CHIMIE INDUSTRIALA SI INGINERIA MEDIULUI - TEHNOLOGIA ACIDULUI GLUTAMIC

 

TEHNOLOGIA ACIDULUI GLUTAMIC

SA SE PROIECTEZE O INSTALATIE DE FABRICARE, IN FLUX CONTINUU PRIN PROCEDEU FERMENTATIV, A ACIDULUI GLUTAMIC DE PURITATE 95%, CU O CAPACITATE DE 54KG/SARJA

SCURT ISTORIC

In structura substantelor proteice au fost identificati frecvent 20 de aminoacizi denumiti din acest motiv aminoacizi naturali. Alaturi de ei pot sa apara si asa numitii 'aminoacizi ocazionali', care fie ca apar in cantitati mai mici, fie ca fac parte numai din compozitia unor anumite proteine, fie ca se gasesc sub forma libera in tesuturile animale si vegetale. Aminoacizii naturali sunt compusi organici cu functiuni mixte care contin gruparea functionala carboxil (-COOH) si gruparea functionala amino (-NH₂). Dintre acesti aminoacizi, noua nu pot fi sintetizati de catre organismele animale, ei trebuie introdusi in organism o data cu hrana.[ 3 ]

Cele patru gusturi fundamentale sunt: acru, amar, dulce si sarat. Pe langa acestea gastronomia japoneza a adaugat 'umami', gustul de carne. Acesta este dat de monoglutamatul de sodiu, aroma artificiala comercializata uzual. Acidul L-glutamic a fost obtinut in anul 1866 de catre Ritthansen prin hidroliza glutenului, iar in 1890 Wolff realizeaza sinteza acidului D si L-glutamic din acid levulinic. Mai tarziu(1908), Ikeda obtine acid L-glutamic prin hidroliza la cald a unor alge(laminaria) si constata ca acestui acid i se datoreaza gustul placut al algei.[ 6 ]

Acidul glutamic, ca toti aminoacizii este o substanta amfotera, care dizolvata in apa, poate forma anioni si cationi alaturi de ioni de H⁺ si HO^- eliberati simultan. Avand grupari aminice si carboxilice formeaza ioni bipolari prin neutralizare interna. Solubilitatea sa creste o data cu deplasarea pH-ului in mediu acid sau bazic. In mediu acid acidul glutamic este solubil in apa sub forma de clorhidrat, iar in mediu bazic sub forma de sare.[ 1 ] Denumirea sa provine de la glutenul cerealelor(graului), din care a fost extras prima data. Se gaseste in cantitati mai mari sau mai mici in diverse alte subproduse proteice :

9.5% in γ-globulina serica umana ;

12.2% in albumina serica bovina ;

20% in miozina ;

18.2% in α-cazeina ;

22% in zeina porumbului ;

peste 25% in glutenul graului

mari cantitati in proteinele de soia.[ 4 ]

PARTEA I : CONSIDERATII TEORETICE

I.1. Fisa tehnica a produsului

Denumire chimica :

- IUPAC: acid 2-aminopentadioic ;

- acid -aminoglutaric ;

Denumire comerciala : acid glutamic

Formula moleculara : C₅H₉NO₄

- forma desfasurata : COOH-CH₂-CH₂-CH­_­-COOH

NH₂

Masa moleculara : M= 147,13g/mol;

Densitate: ρ= 1,4601g/cm³;

Punct de topire: pt= 225-227°C;

Constante de disociere : pKa : 2,16 

4,15

9,58

PH-ul izoelectric: 3,22

Solubilitatea in apa: - in mediu acid este solubil in apa sub forma de clorhidrat ;

- in mediu bazic este solubil sub forma de sare ;

Solubilitatea in alcool etilic: - insolubil in alcool etilic absolut si in eter[ 2 ]

Aspect : produs solid, sub forma unei pulberi albe, cristaline cu gust acru si fara miros.[ 1 ]

I.2. Metode de obtinere

Exista patru procese pentru producerea aminoacizilor: extractia, sinteza chimica, fermentatia si cataliza enzimatica. Fermentatia si cataliza enzimatica folosesc toate celulele: bacterii, drojdii si celule active componente(enzime).

Cu toate ca acum este posibila sinteza tuturor aminoacizilor naturali prin metode microbiologice, procesele fermentative care utilizeaza specii modificate genetic de inalta performanta isi gasesc un larg domeniu de aplicatie industriala numai pentru sinteza acidului L-glutamic si L-lisinei.

Pentru obtinerea acidului L -glutamic se folosesc trei grupe de metode[ 6 ]:

extractia din surse naturale ;

sinteze chimice ;

biosinteza.

1. Extractia din surse naturale

Se folosesc lesiile de la fabricile de zahar, deseurile de la fabricile de amidon din grau sau porumb si deseurile de origine animala( caseina ), care se supun hidrolizei in vederea eliberarii acidului glutamic si apoi separarea lui.

Hidroloza acida a proteinelor( caseina, gluten) se realizeaza prin fierbere indelungata cu acid sulfuric( H₂SO­₄) sau clorhidric(HCl) urmata de neutralizare cu hidroxid de calciu Ca(OH)­₂ pentru indepartarea acidului sulfuric sub forma de sulfat, iar dupa filtrarea sulfatului se indeparteaza ionii de calciu cu acid oxalic. Solutia apoasa se concentreaza la vid, iar dupa racire cristalizeaza cristalizeaza acidul L-glutamic care se purifica prin recristalizari repetate.

Un alt procedeu de fabricare care foloseste ca materie prima deseurile de la fabricile de zahar prin hidroliza alcalina duce la obtinerea acestui aminoacid. Prin acest procedeu se fabrica in Franta, anual, peste 3000 tone.[ 1 ]

2.Sinteza chimica :

Pentru obtinerea prin sinteza a acidului L-glutamic se foloseste metoda care utilizeaza ca materie prima acrilonitrilul. Prin sinteza, plecand de la acrilonitril s-au obtinut in anul 1963, 4800tone/an, iar in 1970 12000tone/an.[ 1 ]

Schema de principiu a acestui procedeu este Figura 1.

Figura 1: Sinteza chimica a acidului glutamic

In metodele de sinteza rezulta intotdeauna un racemic.

Biosinteza

Procedeul de biosinteza foloseste ca surse de carbon: - glucoza

- zahar

- amidon

- hidrolizate de amidon

- surse de azot( uree sau saruri de amoniu)

- microelemente

Pe aceste medii se cultiva microorganismul Micrococcus glutamicus, principalul producator al acidului L-glutamic. Deasemenea s-au studiat si alte surse de carbon: acidul acetic, esteri organici si hidrocarburi alifatice, la care se adauga surse de azot si saruri minerale. Cele mai bune rezultate s-au obtinut la utilizarea n-parafinelor cu 12-17 atomi de carbon. S-a plecat de la acidul α-ceto-glutaric, intermediar an ciclul Krebs, produs prin conversia zaharului si s-a supus procesului de transaminare. Enzima care catalizeaza aceasta reactie este mult raspandita in tesuturile animale, vegetale si microorganisme.[ 5 ]

COOH COOH

NH₃ + C=O + NADPH + H⁺ CH-NH₂ + NADP⁺ + H₂O

CH₂ CH₂

CH₂ CH₂

COOH COOH

acid α-cetoglutaric acid glutamic

Plecand de la mecanismul de biosinteza au fost propuse doua procedee:

intr-un singur stadiu, in care acidul glutamic este produs direct in biomasa de catre un singur tip de microorganisme;

in doua stadii, se obtine mai intai acidul α-cetoglutaric care este transformat in acid glutamic, fie cu ajutorul unui alt microorganism, fie prin metode enzimatice.[ 1 ]

I.3. Proprietati fizice

a-aminoacizii sunt substante de culoare alba, cristaline, sunt relativi stabili la caldura, in general descompunandu-se la 250-300°C. Aminoacizii sunt insolubili in solventi nepolari si de obicei nu sunt foarte solubili in cei polari; singurii aminoacizi care sunt solubili in alcool sunt hidroxiprolinele si prolinele. Solubilitatea in apa depinde de pH, ea fiind minima in punctul izoelectric. Solubilitatea minima in punctul izoelectric ajuta la purificarea si recristalizarea aminoacizilor. Desi unii aminoacizi au gust dulceag, nici unul din ei nu are 'glutame taste' (gustul glutamic) sau proprietatea specifica aromei asociata cu acidul glutamic.[ 17 ]

Stereochimie:

Cu exceptia glicerinei, toti aminoacizii naturali au o compozitie chirilica si ocupa 2 forme enantiomerice. Prefixele L si D redau configuratia absoluta, legata de α-carbon cu referire la forma stereochimica si relatia lor cu L si D glicerinaldehida. Determinarea polarimetrica a rotatiei specifice [ α ]^t_D poate fi folosita pentru a diferentia cei 2 enantiomeri si puritatea optica.

COOH COOH

H₂N H H NH₂

R R

L - aminoacid D - aminoacid

Acidul glutamic se prezinta sub forma unei pulberi albe, cristaline, un aminoacid care in conditii normale are gust acru. Conform datelor din literatura, principalele proprietati ale acidului glutamic sunt: - rotatia specifica in apa : [ α ]^t_D = 11.5;

- solubilitatea in apa( g/100ml apa): 0.864

Doua benzi IR sunt caracteristice aminoacizilor la 1560-1600 cm^-1 (-COO) si

3070 cm^-1(-NH₃). Aceste benzi sunt 'probe' pentru a determina natura bipolara a unui aminoacid.

I.4. Proprietati chimice

Aparitia in microorganisme a acidului glutamic este o consecinta a degradarii oxidative a zaharurilor conform ciclului Krebs. Acidul α-cetoglutamic sub actiunea glutamat-dehidrogenazei si a ionilor NH₄⁺ da acidul L(+)-amino-glutaric, acidul glutamic natural :

+ NH₃

HOOC-CH₂-CH₂-CO-COOH HOOC-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-COOH

- NH₃

Acidul glutamic si glutamina sunt implicati in numeroase reactii catabolice, conducand la biosinteza unui numar mare de substante celulare. Acidul participa la reactii de transaminare a cetoacizilor, facand legatura cu metabolismul glucidelor prin acidul α-cetoglutaric, un intermediar al ciclului Krebs. Biosinteza acidului glutamic se petrece la majoritatea organismelor prin aminarea acidului α-cetoglutaric, sub actiunea L-glutamat dehidrogenazei localizata in citoplasma.

NH₃ + Acid a-cetoglutaric+NADPH+H Acid glutamic +NADP⁺ + H₂0

Acidul glutamic dehidrogenat, prezent in drojdie si bacterii, in colaborare cu coenzima I (plante) sau coenzima II (drojdie), transforma L(+) acidul glutamic in a-cetoacid glutamic:

HOOC-(CH₂)₂ -CH(NH₂)COOH HOOC(CH₂)₂COOH NH₄

Glutamina este sintetizata din acidul glutamic, sub actiunea glutamin sintetazei. [5]

NH₃ + Acid glutamic + ATP  Glutamina + ADP + H₃PO₄

Intermediar se formeaza acid g - glutamic fosforic:

In afara reactiei de transaminare, acidul glutamic si glutamina mai poate suferi si alte transformari. De exemplu biosinteza prolinei si hidroxipolinei pornesc de la acidul glutamic :

Transformarea acidului glutamic in prolina implica reducerea gruparii carboxil din pozitia g la o aldehida, urmata de formarea unei baze Schiff interne prin a carei reducere se obtin moleculele de prolina. In fond prolina se sintetizeaza din acid glutamic prin parcurgerea in sens invers a reactiei din calea metabolica degradativa, dar evident cu anumite diferente[ 3 ]. Sinteza microbiologica a aminoacizilor este o biosinteza ce utilizeaza intregul complex enzimatic al microorganismelor.

Cataliza enzimatica, dimpotriva utilizeaza enzime specifice sau sisteme enzimatice. Cataliza enzimatica este avantajoasa in cazurile in care L-aminoacizii pot fi produsi din precursori necostisitori cu specificitate mare intr-un proces cu operare continua. Hidroliza stereospecifica cu cataliza in prezenta acilazei a N-acetil -D, L-aminoacid este utilizata pentru a sintetiza alanina, valina, metionina, fenilalanina si triptofanul.

Enzima este reciclata fie prin legarea ei de catre un purtator si desfasurarea reactiei intr-o coloana [ 12 ] sau intr-un reducator inelar, implicand un filtru cu membrana pentru a retine enzima dizolvata in sistem [ 7 ].

Rezolutia enzimatica poate fi competitiva numai atunci cand este cuplata cu o racemizare eficienta, fie catalitica, fie enzimatica.

Conversia enzimatica a a-oxo-aminoacizilor la a-aminoacizi, de exemplu, folosind dehidrogenaze L-aminoacizi specifici, cofactori de regenerare sau folosind transaminaze, este destul de promitatoare, avand in vedere ca aceste sisteme enzimatice s-au dovedit a fi stabile in procese continue.

Acidul glutamic se poate obtine si din derivati ai acidului malonic; esterii acidului malonic pot fi alchilati. [ 14 ]

I.5. Utilizari

Folosit initial numai in industria alimentara drept aromatizant(in supele concentrate), acidul glutamic este astazi si un valoros medicament utilizat in tratamentul unor afectiuni ale sistemului nervos central. Acidul glutamic este necesar pentru dezvoltarea lactobacililor, amestecul acestui acid si 'asparagin' inlocuiesc amida nicotinei in dezvoltarea Bacteriei dysenteriae si celelalte organisme. Acidul glutamic are 10 celule diferentiale, acestea activeaza metoda de 'invatare' pentru sobolani, face parte din reactiile de transaminare. Este benefica in tratamentul 'petit mal' si atacuri nervoase. Sarea din acidul glutamic este unica, aroma din carne este perceptibila in 3000 parti higroscopice.[ 14 ]. Acidul glutamic este prezent intr-o mare varietate de alimente ca: peste, oua, carne si este responsabil pentru unul din cele 5 gusturi principale ale omului.

Productia acidului glutamic pentru comercializarea gluten monosodiului utilizeaza mai multe proteine hidrolizate, care sunt necesare pentru producerea altor aminoacizi individuali. Asadar este folosit in industria alimentara si farmaceutica sub forma de saruri de sodiu, pentru aromatizarea supelor concentrate, stimularea secretiei gastrice, ameliorarea activitatii sistemului nervos central si a ficatului cirotic.

PARTEA II : PROIECTAREA TEHNOLOGICA

II.1. Justificarea procesului tehnologic

Din cele trei metode de obtinere a acidului glutamic : extractia din surse naturale, sinteze chimice si biosinteza, prima se obtine la un randament scazut( se consuma 12 tone gluten din grau sau 18 tone gluten din soia pentru o tona acid, iar instalatiile mari utilizate fac ca acest procedeu sa fie scump, deci putin utilizat. In urma sintezelor chimice intotdeauna rezulta un racemic, iar separarea izomerilor ridica multe probleme tehnologice care au ca efect scumpirea produsului sintetizat, deci nici metoda ce utilizeaza ca materie prima acrilonitrilul nu este cea mai indicata.

Procedeul de biosinteza este cel mai utilizat, el permite obtinerea produsului la un pret de cost mult mai mic, comparativ cu celelalte metode. Asadar, el este cel mai rentabil. Productia acidului L-glutamic prin procedeul de biosinteza a crescut mereu, ajungand in anul 1966 sa reprezinte 84% din productia totala, iar in anul 1970 peste 88%. Odata cu cresterea acestei productii au scazut costurile acidului L-glutamic cu peste 60%.

Randamentele obtinute in prodesele de fermentatie directa variaza intre 24-54% fata de continutul de zahar, iar concentratia finala a acidului L- glutamic in biomasa e cuprinsa intre 5-80g/l, functie de compozitia mediului de cultura.[ 1 ]

II.2. Mecanismul biochimic al procesului

Procedeul cu cea mai mare pondere industriala de obtinere a acidului glutamic este biosinteza. Aparitia in microorganisme a acidului glutamic este o consecinta a degradarii oxidative a zaharurilor conform ciclului Krebs. Acidul α-cetoglutamic sub actiunea glutamat dehidrogenazei si a ionilor de amoniu da acidul L(+) α-amino-glutaric, adica acidul glutamic natural:

Acidul glutamic este un factor de transaminare. Sub actiunea glutamat transaminazelor actioneaza asupra cetoacizilor corespunzatori cu formarea cisteinei, glicinei, leucinei, tirozinei transformandu-se in acid cetoglutaric. Se acumuleaza in unele microorganisme prin legarea la acidul folic a 3 resturi glutamil( Corynebacterium) sau 7 resturi( drojdia de bere), probabil forma de depozitare a reactivului de transaminare. Procedeul de transaminare este reprezentat astfel :

Acidul glutamic este unul din cei mai importanti donori de grupe aminice in procesul de transaminare la nivel celular, favorizand aparitia altor aminoacizi.

II.3. Caracterizarea materiilor prime

Melasa [17]

Compozitia chimica a melasei variaza in functie de o serie de factori, printre care se mentioneaza calitatea sfeclei, procesul tehnologic aplicat in fabricile de zahar, etc.

Compozitia melaselor este urmatoarea (in %)

-polarizatie directa 43,2-54,00

-brix refractometric 1:1 75,5-86,40

-puritate aparenta 56,4-66,85

-umiditate  14,6-29,15

-zahar invertit 0,11-1,80

-CaO (cu sol sapun) 0,14-1,37

-cenusa sulfitica 7,60-12,33

-azot total 1,34-2,41

-S0₂ 0,01-0,08

-pH  6,0-8,56

Caracteristicile termofizice sunt date in functie de temperatura astfel la: t=20°, r

Extractul de porumb (siropul de porumb)

Se obtine din apele de inmuiere a cerealelor (mai ales porumb) din procesul de obtinere a amidonului industrial si a fungilor de porumb, prin concentrare la cald, filtrare si sterilizare cu bioxid de sulf. Este o sursa foarte echilibrata de C,N,S, saruri minerale.

Utilizarea sa a produs o spectaculoasa marire de randament in biosinteza penicilinei (1943) si s-a impus apoi in intreaga industrie de biosinteza, ca ingredient principal al mediilor de cultura. Este un lichid vascos, brun, cu un continut de cca 4% azot aminic, corespunde unei cantitati de 40-

42% proteine, formata din 25% alanina, arginina si acid glutamic, fiecare cu cate 8%, leucina 6%, fenil-alanina 2%, prolina 5%, izoleucina, valina si treonina cate 3,5% metionina si cistina cate 1%.

Mai contine 15-30% acid lactic, 3% fosfor, 1% calciu si 15% potasiu, vitaminele B₂, B₆, PP, biotina, pantotenat, gume polizaharidice. [ 6 ]

. Micrococcus glutamicus

Practic toate microorganismele produc acid glutamic, dar putine in cantitati suficient de mari si in conditii selective. Mai productive sunt Brevibacterium amynophylum, diverse varietati de Micrococcus glutamicus si Carynebacteryum glutamicum, dar si Esteria Coli, Bacillus subtilis, etc.

Cultivarea Micrococcus glutamicus pe un mediu de glucoza 10% necesita o concentratie optima de biotina de 2,53%

Marirea si reducerea acestei concentratii face ca raportul intre cantitatea de aminoacizi continuti intra si extra celular sa varieze de la 12 la 0,3.

Pe medii naturale sarace in biotina cantitatea de aminoacizi trecuti in mediu este si de 200 de ori mai mare decat cele bogate in aceasta vitamina.

Componentele naturale si vegetale ale mediilor de cultura contin mari cantitati de biotina. Se impune folosirea unui mediu de cultura sintetic si folosirea inhibatorului natural al biotinei-alcoolul palmitic. [4]

. Ureea [17]

Formula moleculara : CH₄ N₂ O;

Formula structurala :

Masa moleculara relativa: 60,05

Aspect : cristale fine

Culoare : alba

Umiditate, %max: 0,2

Acid sulfuric[***17]

Formula moleculara: H₂SO₄

Masa moleculara: 98,08

Puritate: 96%

Aspect: lichid uleios, limpede sau opalescent

Culoare : conform STAS 9482-74

Densitate : 1,835 g/cm³

Acid clorhidric[***17]

Formula moleculara : HCl

Masa moleculara relativa : 36,5

Puritate : 32%

Aspect : lichid transparent

Culoare : incolor, galben-verzui

. Saruri minerale [17]

Experinetele privitoare la utilizarea ionilor anorganici in multiplicarea bacteriilor s-au facut prin cantarirea cantitatii de biomasa rezultata in mediu, din care un ion este absent.

• Carbune activ

Carbunele activ este folosit ca material de umplutura pentru a retine mai usor catalizatorul de filtrare.

Se obtine din mangal sau turba prin tratarea la cald cu vapori de apa sau rumegus de lemn prin impregnare cu ZnCl₂ sau H₂ P0₄ si calcinare ulterioara.

II.4. Schema fluxului tehnologic

II.5. Descrierea procesului tehnologic

Procesul tehnologic de obtinere a acidului glutamic concentrat cuprinde urmatoarele etape: pregatirea si sterilizarea mediului de cultura, fermentatie, acidulare-coagulare, purificare-filtrare, concetrare, acidulare-cristalizare, centrifugare si uscare.

Pregatirea si sterilizarea mediului de cultura

In reactorul din pozitia 1 se introduc cu ajutorul unei palnii 615 kg melasa diluata 10%o si 100 de kg extract de porumb, se sterilizeaza, dupa care sunt trimise cu ajutorul unei pompe in fermentatorul din pozitia 7 unde de altfel sunt aduse si celelalte materii prime (fosfat mono si dipotasic de puritate 99%, sulfat de amoniu 99%, clorura de zinc 98%) si uree 89%) aflate in vasele de masura din pozitiile 2, 3, 4 si 5.

Mediul de cultura trebuie sa asigure sursa de carbon (glucoza) atat in faza de crestere a masei celulare cat si in faza de elaborare a acidului 1-glutamic. Deasemenea folosind ureea ca sursa de azot si ca agent de corectare pH-ului se obtin randamente mari in acid glutamic.

Fermentatia

Fermentatia in inoculator dureaza 18-24 de ore, iar in intermediar 12-16 ore.

Fermentatia in fermentatorul de regim se realizeaza la un pH=7,5-8,5; t=29-31° C cu o intensa aerare si agitare; la sfarsitul procesului continutul de zahar este de 0,8-0,9%.

Acidulare-coagulare

Dupa terminarea fermentatiei, biomasa se aciduleaza cu acid sulfuric 96%, la pH 6,5, dupa care se incalzeste la 70-75° C timp de o ora.

In tot timpul incalzirii este absolut necesar ca pH-ul sa fie mai mic decat 7 pentru a evita degradarea acidului 1-glutamic.

Purificare-filtrare

Dupa terminarea coagularii biomasei i se adauga 3 kg de carbune activ, apoi se raceste la 50-55° C si este trimisa cu ajutorul unei pompe centrifuge (8) la un filtru presa (9).

Are loc apoi concentrarea la vid urmata de cristalizare.

■ Concentrare

Filtratul de biomasa purificat este colectat in rezervorul din pozitia 10. De aici este trimis cu ajutorul unei pompe in rezervorul (11), unde se corecteaza pH-ul la 6,5 si se concentreaza sub vid la 50-55° C, pana ce densitatea ajunge la 1.20 g/cm³ .

■ Acidulare-cristalizare

Solutia obtinuta la concentrare este trimisa in cristalizorul (12), unde se aciduleaza cu HCl 32% pana la punctul izoelectric al acidului glutamic, dupa care se raceste lent pana la 10-12° C pentru cristalizare.

■ Centrifugare

Masa cristalina obtinuta se filtreaza pe centrifuga din pozitia (13), dupa care este trimisa in vasul de purificare din pozitia 14 (se dizolva in apa, se adauga o solutie de NaOH pana la pH 6,5 si carbune activ), dupa care se incalzeste la 70° C si se filtreaza pe filtrul presa (9).

Solutia purificata rezultata la filtrare se trimite in cristalizatorul din pozitia (20), se aciduleaza pana la pH 3,2 (punctul izoelectric al acidului 1-glutamic) si se raceste la 10-12° C timp de 24 de ore.

Cristalele de acid glutamic pur se separa prin centrifugare (pozitia 21) si se spala cu apa rece pentru indepartarea totala a ionilor de clor.

Uscare

Dupa ce cristalele de acid glutamic au fost spalate cu apa rece, se usuca in uscatorul din pozitia 22. Uscarea se face cu aer a carui temperatura la intrare in uscator este cuprinsa intre 100-105° C.

II.6. Bilant de materiale tabelar

1.Pregatirea si sterilizarea mediului de cultura (randament 100%)

MATERIALE INTRATE

MATERIALE IESITE

2.Fermentatia (randament 60%)

MATERIALE INTRATE

MATERIALE IESITE

3.Acidulare-coagulare (randament 100%)

MATERIALE INTRATE

MATERIALE IESITE

4.Purlficare-filtrare (randament 99%)

MATERIALE INTRATE

MATERIALE IESITE

5..Concentrare (randamente 100%)

MATERIALE INTRATE

MATERIALE IESITE

6.Acidulare-cristalizare (randament 100%)

MATERIALE INTRATE

MATERIALE IESITE

7.Centrifugare (randament 95%)

MATERIALE INTRATE

MATERIALE IESITE

8.Uscare (randament 100%)

MATERIALE INTRATE

MATERIALE IESITE

II.6.1.Randamentul total al procesului

Randamentul total al procesului este:

h h h h h h h h h =100 x 60 x 100 x 99 x 100 x 100 x 95 x 100=5,6

h

II.6.2.Capacitatea totala a instalatiei

Se determina numarul de zile lucratoare dintr-un an, cu ajutorul relatiei:

z=z_c -(z_nl+z_sl, +z_r), unde:

z - numarul de zile lucratoare

z_c - numarul de zile calendaristice, z_c =365 zile

z_nl - numarul de zile nelucratoare, z_nl =104 zile

z_sl - numarul de sarbatori legale, z_sl = 7 zile

z_r- numarul de zile programate reparatiilor, z_r=15 zile

z=365-( 104+7+15)=239 zile

Se considera ca se lucreaza in trei schimburi, a 8 ore fiecare. Se calculeaza numarul de sarje produse intr-un an.

N_an = 24·z/_tsarja unde :

N_an - numar sarje/an

T_sarja - timpul de realizare a unei sarje

24(h) - durata unei zile lucratoare (h)

Nan = 24·239/25=229,44 sarje/an

Capacitatea instalatiei: C=N_an ·Msarja, unde:

C = capacitatea instalatiei ; M_Sarja =masa unei sarje

C=229,44 ·53,9=12366,8kg/an

II.6.3. Graficul timpului de lucru

II.7. Dimensionarea tehnologica a utilajului principal

Utilajul principal este un reactor cu amestecator IMPELER-Rlp

Caracteristici:

Temperatura maxima in vas este de 150° C, iar in manta 165° C

II.8. Bilantul termic

Relatia de calcul care sta la baza calculului bilantului termic este:

Σ Qintrat= Σ Qiesit

1. Bilantul termic al reactorului chimic, expresie a conservarii energiei poate fi enuntat astfel:

Q₁ + Q₂ +Q₃ = Q₄ + Q₅ + Q₆, unde :

Q₁ =cantitatea de caldura adusa in spatiul de reactie cu materiile prime sau reactantii respectivi.

Se calculeaza dupa relatia: Q₁ = Σm_i-cp_i·t_i = Σn_i··cp_i·t_i

Q₂ =efectul termic al proceselor fizice si chimice.

Se calculeaza dupa relatia: Q₂ = n_i·∆H_ri+Q_{procese fizice}

Q₃ =cantitatea de caldura care trebuie schimbata cu agentul termic

Q₃ =Qag

Q₄ = cantitatea de caldura scoasa din spatiul de reactie cu produsii de reactie

Se calculeaza dupa relatia: Q₄ = m_f··cp_f··t_f= m_f··H_f

Q₅ = cantitatea de caldura necesara modificarii temperaturii aparatului

Se calculeaza conform relatiei: Q₅ =m_ap·cp_ap··∆t_ap unde :

m_ap =greutatea aparatului (kg)

cp_ap =caldura specifica otelului (kj/kg °C)

∆t_ap =diferenta de temperatura (° C)

Q₆ = suma pierderilor de caldura catre mediul ambiant prin suprafata laterala a aparatului si procesele fizice pentru care schimbul termic se manifesta in exterior.

Se calculeaza dupa relatia: Q₆ = Q_p +Q_pf

Q₆=(5÷10)Q_ag

2. Bilantul termic pentru etapa de concentrare :

Bilantul termic se calculeaza pentru doua faze: pentru incalzire( 55°C) si pentru evaporarea apei( t=cst)

I. Bilantul termic pentru etapa I (incalzire) la 55° C este

Q^I₁+ Q^I₂ + Q^I₃= Q^I₄+ Q^I₅+ Q^I₆

Caldurile specifice se dau in tabele, pentru un numar mare de produse chimice. Sunt insa compusi organici la care nu se cunosc caldurile specifice. Calculul caldurilor specifice la substantele cu structura mai complexa se face in functie de caldurile atomice.

Se pot determina capacitatile calorice ale solidelor si lichidelor cu relatia Kopp :

Cp= Σn_i··c_i (J/mol sau cal/mol·grd) unde:

c_i =caldura atomica a elementului i, in J/atom-g·grd sau cal/atom-g·grd

n_i=numarul atomilor de acelasi fel din molecula

Q^I₁ = Σm_i-cp_i·t_i

Q^I₁= m_AG · c_AG ·ti + m_GLU · c_GLU -t₁ + m_apa·c_apa·t₁

Notatii : AG-acid glutamic

GLU- glucoza

m_AG=53,9 kg

c_AG=5·1,8+9·2,3+4·4,0+1·2,7=48,4 J/mol·grd=48,4/0,147=329,25 J/kg·grd

m_GLU=39,2 kg

c_GLU=6·1.8+12·2,3+6·4,0=62,4/0,18=346,66 J/kg·grd

m_apa=398,84 kg

c_apa=4190 J/kg·grd

Q^I₁=53,9·329,25·20+39,2·346, 66·20+398·4190·20=34049,504 KJ

Q^I₂=0

Q^I₃=Q^I_ag

Q^I₄=m_ag·c_ag·t₂+m_GLU·c_GLU·t₂+m_apa·c_apa·t₂

Q^I₄=53,9·329,25·55+39,2·346,66·55+119,3· 4190·55=29216,144 KJ

Q^I₅=m_apa·cp_apa·∆t=2040·0,50·35=35700 KJ

Q^I₆=0,1·Q^I₃

Q^I₃=(Q^I₄+Q^I₅-Q^I -Q^I₂)/0,9=34296,26 KJ

Q^I₆=3429,62 KJ

q^I=(Q^I₃/t)=9,52 KJ/s

II. Bilantul termic pentru etapa II (evaporare a apei) este

Q^II₁+ Q^II₂ + Q^II₃= Q^II₄+ Q^II₅+ Q^II₆

Q^II₁=Q^I₄=29216,144 KJ

Q^II₂=279,54·1086,2=303636,34 KJ

Q^II₄= m_ag·c_ag·t₂+m_{vap apa}·r_vap

Q^II₄=215,6·329,25·55+279,54·2368,2·10³=665910,87 KJ

Q^II₅=0

Q^II₃=( Q^II₄+ Q^II₅- Q^II₁- Q^II₂)/0,9=370064,87 KJ

Q^II₆=0,1· Q^II₃=37006,487 KJ

q^II=(Q^II₃/t)= 37006,487/(3·3600)=34,26 KJ/s

Comparand valorile fluxurilor pentru cele doua etape, se observa ca fluxul termic pentru etapa II este mai mare => dimensionarea reactorului se face pentru etapa de evaporare (la t = cst)

II.9.Dimensionarea termica a utilajului principal

Potrivit datelor de dimensionare tehnologica[ 15 ], reactorul (de concentrare) dispune de o suprafata de schimb termic de 3,60 m². Suprafata care se calculeaza din dimensionarea termica trebuie sa fie cel mult egala cu cea prevazuta tehnologic.

Suprafata de schimb termic se va calcula cu formula:

q= K·A·∆t_med, unde:

q=flux termic [W]

K=coeficient total de transmitere al caldurii [W/m² ·K]

A-aria suprafetei de transfer de caldura [m² ]

∆t_med =diferenta medie de temperatura intre agentul cald si agentul rece [K] q=34,26 KJ/s=34260 W

Calculul diferentei medii de temperatura:

abur 100° C ► 100° C (condens)

solutie 50° C ► 50° C

(masa de reactie)

∆t_med=(100+55)/2=77,5°C

Coeficientul total de transmitere al caldurii[ 15 ], K, se calculeaza cu formula:

_abur - coeficient de transfer termic partial al aburului [W/m² ·K]

_sol - coeficient de transfer termic partial al solutiei [W/m·K]

Σr - rezistenta termica a peretului, inclusiv a depunerilor [m²·K/W]

~ Se admite _abur =11600 W/m² K

Calculul coeficientului partial de transfer termic in manta: _sol  In absenta datelor experimentale, amestecul de reactie se asimileaza cu apa.

Se calculeaza criteriul Grassoff si criteriul Prandtl si apoi, produsul lor.

Gr=(g·l³)/ν²·β·∆t, unde: g-acceleratia gravitationala [m/s²]; g=9,81m/s²

ν-vascozitatea cinematica [m²/s]; ν=η/ρ; η_apa=1000 Pa·s

η_apa=998 kg/m²[n1] 

Pr(55˚C)=2,9; Pr_p(50˚C)=3,7

Gr·Pr=2,9·2,573=7,46·10⁹. Deci se aplica urmatoarea formula:

Nu=255,53

λ(55sC)=32,4·10^-2 W/m·K

_sol=Nu· /H_m=255,53·32,4·10^-2/0,525=157,69 W/m²·K

Nu-criteriul Nusselt

λ-coeficient de conductivitate termica a lichidului [W/m·K]

• Calculul rezistentelor termice ale tuturor straturilor din care este constituit peretele, inclusiv straturile de depunere:

ol =grosimea peretelui; _OL mm; _e= grosimea peretelui; _e = 1 mm

_OL =conductivitatea termica a otelului; _OL [W/m·K]

λ_e= conductivitatea termica a emailului; λ_e = 1,018 [W/m·K] r₁=depuneri de lichid organic; r₁=l/5800 [m²·K/W]

r₂=depuneri din apa de racire; r₂=l/5815 [m²·K/W]

r=0,04/46,5+0,001/1,018+1/5800+1/5815=1,412·10^-3 [m²·K/W]

• Coeficientul total de transfer termic va fi :

K= 1/(1/11600)+1,412·10^-3+)1/157,69)=127,5

• Calculul suprafetei de schimb termic :

A=q/(K·∆t_med)=34260/(127,55·77,5)=3,46m² < 23,60m² (IUG Fagaras)

Aceasta conditie fiind verificata, dimensionarea reactorului corespunde cu cea prezentata conform IUC Fagaras.[ 20 ]

II.10.Automatizarea instalatiei

1.Aparate de masura si control

Introducerea elementelor de automatizare asigura :

-obiectivatea controlului si comenzii proceselor tehnologice ;

-centralizarea comenzii grupelor de agregate sau a unor linii tehnologice intregi, practic fara limitarea distantei ;

-realizarea cu precizie a procesului tehnologic cu indici calitativi si cantitativi optimi ;

-comanda proceselor de orice viteza de desfasurare a acestora si pentru orice valoare a parametrilor procesului;

-siguranta si securitatea functionarii agregatelor, maxima a conditiilor de munca; schimbarea formei acestora si, ca atare, ridicarea productivitatii muncii si micsorarea pretului de cost al productiei; [11]

Instalatiile de automatizare se impart in urmatoarele grupe:

-instalatiile de semnalizare automata, a caror sarcina consta in a avertiza personalul asupra starii de functionare. Dupa destinatie, semnalizarea poate fi: de avertizare, de control, de avarie, si de comanda;

-instalatii de blocare si protectie automata sunt sisteme cu selectare sau elemente de comunicatie statica;

-instalatii de control automat care au drept scop principal sa emita, de obicei la un centru unic, date asupra procesului controlat si sa pregateasca aceste date fie pentru perceperea directa catre om, fie pentru a fi introdusa in dispozitie de calcul; [9]

-instalatii de comanda automada destinate conectarii, deconectarii si modificarii regimului de functionare a diferitelor mecanisme sau elemente de executie ale masinilor si aparatelor;

-instalatii de dispecerat a caror sarcina ese de a mentine o anumita stare a procesului sau de a imprima acestei stari o anumita lege de variatie;

-automatizarea complexa cuprinde instalatii de reglare automata in care conducerea se face dupa un parametru tehnico-economic, folosind in acest scop calculatoare electronice si dispozitive de calcul.

In majoritatea cazurilor, fiecare instalatie automata reprezinta o combinare de elemente separate, unite functional.

Cele mai importante elemente specifice ale sistemelor automate sunt:

-traductoarele - elemente primare care formeaza organele de sesizare ce reactioneaza la modificarea starii obiectului controlat sau comandat (acestea sunt traductoarele de temperatura, presiune, nivel, debit, cantitate, densitate, compozitie, etc.)

-elemente de prelucrare a informatiilor, in care se inglobeaza indicatoarele, inregistratoarele, regulatoarele, amplificatoarele, stabilizatoarele, regulatoarele de calcul, etc.

-elemente de executie, care sunt elemente finale ale sistemelor automate, ventile de reglare, etc.

Aparatele de masura si control (AMC) sunt in principiu instalatii de automatizare care se impart in funtie de utilizarea lor :

AMC-urile existente in cadrul unei linii de prelucrare a acidului glutamic, cat si in laborator vor fi descrise mai jos. Astfel in cadrul instalatiei se folosesc urmatoarele aparate si dispozitive:

-dispozitiv de reglare a densitatii sau a concentratiei, care se va masura continuu;

-dispozitiv de control al nivelului - regleaza debitul de iesire la pompa de concentrat;

-statie centrala de reducere a aerului destinata alimentarii cu aer a instrumentelor de control;

-sistem de inregistrare de date: pentru inregistrarea celor mai importante date ale instalatiei, ca de exemplu presiunea aerului, densitatea vacuumului;

-ftinguri necesare: supape de reglaj fin pentru alimentare, supape pentru inchidere, supape de siguranta, robinete de aerisire, instrumente necesare de masura (debitmetre, manometru, termometru);

-tablouri de comanda (confectionate din otel Cr-Ni);

Procesul de automatizare se realizeaza printr-un complex de dispozitive care au diferite scopuri:

-instalatii de control automat al procesului de productie pentru masurarea diferitilor parametri fizici cum ar fi: temperatura, presiunea, tensiunea electrica, nivelul si debitul lichidelor, etc. [1]

-instalatie de protectie automata care functioneaza prin scoaterea partiala sau totala din functie a obiectivului proiectat, cand parametrul controlat depaseste o anumita limita. Aceste instalatii sunt prevazute in unele cazuri si cu semnal sonor (sirena);

-instalatii de comanda automata care asigura mentinerea regimului de lucru si functionare a masinilor, utilajelor intr-un interval de timp determinat.

Aparatura lucreaza in sistem unificat 2-10 mA in locurile in care se folosesc ca traductoare aparate din sistemul unificat. Conducerea procesului tehnologic se realizeaza de la tabloul de comanda situat in camera de comanda. [13]

Masurarea si reglarea automata a temperaturii

Schema reglarii automate a temperaturii este urmatoarea:

Reglarea temperaturii se face cu un regulator proportional (de tip P).

Blocul operator este alcatuit din elementul de comparatie si amplificatorul operational. Elementul de masurare (EH) este un termomentru pentru masurarea temperaturii solutiei la intrarea in evaporator, aceasta este in legatura cu blocul de reglare automata. Tot legat de regulator este si elementul de executie, in acest caz un ventil (V), de pe conducta de alimentare cu abur a unui schimbator. Parametrul care trebuie mentinut constant este temperatura de fierbere. Atata timp cat temperatura se mentine constanta, regulatorul nu va actiona si V va ramane in aceeasi pozitie. Daca temperatura este mai mica, acest semnal ajunge in elementul de comparatie al regulatorului, unde se compara temperatura masurata cu referinta.

Cu cat diferenta intre temperatura masurata si cea prescrisa este mai mare, cu atat regulatorul va actiona mai mult asupra ventilului de pe conducta de alimentare cu abur, pe care il va deschide.

Ca urmare a acestui fapt, debitul de alimentare cu abur creste, creste viteza aburului, coeficientul de transfer de caldura este imbunatatit si in final, temperatura solutiei va urca la valoarea prescrisa. Daca, insa, temperatura devine mai mare decat cea prescrisa, regulatorul va actiona asupra ventilului in sensul inchiderii lui. Rezulta ca temperatura va cobori.

II.11. Dimensionarea utilajelor secundare

II.12.Aspecte tehnico-economice

Elemente de management si marketing

-Elemente de management-

Pretul productiei industriale este indicatorul care reflecta toate cheltuielile efectuate cu ocazia realizarii productiei, la care se adauga cheltuielile de desfacere si profitul brut. Se calculeaza cu relatia:

Pp=Mp+(-Mr)+S+CAS+CIFU+CGS+CGI+CD+Pr, unde:

Pp-pretul de productie

Mp-costul materiei prime si a materialelor

Mr-costul materialelor recuperate

S-salarii

CAS-contributii asupra salariului

CIFU-cheltuieli cu intretinerea si functionarea utilajelor

CGS-cheltuieli generale pe sectie

CGI-cheltuieli generale pe intreprindere

CD-cheltuieli de desfacere

Pr-profit brut

CAS-somaj, pensii, sanatate

CIFU-cheltuielile fixe(reparatii curente, capitale, intretinere, obiecte de inventar, combustibil si energie, cota parte din amortizari)

CGS-cheltuielile fixe, care nu se modifica cu volumul productiei pentru un interval de timp dat: salariile personalului indirect productiv, din birourile sectiilor, ale personalului de intretinere, iluminat, incalzit, cota parte din amortismentele, etc.

-CGI-din acelasi gen ca si cele ale sectiilor, dar la nivel de unitate

-CD-cheltuieli ocazionale de pregatirea livrarii produselor

-Pr-profilul reprezinta surplusul obtinut de o societate comerciala atunci cand venitul total obtinut depaseste cheltuielile necesare fabricarii produsului. Profitul este cota parte din pretul de productie ce asigura fondurile necesare pentru dezvoltarea productiei, pentru stimularea activitatii salariatilor.

Cresterea profitului se poate realiza prin cresterea volumului productiei industriale, reducerea costurilor sau modificarea preturilor de livrare. In pretul de productie intra profitul brut. Profitul impozabil se obtine scazand din profitul brut cheltuielile de protocol, reclama si publicitate.

Pr Imp = Pr brut - (C prp-Csu)

Impozitul pe profit (IP) se calculeaza ca fiind 38% din profitul impozabil

IP=0,38· Pr Imp

Profitul net se calculeaza ca diferenta intre profitul impozabil si impozitul pe profit. Impozitul pe dividende este de 10% din profitul net: ID=0,1·PN

Dividendele firmei se calculeaza ca diferenta dintre profitul net si impozitul pe dividende: D=PN-ID

• Pretul de livrare (PI)

Se obtine adaugand TVA-ul la pretul de productie: Pl=Pp+TVA₁ ; TVA = 22%·Pp-TVA₁ ; TVA=22%·Mp

• Cifra de afaceri (CA)

Se obtine inmultind profitul de livrare cu cantitatea de productie obtinuta pe an (Q).

CA=Pl·Q

• Rentabilitatea (R)
  R=Profit/cost complet ·100

Cost complet (pret de cost) = Mp+(-Mr)+S+CAS+CIFU+CGS+CGI+CD

• Productivitatea muncii (W)

Exista un indicator identic care exprima volumul de munca cu care se realizeaza bunurile materiale, deci un indicator de eficienta a muncii. Serveste la compararea in diferite perioade a efortului uman investit in realizarea bunurilor materiale in general.

Se exprima in 2 forme:

a)Productivitatea fizica

W_f =Pt/N_mp, P_f - productia fizica

N_mp - numarul mediu de personal

b)Productivitatea valorica

W_VPI=V_PI/ N_mp V_PI -valoarea productiei industriale (sau cifra de

afaceri CA)

Indicatori de eficienta a investitiei

Investitia specifica(i) se exprima sub forma unui raport intre efortul si efectul economic rezultat de pe urma acestui efort:

i=I/V_PI, in care: I-valoarea totala a investitiei

V_PI-valoarea productiei industriale

Durata de recuperare a investitiei (t)

Durata de recuperare (t) se calculeaza raportand valoarea totala a investitiei (I) la dividendele firmei (D):

t=I/D;

Eficienta fondurilor fixe (E_Ff)
a)Eficienta folosirii fondurilor fixe fata de V_PI
E_Ff =V­_PI /F_f; F_f - fonduri fixe

b)Eficienta folosirii fondurilor fixe raportata la profitul brut E_Ff =Profit brut/Ff

• Analiza rentabilitatii pe baza punctului critic

Legatura dintre suma cheltuielilor de productie si cantitatea de produse ce trebuie realizata pentru ca prin vanzarea sa sa se acopere toate cheltuielile, se evidentieaza cu ajutorul punctului critic, numit prag de rentabilitate.

-Elemente de marketing-

Prezentarea generala a firmei

-Volumul afacerilor si structura productiei (obiect de activitate)

-Puncte tari ale firmei (seriozitate si profesionalismul angajatilor, produse de calitate superioara, materii prime de buna calitate, pret corespunzator, etc.)

-Puncte slabe ale firmei (capacitate de productie mica, care nu satisface integral cererea pietei).

2.Piata de desfacere

Definirea si delimitarea segmentelor de piata presupune cunoasterea dimensiunilor pietei, acestea facandu-se cu ajutorul unor indicatori globali cum sunt: capacitatea, potetialul ei si consumul aparut :

Capacitatea pietei (Cp) reprezinta probabilitatea pietei de a absorbi un
produs, lucrare sau serviciu, fara a tine cont de pretul acestuia.

Cp=Nc·i, unde: Nc - numarul de consumatori

i - intensitatea medie de consum

. Potentialul pietei (P_pt)

Reprezinta volumul maxim al vanzarilor ce poate fi obtinut de toate firmele dintr-o industrie, de-a lungul unei perioade de timp, la un anumit nivel al efortului de marketing si in anumite conditii de mediu.

Ppt=N_ci ·P_cp unde: P_cp - putere medie de cumparare la un pret anume

Potentialul pietei este intotdeauna mai scazut decat capacitatea pietei, intrucat cuprinde consumatori care doresc sa posede produsul comercializat, insa nu sunt dispusi sa-1 achizitioneze la pretul dorit de producator.

Volumul pietei - include la un moment dat pe o anumita piata, respectiv a ofertelor acceptate la un pret determinat.

Vp=q·p q=totalitatea marfurilor de un anumit tip vandute pe o piata

P=pretul marfurilor vandute

II.13. Controlul procesului tehnologic

Grafic de analize

II.14. Probleme de protectia mediului

Ape reziduale, deseuri, materiale refolosibile

Din procesul de obtinere a acidului glutamic prin biosinteza rezulta la faza de filtrare un reziduu ce contine: restul de acid glutamic, restul de zaharuri nereactionate(carbune, biomasa epuizata, apa). Deasemenea, in urma proceselor de centrifugare si concentrare, se elimina vapori de apa, ca si la uscare.

II.15. Norme de tehnica securitatii muncii[***18]

Protectia muncii personalului care deserveste o instalatie se asigura prin stabilirea cauzelor potentiale de pericol si luarea de masuri care sa le evite. Factorii cu rol in accidentare sunt de natura mecanica, electrica, termica si chimica. Sursele electrice de accidentare sunt: reteaua electrica, aparatele nelegate la pamant, contacte imperfecte in transmiterea curentului electric, conductori neizolati, etc. Sursele termice sunt: scapari de abur supraincalzit, apa fierbinte, suprafata fierbinte a evaporatoarelor, etc.

Sursele chimice sunt: acidul sulfuric si acidul clorhidric.

Pentru asigurarea unei exploatari in conditii de securitate a muncii, se iau urmatoarele masuri:

1. In toate incaperile sectiei locurile de munca, trecerile scarilor, grupurile sociale, spatiile de depozitare, produse, semifabricate si materiale, laboratorul sectiei vor fi mentinute intr-o stare perfecta de curatenie si ordine. Acestea trebuie corespunzator iluminate si dotate cu material pentru efectuarea si mentinerea curateniei.

2. Este oprita depozitarea in sectie a materialelor si a obiectelor care depasesc necesarul fabricii, a materialelor inflamabile si a materialelor care nu sunt folosite in procesul tehnologic.

Orice instalatie electrica defecta se va scoate din functiune si se va pune la dispozitia electricianului sef pentru reparatie.

4. Echipa de intretinere electrica este obligata sa verifice zilnic instalatiile electrice eliminand conductorii cu izolatii defecte, controland conectarea la pamant a aparaturii electrice si continuitatea conductorului de nul.

5. Manipulantii de motoare electrice trebuie sa aiba in vedere urmatoarele:

-sa nu fie cu imbracamintea, mainile si incaltamintea uda

-sa manevreze motoarele de pe covorul izolant.

6. Utilizarea lampilor portabile cu tensiune peste 12V este interzisa

7. Indepartarea dispozitivelor de protectie in timpul functionarii utilajelor este strict interzisa.

8. In timpul repararii utilajelor: fermentatoare, evaporatoare, etc. se vor lua urmatoarele masuri de securitate:

-scoaterea sigurantelor electrice;

-blindarea tuturor ventilelor si flanselor pentru a impiedica ajungerea in contact cu lichide fierbinti, corozive, abur, gaze toxice.

9. Este interzisa repararea utilajelor si anexelor in conditiile prezentei lichidelor corozive: acid, abur, soda, lichide fierbinti, solventi care prezinta pericolul de ardere prin stropire, incendiere sau explozie. Toate acestea se vor face dupa golirea utilajelor care trebuie supuse reparatiei, spalarea lor cu apa si suflarea cu abur pentru a antrena substantele daunatoare.

10. Este interzisa strangerea suruburilor la flansele de legatura ale conductelor aflate sub presiune, precum si strangerea presetupelor in timpul functionarii pompelor.

Norme de prevenirea si stingerea incendiilor (P.S.I.) [***19]

Art.22 - Activitatea de prevenire si stingere a incendiilor, fiind o componenta a functiunii de productie, face parte integranta din activitatea economica sau social-culturala desfasurata de unitati. La activitatea de prevenire si stingere a incendiilor este obligat sa participe intreg personalul incadrat in munca, aceasta constituind o sarcina de serviciu.

Art.23 - In toate unitatile este obligatorie organizarea si desfasurarea unei activitati permanente de P.S.I. care se realizeaza pe baza prevederilor actelor normative ce reglementeaza aceasta activitate.

Art.24 - Raspunderea pentru organizarea si desfasurarea activitatii de P.S.I. in unitati revine potrivit competentei ce o au, conducatorilor de unitati, conducatorilor sectoarelor de activitate si conducatorilor locurilor de munca.

Art.25 - Organizarea activitatii de prevenire si stingere a incendiilor intr-o unitate presupune :

a)constituirea comisiei tehnice de P.S.I., stabilirea obligatiilor ce revin membrilor acesteia si a modului de lucru, intocmirea planului de aparare impotriva incendiilor.

b)constituirea, incadrarea cu personal si dotare cu material si mijloace a formatiei civile, de pompieri; intocmirea programului de instruire a formatiei si stabilirea atributiilor ce revin membrilor acesteia.

c)stabilirea atributiilor si raspunderilor privind P.S.I., ce revin personalului incadrat in munca serviciilor si compartimentelor functionale precum si altor organisme constituite in unitati.

d)organizarea si prevenirea stingerii incendiilor la locurile de munca si a evacuarii personalului si bunurilor in caz de incendiu.

Pentru prevenirea incendiilor se vor evita focurile deschise; fumatul este permis doar in locurile special amenajate; se vor verifica prizele, instalatia electrica, intrerupatoarele, pentru a nu exista contacte imperfecte care, in caz de sarcina, duc la incalziri locale si pericol de aprindere; utilajele vor fi legate la pamant; se va asigura functionarea corecta a dispozitivelor de semnalizare a avariilor si de blocare a instalatiei in caz de avarii; se va dota sectia cu scule pentru stingerea incendiilor cu (nisip, exctinctoare cu spuma, guri de hidrant).

Bibliografie

Dr. Ing. Corneliu Oniscu, 'Tehnologia Produselor de biosinteza',Ed. Tehnica, Bucuresti,1978

D. Nenitescu, Viorica Ioan,'Manualul Inginerului Chimist',Vol.I, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1951

Alfa Xenia Lupea, Prof. Dr. Aurel Ardelean, 'Elemente de Biochimie', Ed. Politehnica, Timisoara, 2002

C. Daescu, 'Produse de Bio si Semi-sinteza', editia a II-a adaugita, Editura Politehnica, Timisoara, 2006

Camelia Soldea, Alexandru Chichirau, 'Elemente de Biochimie', Universitatea Tehnica 'Gheorghe Asachi', Iasi-1999

C. Daescu, 'Industria medicamentelor', Ed Uni-Press, Bucuresti 1999

Wandrey C., 'Advances in Biochemical Engineering', vol 12, Springer Verlag, New York,1979

Valeriu Rugina,'Din secretele proceselor fermentative', Ed. Tehnica, Bucuresti, 1992

Urban, Scwartzenberg, 'Ullmann's Enciclopedia of Chemical Technology', 6^th Ed. Electronic realease,1998

Gh. Lupusor, E. Merica, C. Gorea, V. Bucea-Gorduza,'Ingineria sintezei intermediarilor aromatici.Baze teoretice',vol. I, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1977

Marinoiu V., Paraschiv N., 'Automatizarea proceselor chimice', Ed. Tehnica, Bucuresti,1992

J. Chibata, 'Imobilized Enzymes', Kodanska-Halsted Press, Tokyo-New York, 1978

Delia Perju, M. Suta, M. Geanta, C. Rusnac, 'Automatizari si optimizari in industria chimica', Lucrari de laborator, Ed. Mirton, Timisoara 1995

Kirk, Othmer, D. F. , 'Enciclopedia of chemical technology, the Intersciens encyclopedia', Inc., New York, 1947

Holman, T. Ralph, 'Progress in the Chemistry of Fatts and other Lipids', vol II, Ed. Pergamon Press LTD., London, 1954

Pavlov K. F., Romankov P., 'Procese si aparate in tehnologia chimica', Ed. Tehnica, Bucuresti,1981

C. Daescu, I. Macarie, I. Boc,' Indrumar de proiect',Timisoara, 1983

***Colectia standardelor de stat,1997-1998, Catalog de produse

***Norme de protectia muncii, Ministerul Industriei Alimentare, Bucuresti, 1989

***Norme de prevenire si stingere a incendiilor,Ministerul Agriculturii, Bucuresti, 1987

Catalog IUC Fagaras, Ministerul Industriei Chimice, IPAC, 1973

Reactor cu manta si agitator

Bilantul termic pentru etapa de concentrare

METODA SPECTROFOTOMETRICA DE DETERMINARE A CONTINUTULUI DE CREATINA /CREATININA DIN DIFERITE PRODUSE CONCENTRATE SOLIDE

III.1. PREZENTAREA PROBLEMEI

III.1.1. INTRODUCERE

Creatina e un acid carboxilic ce contine in molecula un rest de guanidina. Se gaseste in mod natural in tesutul muscular al vertebratelor unde serveste ca supliment energetic celulei musculare( formula (I) [ 1, 6, 10 ]

( I )

Formula moleculara: C₄H₉N₃O₂

Masa moleculara: 131,13 g/mol

Punct de topire:  303°C

Denumire chimica: Acid 2-(carbamimidoil-metil-amino) acetic

Sinonime: - acid α-metilguanidinoacetic

- creatina

- N- amidinosarcozina

Creatina a fost identificata in 1832 cand Michael Eugéne Chevreul a descoperit-o ca si componenta a muschilor scheletici denumind-o ulterior creatina, dupa denumirea din limba greaca pentru carne kreas.

Ulterior, in 1847 germanul Justus von Liebig a incercat sa promoveze pentru comercializare un extract de carne ce ar putea ajuta organismul uman sa desfasoare eforturi fizice suplimentare. " INGREDIENTUL SECRET" al extractului de carne al lui Liebig era creatina.

III.1.2. ROLUL CREATINEI

Aproape 95% din creatina totala a corpului nostru se gaseste in tesutul muscular. Aici creatina alimenteaza "masina moleculara generatoare de forta". Cea mai mare parte din necesarul zilnic de creatina este obtinut din carne si peste, iar suplimentarea dozei zilnice cu saruri sintetice de creatina creste performanta fizica. Astfel in cazul vegeta-rienilor care in mod normal poseda nivele mult mai scazute de creatina in organism, imbogatirea dietei cu creatina duce la un raspuns fiziologic mult mai prompt in conditii de efort. Creatina joaca un rol important si la nivelul sistemului nervos unde furnizeaza energia necesara atat functionarii corespunzatoare a acestuia cat si recuperarii dupa afectiuni si traume. Orice situatie care duce la scaderea severa a nivelurilor celulare de creatina duce inevitabil la tulburari musculare si neurodegenerative. Datorita importantei sale fiziologice in multe afectiuni ce implica sistemul muscular si nervos este testat clinic efectul suplimentarii cu creatina a dietei.

Practic, creatina a revolutionat industria suplimentelor nutritive. Niciodata, inainte, un supliment nutritional nu a fost receptat atat de bine de lumea stiintifica si sportiva.

Ultimele doua decenii au produs nenumarate studii care au demonstrat efectul net ergogen al suplimentelor cu creatina.[ 10,12 ]

III.1.2.1. PROCESAREA DE ENERGIE ADITIONALA IN TESUTUL MUSCULAR

Creatina imbunatateste performanta fizica actionand la diferite nivele fiziologice incepand de la celula si extinzandu-se apoi la diferite reactii anabolice. Desi atributele

sistemice ale creatinei au ramas ultimele de clarificat pentru efectele sale, sunt probabil cele mai importante pentru sanatate si performanta atletica.

Oricum datorita cercetarilor stiintifice continue, mecanismele de actiune si raspunsurile hormonale vor fi in curand clarificate. In prezent cel mai bine lamurit mecanism de actiune al creatinei este cel al cresterii nivelelor energetice la nivel celular in momentele de mare consum energetic. [ 7, 8, 9 ]

O explicatie biologica foarte simpla e urmatoarea: organismul nostru contine un compus foarte bogat in energie, adenozintrifosfatul (ATP), din care organismul poate obtine energia necesara foarte rapid. Organismele vii poseda si alte surse energetice: carbohidratii si grasimile, dar transformarea lor in energie utilizabila ia mai mult timp.

Cand organismul e implicat intr-o activitate foarte intensa, tesutul muscular necesita o sursa rapida de energie pe care si-o procura din acest ATP. Reactia chimica prin care ATP este descompus cu generare de energie produce adenozindifosfatul (ADP) si fosfatul anorganic:

ATP → ADP + P_i + 7.5 kcal (1)

Din pacate nu dispunem de o rezerva nelimitata de ATP. Practic, muschii contin doar atat ATP cat sa reziste la o excitatie maxima timp de 10 - 15 secunde, intrucat ADP-ul rezultat nu mai poate servi la producerea de energie.

In acest moment intervine creatina, mai exact creatinfosfatul. Majoritatea creatinei stocata in muschiul viu este legata de numeroasele resturi fosforice existente sub forma de creatinfosfat.(II)

Acesta este capabil sa reactioneze cu ADP-ul existent transformand acest compus "inutil" in "supersursa de energie" ATP. Un nivel ridicat de ATP inseamna mai mult "combustibil muscular".[ 7, 10 ]

III.1.2.2. CRESTEREA VOLUMULUI MUSCHILOR

Este o consecinta a cresterii nivelului lichidului in celulele musculare. S-a dovedit abilitatea creatinei de a "atrage apa" in celulele musculare crescand dimensiunea muschilor. Nu este clar insa in ce masura acesta este un efect poztiv.[ 10 ]

III.1.2.3. ROL DE TAMPON PENTRU "AGLOMERAREA" ACIDULUI LACTIC

Cercetari recente au aratat cum creatina poate ajuta la tamponarea acidului lactic format in cantitati mari in tesutul muscular in perioade de efort.

Stiintific procesul este foarte complicat. Simplificat creatina se leaga de un ion de hidrogen contribuind astfel la "intarzierea" aglomerarii acidului lactic, dar lucrurile nu sunt pe deplin lamurite.[ 10 ]

III.1.2.4. INFLUENTA ASUPRA SINTEZEI DE PROTEINE

Exista date care arata cum creatina influenteaza trecerea organismului intr-o stare anabolica propice sintezei de proteine. Datorita acesteia tesutul muscular castiga in dimensiune.[ 10 ]

III.1.3. NECESITATEA SUPLIMENTARII DIETEI CU CREATINA

In mod normal cantitatea medie de creatina stocata in organismul unui adult este de 120 g. In absenta perioadelor de efort intens aceasta cantitate ar trebui sa fie suficienta. Folosirea suplimentelor cu creatina ofera un plus de energie intrucat permit desfasurarea ciclului energetic al ATP pe o perioada mai mare de timp. Studiile au aratat ca tesutul muscular uman poate stoca maxim 5 g de creatina /kg, in conditiile in care continutul normal mediu ar fi intre 3,5 - 4 g/kg. Deci, suplimentarea cu creatina in sensul obtinerii unui rezultat optim trebuie sa asigure cresterea de la 3,5 la 5 g creatina/kg. Excesul de creatina este transformat in compusul rezidual creatinina, care este excretat.[ 2, 10 ]

III.1.4. METABOLISMUL CREATINEI

III.1.4.1. BIOSINTEZA

In corpul uman creatina e sintetizata preponderent in ficat utilizand fragmente provenind de la 3 aminoacizi diferiti: arginina, glicina, metionina. 95% din creatina astfel sintetizata este stocata in muschii scheletici, restul in creier, inima si tesuturi. Biosinteza creatinei este prezentata pe scurt in Schema 1 si detaliat in Schema 2.[ 1, 2, 11 ]

Schema.1.: Biosinteza creatinei

Schema .2.: Etapele detaliate ale biosintezei creatinei

Metilarea guanidoacetatului se produce folosind ca donor de grupare metil-S-adenozil-metionina. La randul sau guanidoacetatul se formeaza in rinichi din aminoacizii: arginina si glicina. Reactiile sunt catalizate enzimatic.

Creatina nu este excretata ca atare. In schimb defosforilarea spontana neenzimatica a fosfocreatinei produce printr-o reactie ireversibila creatina.

In vitro echilibrul reactiei reversibile neenzimatice de ciclizare a creatinei la creatinina e dependenta de pH si de temperatura. El este deplasat spre creatina la valori mari de pH si temperaturi scazute si spre creatinina la temperaturi ridicate in solutii acide. In ambele sensuri reactia este monomoleculara. Astfel plecand de la o solutie de creatina pura la pH = 7.2 si 38 °C intre 1 si 1.3 % din creatina este transformata zilnic in creatinina. Studiile in vitro asupra stabilitatii fosfocreatinei au aratat ca acest compus fosforic bogat in energie este sensibil in conditii acide si produce prin hidroliza fosfat anorganic si creatinina sau creatina in functie de temperatura si pH.

Situatia in vivo este totalmente alta, conversia creatina-creatinina fiind un proces ireversibil.[ 8, 10 ]

Fiecare individ sanatos clinic excreta o cantitate importanta de creatina considerata normala( Schema 3):

ADP (2)

(3)

Schema 3: Echilibrul creatina-creatinfosfat-creatinina

Valoarea acesteia in urina reflecta deasemenea proportia de masa musculara activa. Organismul feminin excreta intre 15-22 mg/kg, cel masculin intre 20-26 mg/kg. Deoarece in mod normal creatinina este excretata foarte rapid, orice crestere a nivelului sau in

sange indica o proasta functionare a rinichilor. Desi creatina nu este excretata in urina, copiii si femeile o fac in anumite situatii. In cazul femeilor proportia de creatina excretata creste mai ales dupa sarcina.

Nivelul creatinei urinare este mare la pacientii suferinzi de diabet, hipertiroidism, febra, cei malnutriti, sau pur si simplu s-au infometat, toate acestea reflectand degradari ale tesutului muscular.[ 7, 9 ]

III.1.5. INTREBUINTARI

Exceptand clasicele suplimente nutritive ce contin creatina utilizate in alimentatia persoanelor care trec prin perioade de efort intens, suplimentarea dietei cu creatina este cercetata ca o posibila terapie a unor afectiuni musculare, neuromusculare si neurologice. Astfel studii stiintifice au indicat cum creatina poate fi benefica in tratamentul afectiunilor neuromusculare intr-o masura mai mare decat tratamentul clasic. In industria alimentara creatina, compus solubil in apa se regaseste in carne si produse derivate de carne cum ar fi diferitele extracte, supe si sosuri concentrate. De aceea determinarea ei cantitativa este folosita pentru identificarea prezentei extractelor de carne in aceste produse. Pe de alta parte alimentele nu contin fosfocreatina deoarece aceasta este degradata pe parcursul transformarilor metalice care au loc in tesutul muscular viu post-sacrificare.[ 10 ]

III.2. DETERMINARI EXPERIMENTALE

III.2.1. CONSIDERATII GENERALE

In principal in partea experimentala s-a urmarit identificarea prezentei extractelor de carne in diferite produse concentrate solide prin determinarea cantitativa a creatininei despre care se stie ca este dovada adaosului extractelor de carne in aceste produse.

Obtinerea si utilizarea extractelor de carne are o istorie de peste 150 de ani. In acceptiunea moderna extractul de carne (de uz industrial) este definit ca un concentrat solubil in apa de constituenti ai carnii lipsit de grasime si proteine.[ 2, 3, 4 ]

Prima obtinere a extractului de carne i se atribuie lui Liebig in 1847. In prezent la scara industriala extractele de carne sunt obtinute prin extractia carnii maruntite cu apa fierbinte ( 90°C ) in contracurent, urmata de indepartarea grasimilor si filtrari succesive.

Solutia initiala are un continut mediu de substanta solida de 1.5 - 5% si este concentrata la vid pana la un continut de 45 - 65% materie solida.

Extractul final trebuie sa atinga un continut de 80 - 83% materie solida realizat printr-o evaporare la presiunea atmosferica la o temperatura de aproximativ 65°C. In prezent cea mai mare importanta economica o au extractele de carne obtinute prin procesarea apei folosita la prepararea conservelor. Randamentul raportat la carnea proaspata este de doar 4%.[ 2 ]

Compozitia medie a unui extract de carne uzual este prezentata in Tabelul 1.

Tabelul 1: Compozitia extractului de carne uzual

PH-ul mediu al unei solutii apoase 10% a unui astfel de extract este aproximativ 5.5. In industria alimentara in scopul adaugarii la pulberi pentru supe sau alte tipuri de pudre sau concentrate solide( sosuri, cuburi cu diferite arome, etc), extractul de carne sub forma unei paste foarte groase este omogenizat impreuna cu ceilalti constituenti ai produsului respectiv si apoi uscat prin vid sau prin pulverizare.

In vederea determinarilor experimentale si pentru aprecierea cantitativa a extractului de carne adaugat se ia in considerare o valoare medie a continutului de creatina/ creatinina de 7.2%.

III.2.2. DETERMINAREA SPECTROFOTOMETRICA A CONTINUTULUI DE CREATININA

III.2.2.1. PRINCIPIUL METODEI

Metoda spectrofotometrica de determinare a continutului de creatina/creatinina este in prezent general acceptata si utilizata in laboratoarele de profil.[ 5 ]. Metoda se bazeaza pe obtinerea extractului apos din proba de analizat. Prin precipitare cu acid tricloracetic, urmata de centrifugare, extractul astfel obtinut este eliberat de constituentii nedoriti ce pot deranja ulterior. Prin tratarea extractului purificat si concentrat cu acid clorhidric (HCl) creatina ciclizeaza la creatinina.[ 3, 4 ]

Simultan insa se mai pot forma si alti produsi din descompunerea glucidelor (acid levulinic, hidroximetilfurfurol etc) ce pot deranja ulterior determinarea spectrofoto-metrica. Ei sunt indepartati in doua etape: absorbtie pe o coloana de alumina activata (daca este cazul urmata de o purificare suplimentara pe o rasina schimbatoare de ioni), extractie cu eter. In filtratul final, creatinina astfel izolata formeaza cu acidul picric in mediu alcalin un complex colorat in galben (reactia Jaffe), cu un maxim caracteristic de absorbtie in VIZ la lungimea de unda λ=510 nm.[ 3, 4, 5 ]

Reactia Jaffe:

(4)

In final continutul de creatinina al probei si respectiv al extractului de carne se determina folosind o curba de etalonare obtinuta cu creatina etalon.

III.2.2.2. REACTIVI

Reactivii utilizati sunt:

creatinina, minim 99.2%;

acid tricloracetic, solutie 20%;

acid clorhidric, solutie 18%;

alumina activata, calcinata la 700°C timp de 4 ore;

eter etilic; p.a.;

acid picric, solutie 1.2%;

hidroxid de sodiu, solutie 10%;

solutie etalon de creatinina (100 mg/l) care se obtine astfel: 0.1 g creatinina cantarita la balanta analitica se introduce intr-un balon cotat de 100 ml si se aduce la semn cu apa distilata. Din aceasta solutie se pipeteaza 10 ml intr-un balon cotat de 100 ml si se aduce la semn cu apa distilata obtinandu-se solutia etalon de creatinina.

III.2.2.3. MOD DE LUCRU [ 5 ]

III.2.2.3.1. TRASAREA CURBEI DE ETALONARE

In mai multe baloane cotate de 100 ml se pipeteaza cate 0, 1, 2, 3, 4,, 10 ml solutie etalon de creatinina. In fiecare balon se pipeteaza cate 10 ml solutie acid picric si 1 ml solutie hidroxid de sodiu (NaOH). Se agita baloanele energic, se lasa in repaus 20 de minute la temperatura mediului. Se aduc baloanele la semn cu apa distilata, se mai lasa in repaus 20 minute si se determina extinctia probelor la 510 nm fata de

martor (balonul ce nu contine solutie de creatinina). Rezultatele obtinute sunt prezentate in tabelul .2:

Tabelul 2. Valorile pentru trasarea curbei de etalonare a creatininei:

Se reprezinta grafic extinctia functie de continutul de creatina a probelor E= f(conc) si se obtine curba de etalonare si caracteristicile acesteia: ecuatia dreptei si coeficientul de corelare.( Graficul 1 )

Graficul 1: Curba de etalonare pentru creatinina:

III.2.2.3.2. DETERMINAREA CONTINUTULUI DE CREATININA AL PROBELOR ANALIZATE

MOD DE LUCRU:

Se cantaresc la balanta analitica intre 0.25 - 10g proba bine omogenizata. Se solubilizeaza cu 50ml apa distilata, calda si se lasa la extras timp de 4 ore la temperatura de 60°C in baie de apa cu agitare ocazionala. Solutia apoasa calda se trateaza cu 10ml solutie acid tricloracetic. Se agita energic si dupa racire se centrifugheaza timp de 10 minute la 3000 rotatii/minut, dupa care se filtreaza printr-un filtru cutat intr-un balon cotat de 100ml. Rezidul de la centrifugare se spala de cateva ori cu volume mici de apa distilata, care se trec si ele pe filtru. In final, solutia din balon se aduce la semn cu apa distilata. Se pipeteaza 20ml filtrat intr-o capsula de portelan impreuna cu 5ml solutie acid clorhidric si se evapora lent pana la sec pe baia de apa. Reziduul format este reluat dupa racire cu 20ml apa distilata. Solutia obtinuta este trecuta pe o coloana cromatografica (dimensiuni 20*10mm) ce contine 8g alumina, apoi este filtrata si captata intr-un balon cotat de 50ml.

Daca dupa trecerea pe alumina filtratul ramane galbui, este necesara purificarea sa suplimentara pe rasina schimbatoare de ioni Amberlit IR 120 astfel 25ml filtrat obtinut pe coloana cu alumina se trece pe rasina schimbatoare de ioni, care apoi este eluata cu 150ml apa distilata. Creatinina se va capta in 150ml amoniac (NH₃) solutie 10% in aproximativ 40 minute de eluare, iar eluatul incolor se introduce intr-o capsula de portelan si se aduce la sec pe baia de apa (in acest caz nu se mai parcurge faza de extractie cu eter). In continuare coloana cu alumina este eluata cu apa distilata, iar eluatele sunt adaugate in balonul cotat pana la semn. Se pipeteaza 25ml din acesta solutie intr-o capsula de portelan, se adauga 4 picaturi solutie HCl si se concentreaza pe o baie

de apa la un volum cat mai mic. Solutia acida se spala de pe pereti cu cateva picaturi apa distilata si se trece intr-o micropalnie de separare unde se spala de 4 ori cu cate 5ml eter

etilic. Faza apoasa separata este trecuta intr-o capsula de portelan si se aduce la sec. Rezidul rezultat se trece cantitativ cu 5 ml apa distilata intr-un balon cotat de 50 ml si se adauga 5ml solutie acid picric si 0.5ml solutie hidroxid de sodiu(NaOH). Se agita bine si se lasa in repaus 20 minute la 20°C, dupa care se aduce la semn cu apa distilata. Se mai lasa in repaus timp de 20 minute dupa care se determina extinctia probei la 510nm fata de martor (preparat identic dar fara proba).

Continutul de creatinina K in mg/100g proba se calculeaza astfel:

K (mg/100g proba) = a . 250/E

unde

a - cantitatea de creatinina aflata din dreapta de etalonare (µg/ml);

E - masa probei catarite (g);

250 - factor de corectie rezultat din cumularea dilutiilor, transformarea µg in g si raportarea la 100g proba.

Experimental am efectuat un set de 10 determinari pe diferite probe: concentrate sub forma de cuburi cu diferite arome si de provenienta diferita si supe concentrate. Modul de preparare al probelor si de exprimare al rezultatelor a fost de fiecare data acelasi. In continuare este exemplificat cazul cubului concentrat de gaina de la firma Maggi:

III.2.2.3.2.1. MOD DE LUCRU

Am cantarit la balanta analitica o cantitate de m_p= 5.4378g cub concentrat de gaina, am omogenizat-o cu 50ml apa distilata incalzita. Am solubilizat proba si am pus-o la extras pe baia de apa la o temperatura constanta de 60°C. Solutia are o coloratie in galben deschis, cu aspect tulbure. Am agitat ocazional. Dupa patru ore am adaugat 10ml acid tricloracetic si am racit solutia.

La adaugarea acestuia solutia isi pastreaza coloratia, dar se formeaza un precipitat galben. Se centrifugheaza (in 6 eprubete echilibrate una fata de cealalta) la 3000 de rotatii pe minut timp de 10 minute. In urma acestui proces precipitatul de un galben intens s-a depus la baza eprubetelor, iar solutia a ramas aproape limpede. Am filtrat solutia intr-un balon cotat adaugand si apele de spalare ale rezidului de centrifugare. Am adus balonul cotat de 100ml la semn cu apa distilata. Solutia este limpede de culoare slab galbui. Din aceasta am pipetat 20ml filtrat si impreuna cu 5ml solutie HCl 18% l-am introdus intr-o capsula de portelan. Se evapora lent la sec pe baia de apa si se obtine un reziduu maroniu ce contine cristale ce se lasa la racit. Reziduul este reluat cu 20ml apa distilata, iar solutia este trecuta pe o coloana cromatografica ce contine 8g alumina activata si este captusita cu vata de sticla. Deasupra instalatiei se monteaza o palnie de separare pentru picurarea probei si apoi a apei distillate. Solutia se capteaza intr-un balon cotat de 50ml si este limpede.

Din solutia de mai sus se pipeteaza 25ml intr-o capsula de portelan, se adauga 4 picaturi solutie HCl 18% si se concentreaza pe baia de apa la un volum cat mai mic. Solutia se spala de pe pereti cu cateva picaturi apa distilata si se trece intr-o micropalnie de separare unde se spala in portiuni de 4 ori cu cate 5 ml eter etilic sub agitare energica. Aceasta etapa se face pentru a elimina eventualele parti grase (lecitina etc). Faza apoasa separata este trecuta intr-o capsula de portelan si se aduce la sec. Reziduul rezultat se trece cantitativ cu 5ml apa distilata intr-un balon cotat de 50ml si se adauga 5 ml solutie acid picric si 0.5ml solutie NaOH. Se obtine o solutie limpede de o coloratie portocalie. Se agita bine si se lasa in repaus 20 minute la 20°C, dupa care aducem la semn cu apa distilata. Se mai lasa in repaus timp de 20 minute, dupa care se determina extinctia probei la 510nm fata de martor, obtinut astfel: intr-un balon cotat de 50ml am pipetat 20ml apa distilata, 5ml acid picric si 0.5ml solutie NaOH. Se agita si se lasa in repaus 20 minute, dupa care se aduce la semn cu apa distilata.

III.2.2.3.2.2. REZULTATE EXPERIMENTALE

S-au obtinut urmatoarele date experimentale: E_martor = ─ 0.0197

E_proba ­ = 0.0676

E­_pf = 0.0873

III.2.2.3.2.3. CALCULUL CONTINUTULUI DE CREATININA AL PROBEI

E_pf = 0.0873

Y= ─0.02528+0.75976.X

Din curba de etalonare obtinem continutul de creatinina ca fiind: X=0.1482 mg/proba, iar valoarea exprimata in µg/ml proba: a=1.482 µg creatinina/ml. Din formula de calcul obtinem continutul procentual in proba analizata: K=68.134 mg creatinina/100g proba.

Tinand seama de continutul mediu de creatinina al unui extract uzual de carne de 7.2% acceptat la inceputul prezentarii determinarilor experimentale se poate determina un continut mediu procentual (c) al extractelor de carne in probele analizate. Astfel am obtinut o valoare de c=0.95% extract in cubul concentrat.

Valorile extinctiilor obtinute la 510nm pentru cele 10 determinari sunt prezentate in Tabelul.3, iar continutul de creatinina in Tabelul 4.

Tabelul 3: Prelucrarea probelor si valorile obtinute din curba de etalonare

(E_proba la λ=510nm)

Tabelul 4 Determinarea continutului de creatinina si extract de carne din probele analizate

III.3. CONCLUZII

Scopul lucrarilor experimentale a fost identificarea prezentei extractelor de carne in diferite produse concentrate solide comercializate pe piata. Metoda folosita a presupus izolarea si determinarea cantitativa a creatininei ca dovada a prezentei adaosului de extract de carne in astfel de produse. In vederea, determinarii cantitative a creatininei s-a apelat la metoda spectrofotometrica general acceptata in prezent, utilizata in laboratoarele de analiza, mentionata si descrisa in standardele de specialitate.

Metoda presupune obtinerea unui extract apos al probei de analizat care este eliberat de constituentii nedoriti prin tratare cu acid tricloracetic si centrifugare. In extractul purificat in mediul de HCl creatina prezenta ciclizeaza la creatinina.

Celelalte substante insotitoare ce ar putea deranja determinarea au fost indepartate prin purificarea extractului prin trecerea sa pe o coloana cu alumina activata, urmata de extractii repetate cu eter etilic. Creatinina existenta in extractul final purificat formeaza cu acidul picric in mediu alcalin complexul stabil de culoare galbena cu un maxim caracteristic de absorbtie la lungimea de unda 510nm pe a carui determinare se bazeaza dozarea finala a continutului de creatinina a probelor.

Lucrarile experimentale au presupus doua etape:

trasarea curbei de etalonare folosind creatinina-substanta etalon;

prelucrarea probelor in vederea determinarii continutului de creatinina, respectiv a continutului procentual de extract de carne in probe. In acest scop s-a luat in considerare o valoare medie a continutului de creatina/creatinina in extractele uzuale de carne de 7.2%.

In partea experimentala a fost prezentat in detaliu modul de trasare a curbei de etalonare cu prezentarea ecuatiei algebrice si caracteristicilor acesteia, precum si etapele parcurse impreuna cu calculul final pentru una din probele analizate. Rezultatele obtinute pentru toate cele 10 probe au fost apoi prezentate in tabelele 3 si 4.

Din examinarea lor se pot desprinde urmatoarele concluzii:

1. Pentru concentratele tip cuburi cu aroma de pui, respectiv gaina, continutul procentual in extract de carne are valori apropiate pentru toate formele din care s-au efectuat probe:

Maggi, cub gaina ~ 0.95%

Maggi, cub pui ~ 1.05%

Gallina Blanca, cub pui ~ 0.74%

Knorr, cub gaina ~ 0.95%

2. In cazul concentratelor tip cub de alta provenienta, continutul procentual in extract de carne, este mult mai scazut. Astfel pentru cuburile cu aroma de vita de la Knorr el este de ~ 0.6%, iar pentru cuburile cu aroma de costita afumata de la Knorr este de ~ 0.24% (probabil ca in acest caz gustul final se datoreaza in cea mai mare masura adaosurilor de compusi cu aroma de fum).

3. Pentru cuburile concentrate de legume, in cazul celui provenit de la firma Maggi s-a inregistrat un continut procentual ridicat al extractului de carne( ~ 1.68%), dar care este posibil sa se datoreze si altor constituenti pe care purificarile pe coloane nu i-au putut indeparta. A fost singura proba care, chiar si dupa trecerile pe coloane si-a mentinut nuanta galbuie.

4. Prezenta extractului de carne a fost determinata si in concentratul tip granule Apetit de la firma Maggi, in concordanta de fapt cu mentiunile de pe ambalaj in ceeea ce priveste ingredientii.

Desi, majoritatea firmelor nu dau in cifre continutul procentual in extract de carne al acestui tip de produse, cifra datelor generale in ceea ce priveste tehnologia lor de obtinere, valoarea medie este in jur de 1%, ceea ce confirma datele obtinute experimental.

BIBLIOGRAFIE

Alfa Xenia Lupea, " Biochimie", Ed. Politehnica Timisoara, 2003, ISBN 973-625-101-2

H.D.Belitz, W. Crroscle, " Food Chemistry", Ed. 2, Springer Verlag New York, Berlin, Heidelberg, London, Paris, 1987

Alfa Xenia Lupea, M.Padure, D. Ardelean, "Chimia si Controlul alimentar de origine animala", Ed. Politehnica Timisoara, 2000, ISBN 973-9389-90-2

R. Matissek, F. M. Schnepel, G. Steiner, "Lebeusmittelanalitik", Ed. 2, Springer Verlag New York, Berlin, Heidelberg, London, Paris, 1992

*** Official Methods of Analysis of AOAC International, 16^th ed., edited by Patricia Cunniff, Virginia, USA, 1995

*** Willey Encyclopedia of Food Science and Technology, 2^nd­ ed., edited by F. J. Francis, John Willey & Sons, 1999

M. Wyss, R. Kaddurah-Daouk, "Creatine and Creatinine Metabolism", Physiological Reviews, 80, p.1107-1213, 2000

V. C. Myers, M. S. Fiue, "The Metabolism of Creatine and Creatinine", J. of Biological Chemistry, 4, 1915, p. 377-381

E. Bozler, "The Role of Phosphocreatine and Adenosine-Triphosphate" in Muscular Contractin, The Journal of General Phisiology, febr. 1953, p. 63-70

https://www.absolute-creatine.com

https://www.chem.qmul.ac.uk/

https://en.wikipedia.org/wiki/Creatine

https://en.wikipedia.org/wiki/Creatinine