pobrano z

Transkrypt

1 Wstęp Krzysztof WŁODARZ NORD LOCK Poland Sp.z o.o. JAK SKUTECZNIE ZABEZPIECZYĆ POŁĄCZENIA ŚRUBOWE PRZED SAMOCZYNNYM LUZOWANIEM Użytkownicy maszyn i urządzeń często napotykają na problemy związane z luzowaniem się śrub i nakrętek. Powszechnie stosowane metody zabezpieczania śrub przed samoczynnym luzowaniem, opierające się na tarciu, nie dają gwarancji skutecznego działania w warunkach oddziaływania sił dynamicznych, drgań lub wibracji oraz nie zapewniają kontroli i utrzymania wysokiej wartości siły zacisku bez narażenia śruby na uszkodzenie. Rozwiązaniem tych problemów jest metoda mająca na celu podtrzymanie napięcia śruby przez wykorzystanie efektu blokującego klina, stanowiącego element specjalnie skonstruowanej podkładki. System ma szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu. Jedną z podstawowych kwestii występujących w projektowaniu połączeń śrubowych jest zapewnienie skuteczności i bezpieczeństwa ich późniejszego użytkowania. Muszą one pewnie łączyć skręcane elementy gwarantując stałą i wysoką wartość siły ściskającej i być odporne na rozluźniające efekty drgań i obciążeń dynamicznych. Jednocześnie muszą być łatwo demontowalne podczas prac naprawczych lub remontowych. Metody zabezpieczania połączeń śrubowych Jak wiadomo, śruba obciążona statycznie jest utrzymywana w miejscu przez siły tarcia występujące pod łbem i na gwincie, jednak pod wpływem obciążeń dynamicznych, drgań lub wibracji, wartość tych sił może stopniowo spadać. Świadomość tego problemu od zawsze zmuszała projektantów do poszukiwania metod mających zapobiec ich samo odkręcaniu się. Najczęściej dążono do wzrostu tarcia na gwincie lub pod nakrętką czy łbem śruby, ale opracowano też inne rozwiązania np. podkładkę odginaną, nakrętkę koronową blokowaną zawleczką lub łączenie drutem. W rezultacie opracowano bardzo wiele metod przeciwdziałających luzowaniu się śrub i nakrętek, spośród których najbardziej popularne to: Śruby, w których stosunek długości zacisku do średnicy gwintu jest jak największy. Śruba taka jest długa i relatywnie cienka, a wiec i bardziej elastyczna. Musi ona obracać się dłużej, zanim zostanie utracone napięcie wstępne. Koszt zakupu długich śrub jest dość wysoki. Podkładki sprężyste, których działanie blokujące jest mocno wątpliwe, gdyż w niewielkim stopniu zwiększają one działanie sprężyste śrub (np. w przypadku śruby kl. 8.8 jest to na poziomie ok. 10% jej potencjału). Podkładki radełkowane, które zwiększają tarcie na powierzchniach kontaktu i mają efektywne działanie blokujące w połączeniach obciążonych statycznie. Nakrętki koronowe, podkładki odginane, łączenie drutem, z których stosowaniem wiąże się skomplikowany montaż i demontaż, a które jednocześnie nie zapewniają kontroli i utrzymania stabilnej wartości siły zacisku, ponieważ zawleczki, drut czy same podkładki, są najczęściej wykonane z miękkiej stali podatnej na odkształcenia a nawet uszkodzenia, zwłaszcza pod wpływem obciążeń dynamicznych. Nakrętki z wkładką nylonową lub zdeformowanym gwintem, gdzie wykorzystywane jest wysokie tarcie na gwincie, co sprawia, że nakrętka nigdy całkowicie się nie odkręci. Wzrost tarcia nie gwarantuje jednak uzyskania i utrzymania wysokiej wartości siły zacisku. Ze względu na wysokie tarcie montaż jest dość pracochłonny a nakrętki mogą być używane tylko jednorazowo. Nakrętki kołnierzowe lub śruby z łbem kołnierzowym z ponacinaną/radełkowaną powierzchnią dolną, wykonaną w celu zwiększenia powierzchni kontaktu i tarcia. Stosowanie tego typu nakrętek zawsze wymaga użycia dużego momentu skręcającego i podczas dokręcania a zwłaszcza odkręcania może doprowadzić do poważnych uszkodzeń powierzchni elementu łączonego. Mimo, że śruba/nakrętka jest relatywnie dobrze zabezpieczona przed odkręceniem, to wysoka wartość tarcia wpływa na znaczne odchylenia w osiąganych wartościach siły zacisku. Kleje, których stosowanie jest pracochłonne, ze względu na konieczność odpowiedniego przygotowania powierzchni i długi czas wiązania. Demontaż tego typu połączeń jest trudny i wymaga dużego nakładu pracy, a ponowne użycie elementów związane jest z ich pracochłonnym czyszczeniem. Znaczny wzrost tarcia na gwincie wymaga użycia dużego momentu skręcającego, co nie prowadzi do uzyskania wysokiej siły zacisku, a może skutkować uszkodzeniem śruby. Ze względu na zmienne wartości tarcia nie jest również możliwa kontrola wartości siły zacisku. Projektanci często próbują osiągnąć wzrost bezpieczeństwa połączeń śrubowych poprzez zastąpienie śrub niższej klasy, śrubami klasy wyższej. Niestety, nie uwzględniają faktu, iż obróbka powierzchniowa śrub wyższych klas, w porównaniu ze standardowym cynkowaniem galwanicznym, może zmienić warunki tarcia, co jest istotne przy obliczaniu momentu skręcającego. Nawet przy większej wartości momentu skręcającego, uzyskana siła zacisku może być zbyt mała, ze względu na większe tarcie. W efekcie nie wzrasta poziom bezpieczeństwa połączenia śrubowego, a znacznie wzrastają koszty. 54 Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4 2012(3)

2 Siła zacisku a jakość połączenia śrubowego Kolejnym problemem, z jakim musi zmierzyć się projektant połączenia śrubowego, jest określenie pożądanej siły zacisku. Wartość siły, jaka ściska ze sobą łączone elementy, jest najistotniejszym parametrem, decydującym o jakości połączenia śrubowego. Jej wyliczenie musi uwzględniać warunki w jakich funkcjonuje dane połączenie oraz parametry, bez których dokładne wyznaczenie momentu skręcającego będzie niewiarygodne, m.in.: rodzaj gwintu; twardość powierzchni współpracujących (elementu łączonego i łączącego); dodatkowe tarcie elementu "blokującego"; rodzaj materiału, z którego wykonany jest element łączony (stal, aluminium, itp.); rodzaj materiału, z którego wykonany jest element łączący (stal, stal kwasoodporna, itp.); obecność warstwy adhezyjnej na gwincie (np. klej); obecność warstwy smarującej na gwincie (olej lub smar); stan zawilgocenia powierzchni elementu łączonego i łączącego; rodzaj łba śruby (standardowy, kołnierzowy, ząbkowany); powłoka powierzchni śruby (czarna, ocynkowana); stan zużycia śruby/nakrętki (nowa, używana); współczynnik tarcia gwintu i łba śruby/nakrętki. Zapewnienie kontrolowanej wartości siły zacisku w połączeniach śrubowych jest niezwykle istotne, a wręcz niezbędne. Aby to osiągnąć należy zminimalizować tarcie na powierzchni gwintu śruby, co zapewni minimalne odchylenia w otrzymywanych wartościach siły zacisku przy dokręcaniu śruby takim samym momentem skręcającym. Problemy użytkowników maszyn Bardzo częstą przyczyną uszkodzeń maszyn i urządzeń jest poluzowanie się lub pęknięcie śruby, do czego może dojść na skutek: spadku tarcia wytworzonego podczas dokręcania na gwincie i pod łbem pod wpływem działania obciążeń dynamicznych, zwłaszcza poprzecznych, co może doprowadzić do ścięcia śruby; zbyt małej długość zacisku, przy której każdy ruch śruby może spowodować poważny spadek napięcia; ponownego użycia tych samych śrub lub śrub z uprzednio naniesionym klejem, co powoduje znaczny wzrost tarcia i skutkuje bardzo niską wartością siły zacisku; utraty siły zacisku z powodu zbyt małej powierzchni nośnej, co prowadzi do uszkodzeń zmęczeniowych. Jak działa klinowy system zabezpieczania połączeń śrubowych? Wszystkie powszechnie stosowane metody zabezpieczeń połączeń śrubowych są oparte na tarciu i mimo, że działają całkiem nieźle w warunkach obciążeń statycznych, to jednak nigdy nie dadzą pełnej gwarancji niezawodności, a zatem i bezpieczeństwa w warunkach obciążeń dynamicznych. Taką gwarancję daje natomiast system klinowy, który dla zabezpieczenia połączeń śrubowych wykorzystuje napięcie śruby zamiast tarcia, w oparciu o technikę klinowania, zgodnie wymaganiami normy DIN Jest to jedyna, niezawodna metoda, nie pozwalająca na odkręcenie się śruby lub nakrętki i chroniąca przed wysokimi kosztami napraw oraz ryzykiem utraty zdrowia lub nawet życia użytkowników maszyn i urządzeń. System tworzy zespół dwóch stalowych pierścieni, z których każdy ma jedną z powierzchni naciętą w formie klinów, a drugą w formie promieniowo rozłożonych ząbków (rys. 1). Pierścienie są złożone ze sobą powierzchniami klinowymi do wewnątrz i dodatkowo sklejone dla uzyskania zespołu, tworząc w ten sposób podkładkę, którą zakłada się pod łeb śruby lub pod nakrętkę. Rys. 1. Dwuelementowa podkładka klinująca. Fig. 1. Two element wedge locking nasher. Podczas dokręcania śruby lub nakrętki, ząbkowane nacięcia na zewnętrznych powierzchniach podkładki zwierają się ze współpracującymi powierzchniami elementów łączących i łączonych, tworząc z nimi połączenia kształtowe. Dzięki temu podczas odkręcania, powierzchnie zewnętrzne zespołu nie przemieszczają się po powierzchniach współpracujących. Jednocześnie górny element zespołu przesuwa się po powierzchni klinowej elementu dolnego. Ponieważ kąt nachylenia powierzchni klinowych α jest większy od kąta wzniosu linii śrubowej gwintu β przemieszczanie się obu elementów podkładki po sobie powoduje powstanie efektu klina, co skutkuje ich wzajemnym blokowaniem się, a co za tym idzie, blokowaniem się śruby lub nakrętki (rys. 2). Rys. 2. Zasada działania podkładki klinującej. Fig. 2. Wedge locking principle. Dzięki zastosowaniu podkładki klinującej, śruba lub nakrętka, odkręcając się, jednocześnie sama się blokuje. Odkręcenie śruby lub nakrętki jest możliwe jedynie po przyłożeniu odpowiedniego momentu, koniecznego do przełamania efektu klina, co wiążę się z przyrostem napięcia w gwincie. Dla montera nie stanowi to problemu, natomiast dla śruby lub nakrętki dążącej do poluzowania się jest to niemożliwe. Należy jeszcze raz podkreślić, że zabezpieczenie połączenia śrubowego przed poluzowaniem, uzyskuje się wyłącznie na zasadzie podtrzymania napięcia wstępnego a nie dzięki powszechnym składowym sił tarcia. W laboratoriach firm produkujących podkładki klinujące, m.in. w szwedzkiej firmie Nord Lock, prowadzi się liczne badania zależności momentu skręcającego od obciążenia oraz testy wibracyjne dla specyficznych połączeń śrubowych zleconych przez klientów. Każdy test symuluje warunki rzeczywiste i jest realizowany metodą Junkera, opisaną Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4 2012(3) 55

3 w normie DIN Testowane połączenie śrubowe jest poddawane działaniu drgań aplikowanych poprzecznie do osi śruby, a zmiany napięcia śruby (siły ściskającej) są mierzone w sposób ciągły czujnikiem tensometrycznym. Test służy do porównania skuteczności metod zabezpieczających śruby/nakrętki przed poluzowaniem w warunkach drgań i wibracji, i ma na celu pomóc w wyborze najlepszego rozwiązania technicznego. Ponieważ uważa się go za ekstremalny, można z powodzeniem przyjąć, że metody zabezpieczające, które przeszły go pozytywnie będą funkcjonować bez zarzutu w warunkach rzeczywistych. Wyniki testu, dla różnych rodzajów zabezpieczeń (np. podkładka sprężysta, nakrętka z wkładką nylonową), można kontrolować na podstawie bieżącej analizy diagramu przedstawiającego zmianę siły zacisku w czasie ekspozycji na wibracje (rys. 3). Rys. 3. Przebieg testu Junkera dla różnych rodzajów zabezpieczeń Fig. 3. Junker test diagram for various locking methods Analiza diagramu nie pozostawia wątpliwości, co do oceny skuteczności poszczególnych metod. Jedynie podkładka klinująca utrzymuje napięcie w śrubie na poziomie powyżej 80% napięcia wstępnego, co spełnia warunki zawarte w normie DIN 65151, przy czym należy podkreślić, że ten nieznaczny spadek nie jest wynikiem poluzowania się śruby/nakrętki, lecz pochodzi od osiadania całego złącza. Pozostałe metody nie są w stanie utrzymać napięcia, które dynamicznie spada na skutek luzowania się śruby/nakrętki. Test udowadnia, że metody oparte na tarciu mogą być zawodne i nie zapewniają bezpieczeństwa, natomiast stosowanie podkładek klinujących, których działanie opiera się na wykorzystaniu napięcia, jest całkowicie pewne i gwarantuje bezpieczeństwo. Dodatkowym argumentem, potwierdzającym unikalne działanie systemu klinowego, jest odczyt diagramu uzyskanego podczas odkręcania śruby/nakrętki, na podstawie którego stwierdza się, że działanie klina powoduje przyrost siły zacisku/napięcia w śrubie. Dla maszyn i urządzeń, które wymagają regularnego serwisu i obsługi, podkładka klinująca jest idealnym rozwiązaniem dla zabezpieczenia połączeń śrubowych. Pozwala na szybki i łatwy montaż połączenia śrubowego z użyciem standardowych narzędzi oraz umożliwia smarowanie poszczególnych elementów, co nie jest oczywiście wskazane tam, gdzie ich zabezpieczenie jest oparte na tarciu. Smarowanie dodatkowo zabezpiecza elementy złączne przed korozją i ułatwia późniejszy demontaż oraz dzięki zmniejszeniu tarcia na gwincie obniża wartość naprężeń skręcających. Jak wiadomo w śrubie powstają naprężenia skręcające i naprężenia rozciągające, które składają się na naprężenie, zwane zastępczym, zgodnie z formułą: 2 2 x 3 xy (1) c Każda śruba może być rozciągana jedynie do swojej granicy plastyczności, powyżej której ulega uszkodzeniu. Aby maksymalnie wykorzystać potencjał śruby, czyli osiągnąć jej maksymalnie wysokie naprężenie, a tym samym siłę zacisku nie uszkadzając jej przy tym, należy zminimalizować naprężenia skręcające τ y w celu zmaksymalizowania naprężeń rozciągających σ x. Najskuteczniejszym sposobem jest właśnie naniesienie smaru na gwint śruby. Dodatkową korzyścią jest uzyskanie powtarzalności w uzyskiwanych wartościach siły zacisku. Na rynku podkładki klinujące są dostępne w wykonaniu: ze stali węglowej EN lub EN , z powierzchnią zabezpieczoną przed korozją przez nanoszenie płatków cynku w technologii DELTA PROTEKT, dla gwintów w zakresie wymiarowym od M3 do M130 oraz w wersji z powiększoną średnicą zewnętrzną dla gwintów w zakresie wymiarowym od M3,5 do M36; ze stali kwasoodpornej EN typu A4 dla gwintów w zakresie wymiarowym od M3 do M80 oraz w wersji z powiększoną średnicą zewnętrzną dla gwintów w zakresie wymiarowym od M3,5 do M30. Podkładki stalowe są hartowane na wskroś i osiągają twardość ponad 465 HV1. Są zabezpieczone według technologii DELTA PROTEKT, w wyniku czego wykazują dużą odporność na korozję (wytrzymują ponad 600 godzinny test komory solnej według ISO 9272). Są odporne na temperatury w zakresie od 20 do 200 C. Podkładki kwasoodporne są utwardzane powierzchniowo metodą dyfuzji węglowej w warunkach niskich temperatur i otuliny gazowej (Bodycote Kolsterising ) w wyniku czego osiągają twardość ponad 520 HV0,05. Są odporne na temperatury w zakresie od 160 do 500 C. Zastosowanie w przemyśle System podkładek klinujących jest znany na całym świecie od ponad 30 lat. Jest on szeroko stosowany w wielu gałęziach przemysłu zarówno w budowie i modernizacji maszyn i urządzeń jak również w utrzymaniu ruchu. Posiada liczne certyfikaty i dopuszczenia m.in. TUV, DNV. Krzysztof Włodarz Nord Lock Poland Sp. z o.o. ul. Żeromskiego 94 p.116, Radom tel./fax: , tel. kom.: , lock.pl e mail: info@nord lock.pl 56 Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4 2012(3)

4 .pl INFORMACJE Z PRZEMYSŁU I NAUKI lin Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka Optymalizacja produkcji wołowiny w Polsce zgodnie ze strategią od widelca do zagrody.w m. tu. ko sza Aleksandra KWIATKOWSKA, Barbara JANKOWSKA, Ewa DĄBROWSKA, Marek CIERACH Uniwersytet Warmińsko Mazurski w Olsztynie Katedra Technologii i Chemii Mięsa POPRAWA KRUCHOŚCI WOŁOWINY POPRZEZ DOBÓR OBRÓBKI CIEPLNEJ W OPARCIU O PROFIL KOLAGENU MIĘŚNIOWEGO I ZAKWASZANIE MIĘSA MARYNATAMI Raport z przebiegu prac realizowanych w ramach Projektu WND POIG /09 (Umowa nr UDA POIG /09 06) Zadanie 3: Zmiany biochemiczne i ocena właściwości technologicznych mięsa Podzadanie 3.2: Ocena właściwości technologicznych kulinarnego mięsa wołowego Kierownik Zadania 3: Prof. dr hab. inż. Marek Cierach Wstęp Ze względu na znaczenie tkanki łącznej i jej składników w kształtowaniu cech organoleptycznych mięsa podjęto badania dotyczące doboru warunków obróbki cieplnej mięsa wołowego dostępnego w ofercie handlowej, zróżnicowanego, jak należy przypuszczać, zawartością tkanki łącznej oraz jej podatnością na termiczny rozpad. W odniesieniu do mięśni charakteryzujących się szczególnie niepożądaną kruchością zastosowano wstępny zabieg marynowania w roztworach spożywczych kwasów organicznych, w celu ograniczenia tej wady. bra no z ww w. ips Oferta handlowa mięsa wołowego jest bardzo zróżnicowana. Aktualnie, poza drogą wołowiną z bydła ras mięsnych lub krzyżówek towarowych znajduje się mięso o nieustalonym pochodzeniu, cechujące się niepożądaną teksturą, ciemną barwą, o ograniczonej przydatności kulinarnej. Istotnym czynnikiem decydującym o akceptacji mięsa kulinarnego jest kruchość. Istnieje ścisła zależność między tą cechą a zawartością, rozmieszczeniem i specyfiką mięśniowej tkanki łącznej. Wyróżnia się trzy rodzaje mięśniowej tkanki łącznej. Endomysium jest omięsną wewnętrzną, stanowiącą cienką warstwę tkanki łącznej, separującą poszczególne włókna mięśniowe. Perimysium, śródmięsna warstwa tkanki łącznej oddzielająca grupy włókien mięśniowych, Epimysium czyli namięsna jest warstwą tkanki łącznej otaczającą poszczególne mięśnie. Ilościowo dominuje perimysium, stanowiące około 90% mięśniowej tkanki łącznej. W procesie wzrostu mięśnia tkanka łączna jest przebudowywana. Zmiany jej struktury zmieniają mechaniczną wytrzymałość, co znajduje swoje odbicie w zmianach tekstury mięsa. Dotychczasowe wyniki badań wykazują wysoką korelację między zawartością głównego białka tkanki łącznej kolagenu (ponad 95% wszystkich białek łącznotkankowych), a twardością mięsa (współczynnik korelacji 0,80 0,95). Wszystkie rodzaje tkanki łącznej tworzy w większości kolagen spolimeryzowany włóknisty, którego odporność na działanie sił mechanicznych warunkuje istnienie poprzecznych wiązań kowalencyjnych. Ilość tych wiązań zależy od wielu czynników, takich jak wiek, płeć, wysiłek fizyczny za życia zwierzęcia, system chowu itp. ną, a także odpowiednia obróbka cieplna, przyczyniają się do uzyskania pożądanej kruchości. po Biorąc pod uwagę wyżej wymienione czynniki kształtujące jakość tkanki łącznej obserwuje się zróżnicowanie w uzyskaniu efektu kruchości mięsa. Podczas denaturacji kolagenu najpierw następuje rozerwanie włókien kolagenowych, a następnie rozpad pojedynczych cząsteczek kolagenu lub przynajmniej utrata układu przestrzennego pojedynczej cząsteczki, czyli tropokolagenu. Zapewnienie odpowiednich warunków postępowania z surowcem przed obróbką ciepl- Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4 2012(3) Etapy i wyniki badań 1. Wytyczne do procesów obróbki cieplnej na podstawie oceny profilu kolagenu mięśni wołowych i optymalizacja metod obróbki cieplnej mięśni zróżnicowanych poziomem tkanki łącznej. Badania wykonano dla dwóch mięśni zróżnicowanych zawartością białek łącznotkankowych (m. podgrzebieniowy i półbłoniasty). Zastosowano następujące warunki obróbki cieplnej: w środowisku pary wodnej (w piecu konwekcyjno parowym lub w rękawie w piekarniku tradycyjnym) i w gorącym powietrzu. Procesy obróbki termicznej prowadzono w temperaturze 180 C, do uzyskania w centrum geometrycznym mięśni temperatur: 75; 80; 85; 90; 95 C. Oznaczano wyciek cieplny (%), profil kolagenu czyli: ogólną zawartość kolagenu (mg/100g mięsa), zawartość kolagenu rozpuszczalnego w wodzie, zawartość kolagenu rozpuszczalnego w 0,5 M roztworze kwasu octowego, zawartość kolagenu nierozpuszczalnego w 0,5 M roztworze kwasu octowego (mg/100g mięsa; % kolagenu całkowitego), siłę cięcia (N), przeprowadzono analizę sensoryczną (skala 9 punktowa). Na profil kolagenu składają się: kolagen rozpuszczalny w wodzie, stanowiący fragmenty tego białka o masie cząsteczkowej α 120 kda, czyli pojedyncze α łańcuchy i produkty ich rozpadu, kolagen rozpuszczalny w roztworze kwasu 57

5 octowego stanowią β oraz γ składniki, kolagen nierozpuszczalny, czyli kolagen spolimeryzowany, który stanowią włókna kolagenowe lub fragmenty włókien o masie powyżej 360 kda. 2. Opracowanie metody poprawy kruchości wysoko kolagenowych mięśni wołowych poprzez ich marynowanie. Badania wykonano na mięśniu podgrzebieniowym, który poddano marynowaniu w roztworach następujących kwasów organicznych: octowy, winowy, mlekowy oraz mieszaninie kwasów winowego i mlekowego. Założono czas marynowania nie dłuższy niż 24 h. Zastosowano obróbkę cieplną w gorącym powietrzu o temperaturze 180 C, do uzyskania w centrum geometrycznym mięśnia temperatury 80 C. Dalszy tok postępowania był zgodny z przedstawionym w etapie 1. Wyniki Etap 1 Przy wyborze metody obróbki cieplnej zastosowano następujące kryteria: stopień termohydrolizy białek tkanki łącznej, kruchość oraz smakowitość mięsa. Obróbka termiczna mięśnia podgrzebieniowego w środowisku pary wodnej powodowała zawsze wyższą rozpuszczalność kolagenu (całkowitą i w wodzie) aniżeli w środowisku gorącego powietrza. Natomiast w przypadku mięśnia półbłoniastego forma obróbki cieplnej nie wpłynęła na takie różnice, a rozpuszczalność w porównaniu z mięsem podgrzebieniowym była niższa. W analizie sensorycznej kruchości nie stwierdzono wyraźnych różnic między mięśniami poddanymi poszczególnym formom obróbki cieplnej, natomiast istotnie gorszą kruchością zawsze cechował się mięsień półbłoniasty. Smakowitość obu mięśni po obróbce w gorącym powietrzu była zawsze oceniania wyżej aniżeli po obróbce w środowisku pary wodnej. Kierując się oczekiwaniami indywidualnych konsumentów, nie mających dostępu do przemysłowych urządzeń gastronomicznych (piec konwekcyjno parowy) oraz wynikami analizy sensorycznej w dalszych badaniach stosowano tylko obróbkę cieplną w gorącym powietrzu. We wstępnej fazie doświadczenia zastosowano szeroki zakres temperatur obróbki cieplnej, teoretycznie dopuszczalny efektywny dla cieplnych zmian białek tkanki łącznej. Ustalono, że ogrzanie mięsa do temperatury 75 C jest nieskuteczne (częściowa denaturacja białek mięśniowych), z kolei w przedziałach temperaturowych C oraz C nie wykazano różnic w organoleptycznej ocenie kruchości. Dlatego badania kontynuowano tylko dla temperatury 80 C. Wykazano, że całkowita rozpuszczalność cieplna kolagenu mięśniowego zależy od całkowitej zawartości tego białka w mięśniu. W przypadku mięśnia podgrzebieniowego, przy dużej zawartości kolagenu mięśniowego (do 3000mg/100g mięsa), całkowita rozpuszczalność po obróbce cieplnej w temperaturze 80 C wynosiła około 90%. W odniesieniu do mięśnia półbłoniastego (średnia zawartość kolagenu do 100mg/100g mięsa), całkowita rozpuszczalność po obróbce cieplnej w tej samej temperaturze nie przekraczała 80%. Kolejnym czynnikiem różnicującym te mięśnie był profil kolagenu rozpuszczalnego, wyższą rozpuszczalnością w wodzie charakteryzował się kolagen mięśnia podgrzebieniowego. Oba mięśnie odznaczały się inną wartością siły cięcia po obróbce cieplnej, dwukrotnie niższą w przypadku mięśnia podgrzebieniowego. Uzyskane wyniki potwierdzają, że w ocenie kruchości zawartość i jakość białek łącznotkankowych odgrywają znaczącą rolę tylko w przypadku ich dużego udziału. Natomiast w mięśniach o niskiej zawartości kolagenu ich jakość (profil) nie jest czynnikiem decydującym o tym wyróżniku. Etap 2 Zastosowanie roztworów kwasu octowego (0,5; 1 i 2%), cytrynowego (1%) oraz mlekowego (1 i 2%) i przechowywanie chłodnicze przez pięć dni miało zróżnicowany wpływ na profil kolagenu mięśniowego po obróbce termicznej. Największe zmiany odnotowano po nastrzykiwaniu 2% roztworem kwasu octowego, który wpłynął znacząco na zwiększenie ilości związków kolagenowych rozpuszczalnych w wodzie i o połowę obniżył ilość kolagenu nierozpuszczalnego w 0,5 M roztworze kwasu octowego. Najmniejsze zmiany odnotowano po nastrzykiwaniu 1% roztworami kwasu cytrynowego i mlekowego. Wykazano też, że dodatek marynat w ilości 10% w stosunku do masy mięśnia powodował wyczuwalny posmak kwaśny. Dlatego w kolejnych badaniach skrócono okres przechowywania mięsa do 24h oraz zmniejszono ilość marynat do 7%. Ujednolicono też stężenie kwasów w roztworach do wielkości 2%. Wybrano następujące układy kwasów spożywczych: mlekowy, octowy, winowy i mieszaninę mlekowego i winowego. Wszystkie roztwory kwasów organicznych miały taki sam wpływ na zwiększenie całkowitej rozpuszczalności kolagenu. Większość określonych zmian profilu białek kolagenowych dotyczyła wzajemnej proporcji frakcji rozpuszczalnych w wodzie i 0,5 M roztworze kwasu octowego. Zmiany dotyczyły zwiększenia udziału frakcji rozpuszczalnej w wodzie. Największy ich zakres ustalono w przypadku zastosowania jako marynaty kwasów winowego (o około 15%) i octowego (o około 20%). Zastosowanie marynowania miało wpływ na jakość organoleptyczną pieczeni. Najkorzystniej na ich kruchość i soczystość wpływała mieszaniny kwasów mlekowego i winowego. Należy przypuszczać, że marynowanie w roztworach kwasów organicznych poprawiające kruchość i soczystość mięsa, poza zmianą profilu kolagenu mięśniowego, jest także efektem przesunięcia wartości ph od punktu izoelektrycznego miofibrylarnych białek mięsa. Wykazano, że marynowanie mięsa wołowego w roztworach kwasów organicznych poprawia kruchość po obróbce cieplnej o około 20 30%. Na tę zmianę nie wpływa całkowita rozpuszczalność białek kolagenowych, zmienia się natomiast wzajemna proporcja związków rozpuszczalnych w wodzie i roztworze kwasu octowego, zwiększa się ilość związków niskocząsteczkowych na skutek rozpadu cząsteczek tropokolagenu. Prof. dr hab. inż. Marek Cierach Uniwersytet Warmińsko Mazurski w Olsztynie Katedra Technologii i Chemii Mięsa Pl. Cieszyński 1, Olsztyn Telefon: (089) e mail:ciemar@uwm.edu.pl 58 Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4 2012(3)

6 WSPÓŁPRACA NAUKI Z PRZEMYSŁEM, ISTOTA PRAKTYCZNEGO ROZWIĄZYWANIA PROBLEMÓW Od października 2010 roku pracownicy Katedry Procesów i Urządzeń Przemysłu Spożywczego na Wydziale Mechanicznym Politechniki Koszalińskiej przy współpracy z Instytutem Technologii Mięsa Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu rozpoczęli realizację projektu rozwojowego nt.: Innowacyjne rozwiązania konstrukcyjne rozprowadzenia dymu w komorze wędzarniczej redukujące nadmierną kumulację związków WWA w obrabianych przetworach mięsnych. W realizację projektu zaangażowany jest zespół pracowników Katedry Procesów i Urządzeń Przemysłu Spożywczego Politechniki Koszalińskiej w osobach: dr inż. Mariusz S. Kubiak (kierownik projektu), dr inż. Marek Jakubowski, prof. dr hab. inż. Jarosław Diakun oraz samodzielny pracownik z Instytutu Technologii Mięsa Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu o wysokim dorobku wdrożeniowym i badawczo rozwojowym: prof. dr hab. inż. Włodzimierz Dolata. Młodzi pracownicy Katedry Procesów i Urządzeń Przemysłu Spożywczego Politechniki Koszalińskiej dr Kubiak i dr Jakubowski, którzy stanowią trzon wykonawczy w zespole badawczo naukowym podeszli do badań interdyscyplinarnie łącząc poszczególne dziedziny i problemy naukowe w całość i pracują nad ich rozwiązaniem kompleksowo w szerokim spektrum rozwiązywania problemów naukowych z możliwością aplikacji wyników do przemysłu spożywczego. Czynna współpraca z przetwórstwem spożywczym i monitorowanie problemów, jakie w danym momencie branża spożywcza napotyka pozwala na kreatywne podejście w ich rozwiązywaniu a wsparcie ze strony przetwórstwa spożywczego pozwala na holistyczne działania w obszarze problemu. Szukanie partnerów do współpracy nie stanowiło zatem większego problemu dla wspólnej realizacji projektu ze względu na zainteresowanie podjętym tematem zarówno producentów maszyn, jak i producentów żywności wędzonej. Działania zarówno młodych naukowców są wspierane przez doświadczonych Profesorów, z dużymi zasługami wdrożeniowymi w przetwórstwie spożywczym, co niesie za sobą współpracę z wieloma instytucjami z branży przetwórczej, konstruktorskiej oraz analitycznej, przyczyniając się jednocześnie do rozwoju oraz innowacyjnego podejścia do napotykanych problemów. Celem określonym w projekcie, a wynikającym z potrzeby rynku spożywczego, jest innowacyjne podejście do rozwiązań konstrukcyjnych rozprowadzania dymu wędzarniczego w komorze wędzarniczej mających wpływ na ograniczenie nadmiernej kumulacji związków z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w obrabianych przetworach mięsnych. Poruszany problem dotyczy zanieczyszczeń technologicznych, które są wprowadzane do żywności wędzonej, a wynikających z zastosowanych procesów przetwórczych związanych bezpośrednio lub pośrednio z przetwórstwem. W projekcie będą wykorzystane analizy symulacyjne modeli CFD przepływu wielofazowego w komorach wędzarniczych wraz z animacją prowadzonego procesu wędzenia, komputerowa analiza obrazu na potrzeby badań (wyrobów wędzonych) zmian barwy w procesie wędzenia, oraz analizy jakościowe i ilościowe z wykorzystaniem chromatografii cieczowej i chromatografii gazowej do oznaczenia koncentracji grupy związków WWA. Autorytarnym, a dalej praktycznym efektem projektu ma być stworzenie rozwiązania konstrukcyjnego układu rozprowadzenia dymu w wybranych komorach wędzarniczych na podstawie przebiegu założonych analiz symulacyjnych przepływu mieszaniny dymu w trakcie przeprowadzania operacji wędzenia przetworów mięsnych o zbliżonych jednostkowych parametrach geometrycznych. Zostanie to zweryfikowane w warunkach przemysłowych przy współpracy wiodącego producenta nowoczesnych komór wędzarniczo parzelniczych PEK MONT Sp. z o.o. z Bielska koło Płocka oraz z Zakładem Przetwórstwa Mięsnego Izabela i Zbigniew Grabowscy Sp. j. w Ościęcinie koło Gryfic. Prezes firmy PEK MONT Sp. z o.o., Tadeusz Peciakowski wraz z zespołem działu konstrukcyjnego i technologicznego wspiera całe przedsięwzięcie podjętej współpracy mając na uwadze wymierny efekt projektu. Otwartość, przychylność i pełna swoboda działania, którą Prezes Tadeusz Peciakowski obdarzył zespół badawczy projektu rozwojowego, realizowanego w Politechnice Koszalińskiej sprawia, że współpraca w ramach Nauka Praktyce i Praktyka Nauce, staje się ucieleśnieniem realnej kooperacji jednostek naukowych z przemysłem. Kolejnym dowodem, że warto współpracować z branżą spożywczą jest porozumienie z Zakładem Przetwórstwa Mięsnego Izabela i Zbigniew Grabowscy Sp. j., który jest jednym z największych i najnowocześniejszych zakładów w północno zachodniej Polsce i wymierne korzyści wynikające z weryfikacji badań symulacyjnych, prowadzonych przez młodych naukowców w warunkach przemysłowych z wykorzystaniem surowca mięsnego, to zaś gwarantuje rzetelne wyniki ugruntowane w realnych zjawiskach występujących podczas procesu wędzenia. Mgr inż. Tomasz Borowy Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4 2012(3) 59