INTRODUCERE
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. n5d8dx
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
1.1 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 frunze si al sevei elaborate
de la frunze la organelle de depozitare. Prin intermediul plasmei sanguine transporta
substantele nutritive la celule si tesuturi.
- 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 OH- necesari mentinerii echilibrului
acido-bazic, activitatii enzimatice etc. Participa direct la realizarea unor
reactii de sinteza si degradare din organism. Are o mare putere de solubilizare
si determina in organism formarea solutiilor moleculare si a celor coloidale.
- favorizeaza disocierea ionica a diferitelor substante prin constanta dielectrica
mare.
- 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%.
1.2 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.). b) adaugate -; sunt admise in anumite doze si pentru anumite categorii
de alimente; pot fi previzibile si sunt controlabile. Acestea sunt aditivii
alimentary care pot fi: substante organoleptizante (indulcitori, coloranti,
aromatizanti gelifianti etc.), substante tonifiante, substante conservante 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 tara noastra este printre cele cu continutul de apa cel mai scazut
din lume, si anume de 20%. Mierea care are continut ridicat de apa (peste 25%)
nu se poate pastra mult timp deoarece se altereaza (fermenteaza, se acreste
etc.).
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 (Dortmund) sau de sulfat de calciu (berea
amara). Alte eri se fabrica cu ape avand continut ridicat de carbonat de calciu
si redus de sulfati (berea bruna tip Munchen si Dublin).
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.
Cap. 3 ROLUL UMIDITATII IN STABILITATEA PRODUSELOR ALIMENTARE
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 a * 2,303 * loga(Wa -; Wf)/(Wa*)i
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 a -; 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 AL PRODUSELOR ALIMENTARE
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:
1. metoda lenta, a uscarii in etuva la 103+2oC;
2. metoda rapida, a uscarii in etuva la 130-150oC;
3. metoda uscarii in flacara sau la alta sursa directa de incalzire;
4. 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 constanta (diferenta dintre doua cantariri consecutive
san u depaseasca 2*10-4 grame), a unui amestec
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 constanta, marimea probei, timpul de uscare care au fost
stabilite pentru fiecare tip de produs, astfel incat rezultatul sa corespunda
continutului real de apa din produs.
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.
CONCLUZII
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:
1) ameliorarea nutritiei trebuie sa devina un obiectiv essential al dezvoltarii
rurale;
2) 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.