PRACA SEMINARYJNA Z PRZEDMIOTU: WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA

Transkrypt

1 PRACA SEMINARYJNA Z PRZEDMIOTU: WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA TEMAT: NOWOCZESNE PRZEMYSŁOWE TECHNOLOGOE ZAMRAŻANIA FRYTEK Wykonał: Jakub Muszyński Wydz. Mech. sem. IX mgr Systemy Urządzenia Chłodnicze i Klimatyzacyjne

2 Spis treści: 1. OPIS PROCESU TECHNOLOGICZNEGO PRODUKCJI FRYTEK SUROWIEC OBRÓBKA WSTĘPNA OBRÓBKA TECHNOLOGICZNA ZAMRAŻANIE DOZOWANIE I PAKOWANIE METODY ZAMRAŻANIA FRYTEK APARATY TAŚMOWO TUNELOWE APARATY TAŚMOWO SPIRALNE ZAMRAŻANIE FLUIDYZACYJNE ZAMRAŻANIE KRIOGENICZNE PRZECHOWYWANIE PODSUMOWANIE Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr 1

3 1. Opis procesu technologicznego produkcji frytek 1.1. Surowiec Nie każdy gatunek ziemniaka jest dobry do produkcji mrożonych frytek na skale masową. O jakości produktu końcowego decydują trzy zasadnicze właściwości gatunkowe ziemniaków. Mianowicie: zawartość suchej substancji; zawartość skrobi; zawartość cukrów redukujących. Ziemniaki o większej zawartości substancji suchej oddają mniej wody podczas smażenia, co prowadzi do zwiększenia wydajności produkcji. Dlatego też zaleca się żeby zawartość s. s. była nie mniejsza niż 20%. Kolejną równie ważna, jak nie najważniejszą konsekwencją stężania s. s. jest lepszy jakościowo produkt finalny. Frytki cechują się wówczas większą chrupkością i jaśniejszą barwą. Jeżeli chodzi natomiast o zawartość skrobi, to powinna zawierać się w granicach 14%, 16%. Zbyt duże stężenie skrobi prowadzi do niekorzystnych zmian barwnych, oraz do zgąbczenia frytek podczas dosmażania. Ale z kolei zbyt niska zawartość skrobi objawia się dużą zawartością tłuszczu w smażonym produkcie. Działanie cukrów redukujących każdy widział. Otóż obrane i pokrojone ziemniaki o dużej zawartości owych cukrów mają tendencje do szybkiego brązowienia. Z tego powodu ziemniaki stosowane do produkcji frytek powinny mieć zawartość cukrów redukujących poniżej 0,5%. W przeciwieństwie do poprzednich czynników, na zawartość cukrów w bulwach ziemniaczanych można wpływać. Po pierwsze poprzez odpowiednie przechowywanie, w temperaturze 4 do 6 0 C i w powietrzu o wilgotności względnej 85 do 90%, można ograniczyć naturalny wzrost zawartości cukrów. Po drugie w celu zmniejszenia zawartości cukrów redukujących stosuje się kondycjonowanie, czyli kilku dniowe przechowywanie ziemniaków w temperaturze 10 do 20 C. Innym sposobem stosowanym łącznie luz zamiast kondycjonowania jest wymywanie krochmalu (skrobi), czyli przemywanie ziemniaków wodą o temperaturze ok. 40 C. Ideał ziemniaka powinien mieć wymiary: co najmniej 55 na co najwyżej 2,6. Czyli długość bulw > 55 mm oraz głębokość oczek < 2,6 mm Obróbka wstępna Całą technologie frytek z grubsza można podzielić na trzy etapy (rysunek 1): obróbkę wstępną, technologiczną oraz zamrażanie i pakowanie. Transport ziemniaków zanim trafi na linie produkcyjną musi zostać przebrany i sklasyfikowany. Temu celowi służy kalibrowanie, które do celowo ma pozwolić tylko bulwom o odpowiednio dużych rozmiarach trafić do obierania, co w efekcie końcowym doprowadzi do zmniejszenia strat obierania. Następnie ziemniaki trzeba obrać, umyć i pokroić. Obieranie bezpośrednio kształtuje całkowity koszt przerobu i cenę wyrobu. Obrane bulwy nadepnie poddaje się doczyszczaniu. Proces ten jest ściśle powiązany z poprzednim procesem, obieranie. Im bardziej będziemy chcieli zmniejszyć straty surowca podczas obierania, tym będziemy mieli więcej pracy podczas czyszczenia ziemniaków. Ponieważ nigdy nie ustrzeżemy się przed drobnymi niedoskonałościami w budowie i kształcie bulw ziemniaczanych, im cieniej będziemy obierać, tym częściej pozostaną niedobrane Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr 2

4 drobne oczka i wgłębienia. Czyszczenie jest zdaje się jedynym procesem produkcyjnym z którego nie można wyeliminować czynnika ludzkiego. Po oczyszczeniu ziemniaków ktoś po prostu musi siedzieć przy taśmociągu i szukać troszkę gorszych jakościowo bulw Obróbka technologiczna Obrane, oczyszczone, pokrojone i posortowane słupki ziemniaków trafiają do blanszowania (2 do 4 minut w wodzie o temperaturze 80 do 90 C), które ma na celu inaktywacje enzymów. Następnie frytki zostają częściowo lub w pełni usmażone. W zasadzie konfiguracja blanszowania i smażenia jest tajemnicą producenta. Wiadomo, że w zależności o gatunku ziemniaków i przeznaczenia wyrobu możliwe SA trzy kombinacje: blanszowanie i zamrożenie częściowe podsmażenie i zamrożenie blanszowanie, podsmażenie i zamrożenie Jak widać możliwości jest wiele, zważywszy, że każdy z tych procesów można przeprowadzać w różnym stopniu i różnych warunkach. Rysunek 1: Klasyczny schemat procesu przemysłowej produkcji mrożonych frytek [4]. Tak czy inaczej po smażeniu trzeba usunąć tłuszcz z frytek i przeprowadza się tą operacje za pomocą sit wibracyjnych i/lub nawiewu gorącego powietrza. Następnie frytki trzeba szybko schłodzić do temp 4 5 C Zamrażanie Jednym z ostatnich procesów technologicznych jest zamrożenie wychłodzonych frytek. Co przeprowadza się specjalnie do tego celu skonstruowanych urządzeniach (o nich więcej w rozdziale 2). Ważne jest by frytki po zamrożeniu miały konsystencje twardą i sypką, oraz by wyrób spełniał możliwie najwyższe kryteria jakościowe, ustalone przez producenta, a pośrednio przez nas samych. Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr 3

5 1.5. Dozowanie i pakowanie Dozowanie i pakowanie, dzięki poprawnemu zamrożeniu frytek, przebiega w zupełnie zautomatyzowany sposób. Ważne jest żeby frytki były pakowane w temperaturze nie mniejszej niż -5 C 2. Metody zamrażania frytek Rysunek 2; Urządzenia zamrażalnicze [5]. Na rysunku 2 widać podział urządzeń zamrażalniczych. Ze względu na charakter produktu, jakimi są frytki, w procesach produkcyjnych frytek stosuje się aparaty powietrzne oraz kriogeniczne Aparaty taśmowo tunelowe Urządzenia te należą do najprostszych, najtańszych i najmniej efektywnych przy masowej produkcji frytek. Spotyka się aparaty jedno, dwu i trzy taśmowe. Układ trzytaśmowy pozwala dobierać czasy omrażania, wymrażania i domrażania niezależnie od siebie (oczywiście jeżeli poszczególne taśmy mają osobno regulowany napęd). Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr 4

6 2.2. Aparaty taśmowo spiralne. Rysunek 3; Taśmowo spiralny tunel zamrażalniczy firmy STARFROST, po lewej urządzenie w trakcie budowy, po prawej rysunek poglądowy. Spiralne urządzenia zamrażalnicze znalazły bardzo szerokie zastosowanie w procesach technologicznych żywności, i szczególnie cieszą się dużym powodzeniem przy produkcji frytek. W stosunkowo nie dużej kubaturze udało się pomieścić relatywnie bardzo dużo zamrażanego produktu. Otóż obracający się bęben nawija na siebie taśmę o specjalnej budowie, niosąc ze sobą np. frytki. Możliwe są dwa sposoby cyrkulacji powietrza wewnątrz takiej komory zamrażalniczej (rysunek 4). Ze względu na zmniejszoną osuszkę produktu stosuje się obieg powietrza w przeciwprądzie do transportowanych frytek (rysunek 3, rysunek poglądowy; frytki wjeżdżają do tunelu na dole i wyjeżdżają górnym otworem). Rysunek 4; Równoległy (po lewej) oraz prostopadły (po prawej) obieg powietrza [3]. Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr 5

7 W początkowym okresie stosowania tego typu urządzeń głównym problemem konstrukcyjnym była taśma, która poddawana zginaniu, skręcaniu i rozciąganiu dość szybko ulegała zniszczeniu. Rozwiązaniem problemu okazała się specjalna konstrukcja taśmy pozwalająca na wyginanie i skręcanie w żądanych kierunkach, oraz specjalny układ rolek odwracający taśmę tak by raz jedna strona była u góry a raz druga. Ponad to ważnym elementem był mechanizm (rysunek 5) pozwalający na naciągnięcie taśmy tak by nie ślizgała się po bębnie oraz kompensujący długość taśmy przed wspomnianym układem odwracającym. Nowym rozwiązaniem, które pozwoliło uniknąć kłopotów z naciągiem i kompensacją długości taśmy okazał się tunel spiralny Gyro Freeze Compact produkcji Frigoscandia (rysunek 6). Rysunek 5; Mechanizm naciągu i kompensacji długości taśmy [3]. Rysunek 6; Aparat Gyro Freeze Compact [2] Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr 6

8 W powyższym rozwiązaniu technicznym udało się pozbyć bębna jako takiego oraz mechanizmu odwracającego taśmę. Taśma o specjalnym kształcie i budowie (rysunek 7) nawijając się spiralnie sama siebie poprzez ruch obrotowy podstawy tworzy bęben który spełnia tą samą funkcję jak w standardowych aparatach spiralnych. Rysunek 7; Zwoje taśmy ułożone na sobie jeden na drugim [2] Zamrażanie fluidyzacyjne. Technologia zamrażania fluidyzacyjnego doskonale sprawdza się w zamrażaniu frytek. Aparaty fluidyzacyjne cechują się dużo większą w porównaniu do aparatów taśmowo rynnowych wydajnością masową produktu. Masa słupków ziemniaczanych doskonale nadaje się do utworzenia warstwy fluidyzacyjnej, co tym bardziej ułatwia wszelkie sposoby regulacji i modernizacji tunelów wykorzystujących zjawisko fluidyzacji. Rysunek 8; Tunel fluidyzacyjny Starlite IQF, firmy STARFROST. Podobnie jak w aparatach taśmowo tunelowych istnieje możliwość zainstalowania kilku taśm z osobnymi napędami, tak by regulować niezależnie czasy poszczególnych etapów zamrażania (rysunek 8). Elastyczność procesu zamrażania w połączeniu z dużą wydajnością masową pozwala w łatwy sposób dostosować się do całego cyklu technologicznego Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr 7

9 2.4. Zamrażanie kriogeniczne. Zamrażanie kriogeniczne pomimo swoich wszystkich bardzo poważnych zalet niestety nie znalazło szerokiego zastosowania w przemysłowej produkcji frytek. Po pierwsze przy wydajnościach rzędu 10 t/h i więcej metoda ta staje się szalenie nieekonomiczna. Szacuje się, że na 1 kg produktu trzeba zużyć ok. 1,5 kg czynnika niskowrzącego [1]. Po drugie bardzo ciężko dostosować urządzenie kriogeniczne do zmiennych warunków produkcyjnych (mała elastyczność wydajnościowa). Jednakże w szczytowych okresach sezonu tunele kriogeniczne bardzo skutecznie pokrywają niedobór mocy przerobowej konwencjonalnych urządzeń i właśnie w tych wypadkach technika kriogeniczna staje się niezwykle pomocna, również przy produkcji frytek 3. Przechowywanie. Prawidłowo wyprodukowane i zamrożone frytki zachowują swoje najlepsze walory przez długi czas. Zaliczane są do produktów wysokiej trwałości. W temp -18 C mogą być przechowywane do 15 miesięcy, w temperaturze poniżej -18 C do 24 miesięcy, a w temperaturze -12 C do 9 miesięcy [5]. 4. Podsumowanie. Jak widać spożycie frytek i co za tym idzie ich produkcja ma się na bardzo dobrym, wysokim poziomie. Można się spodziewać, że oprócz modernizacji procesów technologicznych producenci co raz bardziej zaczną ingerować w surowiec, starając się wyhodować taką odmianę ziemniaka która pozwoli na jeszcze większe zyski (lub na jeszcze mniejsze straty). Jedno jest pewne, chłodnictwo i technologie zamrażania są pewnej pozycji. Wszystkie zabiegi technologiczne pójdą na marne jeżeli wyrób nie zostanie odpowiednio przechowany i w odpowiednim stanie dostarczony nam na talerz. Literatura: 1. Chorowski M.: Technologie kriogeniczne wykład, Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno Energetyczny 2. Materiały promocyjne FRIGOSCANDIA The best is even Belter; The next generation spiral freezer, chiller & proofer 3. Postolski J., Gruda Z.: Zamrażanie żywności.warszawa: Wydawnictwo Naukowo Techniczne Postolski J.: Przemysłowa produkcja mrożonych frytek cz. 1. TChiKl nr 8, s Postolski J.: Przemysłowa produkcja mrożonych frytek cz. 2. TChiKl nr 9, s Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr 8