,515

Nu  0,36  2094153,84 0,66  8,85 0,33  10,14  10962,81

2 

k

Nu   10962,81  0,515   7057,31 da 0,8





W 

2



 m K 

1 1   1845,77 1  1 1 0,004 1     1   2 7813,8 14,7 7057,31 



W 

2



 m K 

Aria suprafeţei de transfer termic rezultată din geometria vasului se calculează cu relaţia: A

  D2 3,14  1,612    D  Hl  A   3,14  1,61  1,45  2,03  7,33  9,36m 2 4 4

Pasteurizatorul cu plăci Pasteurizatorul se utilizează în industria laptelui pentru a distruge formele vegetative ale microorganismelor existente în lapte. Pasteurizatorul cu plăci este format dintr-o serie de plăci confecționate din oţel inoxidabil, strânse una lângă alta, alcătuind secţiuni separate în care se realizează schimbul de căldură și care formează mai multe secţiuni (zone), astfel: - zona de recuperare I în care are loc preîncălzirea iniţială a laptelui de la temperatura de 5-100C la temperatura de 35-400C prin circulaţia în contracurent cu laptele cald pasteurizat; 54

LUCRARE DE LICENŢĂ

- zona de recuperare II în care se produce preîncălzirea a doua a laptelui de la temperatura de 35-400C la temperatura de 55-600C, tot datorită laptelui pasteurizat; - pasteurizarea propriu-zisă, unde laptele ajunge temperatura dorită în funcţie de regimul ales; - menţinerea la temperatura de pasteurizare ,pentru o perioadă scurtă; - zona de răcire cu apă ,în care temperatura laptelui scade la 15-250C; - zona de răcire finală, în care laptele care iese din secţiunea de recuperare II ajunge la temperatura de 4-60C, datorită circulaţiei în contracurent cu apa răcită la temperatura de 0-40C. Pasteurizatorul de lapte se montează în cadrul instalaţiei de pasteurizare și cuprinde: aparatul de pasteurizare, un vas cu plutitor, o pompă centrifugă pentru lapte, un ventil de recirculare, un boiler pentru prepararea apei calde, o pompă centrifugă pentru apa caldă, armături, conducte şi robinete. Fazele punerii în funcţiune a aparatului de pasteurizare cu plăci constau în: umplerea aparatului cu apă rece necesară pentru clătire, pornirea în regim de spălare până când apa ajunge la temperatura 650C, trecerea pe un regim automat şi alimentarea cu lapte prin cădere liberă în vasul cu plutitor şi evacuarea apei calde din aparat fără ca să se piardă laptele în apa evacuată şi fără a se amesteca laptele cu apa. Laptele intră în zona de recuperare ,unde se preîncălzește pe baza laptelui pasteurizat până la temperatura de 35 0C, moment în care părăseşte pasteurizatorul pentru a putea să pătrundă în separatorul centrifugal, unde are loc reglarea conţinutului de grăsime. În continuare, laptele pătrunde în pasteurizator în a doua zonă de recuperare, unde se încălzește până la temperatura de 57,2 0C.După ce este menţinut la această temperatură timp de 20 s, în zona de menţinere, laptele intră în zona de recuperare unde începe să se răcească, datorită cedării căldura laptelui crud. Urmează traversarea zonei de răcire şi în final părăsirea pasteurizatorul cu temperatura de 40C(Abdelkrim Azzouz, 2002). a) Dimensionarea zonei de recuperare I: Cantitatea de lapte omogenizat care intră în prima zonă de recuperare este: mLo= 505,15 kg/h Cantitatea de apă ce intră în prima zonă de recuperare este: map= 748,8kg/h Laptele intră în prima zonă de recuperare cu temperatura de 6 oC şi iese la 28oC, iar apa caldă intră cu temperatura de 75oC şi iese cu temperatura de 65oC. Viteza de circulaţie a laptelui se admite iniţial υ lp = 1,99·10-2 m/s. Se determină numărul de canale m2 care asigură circulaţia laptelui, din relaţia: mLo  m2  S0  lp  

505,15  m2  636  10 6  1,99  10 2  1029,9 3600 m2  10,85  11canale

m2 – numărul de canale pentru lapte Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m2 = 11 canale şi se recalculează viteza de circulaţie a laptelui: mLo 505,15   realalp   m2  S 0   3600  11  636  10  6  1029,9 505,15  realalp   0,019m / s 25711,98

 realalp 

55

LUCRARE DE LICENŢĂ

Pentru calculul coeficientului parţial de transfer de căldură prin convecţie, α2, se foloseşte ecuaţia criterială: Nu   d ech Nu  C  Re m  Pr n  

2 

( Gavrilă ,L. , 2000 ) Pentru placa Tehnofrig 5000 constantele au următoarele valori: C = 0,0645; m = 0,78; n=0,46, e = 1,05 (pentru încălzire). Re 

Pr 

 lp  d ech   0,019  6  10 3  1029,9 0,1164    59,09  0,00197 0,197  10  2

C plp   2

2



0,197  102  3912,75  15,60 0,494

Nu 2  0,0645  59,090,78  15,600,46  1,05  0,0645  24,08  3,538  1,05  5,77

2 



5,77  0,494

 475,06W / m 2  K

6  103



Viteza optimă de circulaţie a apei se admite iniţial υap = 0,02 m/s. Se determină numărul de canale m1 care asigură circulaţia laptelui, din relaţia: map  m1  S0  ap    m1  m1 

map S0  ap  

748,8 3600  0,02  636  10

6

 978



748,8  16,72  17canale 44,78

m1 – numărul de canale pentru apă. Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m 1 = 17 canale şi se recalculează viteza de circulaţie a apei:  realaap   realaap 

map m1  S0  

  realaap 

748,8 3600  17  636  10  6  978



748,8  0,019m / s 38066,89

Pentru calculul coeficientului parţial de transfer de căldură prin convecţie, α1, se foloseşte ecuaţia criterială : Nu1  1 1  d ech Nu  C  Re m  Pr n   ( Gavrilă L.,2007)

Pentru placa Tehnofrig 5000 constantele au următoarele valori: C = 0,0645; m = 0,78; n=0,46, e = 0,95 (pentru răcire). Re 

Pr 

 lp  d ech   

C pap  1

1





0,019  6  10 3  978 406  10  6



0,1115 406  10 6

 74,63

4190  406  10 6  2,55 0,668

Nu 2  0,0645  74,630,78  2,550, 46  0,95  0,0645  28,9  1,54  0,95  2,73

1 

2,73  0,668 6  103



 303,94W / m 2  K



Conductivitatea termică a oţelului inoxidabil este: λ = 17,5 W/(m×K). Coeficientul total de transfer termic este:

56

LUCRARE DE LICENŢĂ

k

1 1   183,48W/(m × K) 1  1 1 0,001 1     1   2 475,061 17,5 303,94

Diagrama termică pentru circulaţia fluidelor în schimbătorul de căldură este: 75 65

ΔtM = 650C -60C =590C Δtm = 750C -280C =470C

28 6

Fig.nr . 6

Diagrama termică ( Macovei ,V.M., 2001) t M 59   1,26 < 2, diferenţa medie de temperatură este: Pentru raportul t m 47 t med 

t M  t m 59  47   530 C 2 2 Fluxul termic transmis este:

Q flux  12067,2W

Aria suprafeţei de transfer termic se calculează cu relaţia: A A

Q flux k  t med Q flux k  tmed

( Macovei ,V.M., 2001) 

12067,2  1,24m 2 183,48  53

Numărul de plăci (n) de lucru pentru circulaţia fluidelor este: A 1,24 n   6,89  7 placi A0 0,18

A0 – suprafaţa de schimb termic a unei placi, m2(conform tabelului). Aranjarea plăcilor pe zone se face ţinând cont de numărul de canale pentru o singură trecere, m şi de numărul de treceri, z.

 m1z1m2z2  17z11 z2  z11    m 1z1m2z2 n 1  17z1 1  z2  17  z2 2 Numărul total de canale din zonă este: m  m1  z1  m 2  z 2  17  1  11  2  39canale

Numărul total de plăci va fi: m  n + 1 = m - 1 = 39 - 1 = 38placi

57

LUCRARE DE LICENŢĂ

b) Dimensionarea zonei de recuperare II: Cantitatea de lapte preîncălzit 1 ce intră în a doua zonă de recuperare este: mLpr1= 504,82 kg/h Cantitatea de apă ce intră în a doua zonă de recuperare este: map= 1774,8 kg/h Laptele intră în a doua zonă de recuperare cu temperatura de 28 oC şi iese la 65oC, iar apa caldă intră cu temperatura de 80oC şi iese cu temperatura de 60oC. Viteza de circulaţie a laptelui se admite iniţial ωlp = 1,99·10-2 m/s. Se determină numărul de canale m2 care asigură circulaţia laptelui, din relaţia: m Lp 2  m 2  S 0  lp   504,82  m2  636  10  6  1,99  10  2  1015,2 3600 m2  10,91  11canale

m2 – numărul de canale pentru lapte Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m2 = 11 canale şi se recalculează viteza de circulaţie a laptelui: mLo 504,82   realalp   m2  S0   3600  11  636  10  6  1015,2 504,82  realalp   0,019m / s 25568,42

 realalp 

Pentru calculul coeficientului parţial de transfer de căldură prin convecţie, α2, se foloseşte ecuaţia criterială: Nu 2  2 2  d ech Nu  C  Re m  Pr n   Pentru placa Tehnofrig 5000 constantele au următoarele valori: C = 0,0645; m = 0,78; n=0,46, e = 1,05 (pentru încălzire). Re 

Pr 

 lp  d ech   0,019  6  10 3  1015,2   141,14  0,082  10  2

C plpr1   2

2



0,082  102  3908,57  2,43 1,32

Nu2  0,0645  141,140,78  2,430,46  1,05  0,0645  47,5  1,50  1,05  4,83

2 

4,83  1,32 6  10 3



 1062,6W / m 2  K



Viteza optimă de circulaţie a apei se admite iniţial υap = 0,006 m/s. Se determină numărul de canale m1 care asigură circulaţia laptelui, din relaţia: map  m1  S0   ap    m1  m1 

map S0  ap  

1774,8 3600  0,035  636  10

6

 978



1774,8  22,64  23canale 78,37

m1 – numărul de canale pentru apă. Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m 1 = 23 canale şi se recalculează viteza de circulaţie a apei:  realaap 

map m1  S 0  

  realaap 

1774,8,8 3600  23  636  10  6  978

 0,034m / s

58

LUCRARE DE LICENŢĂ

Pentru calculul coeficientului parţial de transfer de căldură prin convecţie, α1, se foloseşte ecuaţia criterială: Nu1  1 1  d ech Nu  C  Re m  Pr n   Pentru placa Tehnofrig 5000 constantele au următoarele valori: C = 0,0645; m = 0,78; n=0,46, e = 0,95 (pentru răcire). Re 

Pr 

 lp  d ech   

C pap  1

1





0,034  10 3  978 406  10  6

 81,9

4190  406  10 6  2,55 0,668

Nu2  0,0645  81,90,78  2,550,46  0,95  0,0645  31,07  1,54  0,95  2,93

1 



2,93  0,668

 326,2W / m 2  K

6  10 3



Conductivitatea termică a oţelului inoxidabil este: λ = 17,5 W/(m×K). Coeficientul total de transfer termic este: k

1 1   246,06 W/(m × K) 1  1 1 0,001 1     1   2 1062,6 17,5 326,2

Diagrama termică pentru circulaţia fluidelor în schimbătorul de căldură este: 80 60

ΔtM = 60 – 28 = 320C Δtm = 80 – 65 = 150C

65 28

Fig.nr. 7 Diagrama termică ( Macovei ,V.M., 2001) Pentru raportul

t M 32   2,13 >2, diferenţa medie de temperatură este: t m 15

t M  t m 32  15   22,040 C t M 32 ln ln 15 t m Fluxul termic transmis este:

t med 

Q flux  20656,7W

Aria suprafeţei de transfer termic se calculează cu relaţia: A

Q flux k  tmed



20656,7  3,81m 2 246,06  22,04

Numărul de plăci (n) de lucru pentru circulaţia fluidelor este: A 3,81 n   21,16  21 placi A0 0,18

A0 – suprafaţa de schimb termic a unei plăci, m2(conform tabelului). 59

LUCRARE DE LICENŢĂ

Aranjarea plăcilor pe zone se realizează ţinând cont de numărul de canale pentru o singură trecere, m şi de numărul de treceri, z.

 m1z1m2z2  23z11 z2  z11     m1z1m2z2 n 1  23z11 z2 211  z2 2 Numărul total de canale din zonă este: m  m1  z1  m2  z 2  23  1  11  2  45canale

Numărul total de plăci va fi: m  n + 1 = m - 1 = 45 - 1 = 44 placi

c) Dimensionarea zonei de pasteurizare: Cantitatea de lapte preîncălzit 2 ce intră în a doua zonă de pasteurizare este: mLpr2 = 549,9 kg/h Cantitatea de apă ce intră în a doua zonă de pasteurizare este: map= 219,6 kg/h Laptele intră în a doua zonă de pasteurizare cu temperatura de 65 oC şi iese la 74oC, iar apa caldă intră cu temperatura de 88oC şi iese cu temperatura de 68oC. Viteza de circulaţie a laptelui se admite iniţial ωlp = 1,99·10-2 m/s. Se determină numărul de canale m2 care asigură circulaţia laptelui, din relaţia: mLpr 2  m2  S0  lp  

549,9  m2  636  106  1,99  10 2  1004,95  3600

m2 = 12 canale m 2 - numărul de canale pentru lapte Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m 2 = 12 canale şi se recalculează viteza de circulaţie a laptelui: mLo 549,9   realalpr 2   m2  S0   3600  12  636  10 6  1004,95 549,9  realalp   0,019m / s 27611,2

 realalpr 2 

Pentru calculul coeficientului parţial de transfer de căldură prin convecţie, α2, se foloseşte ecuaţia criterială: Nu 2  2 2  d ech Nu  C  Re m  Pr n   Pentru placa Tehnofrig 5000 constantele au următoarele valori: C = 0,0645; m = 0,78; n=0,46, e = 1,05 (pentru încălzire). Re 

 lp  d ech   0,019  6  10 3  1004,95 0,1145    184,78  0,062  10  2 0,062  10  2

60

LUCRARE DE LICENŢĂ

Pr 

C plpr 2   2

2



0,062  10 2  3948,26  1,47 1,67

Nu 2  0,0645  184,780,78  1,47 0, 46  1,05  0,0645  58,61  1,19  1,05  4,72

2 



4,72  1,67 6  10

 1313,73W / m 2  K

3



Viteza optimă de circulaţie a apei se admite iniţial υap = 0,004 m/s. Se determină numărul de canale m1 care asigură circulaţia laptelui, din relaţia: map  m1  S 0   ap    m1  m1 

map S 0   ap  

219,6 3600  0,004  636  10

6

 973,2



219,6  24,64  25canale 8,91

m1 – numărul de canale pentru apă. Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m 1 = 25 canale şi se recalculează viteza de circulaţie a apei:  realaap 

map m1  S 0  

  realaap 

219,6 3600  25  636  10  6  973,2

 0,0039m / s

Pentru calculul coeficientului parţial de transfer de căldură prin convecţie, α1, se foloseşte ecuaţia criterială: Nu1  1 1  d ech Nu  C  Re m  Pr n   Pentru placa Tehnofrig 5000 constantele au următoarele valori: C = 0,0645; m = 0,78; n=0,46, e = 0,95 (pentru răcire). Re 

Pr 

 lp  d ech   0,0039  6  10 3  973,2 0,02277    62,39  6  365,02  10 365,02  10 6

C pap  1

1



4190  365,02  10 6  2,27 0,674

Nu2  0,0645  62,390,78  2,27 0,46  0,95  0,0645  25,13  1,46  0,95  2,25

1 

2,25  0,674 6  10

3



 252,75W / m 2  K



Conductivitatea termică a oţelului inoxidabil este: λ = 17,5 W/(m×K). Coeficientul total de transfer termic este: k

1 1   209,43W/(m × K) 1  1 1 0,001 1     1   2 1313,73 17,5 252,75

Diagrama termică pentru circulaţia fluidelor în schimbătorul de căldură este: 88 68

ΔtM = 88 – 74 = 140C Δtm = 74 – 65 = 90C

74 65

Fig.nr. 8 Diagrama termică ( Macovei ,V.M., 2001) 61

LUCRARE DE LICENŢĂ

Pentru raportul t med 

t M 14   1,56 < 2, diferenţa medie de temperatură este: t m 9

t M  t m 14  9   11,50 C 2 2 Fluxul termic transmis este:

Q flux  5111,8W

Aria suprafeţei de transfer termic se calculează cu relaţia: A

Q flux k  tmed



5111,8  2,12m 2 209,43  11,5

Numărul de plăci (n) de lucru pentru circulaţia fluidelor este: A 2,12 n   11,77  12 placi A0 0,18

Aranjarea plăcilor pe zone se face ţinând cont de numărul de canale pentru o singură trecere, m şi de numărul de treceri, z.

 m1z1m2z2  25z112z2  z11    m 1z1m2z2 n 1  25z112z2 121  z2 2 Numărul total de canale din zonă este: m  m1  z1  m 2  z 2  25  1  12  2  49canale

Numărul total de plăci va fi: m  n + 1 = m - 1 = 49 - 1 = 48 placi

d) Dimensionarea zonei de răcire: Cantitatea de lapte pasteurizat ce intră în zona de racire este: mLp = 554,55 kg/h Cantitatea de apă ce intră în zona de racire este: map= 939,6 kg/h Laptele intră în zona de răcire cu temperatura de 74 oC şi iese la 42oC, iar apa caldă intră cu temperatura de 10oC şi iese cu temperatura de 28oC. Se determină numărul de canale m2 care asigură circulaţia laptelui, din relaţia: mLp  m2  S0  lp  

554,55  m2  636  10 6  1,98  10 2  1028,7  3600 m2  11,89  12canale

m2 – numărul de canale pentru lapte Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m 2 = 12 canale şi se recalculează viteza de circulaţie a laptelui:  realalp 

mLp m2  S 0  

  realalp 

554,55 3600  12  636  10  6  1028,7

 0,019m / s

62

LUCRARE DE LICENŢĂ

Pentru calculul coeficientului parţial de transfer de căldură prin convecţie, α2, se foloseşte ecuaţia criterială: Nu 2  2 2  d ech Nu  C  Re m  Pr n   Pentru placa Tehnofrig 5000 constantele au următoarele valori: C = 0,0645; m = 0,78; n=0,46, e = 0,95 (pentru răcire).  lp  d ech   0,019  6  10 3  1028,7 0,1173    143,01  0,082  10  2 0,082  10  2

Re 

Cplp   2

Pr 

2



0,082  102  3941,11  2,52 1,28

Nu2  0,0645  143,010,78  2,520, 46  0,95  0,0645  47,99  1,53  0,95  4,49

2 



4,49  1,28

 957,86W / m 2  K

6  103



Viteza optimă de circulaţie a apei se admite iniţial υap = 0,012 m/s. Se determină numărul de canale m1 care asigură circulaţia laptelui, din relaţia: map  m1  S 0   ap    m1  m1 

map S 0   ap  

939,6 3600  0,012  636  10

6

 998



939,6  34,26  34canale 27.42

m1 – numărul de canale pentru apă. Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m 1 = 34 canale şi se recalculează viteza de circulaţie a apei:  realaap 

map m1  S0  

  realaap 

939,6 3600  34  636  10  6  998

 0,012m / s

Pentru calculul coeficientului parţial de transfer de căldură prin convecţie, α1, se foloseşte ecuaţia criterială: Nu1  1 1  d ech Nu  C  Re m  Pr n   Pentru placa Tehnofrig 5000 constantele au următoarele valori: C = 0,0645; m = 0,78; n=0,46, e = 1,05 (pentru încălzire). Re 

Pr 

 lp  d ech   0,012  6  103  998 0,0719    69,74 6  1031  10 1031  10 6

C pap  1

1



4190  1031  10 6  7,24 0,597

Nu 2  0,0645  69,740,78  7,240,46  1,05  0,0645  27,41  2,47  1,05  4,58

1 

4,58  0,597 6  10 3



 761,04W / m 2  K



Conductivitatea termică a oţelului inoxidabil este: λ = 17,5 W/(m×K). Coeficientul total de transfer termic este: k

1 1   414,08W/(m × K) 1  1 1 0,001 1     1   2 761,04 17,5 957,86

63

LUCRARE DE LICENŢĂ

Diagrama termică pentru circulaţia fluidelor în schimbătorul de căldură este: 74 42

ΔtM = 74 – 28 = 460C Δtm = 42 – 10 = 320C

28 10 Fig.nr. 9 Diagrama termică ( Macovei ,V.M., 2001) Pentru raportul t med 

t M 46   1,44 < 2, diferenţa medie de temperatură este: t m 32

t M  t m 46  32   39 0 C 2 2 Fluxul termic transmis este:

Q flux  19649,7W

Aria suprafeţei de transfer termic se calculează cu relaţia: A

Q flux k  tmed



19649,7  1,22m 2 414,08  39

Numărul de plăci (n) de lucru pentru circulaţia fluidelor este: n

A 1,22   6,77  7 placi A0 0,18

Aranjarea plăcilor pe zone se face ţinând cont de numărul de canale pentru o singură trecere, m şi de numărul de treceri, z.

 m1z1m2z2  34z112z2  z11     m1z1m2z2 n 1  34z112z2  17  z2 3 Numărul total de canale din zonă este: m  m1  z1  m2  z 2  34  1  12  3  70canale

Numărul total de plăci va fi: m  n + 1 = m - 1 = 70 - 1 = 69 placi

Lungimea activă a schimbătorului de căldură:

L  2   pc   pi  n   p  m   c  2  0,11  0,072  (39  45  49  70)  0,001  (38  44  48  69)  0,003  0,22  0,072  0,203  0,597 L  1,092m

64

LUCRARE DE LICENŢĂ

4.4.3. PROBLEME DE COROZIUNE ȘI /SAU ALEGERE A MATERIALELOR DE CONSTRUCȚIE Coroziunea este un proces de alterare ce se datorează atacurilor chimice sau electrochimice asupra metalelor, sub acţiunea substanţelor cu caracter acid şi bazic. Coroziunea oţelului se produce sub acțiunea oxigenului și a vaporilor de apă și este accelerată de acţiunea sărurilor. Prin procesul de coroziune este atacat stratul superficial de vopsea de la suprafaţa metalului și avansează în timp la straturile următoare, viteza cu care acestea sunt atacate fiind influențată de o numeroși de factori ,cum ar fi: frecvenţa expunerii şi durata ei, umiditatea, viteza şi direcţia vântului, praful, soarele, gradul de poluare a mediului în care se găseşte piesa respectivă. Efectele coroziunii afectează funcţionalitatea şi aspectul utilajelor și necesită costuri suplimentare pentru recondiţionarea suprafeţelor. Protecţia anticorozivă se poate realiza prin următoarele metode: - acoperirea suprafeţelor prin zincare termică; - acoperirea suprafeţelor prin galvanizare; - acoperirea suprafeţelor prin pulverizarea metalelor.

4.5. PROBLEME DE EXPLOATARE A INSTALAŢIEI Datorită modul de funcţionare continuu a utilajelor se recomandă ca verificarea instalaţiei să se efectueze zilnic, pentru a preveni eventualele defecţiuni care ar putea apărea . Verificarea zilnică utilajelor se realizează de către mecanic, iar la anumite perioade de timp trebuie realizată de către firmele autorizate.

4.5.1. UTILITĂŢI Utilităţile tehnologice necesare pentru fabricarea iaurtului cu adaos de fructe sunt următoarele: - apa tehnologică; - energia electrică; - aerul comprimat industrial; - materiale necesare pentru ambalarea iaurtului; - materiale de igienizare. Apa tehnologică Apa utilizată în procesul de fabricarea a iaurtului se poate clasifica în funcție de scopul în care este utilizată astfel: apă potabilă şi apă nepotabilă (industrială). Apa potabilă se utilizează în următoarele scopuri: - tehnologic: fabricaţie, spălări de utilaje, ambalaje , materii prime și auxiliare; - menajere: grupuri sociale, vestiare, apă de băut, spălătorii; - ca agent termic. Apa industrială se utilizează în următoarele scopuri: - agent termic pentru schimbătoare cu schimb indirect de căldură; - transport hidraulic; - funcționarea centralelor termice. Apa potabilă și cea industrială trebuie să aibă circuite diferite. 65

LUCRARE DE LICENŢĂ

Apa utilizată la fabricarea iaurtului poate proveni fie din sursele proprii unității respective sau de la reţeaua publică. Sursele proprii pot fi apele de suprafaţă (apă de izvor, de râuri, de fluvii) sau apele de adâncime (puţuri freatice sau puţuri de mare adâncime). Apa de răcire Se utilizează în schimbătoare de căldură, și condensatoare, pentru realizarea operațiilor de răcire sau condensare și pentru maşinile de spălat. Apa folosită pentru răcire nu trebuie să conţină particule solide (nisip) sau cantităţi mari de materii în suspensie, deoarece acestea se depun pe ţevile schimbătoarelor de căldură sau pe pereţii aparatelor de transfer termic .Duritatea temporară a acesteia trebuie să aibă valori mici, pentru că în cazul depășirii unei temperaturi limită, se va produce fenomenul de precipitare a carbonaților. Apa de încălzire şi pentru producerea aburului Apa utilizată pentru alimentarea cazanelor pentru producerea apei calde şi a aburului, a vaporizatoarelor și a schimbătoarelor de căldură trebuie să prezinte anumite caracteristici astfel încât să se diminueze depunerile de crustă, nămol precum și prevenirea coroziuni. Depunerile sunt cauzate de creșterea concentrației substanțelor dizolvate odată cu evaporarea apei și depind de concentrația sărurilor din apa de alimentare (carbonați, sulfați, silicați, etc). Crusta care se formează are o conductivitate mai mică decât cea a oțelului, ceea ce duce la diminuarea transferului de căldură. Grosimea crustei depuse pe suprafețele prin care se realizează transferul termic determină creșterea pierderilor de căldură și înregistrarea unor consumuri mari de combustibil. Apa pentru stingerea incendiilor La proiectarea şi construirea secţiei de iaurt trebuie avută în vedere şi asigurarea cantităţii de apă necesară pentru prevenirea sau pentru lupta împotriva incendiilor. De obicei, apa folosită în acest scop provine din sistemul de furnizare a apei deja existent, dar există şi posibilitatea amplasării în staţiile de pompare a unor pompe speciale, capabile să funcţioneze la presiuni ridicate(Banu, C. 1998). Energia termică Energia termică necesară proceselor tehnologice, la care este supus laptele în vederea obţinerii iaurtului cu adaos de fructe se poate obține fie, direct de la gazele de ardere produse de combustibilii organici sau indirect, prin folosirea unui agent termic secundar, de obicei aburul . Materiale de ambalaj Calitatea iaurtului este determinată de asigurarea condiţiilor corespunzătoare de ambalare şi depozitare. Materialele folosite pentru confecționarea ambalajelor au importantă deosebită şi reprezintă o mare diversitate de sortimente şi dimensiuni .Utilizarea unor ambalaje necorespunzătoare poate determina modificări ale aspectului, culorii şi consistenţei, precum, modificări ale caracteristicilor fizico-chimice şi microbiologice, și ca urmare, reducerea calității produselor . Ambalajul unui produs îndeplinește următoarele funcții: - protecție și consum; - raționalizare; - informare; - promovare și vânzare. În prezent pentru ambalarea iaurtului se utilizează sistemul de ambalare în ambalaje de tip PET, rezistente la acțiunea apei și a acizilor, la întindere, elastice, și stabile într-un domeniu larg de temperatură (Codoban, J., Codoban, I. 2006). 66

LUCRARE DE LICENŢĂ

Materiale pentru igienizare Pentru obținerea unei calități corespunzătoare a produsului finit este necesară curăţirea, dezinfectarea şi sterilizarea utilajelor (igienizarea), igienizarea spaţiilor de producţie, precum și asigurarea stării de igienă a personalului. Operațiile de spălare şi dezinfectare se realizează permanent în întreaga unitate de producție, în timpul programului, între schimburi şi la sfârșitul programului. Pentru realizarea igienizării se folosesc următoarele materiale: - ustensile: perii de paie, din fire sintetice sau din sârmă de oţel; mături din nuiele sau din paie; răzătoare; racleţi; şpacluri; bureţi de cauciuc sau sintetici; furtunuri cu ajutaje (jeturi de apă sub presiune) etc. - scule: dispozitive care se ataşează la utilaje, pentru concentrarea jetului de lichid, dispersarea sub formă de evantai, ploaie sau aerosol; pompe manuale portative de tip vermorel. - utilaje pentru curăţenie şi dezinfecţie: mașini de spălat şi dezinfectat, , recipienți pentru soluţii, furtunuri pentru spălat şi dezinfectat utilaje, pardoseli şi mijloace de transport; perii mecanice rotative pentru spălat pardoseli cu sau fără recipienţi pentru substanţe, aspirator de praf, scări telescopice şi platforme mobile telescopice, autostropitoare, autocisterne, etc. Produsele chimice folosite în mod curent pentru efectuarea operațiilor de spălare, dezinfecţie, dezinsecţie şi deratizare sunt următoarele: detergenți, sodă calcinată, sodă caustică, hipoclorit de sodiu, clorură de var 5%, cloramina, etc (Tofan, C., 2001).

4.5.2. AMPLASAREA ȘI MONTAJUL UTILAJELOR Amplasament şi plan general Amplasamentul unei fabrici de brânză necesită analiza unui complex de probleme tehnice, economice şi sociale dintre care cele mai importante sunt acelea care asigură obţinerea unei eficienţe cât mai ridicate. Aspectele tehnice de care trebuie să se ţină cont sunt: - producţia să poată fi realizată prin dezvoltarea unei fabrici existente sau este necesară construirea unei întreprinderi noi; - asigurarea utilităţilor necesare. Aspectele economice sunt determinate de: - cheltuielile materiale necesare pentru realizarea obiectivului de investiţii; - cheltuielile de producţie; - cheltuielile pentru asigurarea materiei prime; - cheltuielile pentru distribuţia producţiei la consumator. Aspectele sociale vizează: - ocuparea forţei de muncă; - statutul zonei sau a localităţii din punct de vedere al dezvoltării economice. Zona destinată pentru producţie trebuie să cuprindă următoarele componente : 1. Corpul principal se va amplasa în funcţie de punctele cardinale şi de direcţia vânturilor dominante astfel încât să poată fi asigurate condiţiile optime necesare pentru iluminarea şi ventilaţia naturală în funcţie de profilul şi specificul unităţii. Acesta cuprinde a. Centre pentru recepţia şi depozitarea laptelui, care se vor dota corespunzător şi vor avea latura pe care se amplasează rampa pentru recepţie – expediţie, orientată către nord. 67

LUCRARE DE LICENŢĂ

b. Fabrici pentru produse lactate proaspete ce se vor fi amplasa în aşa fel încât laturile pe care se găsesc depozitele de răcire, sălile pentru maturare şi rampele pentru recepţie să fie orientate către N şi S. c. Sala pentru maşini de frig ,care trebuie să fie izolată de spaţiile tehnologice şi se amplasează pe una din laturile care nu se află pe direcţia din care bat vânturile. 2. Încăperile de producţie trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: - procesele tehnologice să nu se desfăşoare în subsol; - pentru fiecare muncitor trebuie prevăzută o suprafaţă de min 4 m2 şi un volum de minim 13 m3; - înălţimea încăperilor de producţie să nu fie mai mică 3,50 m (paviment – plafon), iar distanţa minimă până la elementele proeminente de construcţii, deasupra locului de muncă, să fie de 2,50 m. 3. Încăperi pentru depozitare: - vor fi incluse în fluxul de producţie, pe trasee scurte şi vor avea legături directe cu spaţiile destinate producţiei; - depozitele trebuie să asigure conservarea materiilor prime şi auxiliare, precum şi a produselor, dar şi posibilitatea gestionării şi manipulării produselor; - construcţiile se vor executa din elemente prefabricate şi preturnate; - uşile depozitelor nu vor avea praguri . 4. Încăperi răcite pentru depozitarea materiei prime şi a semifabricatelor; 5. Încăperi nerăcite pentru depozitare ambalaje sosite din reţea; 6. Încăperi nerăcite pentru materialele de producţie; 7. Laborator pentru verificarea salubrităţii şi calităţii produselor lactate; 8. Încăperi social – sanitare; 9. Spaţii auxiliare destinate preparării unor soluţii de spălare şi dezinfecţie şi spaţii pentru depozitarea substanţelor chimice ce trebuie ţinute sub cheie (dezinfectante, detergenţi ).

4.5.3. PROBLEME DE CONTROL, REGLARE SI AUTOMATIZARE Automatizarea procesului de producţie prezintă numeroase avantaje economice, tehnice şi sociale. În plan economic, determină reducerea cheltuielilor de producţie şi implicit a preţului produsului finit, creşterea productivităţii, dotarea cu utilaje şi instalaţii moderne, creşterea calităţii, etc. În plan tehnic, contribuie la creşterea duratei de exploatare a instalaţiei, la reducerea solicitării utilajelor şi instalaţiilor, la creşterea preciziei de execuţie a unor operaţii, precum şi la eliminarea unor faze intermediare de lucru. Pe plan social, contribuie la asigurarea unor condiţii optime de lucru, la creşterea securităţii muncii şi la asigurarea unor condiţii ergonomice de lucru. Automatizarea procesului tehnologic de fabricare a brânzei Camembert se poate realiza prin: - utilizarea maşinilor automate şi a liniilor de flux automatizate; - automatizarea procesului tehnologic determinată de automatizarea controlului şi a liniilor de flux automatizate. a) Măsurarea temperaturii Metodele şi mijloacele de măsurare a temperaturii sunt termometria de contact, termometria de radiaţie care se bazează pe următoarele principii de funcţionare: dilatarea liberă a corpurilor cu temperatura, variaţia volumului fluidelor cu volum 68

LUCRARE DE LICENŢĂ

constant cu temperatura, variaţia rezistenţei electrice cu temperatura, variaţia radiaţiei cu temperatura, etc. Termometrele de sticlă cu lichid se bazează pe fenomenul de dilatare a lichidului termometric odată cu creşterea temperaturii şi pot fi cu imersie totală sau parţială a coloanei de lichid, utilizate în laborator sau în domeniu industrial. Termometrele manometrice se compun dintr-un rezervor racordat printr-un tub flexibil la un manometru, care se introduc în mediul a cărui temperatură trebuie măsurată . b) Măsurarea debitelor Pentru măsurarea debitelor se folosesc contoarele volumetrice pentru gaze sunt dispozitive ce preiau volume constante dintr-un fluid, permiţând astfel determinarea pe cale directă a cantităţilor vehiculate şi a debitului. Cel mai utilizat este contorul uscat cu burduf ce se foloseşte la măsurarea debitului de gaze naturale. c) Măsurarea automată a volumelor şi maselor Se utilizează diferite contoare de viteza, contoare mecanice, contoare electromagnetice, aparate de viteză care măsoară cantitatea de lichid care curge prin conducte, aparate de volum ce funcţionează pe principiul măsurării anumitelor volume ale lichidului.

Nr. crt

1

Faza tehnologică

Parametrii controlaţi

Recepţia cantitativă a laptelui

- cantitatea

Recepţia calitativă a laptelui

2

Normalizare -omogenizare

3

Pasteurizarea laptelui normalizat

4

Răcirea

5

Însamânţare

6

Coagularea

7

Ambalare

- temperatura - densitatea - grăsimea - S.U. - pH-ul - conţinutul de grăsime - cantitatea de lapte smântânit - temperatura -eficienţa pasteurizării - temperatura - temperatura - cantitatea de culturi lactice temperatura pH-ul temperatura - aciditatea - grăsimea - umiditatea - gramaj

Metoda de lucru - gravimetric - volumetric

Aparat - cântar - cântar - termometru lactodensimetru

- măsurare - pH-metru măsurare volumetrică

- termometru

măsurare măsurare

- termometru - termometru

măsurare măsurare măsurare măsurare determinare determinare determinare

- termometru - pH-metru - termometru - pH-metru

69

LUCRARE DE LICENŢĂ

8

Fermentare

9

Răcire

11

Stocare

-încărcătura microbiologică temperatura timp temperatura temperatura timp

determinare măsurare măsurare măsurare măsurare măsurare

- termometru - cronometru - termometru - termometru - cronometru

Tabelul 8 . Schema de control a fabricaţiei pe faze (Banu.C.1998 )

4.5.4.NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII Pentru a sigura realizarea unei depline securități a muncii și pentru eliminarea tuturor factorilor ce pot cauza accidente de muncă sau îmbolnăviri profesionale ,este necesar ca întreg personalul angajat în procesul de producție să cunoască și să respecte normele și măsurile de protecție a muncii și să le aplice efectiv la nivelul fiecărui loc de muncă . Măsuri generale de protecția muncii În întreprinderile de industrializare a laptelui sunt interzise următoarele: - utilizarea pieselor, sculelor, dispozitivelor, AMC – urilor deteriorate sau care se află în pericol iminent de deteriorare; - stropirea sau spălarea pompelor, a tablourilor şi conductorilor electrici cu apăsau alte , pentru a evita pericolul de electrocutare; - intervenţia la piesele şi subansamblurile utilajelor în timpul funcţionării acestora; - folosirea improvizaţiilor la instalaţiile electrice, maşini, dispozitive şi aparate de măsură şi control; - punerea în funcţiune a utilajelor şi instalaţiilor fără a avea efectuată verificarea periodică de către personalul abilitat în acest sens; - utilizarea conductelor de abur şi apă caldă neizolate termic pentru prevenirea atât a pierderilor de căldură ,cât şi a accidentelor ce pot surveni; - exploatarea maşinilor, instalaţiilor, utilajelor fără cunoaşterea temeinică a instrucţiunilor de exploatare care trebuie să fie afişate la loc vizibil la fiecare loc de muncă; - prezentarea la locul de muncă a personalului care nu poartă echipamentul sanitar protecţie conform normelor în vigoare (Chintescu ,G, Pătrașcu , C.,1988). Măsuri specifice de protecţia muncii Măsuri specifice sunt caracteristice fiecărui sector de producție, astfel se interzice: - punerea în funcţiune a instalaţiei fără a se face proba de etanşare a plăcilor şi conductelor de legătură cu apă rece; - folosirea pasteurizatorului mai mult de 4 ore, fără a se efectua spălărea cu apă şi soluţii conform normativelor în vigoare; - punerea în funcţiune a curățitorului fără a se realiza rotirea manuală a tobei după asamblare ,verificarea şuruburilor de fixare a separatorului și a nivelului de ulei ,verificarea modului de fixare a pâlniei de alimentare; - pornirea separatorului înainte de umplerea tobei cu apă; - spălarea separatorului cu furtunul de apă; - curăţirea tobei separatorului mai devreme de trei ore de la funcţionare; 70

LUCRARE DE LICENŢĂ

- curăţirea tancului de depozitare fără deconectarea vizibilă de la reţeaua electrică a motorului electric a agitatorului şi avertizarea cu plăcuţa “Nu porniţi se lucrează în interiorul tancului”; - folosirea agitatoarelor defecte; - folosirea personalului care nu cunoaşte modul de acţionare a dispozitivelor şi principiul de funcţionare al acestora; - depăşirea regimului de lucru al maşinii stabilit de firma constructoare; - folosirea benzilor transportoare murdare sau negresate zilnic ,înainte de punerea în funcţiune, precum şi a celor care nu sunt protejate cu apărători de protecţie pe toată lungimea lor; - staţionarea personalului pe transportor atunci când instalaţia nu este în funcţiune. - folosirea de personal neinstruit şi fără echipament corespunzător; - distanţa între două utilaje de transport mai mică de 1 m; - viteza de circulaţie în întreprindere a mijloacelor de transport mai mare de 5 km/oră; - depozitarea şi aşezarea manuală a produselor ambalate la peste 3 m înălţime; - depozitarea de materiale pe rafturi care nu poartă eticheta cu precizarea sarcinii maxime admise; - blocarea căilor de acces; ( Bănăţeanu ,I.A.,Ţeveloiu,I.,1987 ). Norme de prevenire şi stingere a incendiilor Aceste norme prevăd în principal următoarele: - fiecare clădiri de producţie trebuie să fie prevăzută cu hidranţi de incendiu, interiori şi exteriori și să fie dotate cu materiale şi mijloace de prevenire a incendiilor; - sursa de apă necesară pentru stingerea incendiilor trebuie să fie separată de cea potabilă şi industrială şi să aibă asigurată permanent o rezervă suficientă pentru cazurile de întrerupere a alimentării cu apă; - curtea întreprinderii să fie amenajată în mod corespunzător, pentru a asigura accesul uşor la clădiri şi intervenția rapidă în caz de incendiu, a mijloacelor de prevenire şi stingere; - personalul folosit la prevenirea şi stingerea incendiilor trebuie să fie instruit periodic pentru ca să cunoască şi să aplice întocmai normele, să întreţină în stare perfectă de funcţionare toate mijloacele de stingere, să menţină libere, curate şi în bună stare căile de acces, culoarele, scările, şi să poată intervină imediat şi eficient la stingerea eventualelor incendii. Substanţele chimice şi stingătoarele folosite pentru stingere sunt praful şi CO2. Măsuri de igienă la fabricarea iaurturilor Ministerul Sănătății, împreună cu celelalte organe ale administrației de stat, a stabilit normele de igienă obligatorii pentru unitățile de industrie alimentară în vederea prevenirii riscurilor de îmbolnăvire a consumatorilor, pe sectoare de activitate: 1. În unitățile de producție și prelucrare a alimentelor trebuie funcționeze în baza unei autorizații sanitare și să respecte următoarele reguli: - asigurarea apei potabile curente sau din fântână în cantități suficiente și care să corespundă din punct de vedere calitativ; - dotarea cu instalații pentru colectarea și îndepărtarea reziduurilor lichide, este o cerință obligatorie; - este interzisă trecerea conductelor de canalizare prin spațiile de producție ,depozitare sau comercializare, excepție fac conductele care sunt izolate astfel încât să nu permită infiltrarea și impurificarea spațiilor sau a produselor; 71

LUCRARE DE LICENŢĂ

-

reziduurile solide se colectează în recipiente etanșe și care se pot spăla și dezinfecta ușor; - utilajele vor fi confecționate din materiale neferoase, rezistente la șocuri și care să nu afecteze proprietățile produselor; - cisternele folosite pentru transportul laptelui se vor spăla și dezinfecta periodic; - funcționarea instalațiilor frigorifice se va asigura permanent iar temperatura va fi înregistrată și afișată pe ușă; - periodic se vor efectua lucrări de igienizare și revizuire a utilajelor și instalațiilor. 2. În timpul depozitării și transportului se va avea în vedere: - asigurarea condițiilor necesare pentru a se evita modificarea proprietă ților nutritive, organo-leptice sau fizico-chimice și contaminarea microbiană; - transportul produselor se va face cu mijloace autorizate sanitar, verificate periodic din punct tehnic, curățate, spălate și dezinfectate după fiecare transport; - mijloacele de transport se vor amenaja corespunzător produsului transportat . 3. Igiena încăperilor social-sanitare Se referă la vestiare cu spălătoare cu duşuri, grupuri sanitare. Vestiarele vor de tip filtru sanitar, separate pe sexe şi dimensionate la numărul cel mai mare de muncitori existent în schimbul respectiv. Nu se amplasează deasupra spaţiilor de producţie sau a depozitelor de produselor finite. Vestiarele vor fi amenajate separat pentru bărbaţi şi femei, fără a comunica între ele şi vor cuprinde spaţii pentru haine de oraş, spaţii cu chiuvete şi duşuri şi spaţii pentru echipamentul de lucru; grupurile sanitare se amplasează la o distanţă maximă de 75 metri de cel mai îndepărtat loc de muncă. Încăperile social-sanitare vor fi deservite de personalul special instruit ce nu participă la igienizarea secţiilor de producţie. Se interzice intrarea în grupurile sanitare cu echipament sanitar de producţie (Pintilie ,Gh ,2002 ). Igiena personalului Personalul care urmează a fi angajat în fabricile de produse lactate trebuie să efectueze în prealabil un examen medical riguros, care cuprinde: - examenul clinică complet; - examenul radiologic pulmonar; - examenul venerian şi serologic Bordett -Wasserman; - examenul coprobacteriologic, în vederea depistării stării de purtător ai agenţilor patogeni Schigella şi Salmonella; - examenul parazitologic, pentru punerea în evidenţă a bolilor parazitare. După angajare, întreg personalul are obligaţia să realizeze examenul medical periodic, ale cărui rezultate se înscriu într-un carnet de sănătate care rămâne la şeful de secţie. De asemenea ,personalul angajat are obligația ca în cazul apariției unor tulburări de ordin digestiv, a unor afecțiuni cutanate sau infecții, să se prezinte la medic care îi dă avizul pentru continuarea activității. Este interzis accesul la lucru a: - purtătorilor de microbi patogeni (febră tifoidă); - personalului cu fistule cronice purulente, conjunctivite purulente; - bolnavilor de tuberculoză sau alte boli contagioase. Respectarea normelor de igienă este obligatorie, deoarece în caz contrar se pot produce contaminări ale materiilor prime şi ale materiilor şi materialelor directe, indirecte precum şi ale ambalajelor. 72

LUCRARE DE LICENŢĂ

Normele obligatorii ce trebuie respectate înainte de începerea lucrului sunt: - păstrarea hainelor cu care s-a venit la lucru în vestiare de tip filtru; - trecerea prin baie sau duşuri pentru îmbăiere, spălarea şi dezinfectarea mâinilor cu o soluție clorinată 0,1 %; - tăierea unghiilor scurt, strângerea părului sub bonetă; - utilizarea echipamentului de protecţie sanitară (halat, șorț, pantaloni, bonetă, basma , mâneci din pânză albă, cizme de cauciuc). Spălarea echipamentului se face prin fierbere cu apă şi sodă la spălătoria fabricii, fiind interzisă spălarea acestuia acasă. Personalul care efectuează curățenia generală trebuie să poarte halate de altă culoare, acestea nu vor fi utilizate de către personalul care deservește liniile tehnologice. În unele locuri de muncă, pentru efectuarea operațiilor de spălare și dezinfectare se folosesc și haine impermeabile, care trebuie păstrate în dulapuri separate (Pintilie, Gh ,2002 ). Igiena secţiilor de producţie Se referă la curăţarea, spălarea și dezinfectarea pardoselilor, pereţilor şi tavanelor, precum și a utilajelor şi ustensilelor de lucru . Curățarea și dezinfectarea tavanelor şi a pereţilor se asigură înlăturarea prafului şi a eventualelor pânze de păianjen și prin văruire periodică (cel puțin de două ori pe an). Curăţenia pardoselilor se efectuează de mai multe ori pe zi şi constă în înlăturarea mecanică, cu ajutorul unor perii din material plastic a resturilor de materiale, transportului acestora în locuri special amenajate și depozitarea lor în recipienți de colectare, prevăzuți cu capac. În secţiile de producţie, după terminarea lucrului, după curăţire şi prespălare cu apă a pardoselii, se spală cu soluţie caldă ( 45-50 0c ) de detergenţi (3%), după care se spală din nou cu apă rece pentru îndepărtarea detergentului. Pentru îndepărtarea resturilor de grăsime se foloseşte o soluție de detergent 5% , cu temperatura de 55-600C. Igiena utilajelor, ustensilelor de lucru şi a ambalajelor Pentru obţinerea unor produse de calitate, este absolut necesară curăţirea şi dezinfectarea utilajelor asigurând astfel, condiţiile sanitare corespunzătoare în procesul de fabricație a iaurtului. Prin operaţia de spălare se asigură îndepărtarea reziduurilor de pe diferitele suprafeţe, iar prin dezinfecţie se va asigura distrugerea germenilor patogeni şi reducerea celor nepatogeni, care ar putea genera apariţia unor defecte ale iaurturilor sau contaminarea prin consumul acestor produse. Fazele operațiilor de spălare şi dezinfectare sunt următoarele: - demontarea utilajelor care necesită spălarea; - îndepărtarea resturilor (materii grase) cu apă caldă; - spălarea propriu-zisă ce se poate efectua manual sau mecanic; - controlul soluţiilor de spălare; - îndepărtarea urmelor de soluţie prin spălare cu apă caldă; - clătirea cu apă rece potabilă; - controlul vizual şi de laborator. Eficienţa spălării şi dezinfecţiei depinde de următorii factori: - calitatea soluţiilor folosite; - gradul de murdărire a ambalajelor; - temperatura soluţiilor folosite; - starea de funcţionare a duzelor pentru soluţii şi seturilor de lichid; 73

LUCRARE DE LICENŢĂ

- modul în care se face clătirea cu apă caldă sau rece pentru îndepărtarea soluţiilor; - gradul de pregătire al personalului; - exigenţa controlului tehnic de calitate. Dezinfecţia şi deratizarea se pot realiza pe cale chimică de către personalul calificat în acest scop. Dezinfecţia se efectuează zilnic, după ce au fost evacuate toate produsele. În acest scop se folosesc soluţii apoase 1-2%,iar se închid timp de 3-4 ore pentru ca insecticidul să-şi facă efectul, după care se aeriseşte bine. Deratizarea se efectuează cu scopul de a împiedica pătrunderea rozătoarelor în secţia de producţie. Preventiv, se astupă găurile din pardoseală, din jurul conductelor şi radiatoarelor, iar la subsoluri şi la orificiile de ventilaţie se va monta o plasă metalică cu diametrul ochiurilor de 1 cm. ( Chintescu ,G. , Pătrașcu , C. ,1998 ). Igiena mijloacelor de transport Mijloacele de transport utilizate la fabricarea iaurtului trebuie spălate, dezinfectate după fiecare transport şi, de aceea, secţiile de industralizare a laptelui trebuie dotate cu boxe, platforme și cu staţii de spălare corespunzătoare. Maşinile care transportă produsele finite, izotermele sau autofrigorificele se curăţă iniţial de materiale grosiere, se spală cu soluție caldă de detergenţi prin frecare cu o mătură din material plastic, mai întâi pe pereţi şi apoi pe pardoseală. Pentru îndepărtarea detergentului se spală cu apă caldă la temperatura de 40-45 0C, după care se dezinfectează cu soluţie de clorură de var sau hipoclorit de natriu. Se clăteşte cu apă rece şi se îndepărtează cu mătura resturile de apă din interior (Chintescu ,G. , Pătrașcu C. ,1988 ).

CAP.5. ANALIZA TEHNICO – ECONOMICĂ Pentru a calcula costul unui pahar de iaurt cu adaos de fructe se va face calculul economic astfel: Se calculează suprafața construită Nr.crt. Destinaţia spaţiului Suprafaţa , m2 Depozit lapte praf L= 1m l = 1m h=4,5m 1 pereţi lungi = 1×4,5×2 = 9 20 pereţi scurţi= 1×4,5×2 = 9 plafon + pardoseala= 1×1×2 = 2 2 Depozit stabilizatori 13,5 74

LUCRARE DE LICENŢĂ

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12

L= 1m l = 0,5m h=4,5 m pereţi lungi = 1×4,5×2 = 9 pereţi scurţi= 0,5×4,5×2 =4,5 plafon + pardoseala= 1×0,5×2 = 1 Depozit zahăr L= 4m l = 3m h=4,5 m pereţi lungi = 4×4,5×2 = 36 pereţi scurţi= 3×4,5×2 = 27 plafon + pardoseal= 4×3×2 = 24 Depozit bacterii lactice L= 1m l = 0,5m h=4,5 m pereţi lungi = 1×4,5×2 = 9 pereţi scurţi= 0,5×4,5×2 =4,5 plafon + pardoseala= 1×0,5×2 = 1 Depozit fructe L= 8m l = 6m h=4,5 m pereţi lungi = 8×4,5×2 =72 pereţi scurţi=6×4,5×2 = 54 plafon + pardoseala= 8×3×2 =48 Depozit produs finit L= 3m l = 3m h=4,5 m pereţi lungi = 3×4,5×2 = 27 pereţi scurţi= 3×4,5×2 = 27 plafon + pardoseala= 3×3×2 = 18 Sala de fabricaţie L= 12m l =8 m h=4,5 m pereţi lungi = 12×4,5×2 =108 pereţi scurţi= 8×4,5×2 = 72 plafon + pardoseala= 12×8×2 = 192 Birouri L= 5,5m l = 3m h=4,5 m pereţi lungi = 5,5×4,5×2 =49,5 pereţi scurţi=3×4,5×2 = 27 plafon + pardoseala= 5,5×3×2 =33 Atelier mecanic L= 4m l = 3m h=4,5 m pereţi lungi = 4×4,5×2 = 36 pereţi scurţi= 3×4,5×2 = 27 plafon + pardoseala= 4×3×2 = 24 Vestiare L= 10m l = 8m h=4,5 m pereţi lungi = 10×4,5×2 = 90 pereţi scurţi= 8×4,5×2 =72 plafon + pardoseala= 10×8×2 =160 Culoar 1 L= 8m l = 3m h=4,5 m pereţi lungi = 8×4,5×2 = 72 pereţi scurţi= 3×4,5×2 =27 plafon + pardoseala= 8×3×2 =48 Culoar 2

87

13,5

174

72

372

109,5

87

332

147 147 75

LUCRARE DE LICENŢĂ

L= 8m l = 3m h=4,5 m pereţi lungi = 8×4,5×2 = 72 pereţi scurţi= 3×4,5×2 =27 plafon + pardoseala= 8×3×2 =48 Culoar 3 L=4m l = 3m h=4,5 m 13 pereţi lungi = 4×4,5×2 = 36 87 pereţi scurţi= 3×4,5×2 =27 plafon + pardoseala= 4×3×2 =24 Suprafaţă totală 1614,5 Tabelul 9 . Valoarea suprafeţei construite si a terenului( Banu C., Georgescu Gh., 2005) Suprafaţă pereţi exteriori L= 38m l =25,1m Suprafaţa pereţilor exteriori= (38×4,8×2) +(25,1×4,5×2) = 364,8 +225,9 = 590,7 m2 Suprafaţa pereţilor interiori se compune din jumătatea diferenţei dintre suprafaţa totală si suprafaţa pereţilor exteriori:

S  S ext 1614,5  590,7 Si  t   511,9m 2 2 2 Deci suprafaţa construită a clădirii este: 511,9 + 590,7 = 1102,6 m2. Valoarea clădirii Dacă pentru construirea unui m2 de clădire sunt necesari 300 lei, atunci valoarea clădirii va fi: 1102,6 × 300 = 330780 lei Valoarea terenului Pentru construcţia fabricii sunt necesari 1200 m2 teren. Valoarea terenului este: 1200 × 300 lei/ m2= 360000 lei Valoarea utilajelor care necesită montaj este prezentată în tabelul 10.

Denumire utilaj Rezervor pentru lapte Tanc pentru cultură Vană de fermentare Tanc tampon Tanc pentru fructe Pasteurizator pentru lapte Evaporator Omogenizator Răcitor cu plăci Curăţitor centrifugal Pompă centrifugă Maşină pentru ambalat Congelator

Nr. bucăţi Preţ achiziţie achiziţionate Unitar 1 2000 2 2230 6 2400 2 1730 1 1520 1 59000 1 22300 1 13400 2 20000 1 4500 6 820 1 27000 20 1300

Total 2000 4460 14400 3460 1520 59000 22300 13400 40000 4500 4920 27000 26000 76

LUCRARE DE LICENŢĂ

Total costuri utilaje 222960 lei Cheltuieli de transport (2%) 4459,2 lei Cheltuieli de montaj (6%) 13377,6 lei Valoare utilaje cu transport şi montaj 240796,8 lei Tabelul 10. Valoarea utilajelor ce necesită montaj Se calaculează fondul de investiții astfel: Nr.crt. Destinaţie fond Valoare, lei 1 Valoare teren 360000 2 Valoare clădire 330780 3 Valoare utilaje 240796,8 TOTAL 931576,8 Tabelul 11. Fond de investiţii(Banu C., Georgescu Gh., 2005) Cheltuielile cu amortizarea sunt calculate în tabelul 12 Mijloace amortizate

Valoarea mijloacelor (lei)

Termen amortizare (ani)

Valoare amortizare pe an (lei)

Clădire industrială

300.000

10

30000

Utilaje

240796,8

10

24079,68

Mobilier

47118,9

2

23559,45

Total cheltuieli cu amortizarea

77639,13 RON Tabelul 12. Amortizări

Producția anuală de iaurt cu adaos de fructe este calculată în tabelul 13 Trimestrul

Luna

Nr. zile lucrătoare 20

Producţia, kg Zilnică 4538,26

I

Ianuarie

Totală 90765,2

Februarie

20

4538,26

90765,2

Martie

22 62 20

4538,26 281372,12 4538,26

99841,72

Mai

21

4538,26

95303,46

Iunie

20

4538,26

90765,2

Total trim. II III Iulie

61 22

276833,86 4538,26

99841,72

August

21

4538,26

95303,46

Septembrie

21

4538,26

95303,46

Total trim. I II Aprilie

90765,2

77

LUCRARE DE LICENŢĂ

Total trim . III Octombrie

64 23

290448,64 4538,26

104379,98

Noiembrie

21

4538,26

95303,46

Decembrie

21

4538,26

95303,46

65

294986,9

Total trim. IV Total anual

252 1143641,52kg iaurt cu fructe Tabelul 13. Producţia anuală Personalul necesar pentru obținerea acestei producții este prezentat în tabelul 14 Categoria de personal Schimburi/zi Persoane/zi Personal direct productiv Recepţioner lapte 1 1 Operator 2 2 Transportor intern 2 2 Ambalator 2 2 Personal indirect productive Laborant 2 2 Magazioner 2 2 Electromecanic 2 2 Femeie de serviciu 2 2 Portar 2 2 Personal de administraţie Director marketing 1 1 Şef secţie 1 1 Contabil 1 1 Secretară 1 1 Total personal 21 Tabelul 14. Necesarul de personal

78

LUCRARE DE LICENŢĂ

Cheltuielile de personal ce se efectuează lunar sunt prezentate în tabelul 15 Categoria de personal

Nr. persoane

Salar brut

CAS (16,5,5%)

Impozit (16%)

Şomaj (0,5%)

Cheltuieli firmă lunar

1

Salar net lunar 603

Recepţioner lapte Operator

900

148,5

144

4,5

900

2

603

900

148,5

144

4,5

1800

Transportor intern Ambalator

2

603

900

148,5

144

4,5

1800

2

603

900

148,5

144

4,5

1800

Laborant

2

804

1200

198

192

6

2400

Magazionier

2

603

900

148,5

144

4,5

1800

Electromecanic

2

670

1000

165

160

5

2000

Femeie de serviciu

2

469

700

115,5

112

3,5

1400

Portar

2

469

700

115,5

112

3,5

1400

Director marketing

1

1675

2500

412,5

400

12,5

2500

Şef secţie

1

1206

1800

297

288

9

1800

Contabilă

1

804

1200

198

192

6

1200

Secretară

1

670

1000

165

160

5

1000

Total cheltuieli firmă lunar pentru personal

21800 lei

Tabelul 15. Fondul de salarizare

Necesarul de materii prime, auxiliare, materiale, ambalaje, utilităţi : 79

LUCRARE DE LICENŢĂ

Materie primă

Consum anual, L

Preţ achiziţie Unitar (lei) 1

Lapte integral 756000 Total cheltuieli zilnice Tabelul 16. Necesarul de materii prime Materie auxiliară, Consum anual material, ambalaj U.M.

Total (lei) 756000 756000 lei

Preţ achiziţie Unitar (lei) 5 15 3,5 90 2 0,002 0,5 0,2

Total (lei) Lapte praf smântânit 195216,84 kg 976084,2 Stabilizator 2835kg 42525 Zahăr 75627,72kg 264697,02 Cultură de bacterii 21853,44kg 1966809,6 Fructe kg 199664,64 Folie aluminiu 619191,06 m 1238,4 Cutii carton 621677,8 buc. 310838,9 Pahare plastic 7497943,2buc. 1481588,64 Total cheltuieli anuale 5243446,4 Tabelul 17. Necesarul de materii auxiliare, materiale şi ambalaj Utilităţi

Consum anual U.M.

Preţ achiziţie Unitar (lei) 2,2 2 0,47

Apă 5175 m3 Gaz metan 5175 m3 Energie electrică 33396 kWh Total cheltuieli anuale Tabelul 18. Necesarul de utilităţi

Total (lei) 11385 10350 15696,12 37431,12 lei

Costuri anuale, lei Cheltuieli cu materia primă 756000 Cheltuieli cu materii auxiliare, 5243446,4 materiale şi ambalaje Cheltuieli cu utilităţi 37431,12 Cheltuieli cu angajaţii 261600 Cost producţie anual 6298477,52 Profit anual (12%) 755817,30 Cost producţie + profit 7054294,82 Tabelul 19. Calculul costului de producție

80

LUCRARE DE LICENŢĂ

Costul de producţie şi profitul din vânzarea produselor este de 7054294,82lei. Pentru a calcula costul unui kg de iaurt cu fructe se procedează astfel: costul producţiei se împarte la producţia anuală de produs finit care este de 1143641,52 kg. 7054294,82

1 kg iaurt cu fructe = 1143641,52 = 6,16 lei/kg Costul unui pahar cu iaurt cu fructe de 150 g (0,15 kg) este: 1pahar = 0,15 × 6,16 = 0,92 lei Pentru desfacere distribuitorul percepe un adaos comercial de 15%. Un pahar de iaurt cu fructe va costa, fără T.V.A.: 0,92 + 0,92 ×0,15 = 1,05 lei Preţul de livrare cu T.V.A. (24%) către consumator va fi: 1,05 + 1,05 × 0,24 = 1,3 lei

LUCRARE DE LICENŢĂ

BIBLIOGRAFIE 1. Abdelkrim Azzouz,Tehnologie și utilaj în industria laptelui , Ed. Casa Editorială Demiurg,Iași , 2000; 2. Abdelkrim Azzouz, Utilaj si tehnologie în industria laptelui, Ed. Tehnica- Info Chişinău, 2002; 3. Amarfi, R., Examene. Operaţii unitare în industria alimentară, vol. I, Ed. Pax Aura Mundi, Galaţi, 2001; 4. Banu Constantin, Manualul inginerului din industria alimentară, vol. 1 şi 2, Editura Tehnică, Bucureşti, 1998; 5. Banu C., Vizireanu C., Procesarea industrială a laptelui, Ed. Tehnică Bucuresti, 1998; 6. Banu, C., Biotehnologii în industria alimentară, Editura Tehnică, Bucureşti, 2000; 7. Banu, C., Industrializarea laptelui, Ed. Tehnica Info, Chişinău, 2001; 8. Banu C., Georgescu Gh. ,Cartea producătorului şi procesatorului de lapte, vol.4, Cunoaşterea şi procesarea laptelui , Ed. Ceres, Bucureşti 2005; 9. Bănăţeanu ,I.A.,Ţeveloiu ,I., Cerinţe sanitare veterinare privind proiectarea, construirea şi dotarea întreprinderilor pentru industrie alimentară ,Editura Ceres,București 1987; 10. Bărzoi, D.,- Microbiologia produselor alimentare de origine animală , Ed. Ceres Bucureşti, 1985; 11. Chintescu, G., Cartea muncitorului din industria laptelui,ediția a II-a,revizuită , Ed. Tehnică, Bucureşti, 1974; 12. Chintescu, G., Pătraşcu, C., Agendă pentru industria laptelui, Ed. Tehnică, Bucuresti, 1988; 13. Chintescu Gh. , Grigore St. – Indrumător pentru tehnologia produselor lactate , Ed. Tehnică , Bucureşti 1982; 14. Codoban Jeaneta, Codoban Ioan , Procesarea laptelui în secţii de capacitate mică, Ed. Cetatea Doamnei, Piatra-Neamţ, 2006; 15. Costin GM., Produse lactate fermentate, Ed. Academică, Galaţi, 2005; 16. Costin G.M., Tehnologia laptelui şi a produselor lactate, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1965; 17. Costin Gh. M., Lungulescu G r., Valorificarea subproduselor în industria laptelui, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1985; 18. Gavrilă Lucian, Transportul fluidelor - Aplicaţii în industria alimentara şi biotehnologii, Editura Tehnica- Info Chişinău, 2002; 19. Gavrilă Lucian, Fenomene de transfer, Vol. I: Transfer de impuls, Universitatea din Bacău ,1999; 20. Gavrilă Lucian, Fenomene de transfer, Vol. II: Transfer de căldură şi de masă, Ed .Alma Mater, Bacău , 2000,; 21. Guzun V., Muşteaţă Gr., Banu C., Vizireanu C., Industrializarea laptelui, Ed. TehnicaInfo, Chişinău, 2001; 22. Leonte, M., Cerinţe de igienă-HACCP şi de calitate ISO 9001:2000 în unităţile de industrie alimentară conform normelor Uniunii Europene, Ed. Millenium, PiatraNeamţ, 2006;

LUCRARE DE LICENŢĂ

23. Macovei, V., Calcule de operaţii şi utilaje pentru procesarea termică şi biochimică în biotehnologie, Ed. ALMA, Galaţi, 2001; 24. Măruţă N., Îndrumător tehnic pentru industria laptelui, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1967; 25. Nistor Denisa Ileana, Azzouz Abdelkrim, Miron Neculai Doru, Ingineria proceselor chimice şi biochimice, Ed. Tehnica-Info Chişinău, 2006; 26. Pintilie Gheorghe, Depistarea falsificării produselor alimentare protecţia consumatorului, Editura Tehnica-Info, Chişinău, 2002; 27. Scorţescu G., Chintescu G., Tehnologia laptelui şi produselor lactate,Ed.Tehnică, Bucureşti, 1967; 28. Tofan C., Igiena şi securitatea produselor alimentare, Ed.AGIR, Bucureşti, 2001. 29. Usturoi Marius Giorgi ,Tehnologia laptelui şi a produselor derivate ,Ed.Alfa ,Iași, 2007 ; 30. www.agrometal.hu/roman/uzine_de_lapte/instalatii 31. www.icpiaf.ro/utilaje-prelucrare-lapte.php 32. http://www.icpiaf.ro/imagini/lapte/iple