INTRODUCERE .........pag. 3
CAP. 1 COMPOZITIA CHIMICA A MATERIILOR PRIME AGROALIMENTARE SI A ALIMENTELOR PRELUCRATE
APA - ROLUL EI IN ORGANISM .........pag. 4
1.2 APA IN PRODUSELE ALIMENTARE .........pag. 5
CAP. 2 IMPORTANTA SI IMPLICATII ALE CONTINUTULUI DE APA IN CAZUL DIFERITELOR MATERII PRIME AGROALIMENTARE SI PRODUSE ALIMENTARE ........pag. 7
CAP. 3 ROLUL UMIDITATII IN STABILITATEA PRODUSELOR ALIMENTARE
3.1 UMIDITATEA RELATIVA DE ECHILIBRU ........pag. 9
3.2 ACTIVITATEA APEI ..........pag. 10
3.3 IZOTERMELE DE SORBTIE SI CALCULUL STABILITATII LA DEPOZITARE ..........pag. 11
CAP. 4 IMBUNATATIREA CALITATII PRODUSELOR ALIMENTARE PRIN REDUCEREA CONTINUTULUI DE APA
4.1 CONCENTRAREA PRODUSELOR ALIMENTARE ......pag. 12
4.2 DESHIDRATAREA PRODUSELOR ALIMENTARE .......pag. 14
CAP. 5 METODE PENTRU DETERMINAREA
CONTINUTULUI DE APA
CONCLUZII ........pag. 17
BIBLIOGRAFIE ........pag. 18
Hrana constituie un factor indispensabil pentru om si animale, deoarece asigura energia si substantele de baza necesare desfasurarii proceselor metabolice, cresterii si dezvoltarii organismelor. Ea reprezinta izvorul si regulatorul proceselor de schimb dintre organism si mediul inconjurator.
Din cele mai vechi timpuri omul a primit din mediu substante nutritive necesare furnizarii energiei cheltuite dar si mentinerii unor constante fiziologice normale.
In epoca contemporana, marea diversitate de alimente disponibile, compozitia chimica complexa a acestora, riscurile de imbolnavire prin intermediul alimentelor ingerate, schimbarea mediului in care omul isi desfasoara activitatea, au determinat o revizuire a conceptiei despre alimentatia umana, accentuarea caracterului ei rational si de factor preventiv in sanatate. S-a accentuat raspunderea celor care comercializeaza alimente atat in ceea ce priveste valoarea nutritiva a produselor comercializate cat mai ales starea lor de inocuitate.
Din multitudinea de factori de agresiune purtatori de agenti poluanti, mentionam: solul, apa, aerul, retetele produselor, tehnicile de prelucrare, microorganismele si alti biodaunatori.
Alimentul este un sistem aflat in stransa legatura cu individul, este legatura biologica a omului cu mediul inconjurator. Deci, orice perturbatie a mediului isi gaseste in aliment mijlocitorul ideal pentru a ajunge la om.
Mediul influenteaza alimentele de-a lungul parcursului materie prima - produs finit in diferite momente, relatia aliment - mediu determinand modificari ce perturba salubritatea produsului destinat consumului uman.
Factorii care influenteaza calitatea produselor alimentare pot fi interni, cum sunt: compozitia chimica a produsului (, structura antomica si gradul de integritate, proprietatile biologice, proprietatile fizice, sau externi: solicitarile mecanice in timpul manipularii produselor, compozitia aerului atmosferic, temperatura aerului, umiditatea aerului, lumina si alte radiatii, ambalajul, microorganismele, modul de depozitare.
In lucrarea de fata ne vom opri asupra compozitiei chimice a alimentelor si mai exact asupra cantitatii de apa continuta de produsele alimentare (umiditate) ca factor ce influenteaza stabilitatea si calitatea acestora.
Cap. 1 COMPOZITIA CHIMICA A MATERIILOR PRIME AGROALIMENTARE SI A ALIMENTELOR PRELUCRATE
Apa - rolul ei in organism
Printre componentele de baza din organism, apa ocupa un loc primordial, ea intrand in constitutia tuturor celulelor si tesuturilor, reprezentand mediul in care se petrec toate fenomenele chimice si fizico-chimice legate de functiile vitale. Toate reactiile din organism se produc numai in mediu apos, apa permitand stabilirea legaturilor intre diferite substante si intre organism si mediu. Ea este indispensabila organismelor vii a caror activitate vitala scade foarte mult daca cantitatea de apa este sub valoarea normala.
Apa reprezinta componenta chimica cu continutul cel mai ridicat in organism, care poate fi considerat ca un sistem dispers cu mediul de dispersie apa.
In organismul copiilor continutul apei reprezinta pana la 87% din masa corpului, iar la oamenii adulti pana la 70%. Omul pierde continuu apa prin respiratie, transpiratie, prin eliminarea urinii etc., aproximativ 2 - 3 litri si chiar mai mult pe zi, in functie de clima, anotimp, de efortul fizic etc. Daca pierde 10% din cantitatea de apa continuta se intrerupe formarea urinii, iar la o pierdere de peste 20 % incetinesc in mod accentuat procesele metabolice si poate surveni moartea. Un cal traieste pana la 20 de zile alimentat cu apa dar fara furaje. Daca este hranit cu furaje, dar fara apa moartea survine in decurs de 7 zile.
Apa eliminata din organism este inlocuita prin consumarea apei potabile, a diferitelor bauturi si prin apa care se gaseste in alimente. Omul are nevoie zilnic de 2-3 litri de apa pentru a-si asigura echilibrul hidric al organismului.
Apa are in organismul plantelor si al animalelor un rol multiplu si complex:
- ea asigura
transportul sevei brute de la radacini la
- usureaza absorbtia substantelor anorganice si organice din sol in organismele vegetale si din tubul digestive pentru om si animale. Ea constituie un factor important in stabilirea legaturii indispensabile dintre organism si mediul ambiant.
- creeaza in
organism mediul necesar reactiilor biochimice de hidroliza,
oxidoreducere, hidratare etc. Furnizeaza ionii de H+ si
- favorizeaza disocierea
ionica a diferitelor substante prin
- are rol insemnat in procesele de termoreglare, in procesele de transpiratie si de eliminare a substantelor de excretie.
Cantitatea de apa din organism variaza cu varsta, cu starea fiziologica, cu regiunea geografica, cu intensitatea metabolismului.
Tesuturile tinere contin o cantitate de apa mai mare decat cele batrane. Cantitatea de apa scade in general cu varsta si aceasta se datoreste cresterii continutului de substante organice din celule. Tesututrile fiziologic active contin o cantitate mai mare de apa decat tesuturile de sustinere sau cele de protectie.
Cantitatea de apa din plante depinde intr-o mare masura si de factorii externi. In perioadele de seceta indelungata plantele se ofilesc, pe cand intr-un regim normal de precipitatii raman turgescente. Cantitatea de apa din plante depinde de raportul existent intre cantitatea de apa absorbita si cea eliminata prin transpiratie.
De asemenea sufera variatii in timpul zilelor si al noptilor, scazand in timpul zileisi crescand in timpul noptii, atingand maximul spre dimineata.
Dintre fructele proaspete bogate in apa se mentioneaza: castravetii 95,36%, pepenii 88,89%, merele 84,85%, prunele 81%, strugurii 79% etc. Un continut ridicat de apa au tulpinile de salata 94,3%, ridichile 93,3%, frunzele de sfecla 83,5%, tuberculii de cartof 75,9%.
Dintre cele mai sarace in apa se mentioneaza semintele de grau 13,4%, porumb 13,3%, floarea soarelui 8,58%, ricin 6,46% etc.
Microorganismele contin in medie 78% apa, iar plantele lemnoase 40-60%.
Apa in produsele alimentare
Organismul uman prelucreaza in procesul schimbului de substante o cantitate mare de produse alimentare. Felul substantelor care intra in compozitia produselor e foarte diferit, ca si proportia lor. In majoritatea cazurilor predomina o grupa de substante chimice care determina si clasificarea produselor alimentare: cu preponderenta protidica (lapte si produse lactate, oua, carne, peste si produsele lor de prelucrare), cu preponderenta lipidica (grasimile alimentare), cu preponderenta glucidica (cereale si derivate, leguminoase boabe, legume si fructe, zahar si produse zaharoase).
Unele produse alimentare se compun aproape exclusiv dintr-o singura substanta dar, in general, contin cele cinci mari grupe de substante chimice: apa, substantele minerale, glucidele, lipidele si protidele. De asemenea, in compozitia produselor alimentare intra si vitamine, pigmenti, acizi, enzime, substante tanante, uleiuri eterice, glucoizi, alcaloizi, hormoni, fitoncide etc.
Trebuie specificat ca nu toate produsele alimentare au potential nutritiv semnificativ, in schimb au proprietati gustative, aromatice sau alte proprietati ce influenteaza favorabil procesul de alimentatie.
In functie de modul in care patrund si se regasesc in produsele alimentare, substantele din compozitie pot fi grupate astfel:
a) native - se gasesc in mod natural in materiile prime; sunt previzibile, cunoscute, controlabile. Pot fi substante anorganice (apa, substante minerale, acizi anorganici) sau organice (glucide, lipide, proteine, acizi organici, pigmenti, enzime, vitamine etc.).
c) accidentale - sunt aleatorii si se refera la toate substantele straine, mai mult sau mai putin toxice, ce afecteaza inocuitatea alimentelor. Exista standarde internationale obligatorii si facultative care reglementeaza dozele admise de substante straine in produsele alimentare. Astfel pot patrunde accidental in produsele alimentare pesticide (insecticide, ierbicide, fungicide, raticide etc.), substante din utilaje si ambalaje, substante elaborate de microorganisme (toxine).
Dintre substantele native din alimente, apa este elementul cel mai dinamic, regasindu-se - in functie de produs - in limitele 0,05 - 95%.
Apa impreuna cu substantele minerale, glucidele si protidele constituie un mediu favorabil dezvoltarii microorganismelor si din aceasta cauza produsele alimentare bogate in apa se altereaza usor. Stabilitatea lor este invers proportionala cu continutul de apa si deci cu cat contin mai putina apa cu atat stabilitatea lor creste.
Apa potabila este consumata ca atare, exista in alimente pe cale naturala, intra in structura unor retete ale produselor alimentare sau este folosita ca agent tehnologic.
Pentru a fi consumata, apa trebuie sa indeplineasca o serie de criterii de calitate, trebuie sa prezinte maxima puritate. Apa provenind din ape curgatoare sau subterane trebuie purificata, operatie destul de dificila in conditiile de poluare foarte ridicata cu reziduuri din activitatile umane, reziduuri urbane etc. care exista astazi. In standardele obligatorii privind protectia vietii, sanatatii si a mediului, exista prevederi referitoare la apa potabila.
Conditiile de potabilitate a apei sunt:
sa fie incolora, transparenta, inodora, relative insipida, san u contina substante chimice, organice sau de alta natura peste limita maxima admisibila din standardele obligatorii;
sa fie lipsita de microorganisme patogene si relative patogene;
microflora saprofita sa fie limitata strict la un numar foarte redus;
sa aiba compozitie acceptabila in saruri de calciu care dau duritatea apei. Duritatea apei se exprima in grade germane si este cuprinsa intre 10 si 20 grade germane. Aceasta trebuie mentinuta in limite controlate, fapt foarte important in procesele de fabricatie a pastelor fainoase, a berii, a unor bauturi nealcoolice etc., pentru a obtine produse corespunzatoare calitativ.
Pentru sterilizare, apa se ozonizeaza, se clorureaza sau se filtreaza prin nisip argentifer. Apa tulbure sau murdara se curata prin filtrare.
Apa folosita la fabricarea produselor alimentare trebuie sa indeplineasca aceleasi conditii de calitate ca si apa potabila.
Ca agent tehnologic, apa nu influenteaza continutul in apa al produsului, dar faciliteaza producerea lui. De exemplu, pastele fainoase se obtin din faina grifica cu umiditatea de 14%. Pentru ele, trebuie obtinut un aluat cu umiditatea de 30% care se malaxeaza, se usuca si din care se obtin paste fainoase cu umiditatea finala de 11-13%.
Toate substantele straine din apa, odata patrunse in produsele alimentare, raman aici chiar daca in timpul procesului tehnologic apa este indepartata din produs.
Apa din produsele alimentare se poate gasi sub doua forme: apa libera si apa legata.
Apa libera se afla sub forma de suc celular sau micropicaturi si se prezinta ca o solutie reala. Se poate extrage din produs prin presare sau uscare. Si apa higroscopica este tot o apa libera retinuta prin sorbtie in microcapilare sau pe suprafata produsului. Toate procesele enzimatice, unele reactii neenzimatice, dezvoltarea microorganismelor, nu pot avea loc decat in prezenta apei libere.
Intre apa din produs si apa din atmosfera are loc un schimb permanent pana se atinge umiditatea de echilibru.
Apa din produsele alimentare se gaseste legata sub diferite forme, in functie de natura modului de legare deosebindu-se: apa legata fizic, fizico-chimic si chimic.
a) - apa legata fizic este specifica materialelor poroase si este retinuta prin forte mecanice de catre materialele higroscopice prin forte de suprafata si de capilaritate.
Apa retinuta in microcapilare (raza < 10-5 cm) se numeste apa higroscopica iar cea din macrocapilare (raza > 10-5 cm) se numeste si umiditate libera sau superficiala.
Apa capilara reprezinta 70% din continutul total de umiditate al produselor alimentare si datorita legaturii slabe cu produsul se indeparteaza foarte usor prin evaporare.
b) - apa legata fizico-chimic este o forma mai stabile de legare a apei, fiind prezenta in majoritatea alimentelor, fara sa fie in stransa corelatie cantitativa cu materialul. Acest tip de legatura se realizeaza prin legatura adsorbtiva si prin legatura osmotica sau structurala.
Legatura adsorbtiva este specifica fenomenelor de suprafata, are o intensitate medie si destul de greu reversibila. Legatura osmotica se realizeaza atunci cand invelisul celulelor ajunge in contact direct cu apa, de exemplu prin imersie. Este o legatura de intensitate mai slaba si reversibila.
c) - apa legata chimic se caracterizeaza prin legaturi ionice sau moleculare fiind determinate in cantitati strict stoichiometrice. Retinerea apei se face sub forma de apa de cristalizare sau constitutie. Apa de constitutie face parte integranta din insasi molecula substantelor chimice.
Legarea chimica a apei in mediile biologice este cea mai puternica sin u poate fi eliminate prin procedee clasice de deshidratare, ci numai prin calcinare.
Apa din produsele alimentare poate trece dintr-o forma in alta: la fabricarea branzeturilor de exemplu, apa libera din lapte trece in apa legata.
Continutul de apa din aceste produse se exprima procentual (%) si constituie un factor ce influenteaza proprietatile lor, respectiv consistenta si stabilitatea si reprezinta o caracteristica de calitate de prima importanta.
Cap. 2 IMPORTANTA SI IMPLICATII ALE CONTINUTULUI DE APA IN CAZUL DIFERITELOR MATERII PRIME AGROALIMENTARE SI PRODUSE ALIMENTARE
Continutul de apa este diferit la produsele agroalimentare si are o infuenta hotaratoare asupra anumitor caracteristici ale acestora. El variaza intre 0,05% la zahar, 0,1% la uleiul de floarea soarelui si pana la 88% laptele dulce de consum si 85-95% fructe si legume.
Continutul de apa admisibil pentru diferite produse este stabilit prin standarde sau face obiectul intelegerilor contractuale. Normarea prin standarde se face la produsele alimentare industrializate la care aducerea umiditatii la valori optime este posibila si necesara (cereale, preparate din carne, branzeturi, zahar si produse zaharoase, produse deshidratate etc.).
Controlul cantitatii de apa continuta si al calitatii acesteia permite evaluarea anumitor caracteristici de calitate ale produselor agroalimentare, a gradului de prospetime (la carne, oua, peste, fructe, legume s.a.), identificarea falsificarilor (lapte,vin, rachiuri, sucuri naturale, carnea tocata etc.), fabricarea de sortimente diferite in cadrul aceluiasi tip de produs (branzeturi, rachiuri etc.), prevenirea degradarilor sau alterarilor (cereale, gris, zahar, tutun, ceaiul negru), identificarea metodelor optime de ambalare, pastrare si depozitare pentru diferite tipuri de produse, imbunatatirea calitatii lor prin diverse metode de scadere a continutului de apa.
Produsele care au un continut mare de apa sunt usor perisabile, ofera conditii favorabile dezvoltarii unor microorganisme patogene si de aceea pastrarea lor un timp indelungat necesita conditii speciale la temperature scazute. Din aceasta categorie fac parte carnea si pestele, care sunt usor atacate de bacteriile de putrefactie, fructele si legumele care sunt atcate de mucegaiuri.
O scadere a continutului de apa din unele produse sub valoarea normala, determina o scadere a valorii produselor respective, de exemplu fructele si legumele.
La carne, continutul de apa variaza invers proportional cu cel de grasime, in functie de starea de ingrasare: - bovine 60-70%, porcine 50,6-73%, gaini 65,5-70,9%. Pentru carnea destinata prelucrarii industriale, prezinta importanta caracteristicile tehnologice, capacitatea de hidratare, capacitatea de retinere a apei, raportul apa/proteina, care determina randamentele de prelucrare si proprietatile organoleptice ale produselor fabricate. Carnea toccata retine apa si poate fi astfel falsificata prin adaosuri de apa peste cantitatea prevazuta in norme.
In cazul pestelui proaspat, tesutul muscular este in general bogat in apa si mai sarac in lipide decat cel al animalelor cu sange cald. Continutul de apa este variabil (intre 58,6-82,1%), in cazul pestilor grasi fiind mai redus.
La oua cantitatea de apa continuta variaza in functie de specia de pasare de la care provine, intre 70-73%. Compozitia chimica a albusului: apa 85,4%, protide 13%, lipide, saruri minerale s.a., iar cea a galbenusului: apa 52%, protide 17%, lipide 30%, saruri minerale 1% etc.
Pe masura ce aceste alimente se invechesc pierd din continutul de apa.
La lapte compozitia chimica difera de a altor produse alimentare atat sub raport apa/substanta uscata cat si din punct de vedere calitativ, continand protide, lactoza, lipide, saruri minerale, vitamine, enzyme, anticorpi etc.
Apa constituie mediul de dispersie a substantelor din compozitia laptelui. Cantitatea de apa variaza in functie de specia de animale d la care provine, intre 81-88%.
Prin adaos suplimentar de apa laptele poate fi falsificat.
Branzeturile se pot clasifica in branzeturi cu pasta moale (cele proaspete), branzeturi fermentate cu pasta moale, cu pasta semitare si branzeturi cu pasta tare. Pasta moale a acestor branzeturi se datoreaza continutului ridicat de apa, peste 55%, iar cele cu pasta semitare au continut mai redus de apa , intre 40-50% si cele cu pasta tare au sub 45% apa.
Mierea din
Zaharul are printre caracteristicile fizico-chimice selectionate drept criterii de apreciere a calitatii cantitatea de zaharoza intre 99,75-99,6%, continutul in substante reducatoare maxim 0,25%, continutul in apa 0,05-0,1% etc.
Un continut mai mare de substante reducatoare influenteaza stabilitatea zaharului in timpul pastrarii datorita cresterii higroscopicitatii, iar cresterea continutului de apa determina aglomerarea cristalelor si chiar unele procese hidrolitice.
Zaharul trebuie pastrat in incaperi curate, uscate, la temperature de maxim +20oC si umiditate relative a aerului de maxim 75%.
Fructele si legumele in stare proaspata au continut ridicat de apa (74-95% legumele si 80-90% fructele), aceasta determinand starea de fragezime si prospetime pe durata circulatiei lor tehnico-economice. Ele au o compozitie chimica care le confera o valoare nutritiva specifica: apa, glucide, acizi organici, saruri minerale, enzyme, vitamine, grasimi si proteine in cantitati mici. Continutul mare de apa permite conservarea acestora prin congelare, ceea ce asigura mentinerea pe o perioada lunga de timp a insusirilor si valorii nutritive, altfel ele fiind usor perisabile. De asemeni din fructele si legumele suculente se extrag sucurile naturale.
Fructele si legumele al caror continut in apa scade se zbarcesc, se ofilesc si pierd din proprietatile lor gustative.
La
fabricarea berii, apa este
considerata tot materie prima datorita proportiei mari din produsul finit
(88-94%) cat si datorita influentei compozitiei acesteia asupra insusirilor
senzoriale ale produsului finit. Se cunosc tipuri de bere obtinuta prin
folosirea de ape cu duritate mica (Pilsen) iar altele cu ape dure avand si
continut ridicat de cloruri (
Tehnicile moderne de tratare a apelor aplicate in prezent in vederea modificarii continutului de saruri, a aciditatii si a compozitiei, permit obtinerea de ape cu compozitia dorita, independent de insusirile apelor brute.
Prin determinarea continutului de apa se poate recunoaste falsificarea vinurilor prin adaos de apa. Adaosurile de peste 10% apa se pot recunoaste prin faptul ca micsoreaza taria alcoolica influentand si aciditatea vinului. Vinul devine apos, fara consistenta si nu produce o senzatie placuta, de caldura, in partea posterioara a cavitatii bucale si in stomac, dupa ce a fost inghitit. Prin adaosuri mai mici de 10% nu se poate depista falsificarea prin degustare. Aceste adaosuri sunt interzuse de lege si sanctionate ca atare.
Bauturile spirtoase au continut redus de apa. Spirtul este o solutie concentrate de alcool etilic in apa pana la 96,6%. Rachiurile naturale se obtin prin diluarea spirtului cu apa, cu sau fara adaos de esente, arome si zahar. Ele pot fi falsificate prin adaos de apa.
Foile de tutun in momentul recoltarii poseda un continut de umiditate de peste 80%. In vederea prevenirii degradarii este necesara dospirea si uscarea lor pana la o umiditate de sub 20%. Dospirea este un process de respiratie si transpiratie cu pierderi de pana la 16% din substanta uscata a foilor, la temperatura de 32oC timp de 48 de ore si o umiditate relativa a aerului de 75-85%. Uscarea se poate face la soare, la umbra cu ajutorul curentilor de aer, la foc direct sau indirect, in instalatii cu aer conditionat, etc.
Si in cazul ceaiului negru umiditatea produsului constituie o caracteristica importanta pentru aprecierea calitatii. Ea nu trebuie sa depaseasca maxim 9%.
Calitatea cerealelor boabe depinde de diversi factori printer care si continutul de apa. Boabele de cereale se afla in stare hemibiotica (desprinse de planta mama ele continua procesul de respiratie). Pastrarea lor presupune o conditionare prealabila, respective purificarea si uscarea pana la un continut de apa optim de 14% (sub aceasta limita procesele fiziologice se desfasoara extreme de lent). Peste 15% apa in bob se accelereaza procesul de alterare.
Uscarea boabelor de cereale se poate face pe cala naturala sau pe cale artificiala. Umiditatea relative a aerului in spatial de depozitare trebuie sa fie la nivel minim (65-75%) iar temperatura coborata.
3.1 Umiditatea relativa de echilibru (Ure)
Continutul de apa, natura si proportia celorlalte substante componente care determina starea apei, libera sau legata, se evidentiaza prin intermediul umiditatii relative de echilibru(Ure).
Umiditatea relativa de echilibru este o caracteristica a produsului si reprezinta raportul procentual dintre elesticitatea vaporilor de apa din produs si elasticitatea vaporilor de apa la saturatie, la aceeasi temperatura.
Mentinerea produsului la valori normale ale continutului de apa este posibila numai cand exista o identitate perfecta intre Ure si umiditatea relativa a aerului din spatiul inconjurator, iar stabilitatea maxima se asigura cand acestea corespund si temperaturii optime de pastrare a produselor.
Modificarea temperaturii influenteaza umiditatea relativa a aerului in spatii inchise care, la randul ei, determina modificarea elasticitatii vaporilor de apa la suprafata produsului si implicit a Ure. Deci variatia temperaturii, determina variatia umiditatii relative de echilibru, aceasta putand atinge valori care sa fie favorabile proceselor de alterare, mai ales microbiana.
Umiditatea aerului poate provoca o serie de transformari importante pentru produsele alimentare, cum sunt:
- modificari fizice cum ar fi intarirea produsului determinata de uscarea acestuia sau
acesta nu mai e crocant datorita absorbtiei umiditatii din aer;
- modificari microbiologice care apar atunci cand umiditatea trece de limita critica;
- modificari enzimatice cu degradari de culoare, gust, aroma;
- modificari chimice: autooxidarea si schimbarea culorii;
- modificari fizico-chimice, in special cristalizarea.
Atunci cand umiditatea produsului este in echilibru cu cea a aerului se numeste stare de echilibru hidric a produsului iar umiditatea se numeste umiditate de echilibru si depinde de caracteristicile aerului si de modul de legare a apei in aliment.
3.2 Activitatea apei
Continutul de apa, dar mai ales starea ei, conditioneaza activitatea enzimelor si a microorganismelor. Legatura dintre apa din produsele alimentare si activitatea enzimelor, a microorganismelor, este evidentiata prin intermediul activitatii apei.
Activitatea apei este definita prin raportul dintre elasticitatea vaporilor de apa de la suprafata produsului si elasticitatea vaporilor de apa pura la saturatie la aceeasi temperatura. Se considera ca activitatea apei reprezinta apa la dispozitia microorganismelor.
Activitatea apei (aw) da indicatii asupra cantitatii de apa libera care determina presiunea de vapori de apa deasupra produsului:
aw = p / po = Nw / Nw + Ns
unde: p - presiunea vaporilor de apa din produs la temperatura T;
po - presiunea vaporilor de apa din atmosfera la temperatura;
To - temperatura de echilibru a sistemului;
Nw - numarul de moli de apa;
Ns - numarul de moli de substanta.
Din partea a doua a formulei se observa ca activitatea apei poate fi calculata prin numarul de moli de apa (Nw) raportati la suma molilor de apa si a molilor de substanta (Ns).
Continutul de apa al materialului si umiditatea relativa a aerului inconjurator dau activitatea apei care este direct legata de umiditatea relativa de echilibru (Ure):
aw =Ure / 100
Valorile numerice ale activitatii apei variaza intre 0 (la produse complet anhidre) si 1 (la apa pura), toate produsele alimentare incadrandu-se in acest interval. De exemplu valoarea activitatii apei pentru zahar, cereale este de 0,1; pentru fructe uscate este 0,72 - 0,8; pentru paine, branza este de 0,96, iar pentru oua, carne, sucuri, legume, fructe proaspete este de 0,97.
Notiunile de activitate a apei si de umiditate relativa de echilibru prezinta o importanta deosebita pentru stabilitatea si calitatea produselor alimentare.
Astfel:
1. - valorile activitatii apei dau indicatii asupra dezvoltarii microorganismelor.
Fiecare microorganism are cerinte diferite fata de continutul de apa al mediului in care traieste. In general dezvoltarea microbiana se costata in intervalul de activitate a apei de 0,620 - 0,995. La 0,60 - 0,65 se dezvolta drojdiile osmofile, intre 0,65 - 0,75 mucegaiurile xerofile, intre 0,75 - 0,85 bacteriile halofile, iar intre 0,91 - 1,00 toate celelalte bacterii
Bacteriile reprezinta microorganismele cu cele mai mari cerinte de apa in mediul in care traiesc si se dezvolta, fiind urmate de mucegaiuri.
2. - viteza reactiilor enzimatice in produsele alimentare depinde de activitatea apei: la activitati mari ale apei reactiile enzimatice se declanseaza si au loc cu viteze mari, in timp ce la activitati mici ale apei reactiile enzimatice sunt mult incetinite sau inexistente.
3. - la o activitate a apei de 0,6 - 0,7 apare imbrunarea produselor datorate reactiilor melanoidice.
4. - la valori medii exercita un effect de protectie a lipidelor fata de oxidare, efectul maxim fiind la aw = 0,5. Din contra, deshidratarea foarte inaintata a tesuturilor vegetale si animale pana la aw = 0,1 insa, stimuleaza foarte puternic fenomenele oxidative.
5. - activitatea apei influenteaza unele procese hidrolitice neenzimatice ca: transformarea clorofilei in feofitina, hidroliza protopectinei si demetilarea pectinei.
Umiditatea reprezinta un factor cu implicatii profunde asupra calitatii produselor alimentare determinand un numar mare de reactii care in multe cazuri se interfereaza reciproc. Astfel autooxidarea si imbrunarea pot avea loc simultan in majoritatea alimentelor. Pentru fiecare produs exista un continut optim de umiditate la care viteza de oxidare si cea de imbrunare sunt minime, asigurand o pastrare maxima a calitatii (de exemplu pentru laptele praf 3,3%, pentru fulgii de cartofi 6-7%).
3.3 Izotermele de sorbtie si calculul stabilitatii de depozitare
Majoritatea produselor alimentare au proprietatea de a adsorbi si de a ceda apa cu usurinta pentru a ajunge in echilibru cu mediul exterior, proprietate definita prin higroscopicitatea produsului, a carei valoare este foarte importanta pentru determinarea stabilitatii produsului respective.
Masurarea higroscopicitatii se realizeaza prin determinarea capacitatii de adsorbtie a apei care reprezinta cantitatea de apa retinuta de un gram (sau un kilogram) de produs, in conditii de mediu date, pentru a ajunge la echilibru hidric cu mediul.
Fenomenul invers, de cedare a apei in conditii de uscare a produsului, se masoara prin capacitatea de cedare sau de desorbtie a apei.
Comportamentul produselor alimentare fata de aceste fenomene, de sorbtie si desorbtie, se reprezinta prin izoterme de sorbtie si desorbtie care, reprezinta cantitatea de apa insusita sau cedata de un produs in contact cu vaporii de apa din mediul exterior, in conditii de temperatura si umiditate relativa, pana la realizarea echilibrului hidric cu mediul.
Izotermele de sorbtie pot fi exprimate in diferite feluri:
activitatea apei in functie de continutul de apa;
umiditatea relativa de echilibru raportata la continutul de apa;
procentul de apa in functie de substantele solubile.
Aceste curbe arata la ce continut de umiditate al produsului se poate stabili un echilibru cu umezeala relativa a aerului, respectiv ce valoare a activitatii apei corespunde starii de echilibru, la un anumit continut de apa al produselor.
Trasarea lor permite sa se aprecieze stabilitatea produselor alimentare, in functie de variatia conditiilor de mediu, in special a umiditatii, in timp.
Este necesar sa cunoastem criteriile de acceptabilitate ale produsului de catre consumatori si sensibilitatea la umiditate pentru fiecare produs. Aceste criterii variaza in functie de natura produsului: in cazul biscuitilor degradarea aromei apare mult mai devreme decat degradarile de textura si de natura microbiologica.
S-au introdus notiunile de continut admis de umiditate, limita la care un produs isi mai pastreaza acceptabilitatea de catre consumatori, si de umiditate critica, care este continutul maxim de umiditate care asigura stabilitatea produsului un timp determinat, in conditii de depozitare stabilite.
Cunoscand izoterma de sorbtie a produsului, umiditatea critica, permeabilitatea ambalajului, umiditatea relativa si temperatura de depozitare, se poate calcula stabilitatea la pastrare a unui produs:
Tk = (∆RH / q )*( G / 100F) * tg α * 2,303 * log[(Wa - Wf)/(Wa*)]
Unde: ∆RH - diferenta de umezeala admisa, in conditiile de testare;
q - permeabilitatea ambalajului la vaporii de apa in g/m2;
G - greutatea produsului ambalat;
F - suprafata ambalajului;
tg α - tangenta curbei de sorbtie;
Wa - continutul de apa al produsului, in echilibru cu umezeala relative de echilibru (% fata de substanta uscata);
Wf - continutul initial de apa al produsului (% fata de substanta uscata);
Wk - continutul critic de apa al produsului (% fata de substanta uscata).
Folosind aceasta ecuatie si izotermele de sorbtie se poate calcula permeabilitatea la vapori de apa care se impune unui ambalaj pentru a asigura o anumita conservabilitate in timp, in conditii de depozitare distincte. In acest fel se pot selecta ambalajele cele mai corespunzatoare si mai putin costisitoare.
Deasemeni, izotermele de sorbtie permit anticiparea transferului de umiditate intr-un produs obtinut din mai multe componente, in vederea stabilirii conservabilitatii produsului finit.
CAP. 4 IMBUNATATIREA CALITATII PRODUSELOR ALIMENTARE PRIN REDUCEREA CONTINUTULUI DE APA
4.1 Concentrarea produselor alimentare
Concentrarea este o metoda de conservare care are drept scop marirea continutului procentual al unui component sau al componentilor dintr-un produs alimentar, prin indepartarea partiala a apei sau prin adaugarea de cantitati suplimentare de alti componenti (sare, zahar), folosind diverse metode, in vederea economisirii spatiului de depozitare, a manoperei necesare pentru manipulare si transport si mai ales pentru asigurarea conservabilitatii produsului. Pentru atingerea acestui din urma scop, activitatea apei trebuie sa fie de 0,7, astfel ca sa impiedice dezvoltarea microorganismelor daunatoare, in majoritatea cazurilor fiind necesara atingerea unui continut minim de substanta uscata de 65%.
Concentrarea produselor alimentare se poate face de 2 - 7 ori. Cu cat este mai redus gradul de concentrare cu atat alimentul este mai greu de pastrat si transportat. In schimb, un grad mare de concentrare poate afecta calitatea produsului. Astfel, concentrarea trebuie dusa pana la acel nivel la care se obtine cu usurinta prin diluare produsul initial.
In functie de gradul de concentrare deosebim:
- semiconcentrate, cu 30-50% substanta uscata (cazul pastei de tomate, al concentratelor de citrice, al laptelui concentrat). Aceste produse au o stabilitate redusa si ca urmare, substanta uscata nu le asigura conservabilitatea, fiind necesar un procedeu suplimentar de conservare. Pentru sucurile de fructe semiconcentrate se aplica congelarea sau pasteurizarea iar pentru pasta de tomate si laptele concentrate se aplica sterilizarea.
- concentrate propriu - zise, cu un continut minim de 65% substanta uscata, astfel ca sunt stabile in timp si se pot conserva fara alt procedeu auxiliary. Concentratele se obtin din produse care au o termostabilitate mai mare, dar trebuie avut in vedere necesitatea racirii rapide pana la 20oC. Pentru a se evita transformarile senzoriale si reducerea valorii alimentare se recomanda ca pastrarea sa se faca la temperature mai mici de 10oC, de preferat la 2oC.
Concentratele alimentare, in special cele de fructe, sunt foarte higroscopice, absorb foarte osor umiditatea din aer sau din lemn, daca sunt ambulate in butoaie si ,ca urmare, se pot dezvolta microorganismele osmofile. Deci se va urmari sa se asigure conditii perfect sterile, prin spalarea si dezinfectarea aparaturii, recipientelor si conductelor.
Activitatea apei de 0,7 nu asigura inactivarea enzimelor, din care cauza se vor lua masuri ca inainte de concentrare sa se asigure inactivarea enzimelor prin tratare termica.
Concentrarea produselor alimentare fluide se poate realiza prin mai multe metode: evaporare, congelare, uscare, centrifugare, ultrafiltrare etc.
Concentrarea prin evaporare
produsele alimentare fluide pot fi grupate in trei categorii, in functie de sensibilitatea la concentrare:
- produse cu continut ridicat de proteine - majoritatea proteinelor din produsele alimentare sunt sensibile la temperature de peste 65oC, din care cauza nu trebuie depasita aceasta temperature, iar durata de mentinere trebuie sa fie cat mai scurta posibil.
- produse cu arome termosensibile - sucurile de fructe, in special, se caracterizeaza prin arome sensibile la incalzire sau care se antreneaza usor cu vaporii de apa. Prima incercare de rezolvare a acestei probleme a fost evaporarea la temperatura foarte joasa, cand volatilitatea uleiurilor eterice este foarte redusa, dar in prezent se prefera folosirea instalatiilor de evaporare cu concentrare rapida si ultrarapida. In acest caz se aplica metode de recuperarea aromelor inainte de concentrare, care reprezinta cea mai buna rezolvare.
- produse cu continut ridicat de zahar - cum sunt diferite siropuri de porumb, extractele de malt etc., care alaturi de zahar contin hidrolizate proteice, aminoacizi etc., care favorizeaza reactiile de imbrunare. Pentru a se preveni degradarea culorii se recomanda sa nu se depaseasca temperatura de 70oC si timpul de concentrare sa fie cat mai redus. Deoarece aceste produse au si o vascozitate ridicata, se recomanda sa se foloseasca aparate in contracurent, pentru a ridica temperatura finala, cand vascozitatea este foarte mare.
Deci conditiile principale la concentrarea produsele alimentare sunt :
temperatura de concentrare redusa; pentru protectia substantelor termosensibile din produsele alimentare: proteinele, vitaminele, substantele de aroma, este necesar ca temperature de concentrare san u depaseasca 60oC, decat pentru putin timp.
diferenta de temperature mica; pentru a evita punctele de supraincalzire locala, la suprafata tevii, se recomanda sa existe o diferenta mica de temperatura intre agentul de incalzire si lichid.
durata redusa de mentinere a lichidului in evaporator; termosensibilitatea a numeroase produse depinde nu numai de temperatura maxima atinsa, dar si de durata expunerii la aceasta temperatura. Ca urmare au capatat o larga raspandire instalatiile de evaporare care asigura concentrarea la o singura trecere.
4.2 Deshiratarea produselor alimentare
Deshiratarea sau uscarea este un procedeu bazat pe reducerea continutului de apa, respectiv cresterea concentratiei substantelor solubile pana la valori care sa atinga stabilitatea produsele alimentare la pastrare. Eliminarea apei din alimente trebuie dirijata in asa fel incat coloizii hidrofili sa-si mentina capacitatea de rehidratare.
Conditiile principale ale deshidratarii sunt:
un nivel de temperature care sa asigure evaporarea apei;
o suprafata de contact cu aerul maxim posibila;
circulatia aerului pentru eliminarea vaporilor de apa rezultati.
Principalele metode de deshidratare sunt: uscarea naturala, deshidratarea dirijata in instalatii speciale la presiune normala, deshidratarea in pat fluidizat, concentrarea in vid, liofilizarea (criodesicarea sau criosublimarea).
Cele mai moderne procedee sunt deshidratarea in pat fluidizat si liofilizarea, ultimul asigurand pastrarea capacitatii de rehidratare, impiedicand procesele oxidative si asigurand pierderea intr-o masura mai redusa a substantelor de miros, gust si aroma.
Produsele deshidratate au un volum micsorat, greutate mai mica, valoare energetica sporita, sunt usor de preparat, realizeaza economii la pastrare si depozitare, sunt usor de manipulat si transportat, dar pierd o parte din substantele aromatice si se distrug partial unele vitamine.
produsele alimentare in prealabil fluidizate sunt deshidratate prin doua metode: peliculara si prin pulverizare sau atomizer sub forma de pulberi (oua praf, lapte praf etc,).
Transformari calitative suferite de produsele alimentare prin uscare:
transformari de structura; majoritatea metodelor de uscare, cu exceptia uscarii prin liofilizare, produc zbarcirea si reducerea volumului datorita scaderii continutului de apa si contractiei tisulare.
transformari de culoare; degradarea culorii este in functie de temperature si de timpul de uscare, de prezenta metalelor grele si continutul de zahar reducator dar si rezultatul proceselor oxidative.
transformari de aroma si gust; in cazul uscarii produselor cu aer cald are loc o antrenare cu vapori a aromelor specifice, din care cauza se inregistreaza pierderi importante de arome.
Reducerea valorii alimentare; in timpul procesului de uscare, in functie de regimul aplicat, au loc transformari sensibile in compozitia chimica, ceea ce influenteaza valoarea alimentara.
CAP. 5 METODE PENTRU
DETERMINAREA CONTINUTULUI DE APA
Determinarea continutului de apa si a substantei uscate din produsele alimentare sunt foarte importante deoarece permit:
aprecierea valorii nutritive a produselor;
aprecierea posibilitatilor de pastrare in timp si de conservare a acestor produse;
stabilirea prospetimii unor produse;
verificarea respectarii retetei de fabricatie de catre producator;
identificarea incercarilor de falsificare a produselor prin adaosuri d apa nepermise etc.
Continutul de apa reprezinta un indicator de apreciere a calitatii produselor alimentare, reprezentand un criteriu de stabilitate. In standarde sau alte norme de calitate referitoare la marfurile alimentare continutul de apa este precizat procentual, sub forma de umiditate (exprimarea directa), ca limita maxima (% max.) sau prin cantitatea totala de substanta uscata din produs (exprimare indirecta), tot in procente, ca limita minima (% min.).
Metodele de determinare a continutului de apa din produsele alimentare sunt de doua tipuri, in functie de natura compusului rezultat in urma determinarii:
metode directe, care pot fi:
a) metode bazate pe distilare (antrenare cu solventi organici);
b) metode electrometrice.
metode indirecte, cum sunt:
metoda lenta, a uscarii in etuva la 103+2oC;
metoda rapida, a uscarii in etuva la 130-150oC;
metoda uscarii in flacara sau la alta sursa directa de incalzire;
metoda cu termobalanta.
Metodele directe se bazeaza pe separarea, retinerea si masurarea apei din proba de analizat prin citire direct pe o scara gradate, a continutului de apa si exprimarea procentuala prin raportare la masa initiala a probei.
Aceste metode sunt rapide, , insa au un grad de precizie mai mic decat metodele indirecte.
Metoda antrenarii cu solventi organici
Principiul metodei:
consta in separarea apei din proba printr-un process de distilare azeotropa, folosind un lichid nemiscibil cu apa si mai usor decat aceasta (benzene, toluene, xilen), ce permit separarea apei la partea inferioara a colectorului. Distilarea se face cu ajutorul aparatului Dean - Stark.
Se foloseste pentru produsele cu continut mai ridicat de apa (legume, fructe, branzeturi, carne si preparate din carne etc.).
Metoda umidometrica - face parte dintre metodele electrometrice, si se foloseste pentru determinarea umiditatii cerealelor. Seface cu umidometrul electronic.
Metodele indirecte se bazeaza pe determinarea continutului de substanta uscata din proba de analizat, urmata de stabilirea prin calcul, indirect, a umiditatii probei. Dintre aceste metode, metoda uscarii in etuva este considerate cea mai precisa si este utilizata la majoritatea produsele alimentare.
Metoda lenta, a uscarii in etuva la 103+2oC
Principiul metodei:
consta in determinarea pierderii de masa prin incalzire
in etuva la temperatura de 103+2oC, pana la masa
Aceasta metoda este cea mai exacta, este standardizata in toate tarile, este obligatoriu de aplicat in caz de litigii insa este laborioasa, necesitand timp indelungat de lucru.
Metoda rapida, a uscarii in etuva la 130-150oC
Principiul metodei:
consta in determinarea pierderii de masa prin incalzire in etuva la temperatura de 130-150oC, timp de 1 ora, a unui amestec format din proba de analizat, nisip si alcool etilic.
Metoda este
rapida, precizia ei depinzand de respectarea stricta a conditiilor de lucru:
temperatura
In functie de natura produsului analizat se poate recurge la uscarea probei in etuva fara amestecarea acesteia cu nisip calcinat sau adios de alcool.
Metoda cu termobalanta
Principiul metodei:
- se bazeaza pe pierderea de masa a probei prin evaporarea apei prin incalzire la 130-150oC in conditiile unei circulatii intense a aerului, timp de 30 min.
Dezechilibrul dintre aport si necesitati in alimentatie determina profunde modificari metabolice, mai cu seama ca organismul uman este tot mai mult solicitat de poluarea mediului si de numerosi factori stresanti. Insuficienta din ratia alimentara a substantelor nutritive de baza (proteine, glucide, lipide, vitamine, saruri minerale, apa) exercita influente negative asupra sanatatii si activitatii omului, micsorandu-i capacitatea de munca, rezistenta la actiunea agentilor patogeni si a factorilor stresanti, amplifica gravitatea unor afectiuni metabolice s.a.
Asigurarea unei alimentatii stiintifice, rationale, inseamna de fapt realizarea unui permanentechilibru intre necesarul organismului si cantitatile de substante nutritive consummate prin alimentatie.
Studiul alimentatiei umane a intrat relativ tarziu in domeniul cercetarilor stiintifice, desi s-au facut legaturi intre alimentatie si sanatate inca din cele mai vechi timpuri.
Hipocrate este cel care a semnalat pentru prima data aceasta relatie, precizand: "daca reusim sa gasim pentru fiecare om echilibrul dintre alimentatie si exercitiile fizice am reusit sa escoperim mijlocul de intretinere a sanatatii".
Pentru prelungirea duratei vietii si mentinerea starii de sanatate la nivele cat mai ridicate, este necesara utilizarea unei alimentatii rationale, echilibrata in substante nutritive esentiale, consum redus de alimente, multa miscare in aer curat, evitarea stresului si o activitate fizica si intelectuala bine dezvoltata, respectand igiena muncii.
Pe plan mondial, problemele alimentatiei umane constituie preocuparea fundamentala a Organizatiei pentru Alimentatie si Agricultura (F.A.O.). Acest organism specializat al O.N.U., constituit inca dein octombrie 1946, isi ghideaza activitatea pe doua principii:
ameliorarea nutritiei trebuie sa devina un obiectiv essential al dezvoltarii rurale;
dezvoltarea economica si sociala a fiecarei tari trebuie masurata in termeni de ameliorare nutritionala.
Studiile F.A.O. au evidentiat faptul ca productia de alimente a globului ar putea acoperi nevoile stiintific fundamentate ale populatiei, daca distributia acestora s-ar face in mod egal.
Diaconescu, Ion - Merceologie alimentara, Bucuresti, Editura Eficient, 1998
Dima, Dumitru
Pamfilie, Rodica
Procopie, Roxana -Marfurile alimentare in comertul international, Bucuresti, Editura Economica, 2001
Dima, Dumitru
Stanescu, Dorina
Bologa, Neicu
Pamfilie, Rodica - Merceologia produselor de alimentatie publica, Bucuresti, [s.n.], 1996
Pamfilie, Rodica - Merceologia si expertiza marfurilor alimentare de export-import, [Bucuresti], Oscar Print, 1996
Pamfilie, Rodica - Lucrari aplicative la merceologie alimentara, Bucuresti, A.S.E., 2000
Procopie, Roxana - Bazele merceologiei, Bucuresti, A.S.E., 2001
Kathrein, Iosif
Balint, Constanta - Procedee de imbunatatire a calitatii si stabilitatii produselor alimentare, Bucuresti, Ed. Tehnica, 1982
Stanescu, Dorina - Interferente nutritionale si tehnologice, Bucuresti, Ed.Oscar Print, 1996
