Tehnici de separre alimente

TEHNICI DE SEPARRE ALIMENTE

1 Extractia (C.1)

Obiectiv

Obiectivul extractiei este de a recupera componenti solizi de valoare din materiile prime prin dizolvarea lor in solvent lichid.

Domeniu de aplicare

Extractia este aplicata pentru o mare varietate de produse alimentare. Exemple tipice sunt :

 Extractia zaharului din sfecla de zahar sau trestie

 Extractia uleiului din seminte

 Extractia cafelei din boabele de cafea

 Extractia cafeinei din boabele de cafea

 Extractia diverselor componente cum ar fi proteine, pectine, vitamine, pigmenti,

uleiuri esente, arome, compusi de aromare din diverse materiale.

Descrierea tehnicilor,metodelor si echipamentelor

Extractia lucrea pe baza principiului ca, componenti solubili pot fi separate de cei insolubili sau mai putin solubili prin dizolvarea lor intr-un solvent potrivit. Materiile prime care sunt potrivite extractiei pot contine fie numai solide, solide si o solute sau solide si un lichid. Extractia solid/lichid este uneori denumita separare.

Cand un component solubil este incorporate intr-un lichid, extractia lichid/lichid extraction poate fi aplicata pentru a recupera componentul solubil care are valoare.

In mod obisnuit extractul este produsul sau produsul intermediar iar reziduul este un deseu sau un byprodus.

Obiectivul nu este intotdeauna de a recupera un component particular in forma pura dintr-o materie prima. Cateodata extractia este facuta pentru a separa toate componentele solubile din reziduuri: un exemplu poate fi extractia cafelei.

Eficienta procesului de extractie depinde de selectivitatea solventului. Cei mai folositi solventi sunt:

apa

solventi organici ca hexan, metilena, etil acetate

alcool

 CO2 supercritica.

Materiile prime sunt in general pretratate pentru a asigura o extractie eficienta a componentelor dorite. De exemplu, sfecla de zahar si trestia de zahar sunt taiate in bucati mici, nucile si semintele sunt strivite si decojite, boabele de cafea sunt prajite si macinate, iar frunzele de ceai sunt uscate si strivite.

Metode si echipament

Cea mai simpla metoda de extractie este extractia repetata cu solvent proaspat (extractie cu flux lateral). Oricum aceasta metoda este rareori utilizata datorita costurilor si datorita rezultatelor extractul avand o concentratie foarte redusa. Cea mai obisnuita metoda folosita este extractia in contra-curent extraction, fie in process discontinuu fie continuu.

Extractia discontinua in contra-curent este folosita in mod normal numai in procesarea unor cantitati mici de material.

In extractoarele cu operare continua materialul solid si lichidul (solventul) circula in contracurent.

In princiu, multe metode diferite de transport sunt posibile. Exemplele de sisteme de transport includ:

trasee perforated conectate la benzi transportoare orizontale sau verticale

transportoare cu surub pentru transportul materialului solid in contra-curent in flux vertical sau orientat spre partea inferioara sub o panta inclinata. Suruburile sunt perforate pentru a obtine o curgere uniforma lichidului

banda transportoare perforata; solventul este circulat cu o pompa si difuzat deasupra aterialului solid.

O dificultate a extractiei este recuperarea materialului extras din solvent. Acesta poate fi eliminate prin evaporare, cristalizare, distilare, inmuiere cu abur etc.

Cateva exemple tipice de extractie sunt date mai jos:

a) Extractor orizontal

Este o toba mare, revolventa, separata in "celule" cu ajutorul unui helix atasat in interiorul suprafetei. Cum toba si helixul se invartesc, sucul care sta in partea inferioara a vasului este transportata in contra-curent catre solvent, ex. Sucul paraseste extractorul prin capatul de intrare al solventilor proaspeti .

b) Extractor vertical

Extractorul este compus din 2 mari parti distincte: mixerul in contra-curent si turnul de extractie. Turnul este un cilindru de 14 pana la 20 m inaltime. In interiorul turnului un arbore tubular se roteste incet. Piese de otel de forma elicoidala sau aripioare sunt prevazute pe arbore si misca material de prelucrat in spre partea superioara . Sucul si materialul de prelucrat se misca in contra-curent.

Extractia zaharului din sfecla de zahar sau trestie (difuzia zaharului).

Sfecla taiatat in bucati numite taitei, trece intr-o extractie in contra-curent cu apa printr-un aparat din care rezulta zahar impur si pulpa. Apa proaspata folosita in procesul de extractie este apa condensate din evaporarea ulterioara si recirculata din procesul de presare a pulpei. Temperatura apei folosite este de 60 la 72°C.

c) Extractia uleiului din seminte

Productia de ulei crud vegetal din seminte (ex. Soia , floarea soarelui si rapita ) este un process in doi pasi.

Primul pas implica spalarea, pregatirea (ex. uscarea), decojirea, conditionarea si presarea semintelor. Presarea are loc intr-unul sau doi pasi ducand la obtinerea uleiului crud si a strotului solid care are un continut de ulei de 12 - 25 %. Cand nu se mai face extractie ulterioara cu hexan (numai presare) atunci continutul de ulei in stroturi este mai scazut 6 - 12 %.

Semintele (cu un continut de ulei de 20 % au mai scazut) nu sunt presate datorita continutului lor scazut in grasimi, extractia se face direct dupa spalare si preparare.

Al doilea pas al procesului este extractia uleiului din strotul presat cu hexan. Extractia se face in contra-curent. Amestecul de hexan si ulei, numit miscella, este in continuare distilat pentru a se recupera hexanul din uleiul vegetl. Solventul este trecut printr-un separator hexan/apa si este refolosit in procesul de extractie.

Hexanul ramas in strot se recupereaza prin inmuiere cu abur. Acest process de eliminare a solventului care se face la cald reduce si activitatea enzimelor si a micro-organismelor in sroturi.

Amestecul hexan/ vapori de abur este folosit in distilarea miscellei pentru recuperarea solventului si a caldurii.

Strotul este uscat si racit inainte de a fi depozitat in silozuri sau inainte de incarcare.

d) Extractia cafelei pentru producerea cafelei solubile

In acest proces, apa este solventrul de extractie. Extrasul de cafea este facut in baterii care sunt strabatute de coloane. Procesul este operat semi-continuu cu apa in contra-curent fata de cafea de la ultima celula de extractie catre prima (cea cu cafea proaspata).

Extractul este recuperate de la prima sau de la ultima celula.

O consecinta a utilizarii temperaturilor inalte este ca sistemul trebuie pastrat sub presiune si ca celulele individuale si conductele associate trebuie proiectate in consecinta.

O data ce o transa de solid a fost extras, respective celula este izolata din trenul de extractie si deseul solid este descarcat. In acelasi timp o celula continand cafea proaspata este atasata la tren.

Randamentul de extractie este exprimat ca fiid cantitatea solida recuperate din cafeaua prajita (greutate uscata) Randamente de 40 la 56 % pot fi obtinute.

e) Decafeinizarea cafelei si ceaiului

Decafeinizarea se face prin extracte cu agenti de decafeinizare cum ar fi apa sau un alt solvent cum ar fi metilen clorida , uleiul de cafea, acetat de etil sau CO2 suprcritic.

Pot fi obtinute randamente de pana la 97%.

Doua metode principale pentru decafeinizare pot fi distinse;

f) Decafeinizarea cu solvent (metoda directa)

In aceste metode solventii , precum metilen cloridul, uleiul de cafea, acetatul de etil sau CO2 supercritic. Procesul poate fi descris dupa cum urmeaza:

TABEL 1

Principalii parametrii ai procesului sunt temperatura si timpul. Celelalte depind de tipul cafelei si al solventului.

De exemplu cand se foloseste uleiul de cafea ca agent procesul va dura 6-9 ore la 95-105 grade Celsius, in timp ce cand CO@ se foloseste la mare presiune la 40-80 grade C , durata este de 5-30 ore.

g) Decafeinizarea cu apa (metoda indirecta)

In aceasta metoda se foloseste apa ca solvent de extractie.

Procesul poate fi descris dupa cum urmeaza:

TABEL 2

Actiune Lucrare: Floarea - floarea la angiosperme Referat: Plante erbacee din paduri	Efect
Boabele verzi sunt inmuiate cu apa si abur	Apa extrage cafeina dar si alte parti solubile
Boabele sunt separate din solutia apoasa	Extrasul de apa continand cafeina si solide de cafea este izolat
Extrasul de apa trece printr-un pat de carbune activ Un solvent de exemplu metilen clorid, poate fi folosit in locul carbonului activ	Cafeina este indepartata din solutie prin filtrarea pe carbon activat sau prin metilen clorida. Ssolidele de cafea raman in solutie apoasa
Extractul decafeinizat este concentrat si adaugat boabelor decafeinizate pre-uscate	Boabele si solide de cafea , fara cafeina care sunt gata prajite

Probleme de mediu

Daca se foloseste apa, consumul de apa si apa reziduala reprezinta doua dintre probleme. Daca se folosesc solventi, emisiile vor fi o problema.

2. Deionizarea ( C.2.)

Obiectiv

Deionizarea (schimbul de ioni ) este folosita pentru a indeparta constituientii organici sau anorganici din apa si produsii alimentari.

Domeniu de aplicare

In industria laptelui deionizarea este aplicata in procesarea zerului.

Pentru folosirea zerului solid in alimentatia umana si in formulele pentru copii, un nivel redus de minerale este necesar.

Deionizarea este de asemenea , folosita pe larg in industria alimentara pentru tratamntul apei de alimentare in boiler pentru generarea energiei termice si electrice si pentru producerea apei deionizate. Deionizarea se aplica si pentru indepartarea substantelor organice usoe ionizate din alimente.

Descrierea tehnicilor , metodelor si echipamentului

Deionizarea se face in mod normel prin trecerea produsului printr-o coloana continand rasina cu schimbatoare de ioni.

Rasina contine un numar mare de puncte active care sunt capabile sa retina o mare varietate de molecule anorganice (metale si nemetale ) si constituienti organici ionizati , coloanele sunt operate discontinuu si necesita regenerare cand rasina este saturata . Acest lucru se face in mod normal printr-un tratament cu produse chimice care indeparteaza impuritatile si regenereaza punctele active.

Probleme de mediu

Apa uzata si rasinile schimbatoare de ioni

3. Centrifugare / sedimentare (c.3)

Obiectiv

Sedimentarea si centrifugarea sunt folosite pentru a separa lichide ne miscibile si solide din lichide prin aplicarea fie a gravitatiei , fie fortelor centrifuge.

Domeniile de aplicare

Centrifugarea este folosita in general in industria laptelui, in limpezirea laptelui, smantanirea laptelui, si separarea zerului, concentrarea smantanei, producerea si recuperarea caseinei , in industria branzei, si in lactoza , in procesarea proteinelor, etc. Aceasta tehnologie este folosita si la bauturi, legume si fructe, cafea, ceai, bere, vin, lapte de soia, procesarea, recuperarea uluiului, si a grasimilor, untul de cacao, si producerea zaharului, etc.

Descrierea tehnologiilor

Centrifugarea ezte folosita pentru separarea amestecurilor de 1 sau mai multe faze , una dintre ele fiind faza continua. Forta care determina separarea este diferenta de densitate dintre faze.

Prin folosirea fortelor centrifuge, procesul de separare este accelerat.

Forta centrifuga este generata prin rotirea materialului. Forta generata depinde de viteza si de radialul de rotatie. Pentru lapte brut, laptele este faza continua , grasimea este faza discontinua formata din globule de grasime cu un diametru de cativa microni si o atreia faza consta din particule solide , celule straine, etc.

Cand diferenta de densitate si cand timpul neu este un factor de limitare a separatiei atunci centrifugarea poate fi inlocuita cu sedimentarea.

In productia berii , limpezirea mustului cald de bere se face pentru a indeparta particulele si pentru limpezire. Cel mai utilizat echipament pentru clarificarea mustului de bere este benzinul de sedimentare unde particulele sunt separate prin curgere tangentiala.

a)separarea prin gravitatie

Discontinuu : aceasta se realizeaza intr-un vas care contine o dispersie de particule solide cu o densitate mai mare cdecat lichidul. Cu timpul particulele mai grele cad pe fundul vasului. Daca inaltimea vasului este redusa, si suprafata sa creste, perioada de sedimentare este redusa.

Continuu :lichidul continand particule de namol este introdus printr-un capat si iese prin celalalt. Capacitatea de sedimentare a unui astfel de vas poate fi crescuta prin introducerea unor ecrane de deviere (orizontale sau inclinate)

b) Separarea prin forta centrifuga

Centrifugele sunt clasificate in trei grupuri :

-tubulare/centrifuge, bol pentru separarea lichidelor nemiscibile

-centrifuge cu bol cu duze sau supape de descarcare pentru limpezirea lichidelor care contin o cantitate mica de solide.

centrifuga cu transportor pentru dezhidratarea namolurilor (continut ridicat de solide)

c) Centrifuge tubulare

O centrifuga tubulara consta dintr-un cilindru vertical care se invarteste cu o viteza de 15000-50000 rotatii / min. Doua lichide sunt separate in doua straturi concentrice , lichidul mai dens langa peretele vasului, lichidele fiind descarcate separat.

In mod tipic, centrifuga tubulara este foarte folosita in industria alimentara deoarece ea reprezinta o separare mai buna datorita celor doua straturi subtiri atre lichid care se formeaza. Centrifuga tubulara contine conuri sau discuri.

Lichidele au un astfel de parcurs o distanta scurta pentru a realiza separarea. Aceste centrifuge opereaza la 2000-7000 rot/ min si au capacitati de pana la 150000 l/h. Centrifugele tubulare sunt folosite pentru a separa smantana din lapte , pentru limpezirea uleiului, a extraselor de cafea si a sucurilor.

d) Centrifuge cu bol , cu duze sau supape

O cebntrifuga cu bol este cea mai simplacentrifuga solid/lichid si este folosita cand cantitati reduse de solid trebuie separate din volume mari de lichid. Centrifuga consta dintr-un bol cilindric rotativ. Lichidul este alimentat in bol , solidele se aseaza pe peretele bolului in timp ce lichidul iese prin partea de sus a bolului. Periodic centriofuga trebuie oprita pentru curatarea solidului.

Lichidele continand un nivel de solide ridicat , ex. > 3% pot fi folosite centrifuge cu duze sau cu supape. Acestea sunt centrifuge cu bol modificate cu un bol conic dublu care permite descarcarea automata a solidelor.

Aceste tipuri de centrifuge sunt facute pentru a trata uleiuri , sucuri, berea si amidonul pentru a recupera materia solida . ele au capacitati de pana la 30000 l/h

Un tip special este "bactofuga" care este proiectata special pentru a separa microorganismele din lapte. Bacteriile si in special sporii au o densitate mai mare decat laptele, iar reziduul solid este numit " bactofugat"

e) Centrifuge cu transportor/ centrifuge cu cos

Aceste centrifuge sunt folosite cand lichidul contine o cantitate mare de solide. Ele sunt folosite de exemplu pentru recuperarea proteinelor animale si vegetale (ex. Precipitarea caseinei din lapte) separarea cafelei, cacao si ceaisi limpezirea uleiurilor.

In centrifugele cu tranportor (decantor ) bolul se roteste 254 rot/ min mai repede decat aerul transportator.Aceasta determina ca solidele sa fie transportate la capatul ingust al centrifugei in tim pe fractiile lichide se vor deplasa la capatul ingust al centrifugei in timp ce fractiile lichide se vor deplasa la capatul cu diametru mai mare.

Centrifuga cu transportor este folosita pentru a separa solide fragile (de ex. cristale ) . Alimentarea se face intr-un cos rotativ care se roteste la aceeasi viteza. Aceasta accelereaza gradual lichidul din bol si aceasta reduce fortele. Lichidul trece prin orificiile cosului pe peretele bolului . cand stratul de solid a ajuns la o anumite grosime, el este eliminat de o racleta.

Centrifuga cu cos are un cos perforat cu un meiu filtrant , care se roteste de 2000 r/min..

Separarea apare in cicluri care dureaza 5-30 min. In cele 3 etape ale ciclului lichidul de alimentare intra in bolul cu viteza mica de rotatie, viteza creste si are loc separarea , in final viteza bolului este redusa si solidul este eliminat prin baza centrifuga.

Capacitatea pentru acest grup de centrifuge este de pana la 90000 l/h.

Probleme de mediu

Energie, zgomot, deseuri solide

4. Filtarea

Filtrarea este separarea solidelor dintr-o suspensie lichida prin intermediul unui mediu poros , a unui ecran sau a unui filtru textil , care retine solidul si permite lichidului sa treaca prin el .

Domeniul de aplicare

Filtrarea este folosita in industria alimentara pentru urmatoarele functii:

-Limpezirea produselor, pentru indepartarea unor cantitati mici de solide (ex. vin, bere, uleiuri, siropuri) Obiectivul acestei operatii este de a recupera filtratul.

-Separarea lichidului dintr-o cantitate mare de material unde atat obtinerea filtratului cat si a solidului sunt

obiective ale operatiei (ex. sucuri de fructe, bere)

Descrierea tehnicilor, metodelor si echipamentului

Echipamentul de filtrarea opereaza fie la presiune (filtrarea sub presiune) care se aplica in partea de alimentare sau in vacuum (filtarea sub vacuum) care se aplica in partea de curgere a filtratului .

Principalele tipuri de filtre sub presiune sunt funt filtre cu placa cadru si filtrele cu discuri.

a)     Filtre sub presiune cu placa si cadru

Acest tip de filtru consta din placi si cadre dispuse alternativ si care sunt sprijinite pe o pereche de sine. Cadrul este separat printr-o tesatura filtranta. Namolul este pompat printr-o usa din fiecare cadru si filtratul trece prin tesatura si curge in jos pe suprafata cu caneluri a placii si este drenat printr-un canal de iesire care exista la baza fiecarei placi. Filtrele opereaza la o presiune aflata intre 250 si 800 kPa. Filtrele sub presiune sunt operate discontinuu , perioada optima pentru fiecare ciclu depinde de rezistenta solidului si de timpul necesar demontarii si montarii .

Un tip special de filtru sub presiune cu placa si cadru este filtru sub presiune cu membrana . O membrana este montata pe fiecare placa , ea putand sa fie presurizata cu apa sau aer datorita presiunilor inalte (pana la 20 ) care actioneaza asupra solidului , mai mult lichid este recuperat. Presarea solidului se poate face si la demontare si montare care se realizeaza intr-o modalitate semiautomata .

Cateodata acceleratorii de filtrare (perlite sau pamant de filtrare ) sunt folosite ca o preacoperire sau alimentare pentru a imbunatatii filtrarea.

Echipamentul este sigur si usor de intretinut fiind folosit pe larg, in sopecial pentru productia de suc de mere , cidru, si in rafinarea uleiului comestibil.

b)     Filtru cartus

Nevoia de a dezvolta capacitati de productie mai mari a fost satisfacuta prin introducerea filtrelor cartus constand in filtre retea care sunt introduse in mediu de filtrare fiind sprijinite pe cadre concave care formeaza un canal de iesire pentru filtrat. Filtrele retea pot fi montate orizontal sau vertical . Lichidul de alimentare este pompat la o presiune de 400Kpa. Cand filtrarea este completa, solidul este eliminat prin suflare sau spalare.

c)      Filtrarea sub vid.

Filtrele cu vid sunt in general operate continuu. Lichidul este aspirat spre placa filtrului, iar solidul ramane in tesatura.

Diferenta de presiune in avalul placii filtrului este limitata la 100Kpa datorita costului de generare a vacuumului.

Cale mai obisnuite filtre de vacuum sunt filtrele cilindrice rotative si filtrele cu disc rotativ. Uneori , acceleratorii de filtrare sunt folositi pentru a imbunatatii filtararea. In aceste cazuri se folosesc cutite pentru a elimina solidul. Filtrele cilindrice rotative constau dintr-un cilindru care se roteste cu viteze reduse, el fiind impartit in compartimente care sunt acoperie cu tesatura filtranta si care sunt conectate la o pompa centrala de vacuum. Cilindrul rotativ se scufunda intr-o baie de lichid. Filtratul curge prin tesatura filtranta a compartimentului imersat.

Cand compartimentul paraseste baia solidul este deshidratat de lichid si spalat. Cilindrul rotindu-se in continuare vacumuul inceteaza in respectivul compartiment, iar solidul este desprins de tesatura cu ajutorul aerului comprimat si apoi inlaturat cu ajutorul unei raclete. Aceeasi procedura se reia pentru fiecare compartiment la rand pe masura ce ciclul este repatat. Filtrele sub vid cun disc rotativ constau dintr-o serie de discuri rotative care se rotesc incet intr-o baie de lichid, intr-un ciclu similar ca cel al filtrului cu cilindru rotativ. Fiecare disc este impartit in segmente iar fiecare segment are o iesire pe arborele central. Discurile sunt prevazute cu raclete care inlatura permanent solidul.

Probleme de mediu

Solidul si apa reziduala . Filtrarea sub vid poate cauza poluarea aerului.

5. Separarea cu membrana (C.5)

Obiectiv:

Separarea prin membrana are ca obiectiv indepartarea apei ( si a materialului dizolvat si / sau suspendat) dintr-o solutie prin folosirea unor membrane semipermeabile.

De aceea metoda poate fi vazuta ca o tehnica de fractionare. Exista doua tehnici de separare prin membrane folosite in industria alimentara: filtarea cu membrana si electrodializa

Domeniu de aplicare

Separarea prin membrane este aplicata in concentrarea lichidelor(ex.a zerului), demineralizarea zerului, fractionarea zerului si purificarea apei.

Descrierea tehnicilor, metodelor si echipamentului

a)     Filtrarea cu membrane este o filtrare sub presiune in care solutia este fortata sa treaca prin membrane. Unele dintre solidele dizolvate sunt impiedicate sa treaca deorece dimensiunea lor moleculara este prea mare pentru a le permite sa treaca.

Aceasta depinde de tipul membranei folosite.

Fractia debitului de alimentare se imbogateste cu anumite molecule care se concentreaza in aval de membrana, fiind denumita concentrat in timp ce moleculele mai mici trec prin membrana in permeat.

Tehnicile de filtrare prin membrana pot fi caracterizate prin dimensiunea porilor membranei (dimensiunea celei mai mici molecule care nu trebuie sa treaca prin membrana), dimensiunile filtrelor folosite :

-microfiltrarea : cca. 0.1m m - 5m m -procesul poate fi folosit pentru indepartarea bacteriilor din laptele smantanit in procedeele de obtinere a laptelui ultra curent. , sau pentru fractionarea laptelui in caseina si ser de lapte cu caseina.

-ultrafiltarea: cca 10 -100nm , este aplicata atat laptelui smantanit cat si zerului pentru a concentra respectivele componente proteice.

-nanofiltrarea: cca 1-10nm; membranele au selectivitate pentru permeabilitatea anumitor minerale si pentru anumite molecule mici organice, anorganice,si se folosesc in general pentru concentrarea si demineralizarea zerului.

osmoza reversa cca 0.1 -1nm ; membranele sunt permeabile apei , dar nu mineralelor si de aceea se folosesc la deshidratare , concentrarea zerului si laptelui smantanit sau pentru prelucrarea condensatului de vapori, si tratamentului apei (dedurizare/demineralizare).

d)     Electrodializa

Electrodializa este separarea prin membrane in prezenta unui potential electric. In electrodializa, ionii cu o masa moleculara redusa migreaza intr-un camp electric catre membranele cationice sau anionice. Aceste membrane sunt aranjate alternant, intre catod si anod.

Principiul este aplicat in industria laptelui pentru demineralizarea zerului.

Probleme de mediu

Energie si apa reziduala

6. Cristalizarea (C.)

Obiectiv

Cristalizarea este formarea unor cristale solide din solutie

Solidificarea cristalelor se face intr-o forma geometrica definita.

Obiectivul cristalizarii este de a separa substanta dizolvata dintr-un solvent. Orice impuritate din lichid este de obicei neincorporata intr-o structura de forma cristalina dorita.

Cristalizarea este si un proces de purificare.

Domeniul de aplicare

Cristalizarea este aplicata in industria zaharului si a laptelui( unde lactoza este produsa din branza si caseina din zer).

Cristalizarea este folosita si in industria uleiurilor comestibile pentru a modifica proprietatile uleiurilor si grasimilor alimentare.

Descrierea tehnicii metodelor si echipamentului

Cristalele sunt crescute prin introducerea unor nuclei in solutii suprasaturate.

a)     Cristalizarea in fabricile de zahar

Procesul de cristalizare are loc in cuve cu vid in care sucul este fiert sub vid, pentru a scadea temperaturile de lucru.

Cresterea cristalului de zaharoza implica numai prezenta apei si a zaharozei .

Materiile straine din sucul de zahar nu vor fi incluse in structura cristalului.

Cele mai multe corpuri straine raman in faza lichida, in timp ce altele sunt eliminate in faza gazoasa.Cristalele de zahar vor fi eliminate din faza lichida prin cristalizare.

b)     Cristalizarea lactozei in procesarea zerului

Pentru productia de lactoza din zer, zerul este in mod normal evaporat la o solutie suprasaturata (continutul total de solide 60-65% ). Prin racirea solutiei incepe cristalizarea si cristalele incep sa creasca . In functie de gradul necesar, se continua rafinarea prin spalarea cristalelor sau prin recristalizarea lor , urmat de un tratament cu carbon activ pentru indepartarea impuritatilor.

c)      Fractionarea uleiurilor si grasimilor comestibile

Fractionarea are la baza principiul ca solubilitatea componentilor cu inmuiere mai mare in faza lichida se schimba cu temperatura , diferenta poate fi marita folosind un solvent organic care are ca efect scaderea vascozitatii si care poate duce la o mai buna spalare a cristalelor.

Metode si echipamente:

Tancuri pentru preancalzire, tancuri cu agitare si racire pentru cristalizare, benzi sau membrane filtrante pentru separarea cristalelor de lichid, si vase de distilare pentru recuperarea solventului. Uleiul este incalzit la 10 grade C peste punctul de inmuiere al celui mai mare triciclicerol prezent, pentru a da un material complet lichid de incepere ( tipic 73 grade Cpentru uleiul de palmier ) . Uleiul inmuiat este apoi racit si agitat pentru a forma nuclei de cristal, iar temperatura va fi mentinuta scazuta pentru a include cresterea cristalului (tipic 12 ore la 28-30 grade C pentru ulei de palmier).

Daca se foloseste un solvent, el este adaugat uleiului inmuiat inainte de racire. Amestecul continand solide cristalizate iar lichidele dizolvate sunt separate prin filtrare. Daca un solvent este folosit el va fi indepartat din fractie prin distilare .

Probleme de mediu

Apa de racire , energie, si daca se folosesc , absorbanti folositi

7. Neutralizare(indepartare acizi grasi) (C.7)

Obiective

Obiectivele procesului de neutralizare sunt indepartarea acizilor grasi si fosfatidelor din uleiurile vegetale, folosind acid fosforic sau citric si lesie.

Domeniul de aplicare

Neutralizarea este aplicata in procesul de aplicare in rafinarea uleiurilor vegetale, cum ar fi ulei de soia, de floarea soarelui, de rapita, si ale grasimilor animale cum ar fi seul sau untura de peste. Neutralizarea este folosita si in productia HPP .

Descrierea tehnicilor, metodelor si echipamentelor

Procesul creste solubilitatea in apa atat a fosfatidelor cat si a acizilor grasi , asa incat ambele componente sa poata fi cu usurinta separate din ulei. Acizii grasi sunt saponificati prin adaugarea de lesie .

Acesti acizi grasi pot fi separati din apa , ulterior printr-un proces de desaponificare , in care solubilitatea acizilor grasi este scazuta dupa fierberea sapunurilor intr-un mediu acid.

Metode si echipamente

Procesul de neutralizare necesita echipament de amestecare, centrifuge si incalzire(abur).Si procesul de desaponificare necesita incalzire si echipament de amestecare in plus fata de vase de decantare . Dupa preincalzirea uleiului, acidul fosforic sau citric este amestecat cu apa pentru a creste solubilitatea in apa a fosfatidelor.

Uleiul acidifiat este in continuare amestecat cu o solutie caustica, ea neutralizand atat acizii grasi (continut in ulei brut: 0.5-0.6%) si acidul fosforic sau citric cresc in continuare solubilitatea in apa a fosfatidelor.

Amestecul de sapun si fosfatide este separat de ulei prin centrifugare.

In final uleiul este amestecat cu apa .

Din nou apa este separata prin centrifugare. Uleiul rafinat alcalin poate fi uscat si pompat intr-un tanc de depozitare. Procesul este operat continuu dar poate lucra si semicontinuu sau discontinuu, folosind un echipament de amestecare pentru o perioada lunga.

Reziduul combinat -centrifuga (stoc sapun) este tratat in continuare intr-un sistem de desaponificare. Acesta este un proces de acidulare , folosit pentru recuperarea acizilor grasi dupa tratarea cu acizi concentrati ( exemplu H2SO4 sau HCl) si se incalzeste cu abur.

Acizii grasi separati sunt indepartati intr-un vas de decantare. In fabricile integrate, sapunurile pot fi adaugate unui proces de pregatire a fainurilor.

Probleme de mediu

Energie, fosfor in apa reziduala, miros

8 Albirea (C.8)

Obiectiv

Obiectivul albirii uleiului este inlaturarea pigmentilor, metalelor (nichel sau fier, care provin din alte faze ale rafinarii) sapunuri reziduale si fospfolipide din ulei sau grasimi.

Domeniu de aplicare

Albirea este aplicata in procesul de rafinare a uleiurilor si grasimilor comestibile.

Descrierea tehnicilor, metodelor si echipamentului

Uleiurile si grasimile comestibile sunt amestecate cu pamant de albire care are proprietatea de a adsorbi impuritatile, cum ar fi pigmentii vegetali, metale, sapunuri reziduale, fosfolipide.

Uleiul este amestecat sub vacuum cu 0.1 la 3 % pamant de albire, care este o argila

Minerala, cum ar fi bentonita sau montmorilonita, care au fost activate prin tratamente termice si/sau acide. Aceste pamanturi (cateodate amestecate cu cantitati mici de carbune activ) au o mare capacitate de absorbtie. Dupa albire pentru 30 min - 90 minute, uleiul este separate de pamantul de albire cu ajutorul filtrelor. Pamantul obtinut contine cantitati mari de ulei (pana la 30 %). Un process de inmuiere cu abur poate recupera o parte din ulei sau grasime. Uleiul albit este in continuaare procesat in alte etape de rafinare

Echipamentul folosit pentru albire consta din 2 vase de amestecare, generatoare de vacuum si filtre.

Probleme de mediu

Energie, miros, depozitare si inflamabilitatea pamantului de albire.

9 Dezodorizarea prin inmuiere cu abur (C.9)

Obiectiv

Obiectivul dezodorizarii este inlaturarea acizilor grasi si a componentilor volatili din uleiu brut sau grasimi, rafinate si/sau rafinate alcalin dupa albire .

Domeniu de aplicare

Dezodorizarea este aplicata in rafinarea uleiurilor comestibile si a grasimilor.

Descrierea tehnicilor, metodelor si echipamentului

Dezodorizarea inseamna folosirea aburului de distilare pentru inmuierea acizilor grasi si a substantelor volatile in conditii de vacuum, din uleiuri si grasimi.

Echipamentul folosit pentru dezodorizare consta dintr-o coloana de distilation, un condensator barometric, separator de picaturi si scrubbere.

Aburul este injectat in uleiul incalzit (>200°C) la partea inferioara a coloanei de distilare, care este sub conditii de vacuum. Aburul preia acizii grasi si celelalte impuritati din uleiuri si grasimi (cleiurile nu sunt inlaturate prin acest proces). Aburul este condensate ulterior, cu ajutorul unui condensator barometric fie cu o singura trecere fie fie prin bucla inchisa (vezi si U.4, 2.2.9.4).

Separarea componentilor volatili din abur poate fi marita printr-o etapa de trecere prin scrubbere/system de condensare si cu ajutorul unui separator de picaturi. Dezodorizarea poate fi realizata in vase discontinue sau continue de dezodorizare..

Probleme de mediu

Energie, mirosuri, poluarea si cantitatea mare de apa de racire.

10 Decolorarea (C.10)

Obiectiv

Decolorarea este realizata pentru a imbunatatii culoarea, puritate, maturarea, stabilitatea microbiologica si viata anumitor produse.

Domeniu de aplicare

Decolourisation is used in the sugar, glucose, syrup and fermentation industries

Descrierea tehnicilor, metodelor si echipamentului

Decolorarea poate fi realizata in 2 moduri :

1) prin adaugarea unei pudre active (ex. carbon activ sub forma de pudra) produsului in

solutie apoasa, care ulterior este amestecat in conditii controlate. Pudra este ulterior inlaturata prin filtrare (filter statice, filtre rotative cu vacuum ) in timp ce produsul purificat este procesat ulterior. Acest process este desori in mai multe etape cu materialul active refolosit pana cand este epuizat, deseori se foloseste un sistem in contra-curent

2) prin trecerea produsului alimentar in solutie apoasa printr-o coloana cu material active (ex.

carbon activat granular sau schimbatori de ioni in paturi de rasina). Aici numai filtrarea minima este necesara dupa ce procesul ca si materialul activat sunt mentinute pe loc. Materialul activ este extras din colana la intervaluri regulate si inlocuit cu material nou sau reactivat.

Scopul principal al ambelor operatiuni este inlaturarea moleculelor de culoare din produs casi a precursorilor care pot determina formarea culorii in timpul depozitarii (cunoscuta ca maturare). Majoritatea impuritatilor inlaturate sunt de natura organica. Trecerea peste carbonul activat poate fi folositoare si pentru inlaturarea materialului fenolic (care poate cauza colorarea), pesticidelor, reziduurilor si a catorva metale grele.

Probleme de mediu

Dispunerea deseurilor solide, energia.

11 Distilarea (C.11)

Obiectiv

Distilarea este separarea componentelor dintr-un amestec lichid mixture prin vaporizarea partiala a amestecului si recuperarea separata vaporilor si reziduurilor. Cel mai volatil component din amestecul original mixture are o concentratie mai mare in vapori, cel mai putin volatil in reziduul lichid/solid.

Domeniu de aplicare

Distilarea permite separarea si purificarea produsilor volatili din amestecurile apoase. Distilarea poate fi folosita pentru a separa arome sau esente uleioase, dar este folosita in special pentru productia alcoolului potabil sau a spiritului, sau pentru productia industriala de alcool din materii prime agricole (e.x. fructe, cereale), care pot fi folosite pentru obtinerea bauturilor alcoolice.

Bauturile spirtuoase sunt reglemenate de Directiva EC (EEC) No 1576/89. Ele sunt preparate din distilate ale produselor alcoolice cu ajutorul fermentarii cu drojdie din produse cu origine agricola.

Distilarea urmeaza in general fermentarea alcoolica (29).

Descrierea tehnicilor, metodelor si echipamentului

Procesul are loc in doua tipuri de echipament; alambic sau coloana de distilare.

Acestea pot fi operate singure sau in grupuri. Prezenta caldurii permite separarea alcoolului/apei din lichidul initial alimentat in alambic. Condensatul apa alcool este indepartat ca spirit lichid din partea superioara a alambicului, in tim ce un flux rexidual este descarcat la baza.

a) Alambic in coloana

In coloana de distilare, lichidul alcoolic, sau berea, intra intr-un turn de distilare incalzit cu vapori. In fiecare piesa de contact (in general talgere) un echilibru este creat intre vapori imbogatiti cu componenti volatili si lichid condensat. Din varful turnului alcoolul brut este preluat si apoi rectificat in alt turn in care 95 % din alcool este separat de alcooli superiori.

La partea inferioara a primului turn, un amestec apos sau reziduu este eliminnat. Apa condenata sau reziduu contaminat usor de substante organice este eliminat la baza celui de-al doilea turn o data ce alcoolul a fost deshidratat la 95 %,alcool ce poate fi transfrmat in alcool anhidru printr-un anumit numar de diferite tehnologii: distilare azeotropa folosind un al treilea component, adsorptia cu site moleculare sau deshidratare cu o membrana tehnica.

b) Alambicul

Alambicul poate fi operat discontinuu sau continuu. In acest caz, o sarja de material este incarcata in alambic, incepe fierberea si, vaporii sunt indepartati continuu, condensatul este colectat pana ce compozitia medie ajunge la valoarea dorita.

Cand se opereaza in sistem continuu, alimentarea continua se face in alambic,iar fractiile lichide si solide sunt indepartate continuu.

Folosirea distilarii in industria alimentara si a bauturilor este ilustrata de urmatoarele 2 exemple; distilarea whisky-ului si cognac-ului:

c) Whisky Scotch

Unitatile de distilare in productia de Scotch Whisky difera de la simple alambicuri la unitati continue cu mai multe coloane. Energia este introdusa sub forma de abur prin partea inferioara a alambicului si selectiv volatilizeaza alcoolul si alte componente din lichidul fermentat si din amestecul pre-distilat de alcool si apa.

Componentii volatili sunt recirculati in alambic pentru a se atinge o separare corecta, o selectie si o concentrare a compusului alcoolic/apos din mai multele formule care ar putea fi dorite in functie de tipul si marca produsului. Alambicele pot fi operated singure sau in serie.

Componentii volatili sunt condensati prin schimbatoare cu apa in condensatoare si indepartati ca spirit lichid. The materialul rezidual cunoscut sub diverse denumiri este descarcat pe la partea inferioara a alambicului .

(In coloane sunt indepartate si alte fractii cum ar fi alcoolul amilic care este vandut ca sub-produs)

d) Cognac

Cognac este obtinut prin distilarea vinului alb obtinut in zone numite Controlate. Distilarea Cognac-ului este un proces in doua etape:

- etapa unu; un prim distilat, numit 'brouillis' este obtinut. Acesta are o tarie alcoolica de 28 - 32 % din volum

- etapa doi : 'brouillis' este returnat in boiler pentru o alta incalzire numita 'la bonne

chauffe'(buna incalzire). Capetele si cozile de distilare sunt separate, lasand numai 'inima' spiritului avand 72 % volum de concentratie alcoolica care va devenii Cognac.

Distilarea se face in doua 'chauffes' (2 incalzitoare separate) in alambice speciale de cupru facute in Charent avand anumite caracteristici de forma a boilerului, care sunt incalzite cu flacara deschisa si acoperite cu o caciula sub forma de turban, maslina sau ceapa. Un Charent-ez foloseste economia de energie folosind vinul ca preincalzitor. Acest aparat obtional in care caldura provenita de la vapourii de alcool care trec prin el incalzesc vinul care va fi distilat in urmatorul ciclu. Ultima zi a distilarii este 31 Martie a anului care urmeaza recoltarea.

Probleme de mediu

Energie, zgomot, deseuri solide si apa reziduala.