1

UNIVERSITATEA TEHNICĂ A MOLDOVEI

Facultatea Tehnologie şi Management în Industria Alimentară

Catedra Tehnologia Produselor Alimentare

BAZELE TEORETICE ALE CONSERVĂRII

Indicaţii privind lucrările de laborator

Chişinău

U.T.M

2013

2

Lucrarea este destinată studenţilor de la specialitatea 541.2.

Tehnologia produselor alimentare, cu forma de învăţământ la zi şi

cu frecvenţă redusă, pentru efectuarea lucrărilor de laborator la

disciplina Bazele teoretice ale conservării.

Autori: prof. univ., dr. hab. P. Tatarov

conf. univ., dr. A. Macari

Recenzent: prof. univ., dr. O. Deseatnicov

Redactor responsabil: conf. univ., dr. B. Carabulea

Redactor: Eugenia Balan

_____________________________________________________

Bun de tipar 19.03.1323.0 Formatul hârtiei 60x84 1/16

Hârtie ofset. Tipar RISO Tirajul 50 ex.

Coli de tipar 1,5 Comanda nr. 21

_____________________________________________________

UTM, 2004, Chişinău, bd. Ştefan cel Mare, 168

Editura „Tehnica-UTM”

2068, Chişinău, str. Studenţilor, 9/9

©U.T.M,. 2013

3

Lucrarea de laborator nr. 1

PROPRIETĂŢILE OSMOTICE ALE ŢESUTULUI VEGETAL

Scopul lucrării: studierea structurii celulelor ţesutului

vegetal, proprietăţilor osmotice ale celulelor, plasmolizei

reversibile şi ireversibile.

Aparate şi materiale: secundometru; refractometru;

microscop; balanţă tehnică; balon cotat de 250 cm3; baloane cotate

de 50 cm3; eprubete de 25 cm

3; baghete de sticlă; pipetă de 10 cm

3;

pahar cotat de 200 cm3; bisturiu; pensetă; zaharoză - 1 kg; hîrtie de

filtru; cuvă Petri; buclă de sîrmă; soluţie de NaCl - 20%; obiectul

de cercetare: ceapă, cartofi, mere ş.a.

Noţiuni generale. Perfecţionarea tehnologiei produselor

alimentare se face pe baza studierii structurii şi proprietăţilor

celulei ţesutului vegetal şi animal.

Fructele, legumele, pomuşoarele constau din pulpă, pieliţă,

sîmbure, seminţe cu structură celulară. Există celule parenhime şi

prozenhime. Pulpa este cea mai preţioasă din punct de vedere

alimentar. Ea este alcătuită în principal din celule parenhime (fig.

1.1).

Absorbţia substanţelor în celulă este bazată pe două

fenomene fizice: difuzia şi osmoza. Presiunea osmotică se

caracterizează prin cantitatea şi natura substanţelor dizolvate în

sucul celulei şi depinde de concentraţia lor molară. Ea se exprimă

prin legea lui Van't Hoff:

P = CRT, (1.1)

unde: P - presiunea osmotică, Pa;

C - concentraţia molară, moli/m3;

R - constanta universală a gazelor, R = 8,3 J/(moli K);

T - temperatura absolută, K.

În celulele legumelor şi fructelor coapte presiunea osmotică

este egală cu 0,49-0,98 MPa (5-10 atm).

4

Fig.1.1. Structura celulei parenhime a tomatelor:

1 – peretele celular; 2 – citoplasma; 3 – nucleul;

4 – vacuola centrală; 5 – plastidele, 6 – mitocondriile.

De regulă, sucul celular conţine o cantitate mare de

substanţe dizolvate n cu concentraţiile C1, C2, C3 ... Cn. Pentru

astfel de sisteme presiunea osmotică se determină prin suma

concentraţiilor substanţelor dizolvate.

P = C1RT + C2RT + ... + CnRT. (1.2)

Dacă moleculele din soluţie disociază, atunci presiunea os-

motică se află după formula:

unde: i - coeficientul izotonic sau coeficientul lui Van't Hoff; i = 2.

Calcularea presiunii osmotice a fructelor şi legumelor după

formula (1.2) este dificilă, deoarece în componenţa sucului celular

5

6

1

3

4

2

5

intră un număr mare de compuşi chimici în diferite concentraţii.

De aceea, o răspîndire largă au căpătat metodele experimentale de

determinare a presiunii osmotice: crioscopică, plasmotică şi

refractometrică.

Metoda crioscopică este bazată pe principiul măsurării

elasticităţii vaporilor de apă, legată de presiunea osmotică a

soluţiei.

Metoda plasmotică prevede cercetarea pieliţei subţiri a

fructelor şi legumelor puse în soluţii de concentraţii în creştere.

După un anumit timp de păstrare în soluţii, cu ajutorul

microscopului se găseşte o astfel de soluţie în care celule aparte

sau complexe de ţesuturi încep a trece în stare de plasmoliză.

Presiunea osmotică a acestei soluţii se consideră egală cu

presiunea osmotică a sucului celular.

Metoda refractometrică prevede punerea unor bucăţi de

fructe sau legume în soluţii de concentraţii în creştere. După un

anumit timp, cu ajutorul refractometrului se determină concentraţia

şi se află soluţia în care concentraţia a rămas neschimbată.

Presiunea osmotică a soluţiei se află după formula (1.1) şi

se consideră egală cu presiunea osmotică a sucului celular.

Metoda de experimentare

1. Cercetarea plasmolizei reversibile şi ireversibile

Plasmoliza şi deplasmoliza se studiază pe ţesuturile de

ceapă. Cu ajutorul lamei se taie din ceapă un cub. Din partea

interioară sau exterioară se destropează o pieliţă foarte subţire. Din

această pieliţă se taie două bucăţi de mărimea 5x5 mm, care se

introduc în apă pentru 2–3 min., apoi cu ajutorul buclei de sîrmă

sînt plasate pe o lamă pentru microscop cu o picătură de apă. Una

din pieliţele de ceapă se studiază la microscop şi se descrie

imaginea observată. După aceasta, preparatul este scos de pe masa

microscopului şi cu ajutorul unei pipete este bine umezit cu o

soluţie de NaCl cu concentraţia de 20%. Peste un minut, surplusul

de soluţie este extras cu ajutorul hîrtiei de filtru.

6

După prelucrare, preparatul din nou se introduce sub

microscop şi se studiază plasmoliza. Tot ce se vede în microscop

se desenează. După aceasta, preparatul se scoate din microscop şi

se umezeşte bine cu apă. Surplusul de apă se îndepărtează cu hîrtie

de filtru. Preparatul se introduce în microscop şi cu ajutorul lui se

studiază deplasmoliza. Fenomenul deplasmolizei sе desenează.

Pentru a studia plasmoliza ireversibilă se pregăteşte un preparat

nou, după metoda descrisă mai sus. Pieliţa de ceapă pregătită, pusă

pe lama de microscop, umezită cu cîteva picături de apă este bine

încălzită pe o sobă electrică pînă cînd apa de pe lamă va începe să

fiarbă. Surplusul de apă se extrage cu hîrtie de filtru, iar pieliţa de

ceapă se studiază la microscop şi se desenează imaginea observată.

2. Determinarea presiunii osmotice

Într-un balon cotat de 250 cm3 se pregăteşte o soluţie de

zaharoză (342,3 g zaharoză la 1 l de apă). În 9 baloane cotate de

50 cm3

se toarnă 5, 10, 15, ... 45 cm3 de soluţie şi se umplu cu apă

distilată pînă la cotă. În aşa fel se obţin soluţii de nouă concentraţii

(C0) 0,1; 0,2; 0,3; ..., 0,69 cm3. Cu ajutorul refractometrului se

determină procentul de substanţă uscată (n0). Se pregătesc două

complete de cîte 9 eprubete. În fiecare din cele 9 eprubete se

toarnă cîte 10 cm3 de soluţie cu concentraţia corespunzătoare.

În fiecare eprubetă se pun cîte 3 g de materie primă

vegetală în formă de cubuşoare şi se lasă 40 min. După aceea se

determină substanţele uscate ale soluţiilor eprubetelor cu materie

primă. După fiecare determinare prismele refractometrului şi

baghetele de sticlă trebuie bine spălate şi şterse cu hîrtie de filtru.

Soluţia în care nu s-a schimbat concentraţia în comparaţie cu cea

de pînă la experienţă se consideră izotonică faţă de sucul celulei

materiei prime examinate.

Presiunea osmotică а soluţiei se calculează după ecuaţia

(1.1), unde C se determină din formula următoare:

, (1.4)

7

unde: n - concentraţia soluţiei izotonice a zaharozei după

refractometru, %.

Presiunea osmotică determinată este presiunea osmotică a

celulei ţesutului vegetal.

Lucrarea de laborator nr. 2

DETERMINAREA ACIDULUI SORBIC ÎN PRODUSELE

ALIMENTARE

Scopul lucrării: însuşirea metodei de determinare a

acidului sorbic.

Aparate şi materiale: spectrofotometru SF-46; instalaţie

de laborator pentru distilare; cîntar tehnic; pipetă de 1 cm3, 2 cm

3,

10 cm3; bucăţi de porţelan poros sau bile de sticlă; soluţie NaCl de

250 g/dm3; vată medicală higroscopică; sulfat de magneziu

heptahidrat; carbonat acid de sodiu; sulfat de cupru; sorbat de

potasiu; apă distilată; soluţie hidroxid de sodiu 0,1 mol/dm3;

produse pentru cercetare: iaurt, limonadă, brânză ş.a.

Noţiuni generale. Acidul sorbic se găseşte în fructul

arbustului, Sorbus aucuparia, după care acidul este denumit.

Comercial se produce prin cîteva metode chimice.

Acidul sorbic (E 200) este un conservant care împiedică

formarea de mucegaiuri şi drojdii, nefiind eficient împotriva

bacteriilor. Activitatea optimă se manifestă la valori ale pH mai

mici de 6,5. Este utilizat la un spectru larg de produse, cum sunt

iaurtul şi alte produse lactate fermentate, salate de fructe,

limonadă, brînză, pîine de secară, prăjituri şi produse de

panificaţie, pizza, fructe de mare, suc de lămîe, cidru şi supe. Doza

zilnică admisibilă este de pînă la 25 mg/kg corp. Efecte secundare

nu se observă în concentraţiile utilizate. Numai un procent foarte

mic dintre consumatori manifestă uşoare reacţii pseudoalergice.

Metoda de determinare a acidului sorbic se bazează pe

distilarea acidului sorbic din produsul cu vapori de apă şi

determinarea spectrofotometrică a conţinutului în distilat la

lungimea de undă de 256 nm.

8

Determinarea acidului sorbic după această metodă include

următoarele etape: pregătirea soluţiei de catalizator de cupru,

prepararea soluţiei-etalon, trasarea graficului de etalonare,

efectuarea cercetării, prelucrarea rezultatelor.

Metoda de experimentare

Instalaţia de laborator pentru distilarea acidului sorbic (fig.

2.1) este alcătuită din rezervor de distilare (1), balon cu două gîturi

(2), pîlnie cu robinet (3), deflegmator (4), tub de cuplare (5),

refrigerent (6), pîlnie de sticlă (7), balon cotat (8).

3

2

1

4

5

6

7

8

Fig. 2.1. Schema instalaţiei de distilare a acidului sorbic

Pregătirea soluţiei de catalizator de cupru. Într-un balon

cotat de 1000 cm3 se dizolvă într-o cantitate mică de apă 0,5 g de

carbonat acid de sodiu şi 0,001 g sulfat de cupru şi se aduce cu apă

distilată pînă la cotă.

Prepararea soluţiei-etalon. 0,100 g de acid sorbic se dizolvă

în 12-10 cm3 soluţie de hidroxid de sodiu, cantitativ se transferă

într-un balon cotat de 1000 cm3 şi se aduce cu apă distilată pînă la

cotă. 50 cm3 din soluţia pregătită se transferă cu pipeta într-un

balon de 500 c cm3 şi se aduce cu apă distilată pînă la cotă sau

0,134 g sorbat de potasiu se transferă cantitativ cu apă într-un

9

balon cotat de 1000 cm3 şi după dizolvare se completează cu apă

pînă la cotă. 50 cm3 din soluţia pregătită se transferă cu pipeta într-

un balon de 500 cm3 şi se aduce cu apă distilată pînă la cotă.

Trasarea graficului de etalonare. Pentru trasarea graficului

de etalonare se pregătesc 6 soluţii de referinţă. În acest scop, în

şase baloane conice se introduc consecutiv cu pipeta 0, 1, 2, 3, 5 şi

10 cm3 de soluţie-etalon şi se completează cu apă pînă la volumul

de 10 cm3, ce corespunde concentraţiilor de 0, 1, 2, 3, 5 şi 10

miligrame per decimetru cub. Prima soluţie este de control.

În soluţii se adaugă cu pipeta cîte 10 cm3 de soluţie de

catalizator de cupru, se agită şi se lasă în repaus pentru cîteva

minute, apoi se măsoară densitatea lor optică la spectrofotometru

la lungimea de undă de 256 nm în raport cu soluţia de control,

folosind cuva de 10 mm.

Pe baza datelor obţinute se construieşte graficului de

etalonare în sistemul de coordonate: densitatea optică -

concentraţia de acid sorbic în miligrame per decimetru cub.

Efectuarea cercetării

În balonul de distilare se introduce de la 5 pînă la 10 g

produs analizat sau 5–10 cm3 produs lichid, se adaugă 10 cm

3

soluţie de acid sulfuric şi 10 g de sulfat de magneziu. În balonul de

distilare se toarnă soluţie de clorură de sodiu pînă la ¾ din volum

şi se încălzeşte. Robinetul pîlniei trebuie să fie deschis.

După cîteva minute de la începutul fierberii se închide

robinetul şi începe distilarea pînă la acumularea a circa 100 cm3 de

distilat, care se diluează pînă la 250 sau 500 cm3. 10 cm

3 de distilat

se transferă cu pipeta într-un balon conic, se adaugă 10 cm3

catalizator de cupru, se agită şi se lasă în repaus timp de cîteva

minute.

Dacă conţinutul presupus de acid sorbic în proba analizată

este mai mare de 200 mg pe 1 kg sau 1 dm3 de produs, pentru

determinare se prelevează 5 sau 2 cm3 de distilat şi se aduce la un

volum de 10 cm3 cu apă, după care se toarnă în cuva de 10 mm şi

se determină densitatea optică la lungimea de undă de 256 nm.

Paralel se pregăteşte soluţia-martor – 5 cm3 catalizator de cupru şi

5 cm3 apă distilată.

10

Prelucrarea rezultatelor. Conţinutul de acid sorbic (X) în

procente se calculează prin formula:

unde: c - concentraţia acidului sorbic determinată după graficul de

etalonare, mg/dm3;

m - masa probei de produs, g;

V1 - volumul distilatului diluat, cm3 (250 sau 500 cm

3);

V2 - volumul distilatului luat pentru determinare, cm3 (10, 5

sau 2 cm3);

V3 - volumul distilatului diluat luat pentru determinare, cm3

(10 cm3).

Conţinutul de acid sorbic (X1) în miligrame per decimetru

cub se calculează prin formula:

unde: V - volumul probei de produs, cm3.

Lucrarea de laborator nr. 3

DETERMINAREA LETALITĂŢII NECESARE ŞI REALE

A F-EFECTULUI LA ELABORAREA ŞI VERIFICAREA

REGIMULUI DE STERILIZARE A CONSERVELOR

Scopul lucrării: însuşirea metodei de calcul a valorii

necesare a F-efectului şi determinarea experimentală a valorii reale

a F-efectului.

Aparate şi materiale: instalaţie de laborator ce include

autoclavul AB-30, potenţiometru; borcane de sticlă pentru

sterilizarea produselor III-82-500 sau III-82-650; secundometru;

11

instrucţiuni privind deservirea autoclavului AB-30; produse pentru

cercetare: suc de mere, suc de poamă, de roşii, pireu ş.a.

Noţiuni generale. Sterilizarea este un proces tehnologic de

nimicire a microorganismelor şi inactivarea enzimelor pentru a

obţine o sterilitate industrială a conservelor, care preîntîmpină

alterarea produselor alimentare la o păstrare îndelungată (mai mult

de 2–3 ani).

Parametrii principali de sterilizare termică sînt temperatura

şi durata acţiunii ei. De regulă, regimul de sterilizare se scrie într-o

anumită formă strictă şi este numită formulă de sterilizare. De

exemplu, regimul de sterilizare a conservelor în autoclavele de

acţiune periodică se scrie astfel:

,

unde: ti - temperatura iniţială a produsului ambalat, °C;

τî - durata încălzirii de la temperatura ti până la ts

(temperatura de sterilizare), min.;

τs - durata de sterilizare, min.;

τr - durata răcirii de la temperatura ts pînă la 40°C;

P - valoarea maximă a presiunii în autoclav în timpul

procesului de sterilizare, MPa.

La elaborarea regimului de sterilizare a conservelor sau la

verificarea lor este întrebuinţată noţiunea de efect de sterilizare. În

teoria sterilizării, pentru caracterizarea efectului de sterilizare se

întrebuinţează F-efectul.

F-efectul este timpul convenţional necesar de sterilizare a

produselor la temperatura constantă de 121,1°C, la care se atinge

sterilitatea industrială a conservelor. Expresia „timp convenţional”

este folosit în legătură cu faptul că procesul de sterilizare are loc la

temperaturi variabile mai mari sau mai mici 121,1°C. În aşa fel,

temperatura 121,1°C este o temperatură-etalon, care se foloseşte

pentru a compara eficienţa oricărei temperaturi, iar timpul real de

sterilizare este recalculat pentru un timp convenţional. Pentru

diferite conserve timpul convenţional sau letal la temperatura de

12

121,1°C este de 1–5 min., iar valoarea F-efectului este egală

respectiv cu 1–5 min.

Ideea de bază a elaborării sau verificării eficienţei de

sterilizare constă în faptul că pe baza proprietăţilor microbiologice

şi fizico-chimice ale produsului se calculează valoarea necesară a

F-efectului (Fn), apoi se determină experimental valoarea reală a F-

efectului (Fr).

La compararea acestor două valori, respectînd condiţia

Fn≤Fr, se trage concluzia despre efectul regimului de sterilizare a

produsului.

În această lucrare de laborator trebuie să fie însuşită

metodica de determinare a Fn şi Fr, să fie analizată şi trasă

concluzia despre efectul de sterilizare a regimului cercetat.

Valoarea necesară a F-efectului (Fn) se determină după

formula următoare:

, (3.1)

unde: D121,1 - constanta termorezistenţei microorganismelor, min.,

pentru Cl. botulinum D121,1= 0,21 min;

N1 - conţinutul microorganismelor (spori) Cl. botulinum

pînă la sterilizare; N1=1, adică la începutul sterilizării

în fiecare borcan se conţine un spor de Cl. botulinum;

N2 - conţinutul sporilor Cl. botulinum după sterilizare;

N2=10-12

. Aceasta înseamnă că probabilitatea

supravieţuirii cel puţin a unui spor într-un borcan

poate avea loc numai în condiţie de producere a unei

partide de o mie de miliarde de borcane.

Atunci letalitatea necesară după Cl. Botulinum este:

min.

13

Produsele recomandate pentru aprecierea eficienţei

regimului de sterilizare: suc de roşii, pireu din legume, concentrate

din tomate, conserve naturale din legume.

Metoda de experimentare

Instalaţia de laborator (fig. 3.1) este alcătuită din autoclavul

de laborator AB-30 (1), sistemul de termocupluri pentru măsurarea

temperaturilor în aparatul (3) şi borcanul (2), potenţiometrul de

înregistrare a temperaturii (4), panoul electric (5).

5 4

220

1

32

Apa

Sistema de

canalizare

Fig. 3.1. Schema instalaţiei pentru

cercetarea procesului de sterilizare

Înainte de a începe lucrarea de laborator trebuie studiată

construcţia autoclavului: sistemul de încălzire, manometrul de

contact, aprovizionarea cu apă a camerei de încălzire şi a camerei

de sterilizare, se ia cunoştinţă de metoda de control şi reglaj a

autoclavului şi a potenţiometrului, de banda de înregistrare,

conectarea şi deconectarea aparatului, se studiază regulile tehnicii

de securitate în procesul lucrului cu aparatele aflate sub presiune.

Productul pentru sterilizare se pune într-un borcan de tip II-

82-500 sau III-82-650. Coeficientul de umplere trebuie să fie de

0,9 (raportul volumului produsului către volumul borcanului).

14

Borcanul cu productul se închide cu un capac în care se

încorporează un termocuplu. Vîrful termocuplului trebuie să se

afle în centrul geometric al borcanului. Borcanul împreună cu

productul pregătit se introduce în camera de sterilizare a

autoclavului; în aceeaşi cameră este instalat un termocuplu pentru

măsurarea temperaturii. După aceasta autoclavul se închide

ermetic.

Pe manometrul de contact se fixează valoarea presiunii

vaporilor de apă, la care are loc procesul de sterilizare. Parametrii

sînt recomandaţi de lector. E necesar să fie controlat nivelul apei în

camera de încălzire a autoclavului, să fie închise robinetele, în

afară de robinetul distribuirii vaporilor de apă în camera de

sterilizare. Laborantul sau lectorul controlează nivelul de pregătire

a instalaţiei şi conectează autoclavul.

După ce în autoclav se obţine presiunea vaporilor egală cu

0,04–0,05 MPa (0,4–0,5 atm), se conectează potenţiometrul pentru

înregistrarea temperaturii produsului şi temperaturii în autoclav.

Sterilizarea se face conform regimului recomandat de lector.

La sfîrşitul sterilizării se deconectează încălzitorul electric.

După cе presiunea se micşorează pînă la 0,1 atm şi mai puţin, se

deschide atent robinetul cu apă rece pentru răcirea autoclavului.

Răcirea se efectuează pînă cînd temperatura în centrul borcanului

este de 40°C. După aceasta se deconectează potenţiometrul.

Autoclavul se deschide în prezenţa laborantului.

După terminarea experienţei, banda de înregistrare a

temperaturilor se dă studentului pentru prelucrarea datelor

obţinute.

Calcularea valorii reale a F-efectului (Fr)

Fr-efectul real se calculează după datele experimentale ale

variaţiei temperaturii în centrul borcanului în procesul sterilizării.

Date iniţiale:

- banda de înregistrare a temperaturilor în borcan şi în autoclav

la sterilizare;

- valorile constantelor D121,1 şi Z.

15

Cunoscînd datele bandei de înregistrare, se construieşte

graficul dependenţei temperaturii (în centrul borcanului) de timp.

Pe hîrtie milimetrică pe axa ordonatelor se reprezintă temperatura,

pe axa absciselor - timpul în minute. Se examinează o porţiune de

curbă, începînd cu temperatura de 90°C.

Intervalul de timp τ, pe parcursul căruia t se schimbă de la

90°C la încălzire pînă la 90°C la răcire trebuie divizat în intervale

egale ∆τ cu durata de 5 min. Pentru fiecare interval din grafic (sau

de pe banda de înregistrare) se determină temperatura produsului şi

se compune tabelul variaţiei temperaturii peste fiecare 5 min.

F-efectul (Fr) se calculează după formula:

, (3.2)

unde: Fr - valoarea reală a efectului de sterilizare, min.;

U - timpul real de sterilizare pe parcursul căruia temperatura

produsului se schimbă de la +90°C încălzire până la

+90°C la răcire, min.;

KF - coeficientul de recalculare a efectului letal la orice

temperatură, în efectul letal la temperatura-etalon de

121,1°C.

Coeficientul de recalculare KF se calculează după formula:

, (3.3)

unde: te – temperatura-etalon 121,1°C;

t - temperatura produsului în centrul borcanului în orice

moment, °C;

Z - constanta termorezistenţei microorganismului test, °C

Calculul trebuie început cu determinarea coeficientului de

transferare KF. Valoarea КF se calculează pentru temperatura

produsului t în centrul borcanului peste intervale de 5 min. pentru

intervalul de timp τ, pe parcursul căruia t se schimbă de la 90°C la

încălzire pînă la 90°C la răcire. Valoarea constantei Z se ia în

16

conformitate cu testul microorganismului. Pentru Cl. Botulinum

Z=10°C.

Din datele obţinute se construieşte graficul dependenţei

KF=f(τ). Pe axa ordonatelor sе depune mărimea KF, iar pe axa

absciselor - timpul peste un interval de 5 min. (∆τ=5min.).

Valoarea Fr se determină prin integrarea grafică:

unde: τ1, τ2 - timpul începerii şi terminării sterilizării (începînd de

la t - 90°C la încălzire şi terminînd cu t = 90°C la

răcire);

∆τ - intervalul de timp; ∆τ =5 min.;

KF - valoarea coeficientului de recalculare pentru fiecare ∆τ;

n - numărul intervalelor de timp ∆τ.

Suprafaţa mărginită de curba KF=f(τ), numeric este egală

cu valoarea efectului real de sterilizare Fr, min.

Valoarea obţinută F-efectul (Fr) se compară cu F-efectul

necesar (Fn) şi se trage concluzie despre utilitatea regimului de

sterilizare. Regimul de sterilizare se consideră util cînd are loc

condiţia Fr≈Fn.

Lucrarea de laborator nr. 4

DETERMINAREA VALORII A-EFECTULUI NECESAR ŞI

REAL LA ELABORAREA ŞI VERIFICAREA REGIMULUI DE

PASTEURIZARE A CONSERVELOR

Scopul lucrării: însuşirea metodei de calcul a valorii

necesare a A-efectului şi determinarea experimentală a A-efectului

real; determinarea constantei inerţiei termice a produsului la răcire.

Aparate şi materiale: borcane de sticlă I-82-350, I-82-

650; termometre de laborator cu diviziunea de 1,0°C; dopuri

pentru introducerea termometrelor şi ermetizarea borcanelor;

17

secundometru; producte: suc de poamă, de mere, băuturi, suc de

roşii ş.a.

Noţiuni generale. Pasteurizarea este un proces tehnologic

de suprimare (nimicire) a vitalităţii microorganismelor şi de

inactivare a enzimelor pentru obţinerea sterilităţii industriale a

conservelor cu pH ≤ 4,2 prin care se preîntîmpină alterarea

produsului timp de 2 ani de păstrare. La o păstrare mai lungă, în

aceste conserve deseori se observă schimbări chimice ale

componenţilor şi înrăutăţirea calităţii productelor.

Se supun pasteurizării în general productele acide. Spre

deosebire de sterilizare, procesul pasteurizării are loc la

temperaturi mai joase de 100°C.

În cadrul acestei lucrări este necesar să se efectueze o

analiză a procesului de turnare fierbinte a sucului cu scopul de a

determina eficienţa parametrilor procesului, precum şi valorile

necesare şi reale ale A-efectului. Procedeul de conservare prin

turnare fierbinte constă în încălzirea prealabilă a sucului pînă la

temperatura 85...95°C în aparate termice de acţiune continuă.

Încălzirea se efectuează într-un interval de timp de scurtă durată.

La această temperatură sucul se toarnă în borcane pregătite din

timp, apoi se închid ermetic. Răcirea sucului are loc de la sine

(spontan) la temperatura mediului înconjurător, în procesul răcirii

pînă la temperatura de 60°C are loc pasteurizarea produsului. Unul

din neajunsurile principale ale acestei metode de conservare constă

în condiţiile nereglate ale răcirii. Ca urmare, durata răcirii creşte,

iar calitatea produsului se înrăutăţeşte, numărul de ambalaje la care

acest proces este efectiv se reduce.

Alegerea temperaturii de turnare a produsului şi verificarea

efectului de sterilizare se face pe baza parametrilor fizico-chimici

şl microbiologici ai sucului, comparînd valoarea necesară a A-

efectului (An) cu valoarea reală a lui (Ar). Dacă se respectă condiţia

An ≤ Ar atunci temperatura de turnare poate fi recomandată pentru

turnarea fierbinte a sucului.

Valoarea necesară a A-efectului (An) se determină după

formula următoare:

18

unde: D80 - constanta de termostabilitate a microorganismelor,

min., pentru B. nivea D80= 7,0 min.;

n - gradul de sterilitate a produsului.

unde: N1 - concentraţia microorganismelor în produs înainte de

sterilizare, cel/cm3;

V - volumul produsului în borcan, cm3;

S - procentul rebutului admisibil, %.

Formula de calcul în formă generală:

Concentraţia iniţială de microorganisme N1 de la 5 pînă la

104 celule/cm

3 a produsului (este indicată de lector). Rebutul

admisibil al produsului gata este S=0,01%.

Metoda de experimentare

1. Determinarea valorii reale a A-efectului (Ar)

În prealabil sucul se încălzeşte pînă la 85-95°C în

autoclavul de laborator (temperatura concretă se indică de lector).

Tot în prealabil se spală şi se încălzeşte borcanul de sticlă în care

se toarnă sucul înfierbântat. Dacă borcanul cu suc s-a răcit, el se

încălzeşte suplimentar pînă la temperatura dată. În borcanul cu

capac este montat un termometru cu diviziunea de 1,0°C.

Rezervorul termometrului este instalat în centrul geometric al

borcanului care se determină după formula:

unde: Hc - centrul geometrie al produsului din borcan, cm;

19

H - înălţimea totală a borcanului, cm;

Hsl - înălţimea spaţiului liber al borcanului, cm.

După ce se introduce termometrul în produs, se

înregistrează temperatura iniţială a produsului fierbinte în centrul

borcanului. Apoi peste fiecare 5–10 min se notează temperatura

produsului în borcan. Răcirea se petrece în condiţii de convecţie

naturală. Măsurarea temperaturii se efectuează până la 45-50°C.

După datele experimentale se construieşte dependenţa grafică

dintre temperatura produsului în centrul borcanului şi timp.

Calcularea valorii reale a A-efectului (Ar)

Valoarea reală a A-efectului (Ar) se calculează după datele

dependenţei variaţiei temperaturii produsului (în centrul

borcanului) de timp. Temperatura finală de răcire tf = 45-50°C.

Date iniţiale:

- datele experimentale de variaţie a temperaturii în centrul

borcanului în dependenţă de timp;

- constantele de termostabilitate a microorganismului B. nivea

D80 şi Z;

- volumul produsului în borcan, tipul borcanului.

Intervalul de timp τ în care temperatura produsului variază

de la temperatura de turnare pînă la 45–50°C, se împarte în

intervale egale ∆τ cu durata de 5 sau 10 min. Pentru fiecare interval

de timp din graficul dependenţei dintre temperatura produsului în

centrul borcanului şi timp se determină temperatura produsului.

Pentru flecare interval de timp, căruia îi corespunde o

anumită temperatură a produsului, se determină coeficientul de

recalculare (coeficientul de recalculare a efectului letal la orice

temperatură, în efectul letal la temperatura-etalon de 80°C) KA

după formula:

, (4.5)

unde: te – temperatura-etalon 80°C;

20

t - temperatura produsului în centrul borcanului în orice

moment, ºC;

Z - constanta termorezistenţei microorganismului test, ºC;

pentru B. nivea Z = 8°C.

Se construieşte graficul dependenţei KA=f(τ) conform

datelor obţinute. Pe axa ordonatelor se depune mărimea KA, pe axa

absciselor - timpul în minute cu intervalul ∆τ=5 min. Suprafaţa

limitată de curba KA=f(τ) şi axa absciselor este mărimea A-

efectului real (Ar).

Ar se calculează prin metoda de integrare grafică:

unde: τ1, τ2 - timpul începerii şi terminării pasteurizării;

∆τ - intervalul de timp; ∆τ =5 min.;

KF - valoarea coeficientului de recalculare pentru fiecare ∆τ;

n - numărul intervalelor de timp ∆τ =5 min.

Graficul se construieşte pe hîrtie milimetrică, fapt ce

uşurează integrarea grafică.

După ce se efectuează toate calculele, se compară A-efectul

necesar şi real şi se trage concluzia despre eficienţa regimului

cercetat de conservare prin turnare fierbinte.

2. Determinarea constantei inerţiei termice a produsului la

răcire

Viteza de încălzire sau răcire a produsului la pasteurizare şi

sterilizare depinde de mai mulţi factori. Unul din aceşti factori este

rezistenţa termică sau inerţia termică a produsului. Constanta

inerţiei termice a produsului fh indică timpul în care diferenţa de

temperaturi, la îcălzire sau răcire, dintre aparat şi product se

micşorează de 10 ori. Mărimea fh se calculează pe baza datelor

experimentale a schimbării diferenţei de temperaturi dintre product

şi mediul ambiant (tp-tm) în timp.

21

Noţiunea de inerţie termică a produsului este bazată mai

mult pe principiile de bază ale teoriei regimului regulat, elaborată

de savanţii sovietici Kondratiev G.M., Lîcov A.V. ş.a. În

conformitate cu legile schimbului de căldură, încălzirea sau răcirea

are loc în faza regimului regulat:

în care raportul dintre viteza locală de încălzire şi

temperatura excedentară este o mărime constantă şi se

numeşte ritm de încălzire sau de răcire m. Astfel, viteza de

încălzire (răcire) a corpului în faza regimului regulat este direct

proporţională cu diferenţa de temperaturi dintre mediul ambiant şi

product. În caz concret, la răcirea sucului după turnarea fierbinte,

se poate scrie expresia:

unde: tm - temperatura mediului ambiant, °C;

m - ritmul răcirii sucului (este o mărime constantă pentru

sucul dat în borcanul dat), 1/min.

După integrarea ecuaţiei (4.8), aplicînd metoda separării

variabilelor, obţinem expresia:

unde: t0 - temperatura iniţială a produsului, °C.

În expresia (4.9) mărimea este de fapt coeficientul

inerţiei termice a produsului, astfel:

22

Mărimea fh se calculează conform datelor experimentale de

variaţie a temperaturii în centrul borcanului în dependenţă de timp.

Pe baza datelor experimentale, în sistemul semilogaritmic de

coordonate se construieşte dependenţa ln(t-tm) în funcţiune de timp

(τ, min.). Pe axa ordonatelor se depune 1n(t-tm ), pe axa absciselor –

timpul în minute. Datele experimentale exprimate în sistemul

semilogaritmic de coordonate reprezintă o linie dreaptă.

Trebuie să aven în vedere că punctele experimentale la

începutul procesului de răcire a produsului au loc într-un regim

neregulat (primele 15-20 min.). Această porţiune de grafic este

exclusă din calcul.

Ritmul de răcire m este egal numeric cu tangenta unghiului

de înclinare a dreptei graficului m şi se calculează după metoda cea

mai simplă – „firului întins”. Pentru aceasta, pe dreaptă alegem în

mod arbitrar două puncte cu coordonatele: şi

. Substituind coordonatele acestor puncte în

ecuaţia (1.9), obţinea două ecuaţii:

(4.11)

Rezolvând aceste ecuaţii (4.11) în raport cu m, obţinem

mărimea necesară.

Coeficientul inerţiei termice fh a produsului se determină

aplicînd relaţia (1.10).

Mărimea fh ne permite să determinăm prin calcul durata

răcirii sucului la diverse temperaturi ale mediului ambiant tm şi ale

produsului tp.

23

BIBLIOGRAFIE

1. Флауменбаум Б.Л., Танчев С.С., Гришин М.А. Основы

консервирования пищевых продуктов.–М.: Агропромиздат,

1986.

2. Banu C., Tatarov P., Musteaţă G. ş.a. Principiile conservării

produselor alimentare. Bucureşti: Editura AGIR, 2004.

3. Tatarov P., Macari A. Bazele teoretice ale conservării. Ciclu de

prelegeri. Chişinău, 2006.

24

CUPRINS

1. Lucrarea de laborator nr.1

PROPRIETĂŢILE OSMOTICE ALE ŢESUTULUI

VEGETAL……………………………………………….………..3

2. Lucrarea de laborator nr.2

DETERMINAREA ACIDULUI SORBIC ÎN PRODUSELE

ALIMENTARE……………………………………………...……7

3. Lucrarea de laborator nr. 3

DETERMINAREA LETALITĂŢII NECESARE ŞI REALE A

F-EFECTULUI LA ELABORAREA ŞI VERIFICAREA

REGIMULUI DE STERILIZARE A CONSERVELOR………..10

4. Lucrarea de laborator nr. 4

DETERMINAREA VALORII A-EFECTULUI NECESAR ŞI

REAL LA ELABORAREA ŞI VERIFICAREA REGIMULUI

DE PASTEURIZARE A CONSERVELOR…………………...16

BIBLIOGRAFIE……………………………….………………..23