POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Temat: Mrożona żywność wygodna: jakość wyrobów i jej uwarunkowania, przechowywanie i przygotowanie do spożycia. Prowadzący: dr inż. Zenon Bonca Wykonał: Rafał Andrzejczyk sem.ix SUCHiK 2009/2010
1.Definicja żywności wygodnej Termin żywność wygodna pochodzi od angielskiego wyrażenia convenience food i oznacza grupę produktów spożywczych, która dzięki odpowiedniemu przetworzeniu pozwala na szybkie i łatwe przygotowanie ich do spożycia. Najpopularniejszym rodzajem tej żywności jest mrożona żywność wygodna. Przykład produktu tego typu pokazuje rys. 1 Rys.1 Zestaw warzyw mrożonych firmy Hortex[4] 2.Etapy przygotowania żywności do spożycia Proces przygotowania żywności tego typu obejmuje następujące etapy : Ad.1 1. Obróbkę wstępna do fazy półproduktów, 2. Obróbkę cieplną potraw lub ich składników, 3. Obróbkę końcową obejmującą procesy dozowania, pakowania, zamrażania. Obróbka wstępna polega na wykonywaniu takich procesów jak: rozbiór tusz na elementy kulinarne, wykrawanie, zamrażanie w blokach, filetowanie ryb, dzielenie tuszek drobiu, zamrażanie warzyw. Większość dużych zakładów produkcyjnych pracuje w kooperacji z innymi wyspecjalizowanymi jednostkami, w których przeprowadzane jest większość procesów związanych z obróbką wstępną. Sytuacja ta związana jest z konieczność ograniczenia kosztów i czasu produkcji, gdyż zlokalizowanie jej w jednym zakładzie wiązało by się ze zbyt dużymi kosztami inwestycyjnymi.
Rys.2 Rozbiór tusz na elementy [5] Ad.2 Obróbka cieplna obejmuje wszystkie procesy związane z wymuszona wymianą ciepła pomiędzy produktami i środowiskiem, zarówno te związane z doprowadzaniem jak i odprowadzaniem ciepła. Przed zamrożeniem produktu jednak musi on być poddany procesom kulinarnym, w których konieczne jest dostarczenie stałej lub zmiennej energii cieplnej w celu uzyskania określonych parametrów procesu. Najważniejsze z nich to temperatura i czas działania, które są dobierane na podstawie kompromisu pomiędzy wydajnością procesu i jakością potraw. Praktyka kulinarna wyróżnia dwie podstawowe metody obróbki cieplnej: Obróbka ciepłem suchym odbywa się w środowisku tłuszczu lub przepływającego powietrza o temperaturze 200-250ºC, obejmuje pieczenie, smażenie, grillowanie, frytowanie. Ze względu na ilość tłuszczu wyróżniamy: obróbkę zanurzeniową w kąpieli frytury ( pod ciśnieniem tzw. broasting), stykową w małej ilości tłuszczu (rys.3), beztłuszczową np. na rusztach z wykorzystaniem wytopionego z potrawy tłuszczu,
Rys. 3. Smażenie stykowe[7] Dodatkowo wyróżniamy dosmażanie mięsa o wstępnie zarumienionej skórce oraz poddawanie produktów działaniu prądów o wysokiej częstotliwości. Stan pełnej obróbki metodami suchymi uzyskuje się przy temperaturze wewnętrznej mięsa wołowego 65-70ºC, wieprzowego 75ºC, baraniego 70-120ºC natomiast temperatury obróbki cieplnej ryb wynoszą 60-65ºC. Obróbkę ciepłem mokrym prowadzi się w niższych temperaturach tj. 70-120ºC i trwa ona zwykle dłużej niż sucha, wyjątek stanowi pieczenie. Środowiskiem przenoszącym ciepło jest woda, para wodna lub nawilgocone powietrze. Podstawowymi procesami obróbki ciepłem mokrym są: Gotowanie (rys.4), Duszenie (gotowanie pod przykryciem w małej ilości płynu z dodatkiem tłuszczu), Garowanie (obróbka w temperaturze poniżej punktu wrzenia Rys. 3. Gotowanie na parze [6]
Podczas obróbki ciepłem suchym oprócz konwekcji i przewodzenia ważne miejsce zajmuje również zjawisko promieniowania. Natomiast w obróbce ciepłem mokrym na intensywność procesu może wpływać kondensacja. Dzięki podwyższeniu kondensacji par możemy przyspieszyć szybkość zachodzących procesów, czas ich trwania jest jak już wspomniano stosunkowo długi w porównaniu do obróbki ciepłem suchym. Proces gotowania można również przyspieszyć poprzez jego zautomatyzowanie i gotowanie pod ciśnieniem.jeżeli np. użyjemy zbiorników hermetycznych to przy nadciśnieniu 0.1 MPa uzyskamy podwyższenie temperatury wrzenia o 20K. Należy jednak pamiętać żeby nie przekraczać przy gotowaniu ciśnienia 200 kpa, gdyż stwarza to ryzyko denaturacji białek i zniszczenia witamin. Możliwe jest również gotowanie w tzw. podciśnieniu 30-40 kpa w temperaturze 70-75ºC. Należy pamiętać jednak, że oprócz otrzymania wysokiej jakości sensorycznej i odżywczej takich potraw użyta do ich przyrządzenia temperatura nie ma wystarczających właściwości bakteriobójczych. Oprócz tego uzyskany produkt ma obniżoną trwałość. Technologia obróbki cieplnej oparta jest na zautomatyzowanych stanowiskach wyposażonych w przemysłowe urządzenia. Maszyny te można podzielić ze względu na sposób doprowadzenia ciepła: przez konwekcje w cieczy, parze lub gazie, przez przewodzenie, za pomocą fal elektromagnetycznych, Można je również podzielić ze względu na rodzaj na zasilane: energią chemiczną paliw, energią pary ze źródeł zewnętrznych, energią elektryczną. W nowoczesnych zakładach produkcyjnych nie stosuje się już urządzeń działających okresowo. Popularne są systemy transferowe, przykład takiego rozwiązania prezentuje rys.4: Rys.4 Schemat działania urządzenia transferowego do ciągłego smażenia 1-dozowanie ręczne, 1a-dozowanie automatyczne, 2-pojemnik do smażenia, 3-kapiel w tłuszczu, 4-układ grzejny, 5-zbiornik tłuszczu, 6-układ odbioru produktów, 7-układ wentylacyjny[1]
Działanie tego automatu polega na tym, że w kilkunastu zasobnikach napełnianych produktem, które są przesuwane poziomo przez zbiorniki z gorącym tłuszczem o regulowanej temperaturze. Zbiorniki te po upływie określonego czasu wyjeżdżają do góry zrzucają ładunek a następnie podjeżdżają do punktu załadunku. Zautomatyzowanie procesów obróbki cieplnej pozwoliło na: skrócenie czasu, zmniejszenie energochłonności, zmniejszenie strat masy, zmniejszenie straty ważnych żywieniowo składników, polepszenie walorów sensorycznych produktów, Ad.3 Końcowa faza mrożonych produktów przetworzonych obejmuje operacje: dozowania, pakowania, zamrażania. Dozowanie i pakowanie odbywa się zwykle po ówczesnym wychłodzeniu na specjalnych liniach produkcyjnych. Rys.5 Dozownik wibracyjny do mrożonek[8] Rys.5 Maszyna pakująca [8]
Maszyna przedstawiona na rys.5 umożliwia dozowanie i pakowanie produktów żywnościowych w opakowania z tworzyw sztucznych i kartony. Ze względu na zróżnicowane kształty oraz różny czas ich zamrażania do temperatury -18ºC nie jest możliwe, ze względu na czynniki ekonomiczne i technologiczne, skonstruowanie uniwersalnej linii do pakowania. Stąd też obecnie dąży się do zamrażania określonych grup produktów i towarów. Obecnie często stosowane są również aparaty do zamrażania kriogenicznego. Najczęściej służą do tego celu zamrażarki bębnowe (rys.5) umożliwiają one indywidualne zamrażanie drobnych cząstek produktów i namrażanie na nich warstewki sosu. Odbywa się to w ten sposób, że po wymieszaniu stałych składników do obracającego się bębna wtryskuje się w kontrolowany sposób ciekły azot, zamrażając luzem produkt. Rys.6 Mieszarka bębnowa[1] 3.Jakość wyrobów i jej uwarunkowania Podstawowym warunkiem jakości składowanego wyrobu jest korelacja pomiędzy temperaturą jego składowania, a czasem. Dania gotowe stanowią tu specyficzną grupę produktów, gdyż zachodzące w nich mechanizmy biologiczne i chemiczne są również uwarunkowane wcześniejszą obróbka wstępną i obróbką cieplną. Obróbka cieplna powoduje wielorakie zmiany w produktach między innymi : oddziałuje na ich cechy fizyczne, skład chemiczny,
mikroflorę, wartość żywieniową, wartość funkcjonalną, wartość odżywczą. W mrożonych daniach gotowych, jak na to wskazuje sama nazwa, dochodzi również do zmian w wyniku zamrażania. Najważniejsze zmiany dotyczą : konsystencji składników stałych; zmiany walorów sensorycznych- dotyczą one często zmian w intensywności aromatu niektórych stosowanych przypraw naturalnych. Lekki spadek intensywności wykazują majeranek, gałka muszkatołowa, papryka, gorczyca, anyż, liście laurowe. Pewne nasilenie zaś obserwuje się u estragonu, kopru, tymianku. Szczególnie podatna na zmiany jakości w wyniku zamrażania jest cebula; straty wartości żywieniowych- poważne straty w produktach gotowych występują jeszcze w fazach produkcji wstępnej w wyniku wyługowania przez wodę, zniszczenie pod wpływem ciepła, procesów utleniania. Warto jednak wspomnieć o typowych stratach spowodowanych procesem zamrażania. W warzywach największe są straty witaminy C dochodzą one do 33%, straty witamin B 1 B 2 dochodzą do 10-20%. Podczas przechowywania zamrożonych produktów stwierdza się też pewien spadek przyswajalności i zawartości aminokwasów. Na rys.7 przedstawiono poglądowo zależność czasu życia produktu, rozumianego jako aktywność mikrobiologiczną: Rys.7 Poglądowa zależność długości życia produktu od temperatury składowania[10] Zgodnie z powyższym rysunkiem po zamrożeniu produktu, całkowita aktywność mikrobiologiczna przestaje zachodzić w temperaturze -18ºC. Dla tej temperatury termin przydatności do spożycia jest najdłuższy. Jednak średnio przy podwyższeniu temperatury do -17ºC termin przydatności do spożycia skraca się do 3 tygodni, a w temperaturze -6ºC termin ten wynosi cztery dni. Podstawowymi warunkami dobrej jakości mrożonej żywności są: czyste, zdrowe i wysokiej jakości surowce, właściwa obróbka wstępna, odpowiednie parametry zamrażania i przechowywani właściwe opakowania.
Przy starannym przestrzeganiu zasad dobrej praktyki produkcyjnej mrożona żywność na ogół dobrze zachowuje jakość. Należy jednak pamiętać, że w niskich temperaturach w czasie chłodniczego przechowywania przemiany fizyczne, chemiczne i biochemiczne postępują nadal w zwolnionym tempie, powodując stopniowe obniżanie jakości mrożonych produktów. Charakter zachodzących zmian zależy od specyfikacji produktu i zastosowanej technologii utrwalania. 4. Przechowywanie mrożonej żywności gotowej Gotowe produkty żywnościowe są przechowywane, po ówczesnym zapakowaniu w najczęściej hermetyczne opakowania wykonane z tworzyw sztucznych (rys.8), w komorach chłodniczych. W takiej sytuacji musimy brać pod uwagę dwa główne parametry mogące wpływać na ich trwałość mianowicie wilgotność i temperaturę. Wilgotność powietrza w niskich temperaturach ustala się samorzutnie zgodnie z ogólnym bilansem ciepła i wilgoci, w normalnych warunkach kształtuje się w zakresie 95-98%. Parametrem decydującym jest temperatura, która charakteryzuje przebieg procesów fizycznych, kinetykę reakcji chemicznych i biochemicznych oraz aktywność życiową mikroorganizmów. Funkcją temperatury przechowywania jest trwałość produktów zmrożonych, tj. czas, w którym zmiany jakościowe nie wykraczają poza założony zakres. Za maksymalną temperaturę długookresowego przechowywania produktów żywnościowych głęboko zamrożonych w odpowiednich urządzeniach przemysłowych uważa się aktualnie w skali światowej temperaturę -18 C i niższą. W nowoczesnych obiektach chłodniczych powszechnie stosuje się temperaturę -30 C, a ostatnio jeszcze niższą dla towarów szczególnie podatnych na zmiany jakościowe (np. niektóre gatunki ryb). Jako optymalne należy traktować temperatury przechowywania zapewniające uzyskanie wymaganego poziomu trwałości mrożonej żywności. Rys.8 Sposób pakowania mrożonej żywności wygodnej[9] Oczywiście zamknięcie produktu w opakowaniu hermetycznym zapewnia większą odporność na zakażenie mikrobiologiczne. Często stosuje się też zwykłe opakowania i
kartony, które w większym stopniu maja chronić produkt przed uszkodzeniami mechanicznymi. W celu zapewnienia zakładanej funkcji ochronnej opakowanie musi wykazywać następujące cechy użytkowe: nieprzepuszczalność wobec pary wodnej, gazów lotnych, substancji aromatycznych, zabezpieczenie przed wtórnym zakażeniem mikrobiologicznym, zabezpieczenie przed działaniem szkodników, zakurzeniem i zabrudzeniem, wytrzymałość mechaniczną, odporność na czynniki zewnętrzne, obojętność pod względem chemicznym, stałość podstawowych właściwości w szerokim zakresie temperatur, możliwość formowania, dozowania i pakowania w urządzeniach mechanicznych i automatycznych, Jak dotąd nie wprowadzono do użytku opakowania spełniającego wszystkie wyżej wymienione kryteria. Często też producenci w procesie technologicznym, w celu ograniczenia kosztów stosują opakowania tańsze nie zapewniające dostatecznej ochrony. Relację kosztów w stosunku do stopnia ochrony przedstawia rys.9. Rys.9 zależność pomiędzy ponoszonymi nakładami a i poziomem powstających strat b w procesach pakowania produktów [1] Obecnie coraz częściej stosuje się w pełni zautomatyzowane systemy umożliwiające ograniczyć straty związane z uszkodzeniami mechanicznymi i samym procesem pakowania. Pozwala to również na przyspieszenie procesu i zmniejszenie prawdopodobieństwa błędów w szczelności opakowań.
5. Podsumowanie Żywność chłodzona i mrożona zyskuje coraz większą popularność nawet w tradycyjnych gospodarstwach domowych. Zamrażanie jest bardzo dobrą metodą utrwalenia żywności wygodnej. Produkty zachowują większość składników odżywczych i soli mineralnych, proces powoduje jednak częściową utratę witamin wrażliwych na temperaturę (C i B). Żywność ta jest bezpieczna dla konsumenta jeżeli zachowane są stałe warunki chłodnicze w okresie przechowywania, transportu i dystrybucji. Żywność wygodna chłodzona (wyroby garmażeryjne) ma wartość odżywczą zbliżoną do żywności tradycyjnej. Może jednak stwarzać wiele zagrożeń zdrowotnych związanych z możliwością zakażeń mikrobiologicznych. Takie produkty wymagają ścisłego przestrzegania terminu ważności i stałej temperatury przechowywania (poniżej 3 o C).
6. Literatura. [1] Gruda Z., Postolski J.: Zamrażanie żywnośc,.wyd. Nauk-Tech, Warszawa 1985 [2] Sikora T., Towaroznawstwo żywności, WSz i P, Warszawa 2004 [3] Świderski F., Żywność wygodna i żywność funkcjonalna, WNT, Warszawa 2006 [4] www.hortex.pl [5] www.kazimierowicz.com.pl [6] www.kulturystyka.pl [7] www.magicznakuchnia.blox.pl [8] www.unimasz.eu.pl [9] www.plastech.pl [10] www.invenview.pl