Współczesny rynek wymaga od producentów

Transkrypt

1 Iwona Chwastowska-Siwiecka, Edward Lesiak Postęp techniczny w konstrukcji maszyn i urządzeń do obróbki cieplnej w przemyśle mięsnym Część I Jednym z podstawowych warunków postępu technicznego i technologicznego w przetwórstwie mięsa jest wyposażenie zakładów przetwórczych w nowoczesne, wysoko wydajne i elektronicznie programowane maszyny oraz urządzenia do obróbki termicznej, jak również przestrzeganie zasad ochrony środowiska, związanych z emisją gazów do atmosfery. W części I omówiono znaczenie procesu wędzenia. Współczesny rynek wymaga od producentów wyrobów mięsnych wysokiej jakości, bezpieczeństwa zdrowotnego oraz zwiększonej trwałości, co wiąże się ze stosowaniem nowoczesnych technik i technologii, a także urządzeń. Z powodu zaostrzających się wymogów dotyczących ochrony środowiska stawianych przez ustawodawstwo europejskie oraz ujednolicenia przepisów prawnych na obszarze Unii Europejskiej nakłada się na wszystkich producentów obowiązek stosowania takich technologii przetwarzania, które zapobiegają lub ograniczają zanieczyszczenie powietrza, wody i gleby. Zmusza to zatem producentów maszyn do wielu innowacji. Zmiany konstrukcyjne urządzeń do obróbki cieplnej surowca mięsnego polegają przede wszystkim na nowych rozwiązaniach związanych z ich budową, sposobem działania oraz redukcją emisji gazów i dymu do atmosfery. Doskonalenie urządzeń odbywa się również poprzez pełną mechanizację i automatyzację profilu produkcyjnego oraz wprowadzenie kontroli przebiegu etapów procesu technologicznego. Wysoka sprawność maszyn pozwala na uzyskanie produktów charakteryzujących się odpowiednią wartością odżywczą oraz bardzo dobrymi walorami smakowymi i zapachowymi. W zależności od rodzaju wykonywanych zabiegów technologicznych mechaniczne rozdrabnianie surowca, obróbka termiczna, mechaniczny podział i dozowanie produktów mięsnych urządzenia można podzielić na kilka podgrup. Maszyny przeznaczone do obróbki termicznej to: urządzenia cieplne do parzenia, smażenia i gotowania, jak również do wytapiania tłuszczu, opalania, wędzenia oraz suszenia. Maszyny i urządzenia powinny zapewnić określoną wydajność oraz rentowność produkcji. Jednocześnie muszą one zapewniać łatwość obsługi, czyszczenia, dezynfekcji, montażu i demontażu części składowych, pracę w układzie ciągłym lub okresowym oraz posiadać znaki bezpieczeństwa zgodne z obowiązującymi normami. Natomiast konstruktorzy tego typu urządzeń muszą dokładnie znać procesy technologiczne zachodzące podczas obróbki termicznej. Obróbka cieplna i jej wpływ na jakość mięsa Ogrzewanie, w czasie którego występuje wiele procesów podstawowych, jest bardzo ważną czynnością w przetwórstwie mięsa. Na początku jej celem była jedynie zmiana smaku i konsystencji mięsa. Obróbka ta nie miała wówczas żadnego związku z utrwalaniem surowca mięsnego. Dopiero po badaniach przeprowadzonych przez Pasteura zaczęto stosować wysokie temperatury do inaktywacji drobnoustrojów. Następstwem tego było szerokie zastosowanie obróbki cieplnej również w przemyśle mięsnym. Obecnie jest ona metodą utrwalania oraz ogniwem łączącym surowiec z gotowym do spożycia produktem końcowym. Może być także procesem cząstkowym, jak to ma miejsce podczas suszenia, czy wędzenia. Pod pojęciem obróbki cieplnej (termicznej) należy rozumieć poddawanie mięsa i jego przetworów działaniu odpowiedniej temperatury w określonym czasie i warunkach. Głównym celem ogrzewania w podwyższonej temperaturze jest przedłużenie trwałości produktu przez inaktywację drobnoustrojów i enzymów, nadanie produktowi wymaganego smaku, zapachu, konsystencji i barwy oraz zwiększenie przyswajalności białek przez człowieka poprzez ich denaturowanie. Skuteczność i związany z tym czas 46 08/2008 Gospodarka

2 obróbki cieplnej zależą od takich czynników jak: wielkość elementów (batonów, kawałków mięsa), zawartości wody i tłuszczu (w tkance mięsnej) oraz właściwości cieplnych mięsa czy farszu mięsnego. Szybkość uzyskania pożądanej temperatury ogrzewania surowców i produktów mięsnych zależy od środowiska w jakim prowadzi się proces obróbki termicznej, a mianowicie od takich czynników, jak: woda gorąca (gotowanie mięsa i wyrobów mięsnych, parzenie wędlin, pasteryzacja konserw), woda przegrzana (sterylizacja konserw), para nasycona (sterylizacja konserw, gotowanie w parze), gorące powietrze (pieczenie, temperatura od 160 do 190 C), rozgrzany tłuszcz smażenie, (temperatura od 120 do 180 C), woda-para, woda-tłuszcz (duszenie pod przykryciem). Operowanie określonym zakresem temperatur w procesach obróbki cieplnej ma zasadnicze znaczenie i w decydujący sposób wpływa na wynik tych procesów, a także podyktowane jest względami technologicznymi, które decydują o uzyskaniu przez wyrób odpowiedniej barwy, smakowitości, tekstury i wydajności. Podczas procesu produkcyjnego nie można stosować dowolnie wybranego zakresu temperatur ogrzewania ani czasu jej trwania, lecz należy korzystać tylko ze sprawdzonych sposobów zapewniających wysoką jakość wyrobu oraz możliwość jego dłuższego przechowywania. Stosowanie wyższych temperatur obróbki termicznej i dłuższego czasu jej działania podczas procesu technologicznego obniża wartość produktu (mięso staje się twarde i łykowate) przy jednoczesnym wzroście jego trwałości. Wraz ze wzrostem temperatury dogrzania następuje coraz intensywniejsze niszczenie drobnoustrojów, a także większe wycieki, a wskutek tego ubytki masy. Powoduje to również zmniejszenie wydajności gotowego wyrobu oraz pogorszenie konsystencji. Zastosowanie niższej temperatury i odpowiedniego czasu jej działania pozwala uzyskać wyrób o wysokich walorach organoleptycznych i całkowitym zniszczeniu mikroorganizmów chorobotwórczych. Natomiast ograniczenie dawki cieplnej minimalizuje niekorzystne zmiany barwy mięsa peklowanego i wędzonego, aktywność enzymów, denaturację oraz koagulację białek mięsa, ale jednocześnie zwiększa ryzyko zagrożenia bezpieczeństwa zdrowotnego wytworzonych produktów mięsnych. Dlatego konieczne są dodatkowe zabiegi, bez udziału ciepła lub przy jego niewielkich dawkach. Obecnie stosowany w przemyśle mięsnym zakres temperatur pozwalający uzyskać trwałość i jakość wyrobów jest dość duży i waha się w przedziale od 20 do 121 C w zależności od produktu. Historia rozwoju i postępu konstrukcyjnego maszyn i urządzeń do obróbki termicznej W celu uzyskania intensywnego postępu technicznego urządzenia do obróbki cieplnej musiały przejść wiele innowacji, wykorzystując odkrycia i wiedzę z innych dziedzin nauki. Na rozwój techniczno-technologiczny w przemyśle mięsnym istotny wpływ miały następujące odkrycia naukowe oraz ich zastosowanie: para wodna lata ( ) 1810 termiczne utrwalanie żywności oraz produkcja pierwszej puszki konserwowej z blachy ocynkowanej, 1820 powstanie pierwszej przetwórni konserw, energia elektryczna ( ) 1868 produkcja puszek z lakierowanej blachy białej, 1874 autoklaw ogrzewany parą wodną, przełom XIX i XX wieku elektroenergetyczny napęd maszyn rozdrabniających i mieszających, bezprzewodowa transmisja ( ) 1921 matematyczny model termicznego unieszkodliwiania drobnoustrojów w konserwach, Gospodarka 08/2008 Stephan 47

3 1928 ciągła sterylizacja konserw mięsnych oraz produkcja szynki pasteryzowanej w Polsce, 1932 modelowanie rdzenia białej blachy przeznaczonej na puszki konserwowe, energia atomowa ( ) 1945 wędzenie elektrostatyczne, 1949 zastosowanie autoklawu obrotowego w przemyśle mięsnym, kriogenika ( ) i genetyka molekularna ( ) 1965 komputerowe programowanie i sterowanie ogrzewaniem konserw oraz termooporne folie do gotowania i podgrzewania dań mięsnych, 1965 polski preparat dymu wędzarniczego, 1966 wędzarnia elektrostatyczna polskiej produkcji. Powstanie pierwszej maszyny (przędzalniczej) w XVIII wieku spowodowało zastąpienie pracy człowieka przez urządzenia, a jednocześnie było przełomem w produkcji. W drugiej połowie XVIII wieku odnotowuje się początki automatycznej regulacji procesów produkcyjnych. Współczesny etap rozwoju automatyzacji procesów przerobu surowców zwierzęcych charakteryzuje możliwość wyboru optymalnych rozwiązań technologicznych i wzrost ich efektywności wskutek dokładnego i szybkiego przetwarzania danych. U podstaw tych osiągnięć leży zastosowanie maszyn liczących i elektronicznej techniki obliczeniowej dla potrzeb automatyzacji. Proces przerobu surowca mięsnego zależy od odpowiednio sprawnych oraz wielozadaniowych maszyn i urządzeń, jak również ludzi, naukowej organizacji pracy, procesu technologicznego, transportu wewnętrznego, kontroli produkcji, warunków technicznych zakładów i bazy surowcowej. Tempo i kierunek rozwoju przemysłu mięsnego to wielkość, która w głównej mierze wynika z koncepcji polityki gospodarczej państwa i jego rozwoju techniczno-gospodarczego. Efektem pełnej automatyzacji jest zmechanizowanie ciągów produkcyjnych, a także kompleksowa kontrola wszystkich linii technologicznych. Największy postęp techniczny nastąpił w technologii wędzenia oraz w urządzeniach wędzarniczych. W czasie stosunkowo krótkiego, trwającego zaledwie kilka dziesięcioleci, rozwoju proste początkowo metody i urządzenia stały się zintegrowanym modułem o wysoko wyspecjalizowanej technice, na który składają się poszczególne maszyny. Integrowaniu w jeden kompleks podlegało coraz więcej etapów produkcji zachodzących do tej pory przed albo po wędzeniu, np. suszenie, dojrzewanie, parzenie, wychładzanie. Doprowadziło to do sytuacji, w której urządzenia wędzarnicze tworzą obecnie kompleksowe systemy obróbki cieplnej, podczas których wędzenie stanowi tylko jeden z etapów. Znaczenie procesu wędzenia w technologii mięsa Wędzenie, dojrzewanie, parzenie i gotowanie stanowią procesy cząstkowe lub człony łańcucha produkcyjnego w przemyśle mięsnym, a przez to części składowe systemu zapewnienia jakości, do którego dąży zakład przetwórczy. Proces obróbki termicznej i jej składowe części nie są zbyt skomplikowane, ale bardzo znamienne dla uzyskania właściwych cech produktów gotowych. Wstępne błędy przetwórcze, związane np. z doborem surowca, zestawieniem środków wyjściowych w recepturze i niewłaściwą realizacją tej receptury uwidaczniają się podczas procesu wędzenia. Wędzenie jest prastarą metodą utrwalania mięsa i produktów mięsnych oraz nadawania im charakterystycznego smaku i zapachu. Jest jednym z podstawowych zabiegów technologicznych w produkcji wędlin. Wpływa na smak, zapach, barwę i wydajność gotowego wyrobu, jak również na jego trwałość i stabilność przechowalniczą. To specyficzny rodzaj obróbki cieplnej, który prowadzony jest w temperaturach od 20 do 80 C. Dostępne na rynku materiały wędzarnicze oraz obecny poziom techniki gwarantują bezpieczną produkcję wędzonych produktów mięsnych o wysokiej i niezmiennej jakości. W ostatnich kilkudziesięciu latach dokonano znacznego postępu w technice i technologii tradycyjnego wędzenia. Stosowana technologia musi charakteryzować się wysoką elastycznością, a jej spektrum zastosowawcze powinno gwarantować wyprodukowanie przetworów mięsnych zachowujących po zakończonym procesie indywidualny i najwyższy stopień uszlachetnienia. Aktualnie wiedza na temat wytwarzania dymu i procesu wędzenia umożliwia wpływanie na skład dymu, a przez to na jakość wędzonego produktu. Do uzyskania dymu wykorzystuje się wiele rodzajów drewna oraz metod jego wytwarzania, które warunkują różne właściwości sensoryczne wyrobu gotowego. Najważniejszymi kryteriami oceny przez konsumenta przetworów wędzonych są: równomierność uwędzenia, barwa, 48 08/2008 Gospodarka

4 smak, zapach oraz trwałość wyrobów. Technologia wędzenia osiągnęła taki stan rozwoju, w którym najlepsze metody i urządzenia są w stanie zapewnić konsumentowi uznany przez niego standard wyrobu i bezpieczeństwo zdrowotne. Dym niezbędny do wędzenia powstaje w wyniku pirolizy (termicznego rozkładu składników drewna, takich jak celuloza, hemiceluloza i lignina) oraz częściowo w wyniku utleniania produktów tej reakcji. Skład uzyskanego dymu w znacznym stopniu uzależniony jest od gatunku i wilgotności drewna użytego do wędzenia, ilości powietrza doprowadzanego w trakcie wytwarzania dymu, a przede wszystkim temperatury spalania drewna. Dym może zawierać wiele związków lotnych oraz cząsteczek związków nielotnych, takich jak żywice i sadza (w postaci aerozolu). W dymie wyróżnia się następujące grupy związków: kwasy karbonylowe, fenole i ich pochodne, związki obojętne (alkohole, estry, węglowodory itd.). Obok konserwującego oddziaływania związków chemicznych dym opóźnia procesy oksydacji i autooksydacji tłuszczu zawartego w produktach mięsnych, jak również działa barwotwórczo, smakotwórczo i aromatyzująco. Powoduje także utwardzenie przylegających do osłonki wędlin łańcuchów polipeptydowych poprzez sieciowanie molekuł białek przez aldehydy. Od gatunku użytego drewna zależy barwa wędzonego produktu. Na przykład drewno bukowe powoduje zabarwienie powierzchni wędlin na odcień brązowoczerwony (bardzo pożądany) w odróżnieniu od drewna olchowego dającego barwę brązowoszarą. Zasadniczo znane są trzy sposoby nasycania wyrobów mięsnych składnikami dymu, czyli wędzenie owiewowe, wędzenie elektrostatyczne i w podczerwieni oraz preparaty dymu wędzarniczego. Wędzenie owiewowe polega na działaniu dymu wędzarniczego znajdującego się w stanie aerozolu poprzez omywanie produktów mięsnych. Natomiast ze względu na temperaturę dymu wędzarniczego rozróżnia się następujące rodzaje wędzenia: wędzenie dymem zimnym (przy produkcji kiełbas surowych, tj.: metka czy salami, szynek i wędzonek surowych); wędzenie dymem ciepłym stosowane przy produkcji kiełbas typu: parówki, parówkowa, serdelki oraz szynki surowej; wędzenie dymem gorącym wykorzystywane przy produkcji szynki parzonej; wędzenie połączone z pieczeniem (produkty pieczone są bardzo trwałe, kruche i smakowite, o przyjemnym aromacie, lecz ujemną stroną tego procesu są duże ubytki masy, wynoszące do 30%). Dym w wędzeniu owiewowym wytwarzany jest metodą tradycyjną poprzez spalanie drewna i trocin przy niepełnym dostępie tlenu bezpośrednio w komorze wędzarniczej lub nowoczesnymi metodami w dymogeneratorach, a następnie wtłaczany jest do komory wędzarniczej za pomocą wentylatorów. W nowoczesny sposób dym może być wytwarzany poprzez samoczynne zżarzanie, drewnianych 50 08/2008 Gospodarka

5 zrębek na metalowej płycie ogrzewanej elektrycznie. Temperatura pirolizy zrębek nie przekracza wówczas 425 C. Inną metodą wytwarzania dymu jest metoda ekstrakcji parowej, która polega na działaniu na trociny przegrzaną parą. Temperatura wytwarzania dymu wynosi ok. 400 C. Otrzymany dym jest bardzo gęsty i wilgotny. Pozwala on uzyskać pożądany smak i barwę o dużej trwałości. Dym otrzymany tym sposobem ma temperaturę ok. 80 C. Metoda cierna wytwarzania dymu polega na wykorzystaniu siły tarcia jaka powstaje po przyłożeniu klocka drewna do przesuwającej się względem niego trącej metalowej powierzchni i zamianie energii kinetycznej na cieplną. Temperatura wytwarzania dymu wynosi od 350 do 400 C. Ostatecznie dym uzyskujemy również poprzez termiczny rozkład i równoczesne utlenianie trocin znajdujących się w stanie fluidalnym. Przed wejściem do komory, powietrze jest ogrzewane za pomocą grzałek elektrycznych. Temperaturę powietrza można regulować w zakresie od 150 do 350 C. Wędzenie elektrostatyczne polega na umieszczeniu produktu poddawanego wędzeniu bezpośrednio w polu wyładowań tzw. koronowych. Do elektrody koronującej doprowadza się wysokie napięcie (20-60 kv), w wyniku czego następuje jonizacja cząsteczek gazowych dymu w miejscach o największym natężeniu pola elektrostatycznego. Cząsteczki dymu elektrycznie naładowane podlegają działaniu sił pola, które przyspiesza ich osadzanie na powierzchni wędzonego produktu. Inne cząsteczki znajdujące się w fazie gazowej dymu osadzają się na powierzchni wędzonego wyrobu w wyniku powstającego pod wpływem wyładowań tzw. wiatru elektrycznego. Zaletą tego rodzaju wędzenia jest znacznie skrócenie procesu osadzania się składników dymu na powierzchni wyrobu. Natomiast metoda wędzenia w podczerwieni polega na wprowadzeniu do normalnych komór wędzarniczych ogrzewania za pomocą promienników podczerwieni. Ich użycie skraca czas wędzenia oraz znacznie zmniejsza liczbę drobnoustrojów w wędzonych przetworach mięsnych. Uwaga! Liczący 44 pozycje wykaz literatury prześlemy zainteresowanym Czytelnikom. (Red.) Portal źródłem Twojej wiedzy reklama do internetu 52 08/2008 Gospodarka