APA IN INDUSTRIA ALIMENTARA

Apa reprezinta un element indispensabil vietii, constituind un factor important in aproape toate procesele de productie industriala.

In industria alimentara apa are intrebuintari multiple in procesul tehnologic ca: materie prima sau auxiliara; apa de spalare; apa de sortare; apa de racire si transport al diverselor materiale.

Necesarul de apa al diferitelor subramuri ale industriei alimentare, se stabileste in functie de procesele de productie si diversitatea tehnologiilor de fabricatie (ex. abatoare 3,5 m³ de animal sacrificat; spirt de cartofi 5 m³/t; piine 0,9 m³/t etc.).

Apa potabila este definita ca fiind acea apa care prezinta caracteristici proprii consumului si care prin consumul sau nu prezinta pericol pentru sanatatea consumatorului.

Apa folosita in procesele tehnologice ale industriei alimentare, trebuie sa corespunda unor caracteristici care sa asigure calitate corespunzatoare a produselor alimentare, sa fie potabila si sa aiba caracteristici organoleptice corespunzatoare. Gustul si mirosul apei depind de compozitia chimica, temperatura si prezenta unor substante volatile.

Pentru determinarea gustului si mirosului apei se recomanda folosirea metodei 'dilutiei' sau a limitei prag, care consta in principiul din diluarea apei de analizat in proportii variabile, cu o apa de referinta (presupusa ideala din punct de vedere organoleptic) pina se va constata disparitia gustului din apa. Determinarea se face la 30⁰C.

Pragul limita este dat de relatia:

P_(G.M.) =

unde:

P_(G.M.) - prag de gust si de miros

N - numar de ml de apa din proba supusa analizei

R - numar de ml apa de referinta adaugati pentru diluarea limita.

Prin concentratie, pragul este egal cu unitatea cind supusa analizei, fara vreo diluare cu apa de referinta, prezinta caracteristici normale.

Apa tehnologica pentru industria alimentara trebuie sa aiba caracteristici microbiologice normale. In afara conditiilor de potabilitate stabilite de STAS se recomanda absenta actinomicetelor, a bacteriilor feruginoase si manganoase care formeaza precipitate mucilaginoase in apa modificind proprietatile organoleptice.

1.1. Apa in industria conservelor

In industria conservelor, consistenta produselor vegetale conservate poate fi infleuntata de duritatea apei. Astfel, sarurile de calciu si magneziu din apa formeaza cu substantele pectice din fructe si legume compusi pectocalcici sau pectomagnezici insolubili, ceea ce duce la intarirea tesuturilor vegetale.

In industria conservelor duritatea optima a apei este 5 - 7⁰, deoarece la o duritate redusa apa are actiune corosiva asupra cutiilor de conserve, favorizind si difuzia unor substante hidrosolubile din legume, pierderile ajungind pina la 20 %. Duritatea redusa poate provoca si inmuierea la oparire a tesuturilor vegetale, ceea ce ar duce la tasarea si degradarea produsului.

Concentratia in ioni de hidrogen pentru apa din industria conservelor, trebuie sa fie slab alcalina (pH = 7 - 7,5) in nici un caz acida, pentru a evita corodarea cutiilor de conserve si a utilajelor.

Gazele dizolvate (O₂ si CO₂) activeaza si accelereaza procesele de coroziune a suprafetelor metalice, care duc la perforarea recipientelor si imprima produselor caracter toxic.

Pentru a evita raminerea aerului in spatiul liber al cutiilor de conserve se recomanda folosirea lichidelor de acoperire fierte, preincalzirea sau inchiderea sub vid.

Fierul si manganul sunt admise in concentratii de max. 0,1 mg/l deaorece pot provoca precipitate in cutiile de conserve sub forma de sulfuri (sulf provenit din tesuturile vegetale).

1.2. Apa in industria laptelui si a produselor lactate

In aceasta industrie apa este folosita la: spalarea recipientelor, utilajelor si produselor, prepararea siropurilor pentru produsele zaharate, prepararea solutiilor de clorura de sodiu la folosirea brinzeturilor.

Apa de spalare trebuie sa fie pura din punct de vedere bacteriologic, sa nu contina bacterii feruginoase, sulfo-oxidante sau sulfo-reducatoare.

Apa utilizata la spalarea untului nu trebuie sa contina Fe peste 0,5 mg/l, Mn si Cu peste 0,1 mg/l, deaorece chiar urme de metale grele pot cataliza in  reactii de oxido-reducere.

Pentru spalare si dezinfectare apa se utilizeaza, in general, dupa ce in prealabil s-au adaugat substante clorigene.

Apa de saramurare - utilizata in industria brinzeturilor nu trebuie sa contina spori de mucegai si bacterii fluorescente, care descompun grasimea si duc la aparitia pe produse a unor pete verzi-galbui, miros neplacut si gust amar.

1.3. Apa in industriile fermentative

Are o importanta, in special in industria berii, unde apa este mediul in care decurg aproape toate operatiile legate de fabricare.

Cele mai renumite si mai tipice beri fabricate in lume isi datoreaza caracteristicile, indeosebi calitatilor apelor cu care sunt obtinute. Astfel: berea de Pilsen este obtinuta cu o apa cu duritate foarte mica; berile brune de München, Dublin sau Londra se obtin cu ape ce au un continut ridicat in bicarbonati de Ca si putini sulfati; berea de Dortmund, puternic aromata, este obtinuta cu o apa  cu duritate mare continind indeosebi sulfati si cloruri, in timp ce berile amare de Burton se obtin cu ape cu continut mare in sulfat de calciu.

Compozitia chimica a apei are o importanta deosebita, depinzind mult de natura si starea geologica a straturilor strabatute de apa de precipitatie care dizolva din acestea sarurile cu care se incarca.

Apa naturala are un continut normal de saruri, de cca. 500 mg/l, cu care contribuie la sarurile minerale din bere. Deoarece cantitatea de saruri este mica, apa reprezinta o solutie foarte diluata in care sarurile se gasesc sub forma disociata de ioni.

Cei mai importanti ioni din apa naturala sunt: cationii (H⁺, Na⁺, K⁺, NH₄⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Al³⁺) si anionii (OH^-, Cl^-, HCO₃^-, CO₃^2-, NO₃^-, NO₂^-, SO₄^2-, PO₄^3-, SiO₃^2-.

Pentru fabricarea berii cei mai importanti dintre acestia sunt ionul bicarbonic HCO₃^- si ionii de Ca²⁺ si Mg²⁺. Ionii de NH₄⁺, PO₄^3- si NO₂^- in apa denota poluarea cu ape menajere.

Apa contine si mici cantitati de substante organice fara o importanta tehnologica, dar care in cantitati mai mari pot influenta negativ gustul berii.

Apa contine in ea, dizolvat, CO₂ liber, care mentine in solutie bicarbonati de Ca si Mg, cu care este in echilibru.

Apele sunt caracterizate din punct de vedere tehnic prin duritatea lor. Aceasta este data de sarurile de Ca si Mg existente in ea. Continutul acestor saruri se exprima in grade de duritate. Un grad de duritate corespunde la 1 g oxid de calciu pentru 1 hl de apa (1^ogerman) sau 1 g carbonat de Ca la 1 hl apa (1^o francez).

Exista duritate temporara si duritate permanenta. Duritatea temporara este data de bicarbonatii de Ca si Mg.

Prin fierbere, bicarbonatii se transforma in carbonati insolubili sau greu solubili:

Ca (HCO₃)₂CaCO₃ + CO₂ + H₂O

Deci prin fierbere se indeparteaza duritatea temporara iar apa devine mai putin dura.

Alte saruri (de Ca, Mg, sulfatii, clorurile, nitratii), in timpul fierberii ramin in solutie. Acestea constituie duritatea permanenta a apei. Suma celor doua duritati (temporara si permanenta) formeaza duritatea totala.

Din punct de vedere al duritatii totale exista urmatoarea clasificare a apelor:

intre 0 - 4^o - ape foarte moi

intre 5 - 8^o - ape moi

intre 9 - 12^o ape de duritate mijlocie

intre 13 - 18^o ape dure

intre 19 - 30^o ape foarte dure

Apele cu continut mai mare in bicarbonati de Ca si Mg sunt corespunzatoare pentru sorturile de bere, de culoare inchisa si cu o amaraciune slaba. Pentru sorturile de bere de culoare deschisa si cu amaraciune specifica de hamei sunt recomandate apele moi.

Corectarea apelor in fabricile de bere se realizeaza prin: adaugare de ghips, fierbere, adaugare de var stins, adaugare de barita si saruri de bariu, filtrare cu permutiti. Aceasta metoda se bazeaza pe schimbul ionului de Na cu ionii de Ca si Mg, in timpul filtrarii, in filtre speciale cu permutiti naturali si artificiali.

Permutitii naturali, denumiti si zeoliti sunt silicati de aluminiu si un metal alcalin pe care-l pot schimba usor cu un metal alcalino-pamintos si invers.

1.4. Apa in industria panificatiei si a pastelor fainoase

Apa trebuie sa aiba o duritate de 6 - 8^o in cazul folosirii unor fainuri normale, deoarece o duritate mai mare influenteaza asupra consistentei pastei si duce la formarea de grunji.

Pentru fainuri cu continut redus de gluten, apa cu duritate mai mare poate ameliora desfasurarea procesului tehnologic.

In aceasta industrie, un accent deosebit se pune pe supravegherea caracterisiticilor fizico-organoleptice ale apelor, in special in legatura cu culoarea, gustul si mirosul apei, precum si pe caracteristicile biologice si bacteriologice.

Din punct de vedere chimic se admite un continut cat mai mic de substante organice, maximum urme de NH₃ si azotiti, fier sub 0,2 - 0,3 mg/l, magneziu sub 0,1 mg/l. Este necesara verificarea clorului rezidual, care depasind 0,5 mg/l ar putea oxida si intari glutenul.

1.5. Apa in industria uleiurilor

Aceasta apa trebuie sa corespunda cerintelor generale ale apei potabile. Apa folosita la umectarea macinaturii, la prepararea reactivilor de neutralizare, la antrenarea uleiurilor cu vapori de apa, nu trebuie sa aiba mirosuri, gusturi straine si nici substante in suspensie. Continutul de fier, mangan si cupru favorizeaza oxidarea grasimilor.

Pentru apele utilizate in industria de cosmetice se recomanda utilizarea unei ape cu continut in substante minerale cit mai mic.

1.6. Apa in industria zaharului

Apa folosita la difuziune trebuie sa asigure desfasurarea normala a procesului de dializa prin fierbere, sa nu formeze precipitate care ar putea astupa porii membranei celulare a taiteilor de sfecla. Apa folosita la spalarea sfeclei se recomanda sa aiba o temperatura de 15 - 18^oC pentru a se inlatura pierderile de zahar.

Pentru toate subramurile industriei alimentare, se impune supravegherea alcalinitatii si aciditatii apei, a duritatii, a continutului in fier, mangan, cupru si oxigen.

1.7. Metode de imbunatatire a calitatii apelor

In vederea satisfacerii conditiilor cerute de diverse utilizari, corectarea calitatii apei se realizeaza prin diferite procedee de tratare.

1.7.1.     Sedimentarea naturala se aplica numai apelor de suprafata. Ea se realizeaza in desnisipatoare. Depunerea particulelor in desnisipatoare urmeaza legea lui STOKES care se exprima astfel:

V =

unde:

V - viteza de cadere a unei particule

r  - raza particulei pusa in miscare

D - densitatea particulei

v - vascozitatea lichidului

d - densitatea lichidului

g - acceleratia gravitationala

1.7.2. Decantarea cu coagulant se aplica apelor care contin coloizi in suspensie si a caror limpezire si decantare nu se pot realiza numai prin sedimentare naturala.

Substantele folosite la coagulare sunt, in general, saruri ale fierului si aluminiului. Cel mai frecvent se practica coagularea cu sulfat de aluminiu. Operatia se realizeaza in instalatii de coagulare, camere de reactii si decantoare.

1.7.3. Filtrarea apei reprezinta etapa finala de limpezire realizata prin trecerea acesteia printr-un strat filtrant. Materialul filtrant cel mai frecvent utilizat este nispul de coart extras din rauri, spalat si sortat.

Filtrele, dupa viteza de filtrare, pot fi lente (v = 0,1 - 0,3 m/h) sau rapide (v = 5 - 8 m/h). In intreprinderi sunt utilizate frecvent filtre ultrarapide si microfiltre.

1.7.4. Dezinfectarea apei se poate realiza prin metode fizice (cu utilizarea caldurii, radiatiilor ionice, a radiatiilor ultraviolete si a electricitatii) sau prin metode chimice cu: utilizarea clorului si a substantelor clorigene, aplicarea de oligoelemente cum sunt argintul si cuprul in concentratii de ordinul sutimilor de miligram, ozonizarea apei - ce necesita instalatii speciale in care se produc descarcari electrice de inalta tensiune in aer uscat.

1.7.5.     Corectarea calitatii apei se poate face prin urmatoarele metode:

dedurizare

demineralizare

deferizare si demanganizare

fluorizarare.

Dedurizarea apei este necesara pentru evitarea formarii pietrei pe cazane, a depunerilor pe conducte, a unor deprecieri ale produselor etc.

Dedurizarea se poate realiza prin urmatoarele procedee: prin fierbere, pentru precipitarea bicarbonatilor de calciu si magneziu; prin tratarea cu schimbatori de ioni; prin tratarea cu var, pentru precipitarea bicarbonatilor de calciu si magneziu sub forma de carbonati.

Demineralizarea consta in eliminarea tuturor sarurilor (anioni si cationi) din ape si asigurarea unui reziduu maxim 1 mg/l. Se realizeaza prin procedee fizice (distilare, congelare) sau prin procedee fizico-chimice (utilizarea schimbatorilor de ioni).

Deferizarea si demanganizarea se realizeaza prin: aerare si limpezire, dubla filtrare, oxidare cu reactivi chimici, schimb cationic si retinere biologica.

Fluorizarea apei se realizeaza pentru evitarea carentei in fluor. Continutul de fluor optim este de 1 mg/l. La concentratii de peste 1,5 mg/l apar inconveniente.

Defluorizarea consta in reducerea continutului de fluor prin schimb ionic.

Dezodorizarea si combaterea gusturilor nedorite in apa se realizeaza prin: aerare, supraclorurare urmata de declorare, clor - amonizare sau cu carbune activ.