Podstawy procesu wędzenia - W.I.Kurko [1963 r.]

Maxell · 1 Stycznia 2016

SPIS TREŚCI

Przedmowa

Wstęp

Rozdział I. Fizykochemiczne zasady wytwarzania dymu wędzarniczego

Budowa, skład i własności drewna

Spalanie drewna i wytwarzanie dymu

Chemizm wytwarzania dymu

Wpływ warunków wytwarzania na skład dymu

Dym jako aerozol

Czynniki wpływające na gęstość dymu

Rozdział II. Wędzenie i rola składników dymu

Przenikanie składników dymu w głąb produktu

Określenie stopnia uwędzenia produktów

Składniki dymu wpływające na smak i zapach wędzonych produktów Przeciwutleniające działanie procesu wędzenia

Własności bakteriobójcze dymu

Wysychanie produktów i ubytki wagowe

Czynniki wpływające na barwę powierzchni wędzonych produktów

Czynniki wywołujące zmiany barwy w głębi wędzonych produktów

Zmiany chemiczne i fizykochemiczne zachodzące w produktach podczas ich wędzenia

Zmiany w strukturze histologicznej tkanek

Rozdział III. Charakterystyka zasadniczych urządzeń stosowanych przy wędzeniu

Generatory dymu wędzarniczego

Komory wędzarnicze

Rozdział IV. Wędzenie elektrostatyczne (w polu elektrycznym wysokiego napięcia)

Teoretyczne założenia wędzenia elektrostatycznego

Polepszenie wskaźników organoleptycznych produktów wędzonych metodą elektrostatyczną

Przenikanie składników dymu w głąb produktu

Urządzenia do wędzenia elektrostatycznego

Ekonomika i perspektywy zastosowania wędzenia elektrostatycznego

Rozdział V. Obróbka produktów za pomocą preparatów wędzących

Preparaty wędzące

Właściwości preparatów wędzących

Technologia wędzenia mokrego

Możliwości intensyfikacji i mechanizacji wędzenia przy wykorzystaniu preparatów wędzących

Chemiczno-technologiczne podstawy procesu wędzenia bez dymu

PRZEDMOWA

W celu zwiększenia trwałości różnych artykułów spożywczych oraz nadania im specyficznego smaku i zapachu od najdawniejszych czasów stosowano wędzenie. Wiedza o tej dziedzinie technologii ograniczała się jednak w zasadzie tylko do nabytej wprawy. Można bez przesady powiedzieć, że do niedawna niewiele wiedziano o mechanizmie wędzenia, o chemizmie składników dymu i o fizykochemicznych zjawiskach zachodzących w produktach podczas wędzenia. Dopiero w ostatnich latach zaczęły się pojawiać pewne dane dotyczące tych zagadnień. Lecz i te wiadomości, będące rezultatem wycinkowych badań wykonywanych w różnych krajach i na różnych obiektach, są na tyle niepełne, że praktycznie rzecz biorąc trudno jest z nich korzystać.

W pracy niniejszej uczyniono próbę przeglądu istniejących osiągnięć, gromadząc w tym celu, w miarę możności, jak największą ilość prac naukowo-badawczych, zarówno wczesnych jak i późniejszych. Systematyzując i krytycznie uogólniając posiadany materiał starano się dać jak najbardziej dokładny i pełny obraz zjawisk składających się na chemię i fizykochemię procesów wędzenia.

W związku z tym w książce zostały podane materiały dotyczące zarówno wędzenia produktów mięsnych jak i ryb, ponieważ zjawiska chemiczne zachodzące w tych produktach podczas wędzenia są w zasadzie jednakowe.

W pracy niniejszej opisano także procesy wytwarzania dymu, jego skład, własności i sposób oddziaływania na produkty poddawane wędzeniu oraz zmiany zachodzące w produkcie w rezultacie takiego oddziaływania.

W książce wykorzystano materiały z badań przeprowadzonych w ostatnich latach w Związku Radzieckim i za granicą oraz rezultaty badań przeprowadzonych przez autora przy współpracy L.F. Kelmana i A.A. Kużniecowej.

WSTĘP

Wędzenie rozumiane jest zazwyczaj jako obróbka artykułów spożywczych, przede wszystkich mięsnych i rybnych, dymem uzyskiwanym podczas powolnego spalania drewna lub trocin. Zasadniczym celem tej obróbki jest nadanie produktom nowych właściwości smakowych i zwiększenie ich trwałości podczas przechowywania.

Według zdania akademika B. A. Rybakowa (Instytut Historii Materialnej Kultury Akademii Nauk ZSRR) obróbka mięsa i ryb dymem, podobnie jak i suszenie, było stosowane już w epoce kamiennej. Wiadomo na przykład, że we Francji centralnej, w grotach z epoki kamiennej, były znalezione zapasy wędzonych pokarmów mięsnych i rybnych, przy czym, ryby były preparowane (oddzielona głowa itp.). Przy rozkopywaniu nad środkową Wołgą osiedli z epoki brązu znaleziono przechowalnie dla pokarmów mięsnych, najwidoczniej dla mięsa konserwowanego. Analogiczne wnioski wyciągają i inni badacze (211). O stosowaniu różnych sposobów przechowywania ryb i mięsa, w czasach antycznych świadczy cały szereg znalezisk archeologicznych (kadzie do solenia ryb itp.). Obróbka produktów dymem znana była narodom słowiańskim w X— XII wieku (100).

Wędzenia produktów dokonywano nad ogniskiem. Ten sposób istnieje do chwili obecnej (rybacy, myśliwi). Nieskomplikowane sposoby wędzenia są dość szeroko rozpowszechnione także w warunkach domowego przygotowywania, produktów wędzonych.

W naszych czasach wędzenie stało się jednym z najbardziej rozpowszechnionych sposobów technologicznych, stosowanych w produkcji licznych wyrobów z mięsa i ryb.

W szeregu państw poddaje się wędzeniu, w tej lub innej formie, do 40% wytwarzanych produktów mięsnych. W ZSRR corocznie wytwarza się około 80 000 ton wędzonych przetworów rybnych, a około 1/3 produktów mięsnych poddaje się obróbce dymem (wędzenie gorące, zimne). Oprócz produktów mięsnych i rybnych wędzi się niektóre gatunki serów (wędzony ser topiony w osłonce, ser salami itp.). Można poddawać obróbce dymem także owoce, warzywa, a nawet przetwory zbożowe i mleko (23, 100, 296, 324).

Obróbka dymem z jednoczesnym częściowym podsuszeniem, Szczególnie podczas wędzenia, na zimno, jest jednym ze sposobów

konserwowania produktów. Dzięki częściowemu odwodnieniu, wprowadzeniu soli i przeniknięciu składników dymu, posiadających własności antyseptyczne, trwałość produktów mięsnych znacznie wzrasta.

Wędzenie jest także skutecznym sposobem zabezpieczającym przed psuciem się tłuszczów, znajdujących się w produktach spożywczych.

Własności wędzonego produktu zależą od wielu czynników biorących udział w procesie wędzenia, a mianowicie od temperatury produktu, od sposobu jego przygotowania, stanu przed wędzeniem itd.

Najbardziej charakterystyczne cechy wędzonego produktu powstają przede wszystkim w rezultacie osadzania się dymu na powierzchni i przenikania go w głąb produktu. Składniki dymu zabarwiają powierzchnię produktów na ładne brązowe lub złociste odcienie, nadają im specyficzny zapach i smak i zapewniają przeciwutleniający i bakteriobójczy efekt wędzenia.

Proces wędzenia składa się z następujących czynności: wytwarzanie dymu, przygotowanie produktów do wędzenia, obróbka produktów dymem (właściwe wędzenie) oraz obróbka produktów po zakończeniu właściwego wędzenia.

W zależności od temperatury panującej w komorze wędzarniczej rozróżnia się wędzenie zimne i gorące. W niektórych krajach jest używane niekiedy określenie „wędzenie ciepłe". Nie ma jednolitych sposobów wędzenia. W każdym kraju istnieją odmienne warunki wędzenia.

Oprócz wędzenia zimnego i gorącego są stosowane w niektórych krajach różne warianty tych sposobów, np. dwu- albo trzykrotna zmiana warunków obróbki dymem oraz tzw. wędzenie wilgotne (Feuchtrauchverfahren).

W ostatnich latach zajęto się opracowaniem zupełnie nowych sposób wędzenia, tzw. Wędzenia elektrostatycznego (lub wędzenia w polu wysokiego napięcia elektrycznego) i bezdymnego (za pomocą preparatów wędzarniczych).

Ponieważ konserwujące działanie samego wędzenia nie jest wystarczające, przeto produkty przeznaczone do długotrwałego przechowywania poddawane są uprzednio soleniu różnymi sposobami (solenie suche, mokre, mieszane), w zależności od ich właściwości i technologii (3, 23, 54, 209, 287). Przydatność konsumpcyjną produktów trwałych (chodzi tu o produkty wędzenia zimnego), osiąga się w rezultacie połączonego współdziałania szeregu czynników: przenikania i wzajemnego oddziaływania składników dymu oraz w wyniku złożonych procesów enzymatycznych i fizykochemicznych, powoli przebiegających w samym produkcie, ustających po pewnym czasie po uwędzeniu (np. podczas suszenia lub dojrzewania kiełbas trwałych). Przydatność konsumpcyjną produktów wędzonych na gorąco uzyskuje się przeważnie w rezultacie działania ciepła (temp. 70—100°C).

Niezbędny stopień zmian substancji białkowych, odpowiadający stanowi kulinarnej gotowości produktu wędzonego na gorąco, osiąga się stosunkowo prędko, przy czym wysoka temperatura zapewnia dodatkowe działanie bakteriobójcze. Pomimo krótkiego czasu wędzenia na gorąco, produkt nabywa (chociaż nie w takim stopniu jak w przypadku wędzenia zimnego) charakterystycznych, organoleptycznych cech produktu wędzonego.

Produkty wędzone na gorąco charakteryzują się mniejszą trwałością niż wędzone na zimno i nie nadają się do długiego składowania, głównie wskutek mniejszego odwodnienia.

Niniejsza książka poświęcona jest zasadniczo procesowi wędzenia produktów spożywczych. Autor starał się nie przytaczać szeroko znanych materiałów z zakresu technologii przygotowania produktów przed wędzeniem (solenie mięsa i ryb), teorii suszenia oraz niektórych innych zagadnień dostatecznie naświetlonych w monografiach i podręcznikach technologii mięsa i ryb. W książce omówione są tylko niektóre zagadnienia, dotyczące technologii wędzenia, a przede wszystkim nowe sposoby wędzenia w polu elektrostatycznym oraz zastosowanie preparatów wędzarniczych.

ROZDZIAŁ I

FIZYKOCHEMICZNE ZASADY WYTWARZANIA DYMU WĘDZARNICZEGO

BUDOWA, SKŁAD I WŁASNOŚCI DREWNA

Od jakości drewna (odmiana botaniczna, skład masy organicznej, budowa, wilgotność itp.) zależy skład chemiczny oraz własności fizykochemiczne i inne dymu wędzarniczego.

Z morfologicznego punktu widzenia drewno jest uporządkowanym systemem komórek, naczyń (u gatunków liściastych), międzykomórkowych kanałów przewodów żywicznych (u gatunków iglastych) i innych elementów.

Zasadniczym elementem budowy drewna jest komórka. Komórki drewna mają cienkie błony pierwotne z przylegającymi wewnątrz błonami wtórnymi i oddzielającą blaszką środkową.

Sok wypełniający żywe komórki warstwy kambium. i bielu jest roztworem wodnym różnych związków organicznych (soli, węglowodanów, garbników, substancji białkowych itp.). Komórki drewna z części twardzielowej w zasadzie są martwe i pozbawione soku komórkowego. Skład chemiczny drewna różnych gatunków (tabl. 2) jest podobny (101).

Pomimo niewielkich różnic w składzie chemicznym, wartość kaloryczna drewna różnych gatunków waha się w znacznej mierze. Kaloryczna wartość lipy, sosny i osiki wynosi odpowiednio 5075, 4818 i 4695 kcal (92). Zdolność palenia się różnych gatunków drewna zależy, przy jednakowych warunkach, od jego gęstości, czyli ciężaru właściwego.

Różnice w ciężarze właściwym i w budowie morfologicznej drewna różnych gatunków wpływają w sposób istotny na charakter spalania. Przy bardziej luźnej strukturze morfologicznej drewna tlen szybciej dociera do płonących cząstek, w rezultacie czego w drewnie o mniejszym ciężarze właściwym substancje organiczne łatwiej ulegają rozkładowi termicznemu. Tworzy się przy tym płomień dłuższy, niż w przypadku spalania drewna bardziej zwartego. Do drewna zwartego trudniej dociera tlen, tworzy się więcej węgla, gdyż palenie przebiega wolniej; mniejsza jest strefa palenia się, a w dymie jest więcej substancji lotnych.

W zależności od ciężaru właściwego dzieli się drewna różnych gatunków na trzy grupy. Do pierwszej grupy zalicza się: brzozę, buk, jesion, wiąz zwyczajny, grab, klon, dąb; do drugiej — sosnę, olchę; do trzeciej — świerk, cedr, jodłę, osikę, lipę, topolę, wierzbę.

Drewna grupy pierwszej są najlepsze, gdy w jednostce objętości zawierają większą masę.

Na jakość dymu wędzarniczego istotny wpływ ma wilgotność drewna. Zależy ona od wieku, gatunku drewna i czasu ścięcia. Drewno drzew liściastych zawiera mniej wody niż iglastych. Drewno pochodzące z drzew młodych zawiera więcej wody niż drewno z drzew starych tego samego gatunku.

W zależności od wilgotności rozróżnia się drewno suche (zawartość wody do 20%), półsuche (zawartość wody 21 do 33%) i mokre (zawartość wody powyżej 33%).

Drewno różnych gatunków ma niejednakową zawartość substancji organicznych. Jak widać z tablicy 4, do głównych substancji organicznych drewna należy celuloza, pentozany i lignina. Z tych związków są zbudowane w zasadzie ścianki komórek i błony komórkowe, tj. szkielet drewna. Celuloza, hemicelulozy (składające się głównie z pentozanów i heksozanów) i lignina stanowią 90— 95% ciężaru absolutnie suchego drewna.

Związki ekstrahujące się składają się z olejków lotnych, kwasów, barwników, garbników, soli mineralnych, związków organicznych, azotowych i innych.

Składniki dymu wędzarniczego powstają głównie z celulozy, hemicelulozy i ligniny.

Celuloza jest wielkocząstkowym polisacharydem o wzorze sumarycznym (C₆H₁₀O₅)_n.

Cząsteczki jej są utworzone z długich łańcuchów reszt glikozy połączonych wiązaniami glikozydowymi.

Ciężar cząsteczkowy celulozy wynosi około 1 500 000.

Włókno celulozowe ma złożoną budowę micelarną; większa część łańcuchów składa się z silnie zorientowanych odcinków krystalicznych, a mniejsza (10—30%) — z celulozy bezpostaciowej, gdzie łańcuchy nie są uporządkowane. Podczas ogrzewania w obecności powietrza do temp. 284°C, pomimo zbrunatnienia, uporządkowana struktura krystaliczna celulozy nie ulega zmianom. Przy dalszym zwiększaniu temperatury celuloza początkowo przechodzi w stan bezpostaciowy (195), a następnie ulega głębokim zmianom chemicznym.

Podczas termicznego rozpadu celulozy tworzy się mieszanina węglowodanów, będących szczątkami polisacharydów. Nie tworzy się natomiast alkohol metylowy, którego obecność stwierdzono w dymie ze spalonego drewna. W związku z tym należy przypuszczać, że źródłem metanolu jest inna substancja chemiczna drewna.

Lignina występuje zarówno w drewnie drzew liściastych, jak i iglastych. Dwie trzecie tej substancji znajduje się w blaszce środkowej, pozostała część — we wtórnych błonach komórek drewna.

Dokładnego wzoru ani też ciężaru cząsteczkowego ligniny dotychczas nie ustalono. Przypuszcza się, że jej ciężar cząsteczkowy wynosi kilka tysięcy. Cechą charakterystyczną chemicznej budowy ligniny jest obecność w niej grup metoksylowych (—OCH_:!), które stanowią 85—90% wszystkich grup metoksylowych drewna. Podczas hydrolizy drewna z grup metoksylowych ligniny tworzy się alkohol metylowy:

R—OCH₃ + HOH -> R—OH + CH₃OH

Lignina posiada także grupy hydroksylowe (—OH), karbonilowe (—CO) i inne. Większość badaczy uważa, że lignina posiada budowę cykliczną. Tłumaczy się to tym, że lignina jest bardziej odporna na działanie wysokiej temperatury niż celuloza, mająca budowę heterocykliczną (rozpad celulozy zaczyna się w temperaturze około 290°, ligniny przy 350°). Z ligniny, w porównaniu z celulozą, tworzy się mniej mieszaniny parowo-gazowej, a więcej węgla (odpowiednio 60 i 25%). Dowodem cyklicznej budowy ligniny może być także tworzenie się z niej, przy łagodnych metodach utleniania, różnych połączeń aromatycznych (wanilina, aldehyd Syringa (164), kwasy aromatyczne itp.).

Hemicelulozy występują głównie w blaszce środkowej, a częściowo także w błonach wtórnych komórek drewna.

W skład hemicelulozy wchodzą głównie pentozany (C₅H₈O₄)_n i heksozany (C₆H₁₀O₅)_n; hemicelulozy łatwo ulegają hydrolizie, przy czym tworzą się cukry proste (160):

(C₅H₈O₄)_n +n-H₂0-------- >(C₅H₁₀0₅)_n pentozy

(C₅H₁₀0₅)_n + n- H₂O------- >(C₆H₁₂O₆)_n heksozy

Poniżej jest podana zawartość hemicelulozy w drewnie różnych gatunków (101):

Gatunek Zawartość

drewna hemicelulozy

w %

Sosna 21,48

Świerk 20,67

Brzoza 21,81

Buk 22,15

Dąb 24,99

Osika 23,38

Olcha 19,55

Jabłoń 37,28

Morela 38,68

Grusza 31,31

Z przytoczonych danych wynika, że najwięcej hemicelulozy występuje w drewnie drzew owocowych. Tym widocznie tłumaczy się fakt, że używając do wędzenia drewna drzew owocowych (np. zeschniętych drzew owocowych) uzyskuje się produkty szczególnie wysokiej jakości.

SPALANIE DREWNA I WYTWARZANIE DYMU

Spalanie się drewna jest procesem utleniania składowych jego części do dwutlenku węgla (CO₂) i wody (H₂O). Do uzyskania tego procesu niezbędna jest dostateczna ilość utleniacza (tlen) i ogrzanie drewna do określonej temperatury.

Podczas nagrzewania drewna bez dostępu tlenu następuje termiczny rozkład masy drzewnej (piroliza), w rezultacie czego tworzy się węgiel, gazy, woda i lotne substancje organiczne.

Zgodnie z teorią T. F. Knorre i innych uczonych (46, 107) proces spalania masy drzewnej można przedstawić w sposób następujący.

W początkowej fazie ogrzewania masy drzewnej wyparowuje zawarta w niej woda. Dalej następuje termiczny rozkład części składowych. Składniki masy drzewnej zawierają w swoich cząsteczkach znaczną ilość tlenu i dlatego ulegają rozpadowi przy niezbyt wysokich temperaturach. Tworzenie się substancji lotnych rozpoczyna się w temperaturze 160°C i osiąga maksimum (do 85% w stosunku do suchego drewna) w temperaturze 300°C.

Produkty początkowego rozpadu masy drzewnej przechodzą w rezultacie złożonych procesów utleniania i redukcji w stan gazu i w tej postaci mogą łatwo mieszać się z cząsteczkami tlenu, tworząc z nim łatwopalną mieszaninę, zapalającą się w określonych warunkach (nadmiar tlenu, dostatecznie wysoka temperatura). W zależności od składu jakościowego masy drzewnej temperatura zapłonu drewna wynosi 250—350°C.

Zgazyfikowane produkty ulegają spaleniu w zewnętrznej warstwie płomienia, natomiast wewnątrz plamienia lotne produkty pirolizy przekształcają się w gazy.

Świecenie płomienia jest spowodowane rozgrzanymi cząsteczkami węgla, spalającymi się przy nadmiarze tlenu do C0₂; zjawisko to zachodzi w zewnętrznej warstwie płomienia. Na odwrót, przy niedostatecznej ilości tlenu, gdy temperatura spalania jest stosunkowo niewielka, płomień ma kolor czerwony, przy czym z nie spalonego węgla wydzielają się znaczne ilości sadzy. Im większy jest dostęp tlenu, tym wyższa jest temperatura spalania, tym płomień jest większy i jaśniejszy.

Zewnętrzny wygląd płomienia zależy także od składu drewna, a przede wszystkim od zawartości w nim węglowodanów i żywic. Najwięcej żywic zawiera drewno sosnowe i brzozowe; podczas spalania tych gatunków tworzy się gęsty, jaskrawy płomień. Płomień drewna osiki, którego lotne związki zawierają więcej tlenku węgla, a mniej węglowodorów, jest niewielki, przeźroczysty i ma odcień niebieskawy. Podczas spalania olchy, zawierającej mało żywic, tworzy się także płomień krótki i przeźroczysty.

Przebieg termicznego rozkładu trocin podczas wytwarzania dymu można umownie przedstawić w następujących etapach.

W pierwszym etapie „świeża" trocina pod wpływem gorącej mieszaniny gazów i par oraz promieniowania cieplnego ogrzewa się do temperatury 150—160°C. W tym okresie głównie wyparowuje z niej wilgoć i nie obserwuje się zauważalnych zmian objętości.

W następnych etapach temperatura trociny nadal podwyższa się, wskutek czego następuje rozkład masy organicznej i następuje zapłon zgazyfikowanych produktów pirolizy z jednoczesnym wydzielaniem ciepła. Część lotnych związków, łącznie z pewną ilością nie spalonego węgla (sadzy), unoszona jest przez prądy konwekcyjne tworząc dym. W końcu procesu rozkładu masy drzewnej zmniejszają się w sposób widoczny rozmiary pojedynczych trocin.

Węgiel, tworzący się podczas termicznego rozkładu trocin, ogrzewany ciepłem wydzielającym się podczas utleniania się części związków lotnych, zaczyna reagować z dwutlenkiem węgla i tlenem:

C + C0₂--------------- >2CO

2CO + 0₂--------------- >2C0₂

Tworzy się przy tym niewielki, półprzeźroczysty, niebieskawy płomień spalającego się tlenku węgla.

Objętość pojedynczej trociny zmniejsza się dalej, w końcu następuje jej całkowite spalenie i tworzy się popiół. Pod wpływem wytwarzającego się ciepła zaczyna nagrzewać się następna „świeża" trocina.

Mechanizm i chemizm spalania masy drzewnej w postaci szczap, drzazg lub sterty trocin jest jednakowy. Istnieją natomiast różnice ilościowe i jakościowe w procesie właściwego spalania, tj. utleniania organicznych związków tlenem przy stosowaniu drewna opałowego lub trocin.

Spotykamy się tu z pojęciem tzw. całkowitego i niecałkowitego spalania. Podczas całkowitego spalania lotne związki w postaci par i gazów utleniają się całkowicie (czyli spalają się) do dwutlenku węgla i pary wodnej.

Przykładem całkowitego spalania się może być reakcja utleniania jednego ze składników dymu — alkoholu metylowego (CH₃OH):

CH₃OH + O₂--------- >C0₂ + 2H₂0

Analogicznie mogą przebiegać reakcje utleniania również innych związków organicznych, tworzących się podczas termicznego rozkładu drewna.

W rezultacie spalania całkowitego tworzy się mieszanina para-gaz, składająca się z dwutlenku węgla i pary wodnej, nie zawierająca składników wędzarniczych i nie przedstawiająca wartości dla wędzenia.

Aby uzyskać dym nadający się do celów wędzarniczych niezbędne jest stworzenie warunków niecałkowitego spalania drewna.

W tym celu umieszcza się, np. na palącym się drewnie, warstwę wilgotnych trocin, w rezultacie czego zmniejsza się i intensywność spalania i strefa palenia. Podczas niecałkowitego spalania następuje tylko częściowe utlenianie się lotnych związków organicznych i dym nasyca się składnikami wędzarniczymi.

Stopień utleniania produktów pirolizy drewna zależy od ilości tlenu, a także od temperatury spalania i szybkości odprowadzania związków lotnych ze strefy spalania.

Przy niedoborze tlenu utlenianie związków lotnych, na przykład alkoholu metylowego, zachodzi wg następującej reakcji:

2CH₃OH + 0₂---------- >2C + H₂0

Niespalone cząstki węgla, po wyjściu ze strefy płomienia, szybko oziębiają się i łącznie z innymi, nieutlenionymi do końca produktami rozkładu drewna, tworzą dym. Część ich osiada na ściankach komór wędzarniczych w postaci sadzy. Na źle izolowanych ściankach komór wędzarniczych osiadają także skondensowane pary lotnych związków dymu (smoła, dziegieć).

Przy bardziej głębokim, lecz także niepełnym utlenianiu substancji palnych, tworzy się tlenek węgla:

CH₃OH + O₂---------- >CO + H₂O

Zawartość tlenku węgla w dymie charakteryzuje stopień spalania.

W ten sposób ilość tlenu jest jednym z najbardziej istotnych czynników wpływających na chemiczny skład dymu, szczególnie na zmiany zawartości w nim alkoholu metylowego, aldehydu mrówkowego i kwasu mrówkowego. I tak przy ograniczonym dostępie powietrza do strefy spalania tworzy się z alkoholu metylowego aldehyd mrówkowy (formaldehyd):

CH₃OH + O₂--------->CH₂O + H₂O

Przy dostępie większej ilości powietrza i tlenu aldehyd mrówkowy utlenia się do kwasu mrówkowego:

2CH₂0 + 0₂----------- >2HCOOH

Przy nadmiarze powietrza kwas mrówkowy całkowicie utlenia się do dwutlenku węgla i wody:

2HCOOH + 0₂-------- >2C0₂ + 2H₂O

Podczas spalania innych produktów pirolizy, w zależności od stopnia utlenienia, podobnie tworzą się substancje organiczne, wpływające na skład dymu.

Od ilości dopływającego tlenu do strefy spalania zależy także temperatura spalania. W normalnych warunkach drewno w postaci szczap nie może spalać się bez płomienia, a zatem i bez wydzielania ciepła. W takim przypadku ulegają utlenieniu znacznie większe ilości związków powstających z organicznej masy drewna niż podczas spalania (tlenia się) trocin. Dlatego przy spalaniu drewna znaczna część lotnych związków nie jest wykorzystywana do wędzenia, a dym wędzarniczy składem swoim ustępuje dymowi uzyskanemu podczas powolnego spalania trocin. Posypując rozpalone drewno wilgotnymi trocinami zwiększa się ilość dymu, lecz w tym wypadku zużycie drewna jest nieekonomiczne.

Przebieg termiczny spalania (tlenia się) trocin jest znacznie łagodniejszy niż podczas spalania drewna. Pozostający po wydzieleniu się substancji lotnych węgiel spala się i tworzy niewielki płomień. Uzyskane ciepło zużywa się głównie na ogrzewanie najbliższych warstw trocin, które ulegają termicznemu rozkładowi bez dostępu tlenu, gdyż pary i gazy palącej się warstwy wypierają powietrze. Proces palenia się przebiega powoli i znaczna część produktów rozkładu termicznego nie ulega utlenieniu w płomieniu i dlatego prądami konwekcyjnymi odprowadzana jest duża ilość związków lotnych.

Przykładem niecałkowitego spalania trocin może być proces ich spalania przy swobodnym dostępie powietrza z dołu. W takim przypadku całkowicie spala się tylko najniższa warstwa trocin. Gorące pary i gazy wypierają powietrze i nagrzewają wyższe warstwy trocin, co doprowadza do suchej destylacji drewna, w rezultacie której tworzy się węgiel, gazy, para wodna i związki organiczne. Przy równomiernym doprowadzaniu świeżych trocin z góry, pali się tylko dolna warstwa węgla, tworzącego się w rezultacie suchej destylacji wyżej leżącej warstwy. Otrzymuje się przy tym dym bardziej nasycony lotnymi związkami organicznymi.

Lepszym sposobem uzyskania dymu bogatego w składniki wędzarnicze jest wytwarzanie go z trocin w generatorach dymu (wytwornicach dymu) z podgrzewaniem dymu gazem, parą lub elektrycznością i w generatorach ciernych. Uzyskuje się w ten sposób dym o zwiększonej zawartości lotnych związków organicznych, co jest uwarunkowane niskimi temperaturami wytwarzania go i nieznacznym utlenianiem pierwotnych produktów rozpadu drewna.

CHEMIZM WYTWARZANIA DYMU

Brak niestety jest prac poświęconych chemizmowi wytwarzania dymu wędzarniczego. Jednakże na podstawie rezultatów licznych badań w dziedzinie chemicznej technologii drewna można przeprowadzić szereg analogii, pozwalających uzyskać dokładne wyobrażenie o chemizmie powstawania składników dymu wędzarniczego.

Ściśle mówiąc, pirolizy drewna, a zwłaszcza poszczególnych jego składników (celulozy, ligniny), nie można uważać za identyczną

z procesem wytwarzania dymu wędzarniczego. W specyficznych

warunkach suchej destylacji drewna (zamknięte środowisko reakcji, obecność, nierozpraszającego się ciepła egzotermicznego) tworzą się substancje, których nie ma w dymie wędzarniczym. Na przykład, w płynie wędzarniczym przygotowanym z produktów pirolizy masy drzewnej znaleziono niektóre związki fenolu, nie stwierdzone w dymie wędzarniczym (237).

Należy także brać pod uwagę fakt, że nawet przy powolnym, niecałkowitym spalaniu drewna, część jego masy organicznej utlenia się całkowicie do dwutlenku węgla.

Jednakże chemiczna istota początkowego rozkładu masy drzewnej i powstawania związków organicznych, zarówno podczas suchej destylacji, jak i przy spalaniu niecałkowitym, jest jednakowa. W produktach pirolizy drewna, w warunkach zbliżonych do warunków tworzenia się dymu w generatorach dymu (np. termoliza masy drzewnej w urządzeniach gazogeneratorowych lub w próżni, gdzie powstałe początkowo związki praktycznie nie ulegają zmianom, gdyż szybko opuszczają strefę reakcji), znaleziono dużo substancji stwierdzonych także w dymie. Pozwala to na wykorzystanie danych eksperymentalnych i przypuszczeń teoretycznych o pirolizie drewna i jego części składowych do wyjaśnienia chemizmu tworzenia się zasadniczych składników dymu wędzarniczego.

W pierwszym stadium termicznego rozkładu masy drzewnej podczas nagrzewania do temp. 150—160°C zachodzi przede wszystkim znaczne wyparowanie wody. Przy podwyższeniu temperatury do 270—280°C zaczynają wydzielać się gazowe produkty rozkładu (CO₂ i CO) i niektóre lotne związki organiczne (kwas mrówkowy i octowy, aceton itp.). W temperaturze około 290°C charakter pirolizy gwałtownie się zmienia. Jeżeli do tego momentu trzeba było w celu rozkładu masy drzewnej doprowadzać ciepło z zewnątrz (rozpalanie ognia w początkach wytwarzania dymu, dodatek świeżych trocin do strefy palenia się), to rozkład masy drzewnej w temperaturze powyżej 290°C zachodzi z równoczesnym wydzielaniem ciepła. W tym okresie zachodzą zasadnicze reakcje rozkładu składowych części drewna.

Produkty rozpadu drewna składają się z niekondensujących się gazów (CO₂, CÓ), pary wodnej i lotnych związków organicznych, przede wszystkim pewnej ilości węglowodorów, metanu (CH₄) i częściowo etylenu (C₂H₄). Prócz tego prądy nagrzanych gazów porywają niewielkie ilości nielotnych substancji (smoły itp.), znajdujących się w stanie kroplowo-płynnym.

Początkowe stadium termicznego rozkładu drewna podczas spalania lub tlenia się jest, być może, podobne do pierwszego stadium suchej destylacji drewna, gdy z organicznej masy drewna tworzy się kwas mrówkowy, octowy i jego homologi (propionowy, masłowy itp.), alkohol metylowy, aceton, smoły.

Węglowodanowa część masy drzewnej (celuloza, a szczególnie pentozany) jest najmniej odporna na ogrzewanie. Już przy stosunkowo niewysokich temperaturach, w wilgotnym środowisku, zachodzi hydroliza polisacharydów:

(C₆H₁₀0₅)_n + n-H₂O---------- (C₆H₁₂O₆)_n

Później, pod wpływem wyższej temperatury i działających katalitycznie kwasów organicznych, następuje zbrązowienie, zwęglenie glikozy i tworzenie się nowych substancji.

ω-Hydroksymetylofurfurol, jako związek niestały, szybko rozkłada się na kwas lewulinowy (CH₃COCH₂CH₂COOH), kwas mrówkowy (HCOOH) i związki huminowe (159).

W tych samych warunkach, analogicznie, rozpadają się pentozany, to jest początkowo w rezultacie hydrolizy tworzą się pentozy:

(C₅H₈0₄)_n + n x H₂0-------- >(C₅H₁₀O₅)_n

Z pentoz tworzy się następnie furfurol:

Być może, że związki huminowe, które są zabarwiane, przyczyniają się także do powstawania na powierzchni charakterystycznego zabarwienia produktów wędzonych.

Z pośrednich produktów termicznego rozkładu celulozy głównym składnikiem jest lewoglikozan (C₆H₁₀O₅):

W rezultacie procesów utleniania tworzy się z lewoglikozanu woda, dwutlenek węgla, metan, etylen, aceton, kwas octowy, smoła i inne substancje organiczne (10).

Lewoglikozan został znaleziony w produktach gazyfikacji drewna przez D. W. Tiszczenko i innych (45,146) (proces gazyfikacji drewna jest zbliżony do procesu zwyczajnego spalania drewna).

Stwierdzono, że lewoglikozan tworzy się podczas działania na drewno przegrzanej pary wodnej (270°C) i łącznie z parą uchodzi ze strefy reakcji (79). Na podstawie tego można przypuszczać, że wśród cząstek aerozolu dymu drzewnego znajduje się również lewoglikozan.

Podczas suchej destylacji celulozy tworzą się węgiel, destylat i gazy. Destylat składa się głównie z wody, smoły, kwasu octowego, acetonu i innych związków organicznych, a szczególnie aldehydu mrówkowego, metyloetyloketonu, kwasu mrówkowego,

γ-walerolaktonu, furfurolu, hydroksymetylofurfurolu, furanu, metylofuranu, dwu-, trój-, czterometylofuranów, fenoli, toluenu (ślady) itd. (101).

Przypuszcza się, że kwas mrówkowy i aldehydy mogą powstać podczas rozkładu α-hydroksykwasów:

R—CHOHCOOH------- >HCOOH + R—CHO

Aldehyd octowy może powstawać w rezultacie utlenienia alkoholu etylowego:

0₂

2CH₃CH₂OH—-> 2CH₃CHO + 2H₂O

W wyniku reakcji termicznego rozkładu składowych części drewna tworzą się substancje o budowie bardziej prostej niż cząsteczki wyjściowe. Powstające podczas intensywnego rozkładu drewna niepożądane z punktu widzenia wytwarzania dymu wędzarniczego związki organiczne nie opuszczają strefy reakcji, lecz spalają się do końcowych produktów rozpadu, tj. CO₂ i H₂O. Jednakże CO₂ i H₂O mogą się tworzyć nie tylko w tym wypadku, lecz także i podczas przebiegu wtórnych reakcji, np. podczas powstawania acetonu z kwasu octowego (potwierdzają to doświadczenia nad rozkładem drewna w próżni; wykluczone są wówczas reakcje wtórne; w tych warunkach aceton się nie tworzy (10)):

2CH₃COOH-----—>CH₃COCH₃ + H₂O + CO₂

Chemizm spalania drewna w normalnych atmosferycznych warunkach jest bliższy termolizie drewna w gazogeneratorze niż procesowi suchej destylacji drewna. W gazogeneratorach, w wyniku krótkiego pobytu produktów rozpadu w strefie wysokiej temperatury, reakcje wtórne nie zachodzą. Łącznie ze strumieniem gazów strefę spalania opuszczają także nielotne substancje w stanie płynno-kroplowym.

Uczeni radzieccy (D. W. Tiszczenko i współpracownicy, A. A. Liwerowskij, E. W. Roginskaja i inni) stwierdzili obecność licznych nowych substancji, charakterystycznych dla termicznego rozkładu drewna w gazogeneratorach i podobnych urządzeniach, jak mety-loglioksal, acetol (hydroksyaceton), dwubezwodnik glikozy, lewo-glikoząn, jednomrówkowe i jednooctowe estry etylenoglikolu, pentozany, heksozany, kwasy huminowe, (hematomelanowe), kwasy uranowe (α-galakturonowy), kwasy żywicowe (prawdopodobnie tetrahydroabietynowy). W produktach suchej destylacji substancje takie nie wytwarzają się (80, 114).

Takie związki, jak metyloglioksal (CH₃COCOH), acetol (CH₃COCH₂OH), a także maltol,

wzor01str22

mające grupę acetylową —CH₃CO, można traktować jako substancje pośrednie podczas tworzenia się znacznych ilości kwasu octowego (CH₃COOH) (Jarmołajewa (37) stwierdziła, że podczas pirolizy drewna (brzozy) z grup acetylowych tworzy się 78% kwasu octowego).

Mieszanina gazów i par, tworząca się podczas termicznego rozpadu ligniny, składa się z węglowodorów (głównie z metanu i etylenu), tlenku i dwutlenku węgla, a także ż par alkoholu metylowego, acetonu i kwasu octowego, smoły i innych związków organicznych.

Podczas pirolizy ligniny tworzy się dwukrotnie więcej smoły, niż podczas pirolizy celulozy. Tworząca się z ligniny smoła składa się głównie ze związków fenolowych, w szczególności typu prostych estrów metylowych (jedno- i dwumetylowe estry pirogalolu i jego homologi, estry fenoli dwuwodorotlenowych itp.). W smole z ligniny stwierdzono także obecność eugenolu, pirokatechiny, fenolu, ortokrezolu, gwajakolu, kreozolu oraz winylogwajakolu; w smole lotnej z parą wodną — kwas p-metpksybenzoesowy.

Wydajność substancji organicznych lotnych z parą wodną, zarówno z ligniny i celulozy, jak też i z drewna, zależy od temperatury pirolizy. Przy podwyższeniu temperatury zwiększa się ilość gazów i odpowiednio zmniejsza się wydajność substancji organicznych.

Uwzględniając powyższe, najbardziej korzystne jest otrzymywanie dymu z trocin, których temperatura tlenia się jest niższa niż podczas spalania drewna w ognisku, lub też podczas wymuszonego spalania trocin w generatorach dymu bez ochładzania strefy spalania lub bez regulacji temperatury.

WPŁYW WARUNKÓW WYTWARZANIA NA SKŁAD DYMU

Jakość i skład dymu wędzarniczego zmieniają się w zależności od warunków spalania, ilości powietrza dopływającego do strefy spalania i szybkości odprowadzania dymu, temperatury, stopnia spalania, wilgotności użytego drewna itd.

Wpływ ilości powietrza doprowadzanego do strefy spalania, szybkości odprowadzania dymu i stopnia spalania. Należy przypuszczać, że niektóre związki tworzące się podczas rozkładu drewna przy suchej destylacji powinny powstawać i podczas niecałkowitego spalania drewna. Jednocześnie produkty uzyskiwane w rezultacie suchej destylacji drewna swoim składem różnią się od produktów tworzących się podczas niecałkowitego spalania drewna. W celu ustalenia składu chemicznego produktów rozkładu drewna, uzyskiwanych w obu przypadkach, badacze angielscy — Pattet A. E. i Lane F. G. (293) — przeprowadzili specjalne doświadczenia.

Do otrzymania dymu wykorzystywali oni trociny i wióry ze środkowej części dębiny o wilgotności 12—13'%. Wytwarzający się dym zbierali w postaci skroplin, smoły i stałych cząstek. Skład tego dymu przedstawiony jest w tablicy.

Z tablicy 5 wynika, że w produktach suchej destylacji drewna znajduje się więcej nierozpuszczalnej smoły i substancji pozostających w węglu i popiele. Występowanie większej ilości tych substancji przy suchej destylacji drewna jest prawidłowe, gdyż przy braku tlenu węgiel nie utlenia się do CO i CO₂. Mniejsza zawartość nierozpuszczalnych substancji smołowych w dymie jest uwarunkowana stosunkowo szybkim odprowadzaniem ze strefy spalania produktów rozpadu drewna.

Za pomocą jakościowej analizy uzyskanych produktów spalania ustalono obecność w dymie następujących substancji: aldehydów (mrówkowego i octowego), dwuacetylu, furfurolu, 5-metylofurfurolu, ketonów (aceton), alkoholi (metylowego i etylowego), kwasów (octowego, mrówkowego i ślady kwasów wrzących w temperaturze powyżej 125°C), fenoli (kwasu karbolowego i frakcji innych niezidentyfikowanych fenoli (później Simpson wykrył szereg fenolowych związków dymu: gwajakol, 4-metylo-4-propyłogwajakol,

6-alkilogwajakol, pirokatechinę, 4-metylo- pirokatechinę, pirogalol i jego estry (metylowy i dwumetylowy), p-krezol, hydrochinon (168, 298). Niektóre z wymienionych fenoli były stwierdzone przez autora w wędzonych produktach) i węglowodorów (ślady).

Stosunek pomiędzy niektórymi substancjami organicznymi w dymie, uzyskanymi podczas spalania 45,3 kg trocin dębowych i przy szybkości przepływu powietrza 22 m³/godz., przedstawia się następująco:

Rodzaj substancji Ilość substancji w %

ciężaru trocin

Aldehyd mrówkowy 0,06

Inne aldehydy (w przeliczeniu na furfurol) 0,1.9

Ketony (w przeliczeniu na aceton) 0,31

Kwas mrówkowy 0,43

Kwas octowy i inne (w przeliczeniu na kwas octowy) 1,80

Alkohol metylowy 1,04

Smoła (rozpuszczalna smoła stwierdzona w skroplinach dymu) 4,12

Woda 103,70

Razem 111,65 (wyższa wydajność składowych części dymu, w porównaniu z ilością wyjściową trocin, wynika z obecności wilgoci w powietrzu)

Z przytoczonych danych wynika, że w dymie drzewnym przeważają substancje smołowe. Dlatego niektórzy autorzy uważają, że substancje smołowe warunkują specyficzny smak i aromat wędzonych produktów. Taki wniosek jest zbyt ogólny, gdyż różne substancje smołowe znacznie różnią się między sobą zarówno właściwościami chemicznymi, jak też i fizycznymi.

Według danych Petteta i Lane'a ilość tworzących się substancji smołowych i innych w dymie w znacznym stopniu zależy od ilości powietrza, zużywanego podczas spalania drewna.

Jak widać z tabl. 6, największa ilość kwasów, alkoholu metylowego i smoły znajduje się w dymie uzyskanym przy dopływie powietrza z prędkością 22 m³/godz. Przy zwiększeniu dopływu powietrza zawartość ketonów w dymie zmniejsza się.

W produktach suchej destylacji trocin występuje mniejsza ilość smoły niż w dymie. Ilość jej w dymie zależy od ilości dopływającego powietrza i, najprawdopodobniej, od zmian zawartości w dymie innych związków organicznych. Rzeczywiście, porównując skład dymu otrzymanego przy różnym zużyciu powietrza można stwierdzić, że zawartość smoły zwiększa się, gdy zmniejsza się zawartość aldehydu mrówkowego (tabl. 6) i fenoli (tabl. 7).

Na tej podstawie przypuszcza się, że w rezultacie wzajemnego oddziaływania aldehydu mrówkowego z niektórymi fenolami tworzą się w dymie żywice fenolowo-formaldehydowe. Przypuszczenie potwierdza fakt, że żywice z dymu, szczególnie z dymu uzyskanego przy dużym zużyciu powietrza, źle się topią, odznaczają się kruchością i słabą rozpuszczalnością w rozpuszczalnikach. Przeczy to twierdzeniom, że żywicom przypada główna rola w tworzeniu aromatu i zapachu produktów wędzonych, gdyż żywice fenolowo- -formaldehydowe nie mają określonego zapachu.

Oprócz czynnika utleniającego (tlen powietrza) na skład chemiczny dymu wpływa także i szybkość odprowadzania tworzącej się mieszaniny par i gazów.

Im krócej znajdują się pierwotne produkty termolizy drewna w strefie spalania, tym mniej tworzy się produktów reakcji wtórnych.

Skład chemiczny dymu uzyskany podczas spalania trocin w otwartym palenisku

W tablicy 8 jest podany skład chemiczny dymu uzyskiwanego podczas spalania drewna (trocin) w warunkach niekontrolowanych (w palenisku otwartym). Największe różnice występują w zawartości substancji nierozpuszczalnych w eterze (Ziemba (345) traktuje jako nierozpuszczalne w eterze nielotne substancje, powstające w chwili przechodzenia pierwotnych produktów rozpadu drewna przez strefę spalania, a także żywice fenolowo formaldehydowe).

Ziemba (345) znalazł w dymie wędzarniczym zasady organiczne o ostrym, nieprzyjemnym zapachu. Substancje te znaleziono także w produktach suchej destylacji drewna. Poszczególne związki tej grupy mają nieprzyjemny, drażniący zapach. Na tej podstawie można je zaliczyć do grupy pirydyny i jej pochodnych, posiadających wymienione właściwości.

Istnieje prawdopodobieństwo obecności w dymie wędzarniczym aldehydu walerianowego, dwumetylofurfurolu, aldehydu dwumetyloakrylowego, metylopropyloketonu, dwuetyloketonu, tlenku mezytylu, metylobutyloketonu, wosku (parafiny).

Należy jednak podkreślić, że tego rodzaju przypuszczenia, nie potwierdzone eksperymentalnie, mają charakter wyłącznie hipotetyczny i nie wiadomo w jakiej mierze mogą się one sprawdzić.

Na przykład, można było oczekiwać, że wśród fenoli występujących w dymie znajdują się wszystkie fenole stwierdzone w produktach suchej destylacji drewna. Jednakże, jak wykazały nasze badania, w dymie bukowym znajduje się stosunkowo ograniczona ilość związków fenolowych, przy czym takich fenoli, jak etylogwajakol, propylogwajakol, nie udało się stwierdzić (65).

Wpływ temperatury spalania drewna. Według danych Podsiewałowa (109) w strefie spalania drewna, podczas otrzymywania dymu wędzarniczego posiadającego dobre własności technologiczne, temperatura powinna być bliska temperatury zapłonu drewna, tj. wynosić 220—350°C. Potwierdzili to następnie badacze polscy (325, 345).

W temperaturze 400°C i wyższej pojawiają się wyraźne płomyki, świadczące o tym, że część drewna spala się całkowicie (do dwutlenku węgla i wody).

Temperatura spalania, długość płomienia, a co za tym idzie ten lub inny stopień całkowitego spalania drewna, zależy od szczelności ułożenia materiału. W przypadku używania trocin niepożądane podwyższenie temperatury w strefie spalania może nastąpić wówczas, gdy trociny leżą zbyt luźno.

Stwierdzono, że równomierność wytwarzania dymu zależy od rozmiarów trocin i wiórów. W przypadku bardzo drobnych trocin spalanie zachodzi mniej równomiernie niż w przypadku trocin grubych. Gdy drewno spala się dużymi językami płomienia, wówczas dym zawiera mniej użytecznych dla wędzenia składników i jest bardziej nasycony dwutlenkiem węgla. Prócz tego pogarszają się jego własności technologiczne, a mianowicie zjawa się nieprzyjemny posmak pogorzeliskowy.

Zawartość w dymie związków organicznych (substancji smołowych, związków lotnych z parą, tj. aldehydów, ketonów, fenoli itp.), mogących brać udział w wędzeniu, stanowi około 20% suchego ciężaru drewna (292). Pośrednim wskaźnikiem stopnia nasycenia dymu wędzarniczego związkami organicznymi może być zawartość i stosunek dwutlenku węgla do tlenku węgla.

Ilość CO₂, a więc i ilość całkowicie utlenionych organicznych składników dymu wędzarniczego, wzrasta przy wędzeniu gorącym, podczas którego wykorzystuje się część drewna jako źródło ciepła. Ziemba (343) sądzi, że pewna ilość pierwotnych związków organicznych nie bierze udziału w wędzeniu dlatego, że w strefie płomienia tworzą się z nich substancje nierozpuszczalne w eterze. Potwierdza się to danymi (345) o składzie gazowym dymu wędzarniczego przed strefą płomienia i po przejściu tej strefy.

Utlenienie CO do CO₂ świadczy pośrednio o zachodzących w strefie płomienia znacznych stratach składników organicznych dymu wędzarniczego.

A zatem jest niecelowe wykorzystywanie drewna jako źródło ciepła przy wędzeniu gorącym.

Badacze czechosłowaccy (294) zbadali wpływ temperatury spalania na skład chemiczny dymu, uzyskanego z drewna różnych gatunków (tabl. 10) drogą elektrycznego podgrzewania (przy wahaniach temperatury ±20°C).

Uważając, że istotnymi z punktu widzenia procesu wędzenia składnikami dymu są związki rozpuszczalne w wodzie, analizowali oni wodne ekstrakty dymu. W tym celu dym wytworzony ze 100 g trocin przepuszczali przez system płuczek zawierających 1000 ml wody.

Z tablicy 10 wynika, że dym uzyskany w temp. 300°C zawiera więcej fenoli, kwasów, aldehydu mrówkowego, furfurolu oraz dwuacetylu i dlatego zdaniem tych autorów jest bardziej cenny dla wędzarnictwa, niż dym tworzący się w temp. 400°C. Przy podwyższeniu temperatury z 300 do 400°C w większości przypadków zwiększa się zawartość związków karbonylowych.

Zmiany składu dymu, następujące ze wzrostem temperatury spalania drewna, tłumaczy się przyspieszeniem niektórych niepożądanych reakcji (utleniania, polimeryzacji, tworzenia się acetonu). Zdaniem czechosłowackich badaczy optymalną temperaturą spalania jest temperatura 300°C, praktycznie 280—350°C.

Wpływ wilgotności początkowej drewna. Przy użyciu wilgotnego drewna i przy stosunkowo małym dopływie powietrza do strefy spalania powstają warunki rozpadu drewna zbliżone do warunków suchej destylacji (203). Prowadzi to do niepożądanego kierunku rozkładu organicznych części drewna, a przede wszystkim do gwałtownego wytwarzania pary i przegrzewania niektórych części drewna, zbliżając warunki termicznego rozkładu drewna do warunków rozpadu w środowisku pary wodnej. Jak wykazały badania (badania te można z pewnym przybliżeniem uważać za podstawowe do zrozumienia chemizmu spalania drewna wilgotnego) (11, 12, 275), w takim przypadku tworzy się zwiększona ilość (do 20—30%) kwasów organicznych, głównie kwasu mrówkowego (HCOOH) i propionowego (CH₃CH₂COOH).

W środowisku nasyconym parą wodną i w wysokiej temperaturze ulegają przyspieszeniu niepożądane zmiany niektórych składników dymu, na przykład fenoli. Sprzyja temu zwiększona zawartość kwasu mrówkowego, działającego katalitycznie na reakcje kondensacji. Potwierdzają to badania Solineka i innych (129), na podstawie których stwierdzono, że ze zwiększeniem się wilgotności drewna zmniejsza się zawartość skraplających się fenoli oraz smół (w pracach Solineka przez smoły rozumie się sumę składników dymowych, osiadających na elektrofiltrze; zawierają one również fenole i inne składniki dymu), a zwiększa ilość sadzy i popiołu w dymie; zmieniają się także i inne wskaźniki.

tablica 11

Stwierdzono, że przy zwilżaniu trocin i szybkim ich podgrzewaniu znacznie wzrasta w dymie zawartość aldehydu mrówkowego (281). Zawartość w dymie tzw. substancji bromujących się (związków o wiązaniach podwójnych, łatwo reagujących z bromem) jest tym mniejsza, im wyższa jest wilgotność drewna. Według zdania niektórych autorów właśnie te bromujące się związki mają decydujące znaczenie w uzyskiwaniu przy wędzeniu ryb charakterystycznych własności produktu wędzonego.

Dym otrzymany z drewna wilgotnego zawiera dużo pary wodnej, sadzy, popiołu i innych niespalonych części, jest ciemny, ciężki, gruboziarnisty. Własności technologiczne takiego dymu są gorsze, a produkty poddane jego działaniu mają ciemną, nierównomiernie zabarwioną powierzchnię. Prócz tego zwiększona w takim dymie zawartość kwasów, szczególnie mrówkowego i propionowego — posiadających nieprzyjemny smak i zapach — ujemnie wpływa na jakość wędzonych produktów.

Badacze czechosłowaccy podają jednak, że zmiany wilgotności trocin od 10 do 50% nie wpływają na skład dymu uzyskanego w temp. 400°C w urządzeniu typu pieca elektrycznego. Uważają oni, że celowe jest specjalne zwilżanie trocin, gdyż tworzy się gęste i wilgotne środowisko, ułatwiające wędzenie.

Uzyskane przez tych badaczy dodatnie rezultaty można objaśnić szczególnymi warunkami wytwarzania dymu (w piecu elektrycznym, w wysokiej temperaturze), sprzyjającymi szybkiemu podsuszaniu, poprzedzającemu termiczny rozkład drewna. Jednakże, według danych tychże autorów (299), jakość dymu uzyskanego w temp. 400°C nie jest najlepsza.

Wpływ gatunku drewna. Dym uzyskany z różnych gatunków drewna charakteryzuje się różną zawartością fenoli, kwasów, zasad,, aldehydów i ketonów. Z tablicy 10 widać, że dym otrzymany z trocin dębowych zawiera wiele kwasów, a w porównaniu z dymem brzozowym — więcej aldehydów, ketonów i fenoli.

Uważa się, że najlepszy dym wędzarniczy uzyskuje się z drewna gatunków liściastych (torf, węgiel kamienny, ropa naftowa, niezależnie od ich wysokiej wartości opałowej, nie nadają się do wędzenia, gdyż uzyskany z nich dym zawiera wiele związków typu węglowodanów, zasad pirydynowych i innych, które nadają produktom nieprzyjemny smak i zapach) (109, 23, 3, 91, 303, 287, 271, 9). Dlatego w praktyce wędzenia produktów spożywczych używa się drewna w postaci szczap, trocin lub wiórów takich gatunków liściastych,, jak: buk, dąb, szczególnie czarny (w Polsce dąb czarny jest rzadkim gatunkiem i z tego powodu nie jest używany do wędzenia), olcha, orzech, brzoza (bez kory), klon, jesion,, rzadziej kasztan, wierzba, topola, a czasami drzew owocowych — dzika wiśnia, jabłoń, drewno pomarańczowe i cytrynowe.

Wspomina się o wykorzystaniu do celów wędzarniczych również takich źródeł dymu, jak liście dębowe, puste kolby kukurydzy (Ameryka), mieszanina słomy i drewna (Anglia) (262).

Jednym ze znanych i szeroko stosowanych sposobów, pozwalających na polepszenie technologicznych właściwości dymu, a więc zapachu i smaku wędzonych produktów, jest wykorzystywanie gałęzi, igieł, pni, a czasami i jagód jałowca.

Maziakin i Rogaczewskaja (89) stwierdzili, że jałowiec dodany w ilości 10% w stosunku do ciężaru wiórów i trocin dębowych nie wpływa na zawartość fenoli i aldehydów w kiełbasie; siła bakteriobójcza dymu nie zmienia się, natomiast wskaźniki organoleptyczne kiełbas są wyższe niż w kiełbasach wędzonych dymem uzyskanym z dębiny bez dodatku jałowca.

Według zdania niektórych autorów, w celu polepszenia własności technologicznych dymu, można używać takich materiałów, jak pokrzywa, wrzos, liście szałwii i laurowe, łuski cebuli, gałęzie rozmarynu i janowiec (271, 9, 287). Według innych autorów (262) dym bardziej aromatyczny można uzyskać z drzew młodych.

Uważa się, że do wędzenia nie należy używać drewna gatunków iglastych (sosny, świerku itp.), gdyż na powierzchni produktów osadza się wiele sadzy. Oprócz tego produkty nabierają niepożądanego zapachu, uzyskują ciemną barwę i gorzkawy posmak, szczególnie podczas wędzenia zimnego.

Niektórzy autorzy uważają, że kilkumiesięczny okres przetrzymania trocin sosnowych powoduje ulatnianie się znacznych ilości olejków eterycznych i innych substancji, wskutek czego zmniejsza się ujemne oddziaływanie uzyskanego dymu na produkt wędzony.

W niektórych przypadkach produkcji wędlin, gdy pożądany jest obfity, smolisty nalot i czarny kolor powierzchni (wędzone mięso szwarcwaldzkie, niektóre gatunki niemieckich krwistych kiszek itp.) celowo używa się do wędzenia drewna gatunków iglastych (drewno i trociny świerku, sosny i jodły), a także olchy.

W zakładach mięsnych w Polsce, w przypadku braku trocin z drzew liściastych, używa się czasem do wędzenia kiełbas także i wysezonowanych trocin sosnowych. Drewno sosnowe używane jest także we Francji, a w Holandii stosuje się modrzew. W Kanadzie, bogatej w różne gatunki drzew iglastych, przeprowadzono badanie w celu wyjaśnienia przydatności poszczególnych gatunków drzew iglastych do wędzenia (308). Szczególnie ryby wędzone dymem, uzyskanym z trocin jodły balsamicznej lub spotykanych tam odmian sosny, uzyskały aromat i barwę lepszą niż ryby wędzone dymem z trocin bukowych.

Powyższe tłumaczy się tym, że podczas spalania trocin wymienionych gatunków drzew iglastych tworzy się więcej dymu i produkt szybciej uzyskuje charakterystyczny smak i zabarwienie niż ryby wędzone dymem z trocin dębowych (nasuwa się wniosek, że używając dymu dębowego można nim szybciej uwędzić produkt niż dymem bukowym).

Jednakże pewne gatunki drzew iglastych (jodła czerwona i jedna z odmian limby) okazały się znacznie gorsze od dębu. Podobnie badania lokalnych angielskich odmian sosny wykazały, że chociaż produkty wędzone dymem z trocin tych odmian były jakościowo nieco gorsze niż wędzone dymem z trocin dębowych, dwie odmiany z czterech badanych — sosna kalifornijska i sosna wejmutka („białe drewno") — okazały się przydatne do wędzenia. Jak stwierdzono (306), gotowe wędzone produkty rybne miały posmak smołowy, lecz ogólnie cechowały się one przyjemnym smakiem i zapachem.

W ostatnich latach w Polsce i Czechosłowacji były przeprowadzone specjalne badania w celu stwierdzenia przydatności do wędzenia różnych gatunków drewna, w tej liczbie i drzew iglastych. Porównując jakość produktów wędzonych na gorąco, w dymie uzyskanym ze spalenia drewna dębu i buku stwierdzono, że produkty wędzone dymem z trocin dębowych miały znacznie gorszy smak i ciemniejszy kolor niż wędzone dymem z drewna bukowego. Przypuszcza się, że przyczyną pogorszenia smaku jest większa zawartość kwasów w dymie z trocin dębowych niż bukowych i słabsze nasycenie nimi tkanki ryb (343, 345).

Trudno zgodzić się z taką oceną przydatności drewna dębowego do wędzenia. W praktyce wędzenie zarówno produktów mięsnych jak i rybnych dymem z dębiny daje w wielu krajach zupełnie zadowalające rezultaty (9, 287, 306).

Tilgner i Wierzbicka (327) uzyskali ciekawe dane porównawcze przydatności do wędzenia trocin z, najbardziej rozpowszechnionych gatunków drzew (buk, dąb, brzoza, sosna, olcha, lipa, osika i świerk; rys. 3).

Przydatność wędzarniczą dymu określa się za pomocą oceny organoleptycznej uwędzonych produktów. Wskaźniki organoleptyczne badanych produktów wyznaczano wg specjalnej metodyki (323).

Najwyższą ocenę uzyskały produkty wędzone dymem z trocin dębowych i bukowych, dobrą — produkty wędzone dymem z trocin brzozowych i sosnowych. Produkty wędzone dymem z trocin olchy, osiki i świerka miały ocenę średnią.

W drugiej serii doświadczeń, poświęconych porównaniu wędzarniczych własności dymu z drewna bukowego i sosnowego, ci sami autorzy (324) nie stwierdzili istotnych różnic we wskaźnikach organoleptycznych produktów wędzonych wymienionymi dymami. Rezultaty oceny porównawczej były raczej na korzyść dymu sosnowego.

Na podstawie uzyskanych danych polscy autorzy wyciągają wnioski, że w wędzarniach z zewnętrznym generatorem dymu dym z trocin sosnowych jest równowartościowy dymowi z drewna gatunków liściastych (326).

Autorzy czechosłowaccy (294) także uważają, że sosnę i jodłę można wykorzystywać do wędzenia produktów mięsnych pod warunkiem jednak wytworzenia dymu poza komorą wędzarniczą. Wykazują oni, że dym z drewna bukowego i dębowego zawiera 52% kwasów (w przeliczeniu na kwas octowy), a dym z gatunków drzew iglastych — 3,7% kwasów i jest w nim z reguły więcej furfurolu i dwuacetylu, przy tej samej zawartości fenoli.

Tak więc prace autorów kanadyjskich, szkockich, polskich i czechosłowackich wskazują na możliwość wykorzystywania drewna gatunków iglastych. Niektóre jednak momenty pozostają niewyjaśnione.

Według danych Tilgnera i Wierzbickiej (327) przy wędzeniu produktów dymem z drewna osiki i olchy uzyskuje się wyniki zbliżone. Jednakże w praktyce przyznawane jest pierwszeństwo dla drewna olchy; dymem z niej uzyskanym można uwędzić produkt szybciej (w przybliżeniu 1,5 raza). Jednocześnie uzyskuje się produkt jakościowo lepszy niż po uwędzeniu dymem z osiki. Maziakin i Rogaczewska ja (89) także stwierdzili znacznie więcej zalet dymu z olchy niż z osiki. Jednakże możliwe, że lokalne polskie i rosyjskie gatunki drzew na tyle różnią się w swym składzie, że ma to swoje odbicie w jakości gotowego produktu (w opisanych doświadczeniach stosowano jednolite parametry dymu — zmienną był tylko gatunek drewna. Przypuszczalnie można uzyskać podobne rezultaty stosując różne gatunki drewna, ale rozmaite (odpowiednio dla każdego dobrane) parametry wędzenia).

Na rys. 3 nie można znaleźć korelacji pomiędzy organoleptycznymi wskaźnikami produktów wędzonych a składem chemicznym różnych dymów. Być może, że istnieje jakiś inny, jeszcze nie znaleziony, wzajemny związek między wskaźnikami organoleptycznymi produktów wędzonych a określonymi składnikami dymu.

Edytowane 1 Stycznia 2016 przez Maxell

Maxell · 1 Stycznia 2016

DYM JAKO AEROZOL

Powstające w rezultacie niecałkowitego spalania drewna związki organiczne w postaci gazów i par w miarę oddalania się od strefy spalania mieszają się z powietrzem i oziębiają. Podczas ochładzania część par związków organicznych osiąga stan nasycenia i skrapla się na centrach kondensacji, tworząc dym.

Przypuszcza się, że tymi ośrodkami lub centrami, na których skraplają się pary związków organicznych, są drobniutkie kropelki substancji smołowych, które były w stanie nasycenia w pierwotnym środowisku parowo-gazowym (148), lub też stałe cząstki sadzy.

W ten sposób dym stanowi złożony, wieloskładnikowy system substancji gazowych, par, cieczy i pewnej ilości cząstek stałych (np. cząstki sadzy).

Takie stosunkowo trwałe układy środowiska gazowego i rozproszonej w nim fazy stałej lub płynnej w postaci drobniutkich cząsteczek nazywają się aerozolami (18, 52, 261).

W dymie z drewna ośrodkiem rozpraszającym jest mieszanina parowo-gazowa, a fazą rozproszoną — zawieszone cząstki płynnych i częściowo stałych produktów spalania.

Dla procesu wędzenia zasadnicze znaczenie mają pary związków organicznych, znajdujące się w ośrodku rozpraszającym oraz cząstki płynnych związków organicznych, tworzące fazę rozproszoną.

Niektóre związki organiczne znalezione w ośrodku rozpraszającym były stwierdzone przez Simpsona (168, 298) także i w fazie rozproszonej. Foster stwierdził, że koloidalne cząstki dymu, osadzone przy pomocy elektrofiltru pod napięciem 10 kV, są praktycznie nielotne (225, 226) (po trzech dniach wyparowało nie więcej niż 0,02% tych substancji). W określonych warunkach faza rozproszona może zawierać pewne ilości substancji skondensowanych z ośrodka rozpraszającego. Jak pokazały badania, koloidalne cząstki dymu składają się przede wszystkim z lepkiej cieczy i mają kształt kulisty.

Zasadnicza masa substancji organicznych dymu jest skoncentrowana w fazie rozproszonej. Stosunek stężeń składników gazowych, znajdujących się w ośrodku rozpraszającym i w fazie rozproszonej, zależy od sposobu wytwarzania dymu (tlenie się trocin lub palenie się drewna w ognisku, wytwarzanie dymu przez tarcie itd.), rodzaju i stanu drewna (drewno suche, wilgotne trociny, drewno gatunków liściastych lub iglastych).

Oprócz cząstek pochodzących z kondensacji, mających formę kulistą, w dymie wędzarniczym znajduje się niewielka ilość porwanych prądem powietrza drobnych cząstek popiołu, sadzy (niespalonego węgla), a także być może i drobnych cząstek żywic typu fenolowoformaldehydowych.

Stałe cząstki sadzy mają nieokreślony kształt i delikatną strukturę.

Struktura dymu wędzarniczego (rys. 4) zależy od wielu czynników: warunków wytwarzania i ochładzania par, stopnia i szybkości rozcieńczania ich powietrzem, gatunku drewna itd.

Na przykład, przy szybkim rozcieńczeniu dymu, tworzącego się podczas niecałkowitego spalania, znajduje się w nim więcej cząstek o drobnych rozmiarach; z drewna gatunków iglastych uzyskuje się dym z dużą zawartością cząstek sadzy. Ilość różnorodnych cząstek, a także ich rozmiary (stopień rozproszenia), mają duże znaczenie dla charakterystyki własności fizycznych dymu wędzarniczego.

Układy aerozolowe różnicuje się według stopnia rozproszenia (zawierają cząstki o rozmiarach od 1 • 10^-7 do 1 • 10^_1 cm). Stopień rozproszenia dymu przyjęto wyrażać średnim rozmiarem cząstek koloidalnych fazy rozproszonej. Rozmiar ten określa się pośrednio, na przykład na podstawie ciężaru jednostki objętości i ilości cząstek w tej jednostce, gęstości optycznej aerozolu itp. Według doświadczalnych danych Fostera (168, 225) przeciętny promień cząstki dymu wędzarniczego waha się w granicach od 0,08 do 0,14 µ (0,8 • 10-⁵ do 1,4 • 10-⁸ cm), to znaczy rozmiary cząstki bliskie są zdolności rozdzielczej mikroskopu, jednakże autor wykazał, że rozmiary znacznej części koloidalnych cząstek były poniżej zdolności rozdzielczej mikroskopu. W związku z tym nie jest możliwe ustalenie rozkładu cząstek dymu wg rozmiarów. Dla porównania przytaczamy, że przeciętny promień cząstek dymu tytoniowego wynosi 1,7 • 10-⁵ cm (148).

Przeciętne rozmiary cząstek koloidalnych i stopień polidyspersji dymu zależy od warunków powstawania i ochładzania pierwotnej mieszaniny par i gazów. Podczas szybkiego i znacznego zmieszania ich z, powietrzem uzyskuje się bardziej jednorodny dym wędzarniczy, w którym przeważają cząstki o promieniu około 0,1 µ.

Koagulacja i osiadanie dymu. Cząstki koloidalne w ośrodku parowo-gazowym przemieszczają się w komorze wędzarniczej razem z ośrodkiem pod wpływem ciągu i prądów konwekcyjnych oraz pod wpływem szeregu innych sił powodujących przesunięcie cząstek w stosunku do przemieszczającego się ośrodka.

Cząstki dymu mogą przemieszczać się niezależnie od wpływu ciągu, głównie pod wpływem siły grawitacyjnej (siły ciążenia), dyfuzji (w rezultacie ruchów Browna), sił radiometrycznych (wskutek spadku temperatury), a także pod wpływem sił zewnętrznych (np. w polu elektrycznym wysokiego napięcia).

Pod wpływem siły ciążenia cząstki dymu osiadają, przy czym szybkość osiadania wzrasta ze zwiększaniem rozmiarów cząstek; szybciej osiadają pojedyncze, zwarte cząstki w formie kulistej, a wolniej cząstki, które mają strukturę luźną, a co za tym idzie i mniejszą gęstość.

W pierwszej kolejności osiadają cząstki największe. Osiadaniu drobnych cząstek przeszkadzają ruchy Browna, pod wpływem których wykonują one zygzakowatą drogę.

W określonych warunkach intensywność naturalnego osiadania bardzo drobnych (koloidalnych) cząstek może wzrosnąć. Następuje to w przypadku, gdy drobne cząstki zwiększają swoją objętość w momentach wzajemnych zdarzeń w rezultacie tak zwanej koagulacji dymu.

Koagulacja aerozoli zachodzi wskutek ruchów Browna, czasami w połączeniu z działaniem innych sił (nip. siły ciążenia) lub niezależnie od ruchów Browna.

Koagulacja cząstek aerozolu, spowodowana ruchami Browna, powstaje samorzutnie, objawia się silniej w dymie gęściejszym (w rezultacie dużej ilości zderzeń) i zależy od stopnia rozproszenia dymu. Z teoretycznego równania koagulacji Smoluchowskiego wyliczył Foster czas, w ciągu którego ilość cząstek dymu, w rezultacie zwiększenia objętości (tabl. 12), zmniejsza się do połowy.

Z tablicy 12 wynika, że koagulacja zachodzi tym szybciej, im większe jest stężenie cząstek i im mniejsze są rozmiary cząstek dymu.

Na szybkość koagulacji wpływają istotnie także warunki ruchu dymu. Przy ruchu laminarnym dymu koagulacja zachodzi znacznie wolniej niż przy ruchu burzliwym. Prawie że nie ma lub jest niezwykle mała koagulacja w dymie silnie rozproszonym i znacznie rozcieńczonym powietrzem. Siły grawitacyjne przyspieszają koagulację tylko w tym wypadku, jeśli w dymie są duże cząstki (o promieniu większym niż 0,5 µ).

Na stan koloidalny aerozoli istotny wpływ ma wilgotność ośrodka. Według danych Artemowa (6) koagulacja aerozoli chlorku amonu znacznie wzrasta przy zwiększeniu wilgotności względnej ośrodka ponad 40%, przy czym cząstki pokrywają się błonką cieczy. Ziemba (346) uważa, że podczas wędzenia na gorąco, gdy wilgotność środowiska w komorze wędzarniczej znacznie się zmienia, zachodzą podobne zjawiska i z dymem wędzarniczym.

Przemieszczające się cząstki koloidalne dymu znajdują się w stanie zawieszenia dopóty, dopóki nie osiągną jakiejkolwiek powierzchni (ściany komory wędzarniczej, zawieszonych w niej produktów itp.). Przy zderzeniu z powierzchnią koloidalne cząstki dymu osadzają się na niej, nawet jeśli nie zaszła koagulacja.

Należy rozróżniać terminy „osadzanie" i „osiadanie" (152). Termin „osiadanie" oznacza ruch cząstek pod wpływem stałej siły zewnętrznej (np. ciążenia, pola elektrycznego), a termin „osadzanie" — odkładanie się koloidalnych cząstek na powierzchni ciała w rezultacie zderzenia cząstek z powierzchnią.

Osadzanie się dymu to jedna z najważniejszych zjawisk procesu wędzenia. Intensywność jego zależy od wzajemnie ze sobą związanych czynników, jak działanie różnych przyczyn powodujących ruch cząstek, koagulacja aerozoli, temperatura dymu, stan powierzchni produktu i inne.

Podczas zwyczajnego wędzenia osadzanie się koloidalnych cząstek dymu może w zasadzie zachodzić pod wpływem siły ciążenia, ruchów Browna, sił radiometrycznych oraz pod wpływem turbulentnego ruchu dymu.

Między rozmiarami cząstek koloidalnych a szybkością osadzania się dymu istnieje określona zależność. Zależność ta w przypadku wędzenia dymem zimnym jest przedstawiona na rys. 5 (226).

Z rysunku 5 wynika, że na szybkość osadzania się cząstek koloidalnych na powierzchni poziomej siły ciążenia wpływają tym silniej, im większy jest rozmiar tych cząstek. Drobne cząstki osadzają się przeważnie pod wpływem ruchów Browna, a im większe rozproszenie dymu — tym silniej wpływa ono na intensywność wędzenia.

Siły radiometryczne (termoforeza) w przypadku wędzenia na zimno mają znaczenie mniejsze niż inne czynniki. Związane jest to z naturą fizyczną powstawania tych sił. Siły radiometryczne powstają w rezultacie oddziaływania ogrzanego środowiska gazowego na znajdujące się w nim nierównomiernie ogrzane cząstki.

Cząstki gazu odlatują z większą siłą od nagrzanej strony cząstki dymu niż od nie ogrzanej, wskutek czego cząstki przemieszczają się w kierunku spadku temperatury.

Wpływ sił radiometrycznych na szybkość osadzania się cząstek dymu jest tym większy, im mniejsze są ich rozmiary (a zatem i mniejsza masa) oraz im większa jest różnica między temperaturami dymu a powierzchni osadzania. Przy zwiększaniu się różnicy temperatur między dymem a powierzchnią produktu zwiększa się wpływ sił radiometrycznych na szybkość osadzania się cząstek dymu.

W drodze eksperymentalnej ustalono wartość ^Voc dla wędzenia ciepłego (30°C) i wędzenia gorącego (80°C). Przy wędzeniu na zimno V°^c wynosi 0,01 mg/cm², a przy gorącym — 7-krotnie więcej (226, 326).

Zjawisko koagulacji wnosi określone zmiany do mechanizmu osadzania się dymu na produkcie. Dym, w którym promień cząstek wynosi około 0,1 mµ, osiada głównie w rezultacie dyfuzji i sił radiometrycznych, a dym z cząstkami zwiększonymi wskutek koagulacji — głównie pod wpływem siły ciążenia i ruchu burzliwego (turbulentnego).

Niezależnie od mechanizmu osiadania, szybkość zbliżania się cząstek do powierzchni i szybkość ich osadzania się jest proporcjonalna do stężenia dymu.

Intensywność osadzania się cząstek dymu zależy od położenia powierzchni w stosunku do kierunku działania siły ciążenia cząstek dymu. W doświadczeniach ze sztucznym aerozolem (z cząstkami o rozmiarze 0,3—2 mµ), umieszczonym w zamkniętej komorze, osadzanie się cząstek dymu było minimalne na suficie, a na ściankach bocznych komory osiadło cząstek trzy razy mniej niż na dnie.

Im większy jest stopień rozproszenia aerozolu, tym więcej cząstek osadza się na ściankach pionowych, a mniej na poziomych i odwrotnie. Bardzo duże cząstki (o promieniu 7 mµ) nie osadzają się na ściankach pionowych (152).

Taką samą prawidłowość obserwuje się i podczas osadzania się dymu wędzarniczego. Osadzanie się substancji smołowych dymu na pionowe i poziome powierzchnie w ciągu doby wędzenia ryb charakteryzują następujące dane w mg/100 cm² (109):

Wysokość od podłogi w m 2,05 1,8 1,55 1,30 1,05

Powierzchnia pozioma 70 55 50 40 55

Powierzchnia pionowa 10 10 10 5 12

Przy jednakowych innych warunkach szybkość osadzania się dymu zależy od stanu powierzchni osadzania. Wiadomo, że produkty o powierzchni bardziej wilgotnej nasiąkają składnikami dymu szybciej, niż produkty z powierzchnią suchą (tabl. 13).

Z tablicy 13 widać, że uprzednie 1,5 godzinne podsuszenie filetów (doświadczenie nr 2) prowadzi do zmniejszenia osadzania się

na nich fenoli w porównaniu z osadzaniem się ich na filetach nie podsuszonych (doświadczenie nr 1). Analogiczną prawidłowość obserwuje się i w innych doświadczeniach przy dłuższym okresie wędzenia.

Przyjęto uważać, że podczas wędzenia główną rolę odgrywają koloidalne cząstki dymu, osadzające się na powierzchni produktu i wpływające na rezultat wędzenia. Ten pogląd nie zgadza się z rezultatami badań autorów angielskich — Fostera i Simpsona (225, 226, 227, 168).

Stwierdzili oni, że szybkości osadzania się dymu na wodzie i na wilgotnej powierzchni wędzonej ryby (w warunkach jednakowego parowania) są praktycznie jednakowe. To stwierdzenie autorzy wykorzystali podczas badań mechanizmu osadzania się dymu na rybie w modelowych doświadczeniach z wodą. W równoległych doświadczeniach, gdzie traktowano powierzchnię wody zwyczajnym dymem i dymem oswobodzonym za pomocą elektrofiltru od cząstek koloidalnych, stwierdzono, że w obu przypadkach obserwuje się osadzanie się dymu, przy czym pozostałości po odparowaniu wody były podobne kolorem, lepkością i innymi wskaźnikami do substancji osadzających się na powierzchni metalu z szybkością 50—100 razy mniejszą. Uwzględniając niewielkie osadzanie się cząstek na suchej powierzchni, a także to, że szybkość osadzania się ich na wodzie nie zależy od obecności cząstek w dymie, doszli oni do wniosku, że udział cząstek koloidalnych w osadzaniu się dymu na powierzchni można uważać za nieznaczny.

Foster wiąże mechanizm wędzenia ze skraplaniem i osadzaniem się fazy parowej, zawierającej znaczną część lotnych składników dymu. Ciśnienie parcjalne (cząstkowe) par na powierzchni (wody lub wilgotnej ryby) jest mniejsze od ich ciśnienia parcjalnego w samym dymie. Szybkość przenikania dymu do wody lub na wilgotną powierzchnię wzrasta ze zwiększeniem ciśnienia parcjalnego par w dymie, proporcjonalnie do stężenia lotnych składników dymu w fazie parowej. Szybkość osadzania się dymu nie podporządkowuje się prawu parowania wody z powierzchni. Zmieniając warunki aerodynamiczne, przez zmianę szybkości ruchu dymu, można regulować szybkość ruchu osadzania się lotnych składników, które znajdują się w stanie ruchomej równowagi z koloidalnymi cząstkami dymu.

Przy podwyższeniu temperatury dymu mniej lotne składniki, będące w fazie cząstek, wyparowują i przechodzą do fazy parowej — wskutek czego zwiększa się szybkość osadzania się dymu.

Wobec stosunkowo niewielkiego stężenia składników lotnych, znajdujących się w fazie cząstek, zmiana temperatury dymu nie wpływa na ich osadzanie się.

W związku z tym przypuszcza się, że produkty wędzone gorącym i zimnym dymem zawierają różne ilości tych samych składników dymu (168).

Wymienione wyżej tezy nie wyjaśniają szeregu zagadnień, a w szczególności obecności w produktach wędzonych na zimno takich związków o wysokiej temperaturze wrzenia, jak estry metylowe pirogalolu i jego homologów oraz innych związków, których obecność w fazie gazowej dymu zimnego jest mało prawdopodobna.

Nie można także nie liczyć się z faktem przewagi związków organicznych w fazie rozproszonej. Być może, że rola koloidalnych cząstek dymu w procesie wędzenia jest znacznie większa, niż to wynika z wniosków autorów angielskich. Szczególnie należy uwzględnić wymienione przez Woskresieńskiego (24) kinetyczne własności dymu i osadzanie się cząstek w rezultacie przyczepności do powierzchni produktu.

Dane doświadczalne, uzyskane podczas wędzenia filetów, świadczą o wpływie na szybkość osadzania się niektórych składników dymu również takich parametrów wędzenia, jak szybkość i wilgotność dymu (tabl. 14).

Rezultaty doświadczeń nr 1 i 2 świadczą o tym, że ze zwiększeniem szybkości ruchu dymu na filetach osadza się więcej takich składników dymu, jak fenole i aceton. Z porównania rezultatów doświadczeń nr 1 i 4 wynika, że przy stosowaniu dymu bardziej wilgotnego następuje znacznie intensywniejsze osadzanie się składników dymu. Ilość składników dymu osadzających się na wędzonym produkcie wzrasta wraz ze zwiększeniem gęstości (200), lecz w miarę zwiększania czasu wędzenia maleje względna szybkość adsorpcji fenolu z dymu (200, 209). Dane te wskazują na zbieżność wyników obserwowanych w praktyce wędzenia z wnioskami teoretycznymi.

W celu przyspieszenia osadzania się dymu przeprowadzono liczne doświadczenia obróbki produktów dymu w polu elektrycznym o wysokim napięciu. W szeregu przypadków rezultaty badań znalazły praktyczne zastosowanie.

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA GĘSTOŚĆ DYMU

Stopień uwędzenia i czas wędzenia zależy od stężenia w dymie substancji, nadających produktom specyficzny wygląd zewnętrzny, zapach i smak. Zazwyczaj stężenie tych substancji w dymie utożsamia się z jego gęstością (dym gęsty lub rzadki).

W wyniku analizy dymu ze zwyczajnej wędzarni, stosowanego do wędzenia kippersów (wędzone półprodukty rybne), Pettet uzyskał następujące rezultaty:

Składowe części dymu Zawartość w mg/m³

Aldehyd mrówkowy 30—50

Inne aldehydy 180-230

Ketony 190-200

Kwas mrówkowy 115-160

Kwas octowy i inne kwasy 600-650

Substancje smołowe 1295

Fenole 25-40

Razem 2490—2690

Średnio w 1 m³ dymu wędzarniczego znajduje się w przybliżeniu 2,5 g najważniejszych dla procesu wędzenia związków organicznych. Zazwyczaj stężenie poszczególnych składników dymu znacznie się waha. Na przykład, podczas zwykłego wędzenia przemysłowego, zawartość różnych substancji organicznych w dymie zmienia się od 0,5 (dym rzadki) do 3 g/m³ (dym gęsty) (343).

Solinek i inni badacze próbowali określić zależność między zawartością poszczególnych frakcji dymu a jego gęstością wyznaczoną sposobem optycznym (w ostatnich latach coraz szerzej stosuje się optyczny sposób określania gęstości dymu, zarówno w celach doświadczalnych, jak też przemysłowych. Najprostszy sposób oznaczania przybliżonej optycznej gęstości dymu polega na porównaniu odległości, z których można widzieć źródło światła. Największe rozpowszechnienie uzyskują sposoby określania gęstości optycznej, oparte na pomiarze za pomocą fotokomórki siły światła przechodzącego przez dym. Gęstość dymu wyraża się we wskaźnikach fotokomórki i mikroamperach, w jednostkach umownych lub też w ściśle kalibrowanych wartościach gęstości optycznej (66, 130, 251)).

Z tabl. 15 wynika, że zasadnicza masa dymu wędzarniczego składa się z nieskraplających się gazów (79—90%) oraz skroplin pary wodnej i związków organicznych (9-—19%). Znacznie mniej znajduje się substancji smołowych i cząstek nie spalonych.

Można także zauważyć, że istnieje zależność między gęstością dymu, zawartością smoły i par substancji. Jednakże w warunkach eksperymentu (temperatura powyżej 100°C) związki w postaci pary nie wpłynęły na gęstość optyczną dymu, charakteryzującą jego gęstość. Na podstawie tego wywnioskowano, że na zmiany gęstości optycznej dymu największy wpływ wywiera ilość substancji smołowych. Wyjaśniono także, że dym z gatunków liściastych (olcha, brzoza, osika) zawiera więcej substancji smołowych niż dym z gatunków iglastych (sosna, świerk).

Zależność między gęstością optyczną dymu uzyskanego z drewna różnych gatunków i zawartością w nim substancji smołowych ma charakter zbieżny. Graficznie można ją przedstawić w postaci krzywych zbliżonych swoim kształtem do hiperboli (rys. 6).

Z rysunku 6 wynika, że przy jednakowej zawartości smoły gęstość optyczna dymu z różnych gatunków drewna jest niejednakowa.

Zakładając, że to zjawisko jest prawdopodobnie związane z różnym stopniem rozproszenia cząstek smoły w dymie, autorzy dochodzą do wniosku, że posługując się optyczną metodą oznaczania gęstości niezbędne jest jednoczesne uwzględnianie pochodzenia analizowanego dymu (dym z olchy, brzozy itp.).

Foster (168, 225) stwierdził, że dla dymu z drewna znajduje zastosowanie prawo Lamberta-Beera:

I₁= I_o · 10^-kcl

gdzie:

I₁ — intensywność promienia świetlnego po przejściu przez dym,

Io — początkowa intensywność promienia świetlnego,

k — stała uwzględniająca charakter i wielkość cząstek dymu,

c — stężenie dymu (g/m³),

l — długość drogi przenikania promienia świetlnego przez dym.

Stosunek stężeń cząstek koloidalnych i par organicznych związków dymu, wynoszący średnio 8 : 1, zmienia się w zależności od sposobu uzyskania dymu. Dlatego przy jednakowej gęstości optycznej dym uzyskany różnymi sposobami osiada na wilgotną powierzchnię z różną prędkością.

Jak było powiedziane wyżej, na stan koloidalny aerozolu wpływa w sposób istotny obecność w nim pary wodnej. Z kolei ze zmianą stopnia rozproszenia dymu zmienia się jego gęstość optyczna (tabl. 16).

Z tablicy 16 wynika, że przy stosunkowo niewielkim stężeniu cząstek (doświadczenia nr 1, 2, 3) dym miał dużą gęstość optyczną. W doświadczeniach nr 4, 5, 6, przy znacznym stężeniu, gęstość optyczna dymu była mniejsza niż w doświadczeniach nr 1, 2, 3. Tak więc w doświadczeniach 1, 2, 3 stopień rozproszenia cząstek dymu był znaczny, a w doświadczeniach nr 4, 5, 6 — stosunkowo niewielki. Wykazana różnica w stanie koloidalnym dymu jest uwarunkowana niejednakową wilgotnością i różną zawartością substancji nierozpuszczalnych w eterze.

Solinek (129) stwierdził, że przy jednakowej wilgotności względnej gęstość optyczna dymu zależy od jego temperatury.

Gęstość optyczna dymu nagrzanego do wysokiej temperatury jest niższa. Dym o temp. 117—147°C ma znacznie mniejszą gęstość niż dym o temp. 31—37°C. Jest to widocznie uwarunkowane częściowym wyparowaniem cząstek koloidalnych i zwiększeniem rozproszenia aerozolu dymu.

Na podstawie tych obserwacji można wyciągnąć następujące wnioski istotne z punktu widzenia kontroli gęstości dymu podczas wędzenia. O ile istnieje prosta zależność między koloidalnymi własnościami dymu (stopniem rozproszenia jego cząstek, zdolnością do koagulacji itp.), metodę optycznej kontroli gęstości dymu można wykorzystać przede wszystkim w tym przypadku, jeżeli stopień rozproszenia dymu będzie stały w przeciągu całego procesu wędzenia. Temu warunkowi z określonym przybliżeniem odpowiada proces wędzenia na zimno, podczas którego można utrzymywać jednakową temperaturę i stałą wilgotność. W tym przypadku rzeczywistą gęstość optyczną można określać według stężenia cząstek koloidalnych w dymie.

Podczas wędzenia na gorąco temperatura i wilgotność zmieniają się podczas obróbki produktów i wpływają w sposób istotny na rozproszenie dymu. W tym przypadku gęstość optyczna dymu zależy od wielu czynników, między innymi od wilgotności względnej,

a także od temperatury dymu.

* *

*

Dym wędzarniczy tworzy się w rezultacie skomplikowanych reakcji rozkładu termicznego i utleniania zasadniczych składników drewna, tj. celulozy, ligniny i hemicelulozy. Nasycenie dymu związkami organicznymi zależy od stopnia ich utlenienia, będącego funkcją ilości powietrza doprowadzanego do strefy spalania, temperatury spalania i szybkości odprowadzania lotnych substancji palnych strefy spalania. Maksymalną wydajność lotnych związków organicznych, tworzących się podczas termicznego rozkładu drewna, obserwuje się w temperaturze około 300°C. Mniej więcej w tej temperaturze (280—350°C) dym zawiera maksymalną zawartość najważniejszych składników wędzarniczych.

Jakość dymu wędzarniczego zależy także od gatunku i stanu drewna. Najlepszy dym wędzarniczy tworzy się z trocin z suchego drewna twardych gatunków drzew liściastych, wolno spalających się, wydzielających wiele lotnych związków organicznych, między innymi aromatycznych i nadających zabarwienie. Do wędzenia nadają się także gatunki drewna miękkiego, a także niektóre gatunki drzew iglastych, lecz są one mniej przydatne, gdyż szybciej spalają się, wydzielając dużo ciepła i sadzy. W związku z tym drewno drzew iglastych można stosować do wędzenia pod warunkiem wytwarzania dymu poza komorą wędzarniczą i oczyszczanie go. Poza tym, w Polsce produkty wędzone dymem z drewna drzew iglastych nie znajdują zwolenników.

Zewnętrzną oznaką dobrych własności wędzarniczych dymu jest jego jasne zabarwienie. Jasny dym tworzy się podczas powolnego, powierzchniowego spalania suchego drewna. Dym uzyskany podczas naturalnego spalania drewna mokrego jest ciemny, ciężki i ma gorsze własności technologiczne.

Uzyskując dym w dymogeneratorach, w których można drewno uprzednio podsuszyć, wilgotność opału ma mniejsze znaczenie.

Oddziaływanie dymu na produkt jest uwarunkowane szeregiem jego własności, jako układu aerozolowego. Aerozol dymowy składa się z fazy rozpraszającej (gazów i par) i fazy rozproszonej, tj cząstek koloidalnych, utworzonych głównie z lepkiej cieczy, mających kulistą formę o przeciętnej średnicy 0,08—0,1 µ.

Decydujące znaczenie dla wędzenia mają pary związków organicznych i ich cząstki koloidalne, znajdujące się w dymie w stosunku 1 : 8 , przy czym w stanie pary przeważają składniki bardziej lotne, a w postaci cząstek — związki mniej lotne. Struktura i własności dymu (stosunek różnych faz, stopień rozproszenia cząstek koloidalnych, obecność w dymie cząstek sadzy itd.) są uzależnione od licznych czynników (warunki wytwarzania i ochładzania par, stopień rozcieńczenia powietrza itp.). Dym bardziej cenny (z punktu widzenia technologii) uzyskuje się przez szybkie ochładzanie mieszaniny para-gaz, powstającej podczas spalania drewna i rozcieńczenie go znaczną ilością powietrza.

Osadzanie się dymu wędzarniczego na produkcie znajduje się w prostej zależności od stężenia składników i szybkości zbliżania się cząstek dymu do produktu. Cząstki dymu przemieszczają się nie tylko pod wpływem sił zewnętrznych (ruch łącznie ze środowiskiem, w polu elektrycznym itp.), a także pod wpływem siły ciążenia, ruchów Browna i spadku temperatury.

Dym o dużym stopniu rozproszenia osadza się przeważnie pod wpływem ruchów Browna i spadku temperatury. Dym ze zwiększonymi (wskutek koagulacji) cząstkami osadza się w zasadzie pod wpływem siły ciążenia i turbulencji.

Osadzanie się dymu na suchej powierzchni i pod wpływem sił kinetycznych (osady na lepkiej powierzchni produktu) zależy od fazy rozproszonej. Osadzanie się dymu na wilgotnej powierzchni jest związane przeważnie ze skraplaniem się par, znajdujących się w stanie niestałej równowagi z cząstkami cieczy. W tym przypadku szybkość osadzania się dymu określa się ciśnieniem parcjalnym parowych składników dymu; wzrasta ona ze wzrostem temperatury, a także ze wzrostem szybkości ruchu dymu przy powierzchni osadzania i zmniejsza się w miarę podsychania produktu. W praktyce wędzarniczej stosuje się dym o różnej gęstości: od 0,1 g/m³ (dym bardzo rzadki) do 3 g/m³ (dym gęsty).

Gęstość dymu można określać sposobami optycznymi. Z metod optycznych najbardziej przydatna jest metoda oparta na pomiarze natężenia światła po przejściu przez dym. Jednakże przy oznaczaniu gęstości dymu takim sposobem nie uwzględnia się stosunku substancji wędzarniczych w fazie rozpraszającej i rozproszonej.

Edytowane 2 Stycznia 2016 przez Maxell

Maxell · 3 Stycznia 2016

ROZDZIAŁ II

WĘDZENIE I ROLA SKŁADNIKÓW DYMU

Dla polepszenia jakości przetworów wędzonych duże znaczenie mają badania zmian chemicznych i fizycznych zachodzących w produkcie podczas procesu wędzenia. Zmiany te, w większym lub w mniejszym stopniu, powodują powstawanie w wędzonym produkcie charakterystycznych cech organoleptycznych, przy czym towarzyszą im głębokie przemiany składników produktu. Poniżej jest podana umowna klasyfikacja zasadniczych zjawisk, zachodzących w produktach podczas procesu wędzenia.

Zjawiska fizyczne i fizykochemiczne:

1. Wysychanie produktu i ubytki ciężaru.

2. Zmiany strukturalno-mechanicznych własności produktu.

3. Dyfuzja składników dymu w głąb produktu.

4. Koagulacja i denaturacja białek („ugotowanie" kolagenu przy dostatecznie wysokiej temperaturze).

5. Zabarwienie powierzchni produktu i uzyskanie przez nią połysku.

Zjawiska chemiczne:

1. Przemiany azotynów i powstawanie zabarwienia w głębi produktów mięsnych.

2. Hydroliza (żelatynizacja) kolagenu (powyższe zjawiska rozpłynnienia i żelatynizacji kolagenu są ściśle ze sobą związane i polegają na przekształceniu się nierozpuszczalnego w wodzie kolagenu w rozpuszczalną w wodzie, żelującą substancję — glutyn. Przekształcenie to tłumaczono dawniej reakcją hydrolizy i pojęcie hydrolizy kolagenu jest dotąd często stosowane (także w oryginale rosyjskim tej książki). Według obecnego stanu wiedzy powstanie glutynu polega na rozbiciu elementów strukturalnych kolagenu — krystalitów, na oddzielne łańcuchy polipeptydowe, bez jakichkolwiek zmian składu chemicznego).

3. Chemiczne współdziałanie substancji dymowych ze składowymi częściami produktu (szczególnie garbowanie białek).

4. Zmiany autolityczne (pod wpływem enzymów samego produktu i w rezultacie czynności mikroorganizmów), zachodzące podczas produkcji przetworów wędzonych na zimno, a przyczyniające się także do wytwarzania się specyficznego smaku i zapachu.

PRZENIKANIE SKŁADNIKÓW DYMU W GŁĄB PRODUKTU

Najbardziej charakterystyczne własności wędzonych produktów (smak, zapach, garbowanie, odporność na utlenianie się itp.) są uwarunkowane przede wszystkim składnikami dymu, które przenikają do tych produktów w procesie wędzenia.

Istnieją różne zdania o głębokości przenikania różnych składników dymu do przetworów rybnych i mięsnych. Na przykład Watts (334) przypuszcza, że dym gromadzi się przeważnie na powierzchni szynki i bardzo mało przenika do jej głębszych warstw.

Według danych Shewana (307) składniki fenolowe dymu gromadzą się głównie w powierzchniowej warstwie wędzonej ryby.

tabela17

Analogiczne dane uzyskał Tucker (331) dla wędzonej szynki. Maziakin i Rogaczewska ja (89) stwierdzili, że nagromadzenie się fenoli i aldehydów w kiełbasie trwałej zachodzi głównie w ciągu pierwszych 24 godzin wędzenia i ulega silnemu zahamowaniu podczas następnych 3 dób wędzenia.

Pawłów i Kargalcew (104) stwierdzili zachodzenie zmian w zawartości substancji fenolowych w poszczególnych warstwach kiełbasy trwałej podczas procesu wędzenia i suszenia.

tabela18

W warstwie zewnętrznej maksymalne nagromadzenie się fenoli (około 90%) zachodzi w ciągu pierwszych 3 dób wędzenia, w następnym okresie zawartość ich zmienia się nieznacznie.

W zewnętrznej warstwie tkanki mięśniowej, podczas wędzenia kiełbasy, fenoli gromadzi się więcej niż w słoninie, podczas gdy w warstwach głębszych obserwuje się zjawisko odwrotne. Podczas suszenia jednocześnie z dyfuzją następuje pewne przemieszczenie się fenoli do warstw głębszych, wskutek czego ich zawartość w tkance tłuszczowej wzrasta 2—4 krotnie, a w mięśniowej zmniejsza się. Według danych Tuckera w tkance tłuszczowej szynki również jest więcej fenoli niż w tkance mięśniowej. Świadczy to o tym, że fenole przenikają do tkanki tłuszczowej szybciej niż do mięśniowej.

Wykorzystując chemiczne sposoby oznaczania fenoli można jedynie w przybliżeniu (z powodu trudności ustalenia w produkcie granicy, do której przenikają te składniki) scharakteryzować ich dyfuzję.

Bardziej wyraźny obraz dynamiki przenikania fenoli do produktu można uzyskać przez oznaczenie zawartości fenoli sposobem wizualnym (60). Sposób ten jest stosunkowo prosty i pozwala szybko (w przeciągu kilku minut) uzyskać wynik analizy. Polega on na tym, że bibułę nasyconą 2,6-dwuchlorochinono-chrorimidem przyciska się dokładnie do świeżego przekroju badanego wędzonego produktu, w rezultacie czego na powierzchni tej bibuły tworzy się odcisk substancji fenolowych dymu, które reagują z zawartym w bibule odczynnikiem (62).

Związki, jakie uzyskuje się w rezultacie takiej reakcji, mają zabarwienie błękitnoniebieskie. Według zmian konturu zabarwionego odcisku można sądzić o głębokości przenikania fenoli z dymu w głąb produktu i o dynamice tego procesu.

rysunek07

W tablicy 19 są przytoczone dane o przenikaniu fenoli z dymu do kiełbasy trwałej; dane uzyskano zwykłym sposobem chemicznym i za pomocą testu odciskowego na bibule.

tablica19

Dane z tablicy 19 świadczą o powolnym wyrównywaniu się stężenia fenoli podczas wędzenia i suszenia.

W każdej określonej chwili stężenie fenoli jest odwrotnie proporcjonalne do głębokości ich przenikania. Przy tym niezależnie od tego, że w trzydziestej dobie fenole przenikają do samego środka batonu, nie osiągają one jeszcze równomiernego rozkładu wewnątrz, kiełbasy.

Szybkość przenikania składników dymu w głąb masy wędzonego produktu zależy od stężenia i temperatury dymu, czasu wędzenia, wilgotności dymu, własności produktu (konsystencja), zawartości wody, stosunku ilościowego tkanki mięśniowej i tłuszczowej, przenikalności warstwy powierzchniowej produktu (skóra lub łuska ryby, naturalna lub sztuczna osłonka itp.).

Na rysunku 8 jest pokazana porównawcza głębokość przenikania fenoli z dymu w zależności od sposobu wędzenia.

rysunek08

Głębokość przenikania do kiełbasy fenolowych składników dymu podczas jej obróbki zimnym, rzadkim dymem, przy wilgotności względnej 75—80°/o, przeszkadzającej tworzeniu się silnie zbitej, wyschniętej warstewki pod osłonką kiełbasy, jest praktycznie proporcjonalna do czasu wędzenia. Widać to na rys. 9.

rysunek09

Podczas suszenia kiełbas trwałych szybkość przenikania składników dymu zmniejsza się, chociaż dyfuzja ich trwa nadal. Zmniejszenie szybkości przenikania składników dymu w głąb kiełbasy w tym okresie jest uwarunkowana zwiększeniem zwartości i częściowym ubytkiem wody, co być może sprzyja dyfuzji.

Należy podkreślić, że fenole z dymu docierają do środka batonu po 25—30 dobach, tj. w ciągu minimalnego okresu przebywania kiełbas w suszarni.

Nagromadzenie się fenoli w środku batonu kiełbasy trwałej może być wskaźnikiem jej dojrzałości.

Przenikaniu dymu do tłuszczu przeszkadza skóra na szynce, a do mięsa — warstwa tłuszczu nad nim. W znacznej mierze przenikaniu dymu przeszkadza łuska na rybie (leszcz, ukleja wędzone na zimno; 72).

Przenikanie fenoli z dymu do kiełbasy w zależności od rodzaju osłonki i składu farszu.

Batony kiełbas w osłonkach białkowych sztucznych (kutuzinowych) i naturalnych, przygotowano z farszu z peklowanej wieprzowiny chudej i średniotłustej, z farszu z wołowiny, z farszu na kiełbasę trwałą rostowską (mieszanina wieprzowiny, wołowiny i słoniny) i drobnej słoniny o rozmiarach 2x2 mm, wędzonej w wędzarni przemysłowej w Moskiewskich Zakładach Mięsnych nr l. Warunki wędzenia: temp. 22—24°C, dym z drewna drzew liściastych, rzadki, czas wędzenia — 4 doby. Po każdej dobie brano próbki z batonów (po 4 z każdego wariantu) i oznaczano głębokość przenikania fenoli za pomocą opisanego wyżej testu odciskowego. Uzyskane rezultaty przedstawiono w postaci wykresów na rys. 10, z których wynika, że szybkość przenikania fenoli z dymu jest większa przez osłonki naturalne, niż przez kutuzinowe. Uzyskany wynik badań nie różni się od rezultatów uzyskanych przez badaczy czeskich, którzy badali własności osłonek kutuzinowych.

Dane z rysunku 9 świadczą także o wpływie składu farszu na przenikanie składników fenolowych dymu do batonów w jednakowej osłonce. Najszybciej przenikają fenole do batonów napełnionych rozdrobnioną słoniną, wolniej — farszem z wieprzowiny średniotłustej, farszem z wieprzowiny chudej, farszem z kiełbasy trwałej rostowskiej i najwolniej do napełnionych farszem z wołowiny.

Jeżeli wyłączyć z porównania doświadczenie z kiełbasą rostowską (doświadczenia z kiełbasą rostowską nie można porównywać z innymi próbami, gdyż stan farszu po długim osadzaniu (10 dni) różnił się od stanu farszu w innych próbkach), to we wszystkich pozostałych przypadkach obserwuje się następującą prawidłowość: im więcej jest tkanki tłuszczowej w farszu, tym szybciej przenikają fenole w głąb batonu i odwrotnie. Zmniejszona szybkość przenikania fenoli do kiełbasy rostowskiej pozwala wyciągnąć wniosek, że zwiększenie zwartości struktury i inne zmiany farszu, zachodzące podczas długotrwałego osadzania, utrudniają dyfuzję składników dymu do kiełbasy.

Wpływ środowiska na przenikanie fenoli do kiełbasy.

Na przenikanie składników dymu do produktu wpływa także i środowisko, w którym przetrzymywano kiełbasę przed wędzeniem.

tablica20

Z tablicy 20 widać, że przetrzymanie kiełbas w solance sprzyja nieco lepszemu przenikaniu fenoli do kiełbasy niż przetrzymywanie w atmosferze powietrza.

Badania wykazały, że temperatura powietrza (3 i 20°C) podczas osadzania nie wpływa w sposób istotny na przenikanie fenoli do produktu.

Wpływ wilgotności dymu na przenikanie fenoli do produktu.

Dolezal (215) badał wpływ wilgotności dymu w zależności od sposobów przygotowania produktów wędzonych na gorąco (kabanosów), a mianowicie: pieczenie (przed właściwym wędzeniem kiełbasę poddaje się przez 15 minut działaniu powietrza o temp. 75°C i wilgotności względnej 60%) w wilgotnym środowisku, przetrzymywanie w temperaturze około 40°C przy wysokiej wilgotności względnej dymu, tj. tzw. dojrzewanie (299) i przygotowanie zwykłe. Tak przygotowane produkty były wędzone w komorze z zewnętrznym generatorem dymu i w komorach tradycyjnych, a także przy zwiększonej wilgotności.

rysunek11

Rezultaty badań są przedstawione na rys. 11, z którego wynika, że największa ilość fenoli przenika do kiełbasy wędzonej w dymie o zwiększonej wilgotności względnej. Dolezal tłumaczy to zachowaniem porowatości przez powierzchniową warstwę kiełbasy podczas wędzenia w warunkach zwiększonej wilgotności otaczającego środowiska.

Nieznaczna zawartość fenoli w kiełbasie wędzonej w komorach tradycyjnych jest uwarunkowana małą wilgotnością względną dymu; w takich warunkach warstwa powierzchniowa silnie wysycha, wskutek czego jest utrudniona dyfuzja składników dymu w głąb produktu. W kiełbasach poddanych obróbce wstępnej (pieczenie, dojrzewanie w rzadkim dymie) stwierdzono więcej fenoli, niż w kiełbasach wędzonych w komorach tradycyjnych. Tłumaczy się to dodatkowym działaniem dymu podczas obróbki wstępnej.

Wilgotność dymu wpływa w sposób istotny na przenikanie jego składników podczas wędzenia kiełbas trwałych, zwłaszcza w tak zwanym sposobie wędzenia wilgotnego (Feuchtrauchverfahren).

Przy tym sposobie wędzenia poddaje się produkt działaniu dymu o przeciętnej wilgotności 90%, dzięki czemu bakteriobójcze i inne składniki w nim zawarte szybciej przenikają przez osłonkę kiełbasy i warstwę powierzchniową produktu (222). Za granicą (Niemcy, Francja, USA i inne kraje) przy wędzeniu zimnym produktów stosuje się dym o dużej wilgotności (287).

OKREŚLENIE STOPNIA UWĘDZENIA PRODUKTÓW

Zawartość różnych składowych części dymu w produktach, tj. stopień ich u wędzenia, zależy od sposobu wędzenia, jakości dymu (gęstość, stężenie składników), czasu wędzenia i innych czynników.

Zawartość składników dymu w produkcie. W celu ustalenia od jakich substancji dymu zależy stopień uwędzenia produktów oznaczano w nich zawartość całkowitą aldehydów oraz zawartość takich składników dymu, jak aldehyd mrówkowy, kwasy, fenole i aceton.

Liczni autorzy skłonni są przyjmować jako wskaźnik uwędzenia produktów ilość zawartych w nich fenoli. Substancji tych w surowcu wyjściowym nie ma, lub też ich zawartość jest minimalna, podczas gdy jest ich stosunkowo dużo w produktach uwędzonych. Prócz tego zawartość ich praktycznie nie zmienia się przez dość długi okres czasu po wędzeniu (17 dni dla wędzonych ryb), a sposoby oznaczania są stosunkowo łatwe.

Klejmenow i Uspienskaja (45) znaleźli korelację między zawartością fenoli w mięsie ryby wędzonej na zimno a wskaźnikami organoleptycznymi i stopniem jej uwędzenia, tj. zapachem, smakiem, a także barwą powierzchni produktu. W związku z tym w praktyce badawczej oznacza się liczbę uwędzenia lub liczbę fenolową, wyrażoną zawartością fenoli w mg na 100 i 1000 g produktu (25, 45, 52, 104, 34).

Według zdania Maziakina i Rogaczewskiej, nagromadzenie się fenoli stanowi w pewnej mierze kryterium uwędzenia kiełbas. Dolezal (216) uważa, że celowe jest oznaczanie w produktach zarówno fenoli jak i aldehydów.

W szeregu badań nad charakterystyką stopnia uwędzenia ryb i mięsa oznaczano zawartość substancji bromujących się.

Judickaja i inni (170) uważają, że niemniej ważnym wskaźnikiem stopnia uwędzenia produktów rybnych jest zawartość w nich lotnych kwasów organicznych.

Jednakże ryby jeszcze przed wędzeniem zawierają dość dużą ilość lotnych kwasów (do 20 mg% wg Lintona i Freucha). Prócz tego ilość tych związków znacznie wzrasta w rezultacie działalności mikroorganizmów. Dlatego Linton i Freuch doszli do wniosku, że chociaż w procesie wędzenia zawartość kwasów w wędzonej rybie zwiększa się 4—5-krotnie, to trudno jest uzyskać powtarzalne rezultaty i dlatego też tego rodzaju wskaźnik uwędzenia jest nie do przyjęcia. Oznaczanie w produkcie acetonu, aldehydu mrówkowego i innych aldehydów jest także nie do przyjęcia z uwagi na niewielką ich zawartość w wędzonych produktach.

tablica21a

tablica21b

W tablicy 21 są przytoczone dane o zawartości najczęściej oznaczanych substancji dymu, stwierdzonych w produktach wędzonych przez różnych badaczy. Niestety, wielu z nich posługiwało się różnymi metodami i warunkami wędzenia, co utrudnia porównanie i analizę uzyskanych rezultatów.

Na podstawie zawartości poszczególnych składników dymu, z wyjątkiem fenoli oznaczonych sposobem jodometrycznym, można sądzić o sposobach obróbki produktów dymem. Posługując się sposobem jodometrycznym uzyskuje się zaledwie przybliżone dane

0 zawartości fenoli, gdyż w tym przypadku (45, 52) łącznie z fenolami stwierdza się liczne inne substancje bromujące się, znajdujące się w dymie i w produkcie, przy czym ilość ich jest zmienna. W związku z tym nie można wprowadzić jakiejkolwiek stałej poprawki. Na przykład w surowych serdelkach i debreceńskich parówkach stwierdzono odpowiednio 11—16 mg% i 6—16 mg% takich substancji, które należałoby, korzystając z metody jodometrycznej, zaliczyć do fenoli. Po uwędzeniu w wymienionych przetworach znajdowało się 13—30 mg% tych substancji.

Zawartość fenoli w surowym produkcie, oznaczona sposobem jodometrycznym, może się nierzadko okazać wyższa niż w wędzonym (216). Mogą zaistnieć duże wahania ilości substancji bromujących się również w produktach rybnych zawierających takie labilne związki, jak nienasycone kwasy tłuszczowe.

Z powyższego wynika, że sposób jodometryczny jest nie do przyjęcia nie tylko do oznaczania zawartości fenoli w produkcie wędzonym, ale i do porównawczej oceny stopnia ich uwędzenia. W ostatnim przypadku, być może, lepiej jest oznaczać zawartość składników fenolowych dymu sposobami opartymi na reakcji z fenolami takich odczynników, jak 2,6-dwuchlorochinonochloromid lub też 4-aminoantypyryna.

Zmiany odczynu produktu. Podczas termicznego rozkładu drewna tworzy się wiele kwasów, zwłaszcza duże ilości kwasu octowego i znacznie mniej kwasów: mrówkowego, propionowego i masłowego, a także kwasów nienasyconych typu akrylowego itp.

Podczas wędzenia kwasy przenikają do produktu, powodując zmiany pH, zwłaszcza w powierzchniowej warstwie produktu. Stwierdzono np.: że pH warstwy powierzchniowej ryby obniżyło się po wędzeniu z 6,7 do 5,9 (300).

Według innych danych stężenie jonów wodorowych na powierzchni ryby zwiększa się już po dwugodzinnym wędzeniu (odpowiednio pH 7 i 5; 268).

Wykazano, że w okresie przechowywania wędzonych produktów kwasowość warstw zewnętrznych stopniowo zmniejszała się (po dobie pH wynosiło 6, po dwóch dobach 6,1—6,2), a kwasowość warstw wewnętrznych — wzrastała (pH obniżało się mniej więcej do 6,3).

Na podstawie powyższych danych można wnioskować, że pochodzące z dymu kwasy organiczne powoli dyfundują z zewnętrznych partii ryby do głębiej położonych warstw produktów, co prowadzi do stopniowego wyrównywania pH w całej masie.

Dostatecznie duże obniżenie pH daje się zaobserwować także w przypadku produktów mięsnych. Na przykład pH kiełbas: wieprzowej, brunszwickiej i salami po osadzaniu wynosiło 6,34, 6,18 i 5,79, a po wędzeniu obniżyło się do 5,87, 5,78 i 5,29 (75, 205; patrz rys. 17).

Przy obróbce produktów dymem gorącym pH ulega zmianie także pod wpływem innych czynników. Wskutek koagulacji termicznej białek mięsa mielonego jego odczyn przesuwa się w stronę zasadową o 0,2—0,3 jednostki pH. Przypuszcza się, że garbujące działanie niektórych składników dymu, a szczególnie aldehydu mrówkowego (278), zmniejsza przesunięcie pH w stronę alkaliczną.

Przy wędzeniu ryb na zimno (leszcz, śledź, płoć) ulega zwiększeniu podczas wędzenia kwasowość ogólna (45).

SKŁADNIKI DYMU WPŁYWAJĄCE NA SMAK I ZAPACH WĘDZONYCH PRODUKTÓW

Niektórzy autorzy wiążą tworzenie się zapachu wędzenia z przenikaniem do produktu fenoli (3, 89, 144, 300), szczególnie kreozolu (50), substancji smołowych łatwo rozpuszczalnych w acetonie (21), związków smołowych i aldehydów (23), głównie mrówkowego, posiadającego silny i charakterystyczny zapach (245). Inni autorzy natomiast negują rolę fenoli (23) i aldehydu mrówkowego (346) w tworzeniu zapachu wędzenia.

Mało jest także wiadomości o składnikach dymu nadających produktom specyficzny smak uwędzenia. Zazwyczaj uważa się, że smak i zapach nadają wędzonym produktom fenole i kwasy (301).

Niektórzy autorzy twierdzą, że w tworzeniu smaku uwędzenia oprócz fenoli i kwasów biorą także udział aldehydy i ketony (332).

Charakter zapachowych i smakowych składników dymu

Charakter chemiczny składników dymu nadających smak i zapach produktom wędzonym nie jest jeszcze ustalony, jednakże dla zainteresowanych krąg problemów stale się zwęża. Być może, że większa część poszukiwanych składników należy do substancji o charakterze obojętnym (jak aldehydy, ketony, alkohole i estry).

Przypuszcza się, że omawiane składniki mogą znajdować się w dymie w minimalnych ilościach, posiadają jednak zdolność oddziaływania, nawet w niewielkich stężeniach, na organy smaku i zapachu (144). Niewątpliwie jedynie w wyniku przyszłych, specjalnych badań, można będzie ustalić charakter składowych części dymu nadających produktom wędzonym specyficzny smak i zapach. Ostatnio zaczęto bliżej interesować się tym zagadnieniem.

Na przykład na podstawie badań przeprowadzonych w Polsce stwierdzono, że wodne roztwory dymu i ich destylaty z parą wodną mają jednakowy smak (gorzkokwaśny), lecz różnią się zapachem; wodne roztwory mają wyraźnie zapach pogorzeliskowy, a destylaty mają zapach czysty i prawie taki sam, jak dobre produkty wędzone.

Na podstawie uzyskanych rezultatów wyciągnięto wniosek, że specyficzny zapach i smak uwędzenia powodują związki lotne z parą wodną, tj. aldehydy i ketony, fenole, krezole, pirokatechina (343, 346).

W celu ustalenia, które z lotnych składników dymu nadają smak i zapach uwędzenia, Huseini i Cooper usuwali część składników z dymu wędzarniczego przez skroplenie ich w temperaturach: 15; 4; —5 i —18°C, a pozostałością tego dymu wędzili bekon. Okazało się, że próbki bekonu wędzone dymem przepuszczonym przez chłodnice o temp. —18 i —5°C miały zapach i smak uwędzenia słabo wyrażony, a próbki poddawane działaniu dymu przepuszczonego przez chłodnice o temp. 15 i 4°C miały zadowalające wskaźniki organoleptyczne.

Świadczy to o tym, że charakterystyczny smak i zapach produktów wędzonych zależy od lotnych składników dymu skraplających się w temp. poniżej —5°C. Destylaty z dymu skraplanego w niskich temperaturach były jasne, posiadały charakterystyczny zapach dymu i ostry smak. Ostry smak destylatów dymu tłumaczy się szczególnie dużą zawartością w nich lotnych kwasów organicznych (250).

Foster stwierdził, że charakterystyczny zapach i smak produktów wędzonych zależą od parowej fazy dymu (168, 226). Udało mu się potwierdzić to eksperymentalnie przez wędzenie próbek dymem uprzednio oswobodzonym od zawieszonych cząstek koloidalnych za pomocą elektrofiltru. Uzyskał on przy tym produkty o normalnych wskaźnikach organoleptycznych uwędzenia.

Przypuszcza się, że sposób ten, który można umownie nazwać wędzeniem dymem rafinowanym, pozwoli unowocześnić technologię wędzarnictwa (326).

Wymienione prace przynoszą znaczny postęp w rozumieniu istoty procesu wędzenia. Jednakże nie wyjaśniają, one jakie składniki dymu odgrywają zasadniczą rolę w wytwarzaniu cech uwędzenia. Szybkiemu wyjaśnieniu tego zagadnienia przeszkadza obecność w dymie dużej ilości różnych związków chemicznych, ulegających łatwo zmianom i wstępujących w reakcję ze sobą (230), a także ze względu na brak specjalnej metodyki badań.

Stosowane sposoby do poznania zapachu i smaku nie wędzonych produktów spożywczych (201, 247) nie nadają się do oznaczania organoleptycznych wskaźników produktów wędzonych z dwu przyczyn:

1) duża zawartość lotnych substancji w wędzonym produkcie (mięso, ryba) maskuje składniki dymu i przeszkadza ich wydzieleniu;

2) w celu uzyskania składników dymu bezpośrednio z wędzonych produktów, w ilości dostatecznej do następnego ich rozdzielenia, niezbędny jest przerób setek kilogramów tych produktów, co w praktyce jest niewykonalne.

W związku z tym zastosowano inną metodę badań (65), przy opracowywaniu której wychodziliśmy z podanych niżej założeń. W dymie drzewnym znajduje się ponad 200 różnych związków organicznych; część z, nich prawdopodobnie nie bierze udziału w wytwarzaniu charakterystycznego smaku i zapachu wędzenia. Dlatego też w pierwszym stadium doświadczeń celowe jest badanie tylko tych składników dymu, które przenikają przez osłonkę kiełbasy w wykrywalnych ilościach. Opierając się na tej przesłance przeprowadzono gromadzenie za pomocą modeli kiełbas (modele kiełbas są to osłonki napełnione zamiast farszem mięsnym — materiałem jednorodnym (watą, masą celulozową itp.)) tych składników dymu, które przenikają przy wędzeniu do produktu.

rysunek12

Najlepsze rezultaty uzyskano z osłonkami napełnionymi wodą destylowaną. Do takich modeli składniki dymu przenikają bardzo intensywnie. Ustalono wstępnie, że substancje fenolowe dymu., nagromadzone w modelach, odpowiadały fenolom zawartym w zwykłej kiełbasie wędzonej w takich samych warunkach. Pozwala to rozszerzyć w pewnym, przybliżeniu rezultaty uzyskane w doświadczeniach z modelami na kiełbasy wędzone.

Ekstrakcję i rozdział mieszaniny składników dymu, przenikających do modeli kiełbas, przeprowadzono wg schematu opartego na metodzie analizy organicznej i badań w chemii drewna (49, 122, 137, 165).

Zgodnie z podanym schematem wszystkie substancje dymu bukowego, nagromadzone w modelach podczas wędzenia na zimno, były rozdzielone na frakcje jednakowego typu: fenole, substancje obojętne, (węglowodory, aldehydy, ketony, alkohole), kwasy, zasady organiczne, substancje węglowodanowe.

Schemat grupowej analizy organicznej składników dymu wędzarniczego

wykres ze str.63

Dużą korzyść stanowi stwierdzenie obecności w modelach składników należących praktycznie do wszystkich grup substancji organicznych, zawartych w dymie. Pozwala to na wyciągnięcie wniosku, że osłonki kiełbas nie przeszkadzają przenikaniu organicznych składników dymu w głąb batonu i że do wędzonych przetworów przenikają z dymu składniki różnego rodzaju.

Ich rolę, w uzyskiwaniu przez produkty wędzone charakterystycznego smaku i zapachu, można ustalić z pewnym przybliżeniem wychodząc z oceny organoleptycznej wydzielonych grup składników dymowych. Rezultaty ocen przytoczono w tabl. 22.

tablica22

Aby ustalić, jak wpływają frakcje dymowe na zapach produktu, wprowadzono je oddzielnie do farszu, z którego następnie wykonywano wzorce kiełbas (typu trwałych).

Degustacja przygotowanych wzorców kiełbas wykazała, że wszystkie substancje, z wyjątkiem fenoli, wpływają ujemnie na smak i zapach; kiełbasy, do których była dodana grupa fenoli miały właściwy smak i zapach, nieco różniący się od zapachu wędzonych kiełbas (67).

Charakterystyka składników dymu znalezionych w wędzonych produktach

Fenole. Grupa ta stanowi frakcję zawierającą dużą ilość różnorodnych związków fenolowych, dlatego też posiada ona złożony zapach, składający się z szeregu poszczególnych odcieni. Jeśli umieścić nieco związków fenolowych na płytce i lekko podgrzać, to początkowo odczuwa się zapach kwasu karbolowego i gwajakolu, jednakże w miarę ulatniania się niskowrzących fenoli — zapach staje się bardziej wonny.

W celu ustalenia, które z fenoli nadają produktom zapach uwędzenia, rozdzielono je na 10 frakcji o temperaturach wrzenia, pod ciśnieniem 4 mm sł. rtęci, w granicach od 58 do 126°C. Uzyskane frakcje dodawano do farszu kiełbas parzonych. Rezultaty oceny tak przygotowanych próbek kiełbas są podane w tabi. 23.

tablica23

Z tablicy 23 wynika, że zarówno frakcje fenoli o niskiej temperaturze wrzenia (nr 1, 2 i 3), jak i wrzące w temperaturach wyższych (frakcje nr 6—10), posiadające specyficzny zapach fenolowy, nie są źródłem swoistego zapachu uwędzenia.

Wydzielone z badanych substancji związki o temperaturze wrzenia 76—89°C przy 4 mm sł. rtęci (frakcje nr 4 i 5) posiadają zapach w pewnym stopniu zbliżony do zapachu produktu wędzonego.

Na podstawie degustacji parówek, do których dodano oddzielnie różne ilości frakcji nr 1—10 stwierdzono, że wszystkie frakcje z wyjątkiem 4 i 5, nadawały gotowym produktom obcy smak i zapach.

Parówki zawierające frakcje fenolowe nr 4 i 5 nie były w pełni identyczne z kontrolnymi, jednakże uzyskały one w pełni dostateczną ocenę organoleptyczną. W porównaniu z nimi parówki nie zawierające tych substancji i nie wędzone okazały się niesmaczne.

Próbowano ustalić skład uzyskanych frakcji fenolowych za pomocą chromatografii bibułowej (249). Na chromatogramach wszystkich 10 frakcji stwierdzono 17 różnych plam, w tej ilości kilka identyfikowanych tylko w ultrafiolecie. Spośród zidentyfikowanych znaleziono: fenol C₆H₅OH, metakrezol C₆H₄(OH)CH₃, gwajakol C₆H₄(OH)OCH₃, metylogwajakol C₆H₃(OH)(OCH₃)CH₃, pirokatechinę C₆H₄(OH)₂, etery dwumetylowe: pirogalolu C₆H₃(OH)(OCH₃)₂, metyloipirogalolu C₆H₃(OH)(OCH₃)₂CH₃ etylopirogalolu C₆H₂(OH)(OCH₃)₂CH₂CH₃, propylopirogalolu C₆H₂(OH)(OCH₃)₂CH₂CH₂CH₃.

Eterów metylowych pirogalolu i jego homologów nie udało się rozdzielić na chromatogramach, gdyż występują one w jednej plamie. Jednakże frakcje, w których je stwierdzono, mają różne właściwości fizykochemiczne (współczynnik refrakcji, temperatura wrzenia, ciężar właściwy) i zawierają różną ilość grup metoksylowych (OCH₃). Dlatego można przypuszczać, że do wymienionych frakcji wchodzą jedno- i dwumetylowe etery pirogalolu, a także metylo-, etylo- i propylopirogalolu (63).

Ciekawe, że wśród składników dymu z drewna bukowego nie udało się stwierdzić takich pochodnych gwajakolu, jak etylo- i propylogwajakol, wykrytych w produktach pirolizy drewna (136, 146) i posiadających przyjemny zapach z odcieniem pachnideł.

Żaden ze znalezionych poszczególnych fenoli nie ma zapachu produktów wędzonych lub dymu. Jedynie metylogwajakol posiada specyficzny, przyjemny zapach, częściowo przypominający zapach goździków, jednakże różniący się od charakterystycznego zapachu wędzenia.

Tak więc spośród zidentyfikowanych fenoli, stwierdzonych w produktach wędzonych, pewną rolę w tworzeniu zapachu mogą odgrywać takie związki, jak gwajakol i metylogwajakol, które posiadają trwały charakterystyczny zapach, pomimo że różni się on od zapachu uwędzenia lub dymu. Wysokowrzące fenole (metylowe etery pirogalolu i jego homologów) mają prawdopodobnie drugorzędne znaczenie w powstawaniu zapachu produktów wędzonych.

Pomimo charakterystycznych i różnych odcieni zapachowych, większość fenoli posiada gorzkawy, piekący smak, a niektóre ze złożonych fenoli — smak słodkawy (16).

Aldehydy i ketony. Związki te odgrywają dużą rolę w powstawaniu specyficznego zapachu dymu i produktów wędzonych.

Grupa aldehydów, wydzielona z modeli kiełbas poprzez pośrednie związki z siarczynem, posiada dość przyjemny zapach z odcieniem zapachu wina gronowego. Frakcja aromatycznych aldehydów wyekstrahowana z wędzonych kiełbas ma także przyjemny zapach przypominający zapach gorzkich migdałów.

Zapach alifatycznych aldehydów i ketonów różni się od wonnego zapachu właściwego produktom wędzonym. Jest zupełnie prawdopodobne, że ta grupa składników części dymu, razem z substancjami typu alkoholu metylowego (CH₃OH), nadaje ostry zapach dymowi i produktom wędzonym (w pierwszej chwili po wyjęciu z wędzarni).

Powstanie zapachu uwędzenia wiąże się z cyklicznymi aldehydami i ketonami typu furfurolu i waniliny, odznaczających się przyjemnym zapachem.

Niżej przytoczono charakterystykę niektórych aldehydów i ketonów, których obecność stwierdzono w produktach wędzonych (podany wykaz składników stwierdzonych w produktach wędzonych powinien być niewątpliwie powiększony, gdyż na chromatogramach nie zidentyfikowano szeregu plam aldehydów i ketonów. Do związków, które mogą być obecnie w produktach wędzonych w pierwszej kolejności należy zaliczyć takie, jak dwuacetyl i metylofurfurol, które stwierdzono w dymie (262, 293) lub aldehyd benzoesowy i jego pochodne, których obecność w dymie jest prawdobodobna) (65, 67).

wykaz.str.67

Kwasy. Przez osłonkę kiełbasy przenika z dymu do farszu szereg kwasów organicznych. Świadczą o tym rezultaty rozdziału grupy kwasów wydzielonych z modeli kiełbas.

tablica24

Szeroka skala temperatur, w których oddestylowują kolejne frakcje kwasów, świadczy o różnorodności kwasów przenikających przez osłonkę kiełbas. Poszczególne frakcje kwasów posiadają różne odcienie zapachowe. Zasadniczy odcień zapachu, wydzielający się z mieszaniny kwasów, zależy od zapachu frakcji dominującej. Należą do nich frakcje wrzące w temp. 110—118°C i 118—120°C, posiadające charakterystyczny zapach kwasu octowego.

Frakcje wrzące w temp. 124—128°C mają niezbyt ostry, nieprzyjemny odcień zapachu.

Zarówno oddzielnie, jak też w mieszaninie (przed rozfrakcjonowaniem), wszystkie frakcje kwasów posiadają zapach znacznie różniący się od zapachu uwędzenia. Na tej podstawie można przyjąć, że w wytwarzaniu specyficznego zapachu uwędzenia rola kwasów jest drugorzędna, chociaż mogą one niewątpliwie nadawać produktom wędzonym pewien posmak, uzupełniający smak samego mięsa, soli i przypraw. W tym wypadku ma znaczenie czas obróbki dymem. I tak kwasy, mając drugorzędne znaczenie w wytwarzaniu smaku kiełbas parzonych, poddawanych tylko krótkotrwałemu działaniu dymu, w sposób istotny wpływają na wskaźniki organoleptyczne dłużej wędzonych produktów (kiełbasy trwałe, szynki wędzone, ryby wędzone na zimno) a szczególnie podczas bardzo długiego wędzenia, w rezultacie którego produkty nabierają posmaku kwaśnego i gorzkiego. Kwasy zwiększają działanie aldehydu mrówkowego, hamując jego polimeryzację (237) (jednak w obecności fenoli, w które dym jest bogaty, środowisko kwaśne katalizuje kondensację fenolowo-formaldehydową, w efekcie czego powstają żywice typu nowolakowego).

Zasady organiczne. Do najbardziej charakterystycznych przedstawicieli tej grupy związków należą:

wzory1zestr.69

Składniki należące do tej grupy związków mają w stanie czystym nieprzyjemny, odrażający zapach.

Grupa zasad organicznych, wydzielona z modeli kiełbas, nie posiadała określonego zapachu (patrz tablica 22).

Można zatem wyciągnąć wniosek, że substancje tej grupy praktycznie nie powinny wpływać na smak produktów wędzonych, tym bardziej, że znajdują się one w dymie w ilościach stosunkowo małych.

Zasady organiczne pochodzące z dymu nie posiadają własności przeciwutleniających, nie są bakteriobójcze i są w gruncie rzeczy substancjami balastowymi.

Węglowodory. Ta grupa związków należy do kategorii najmniej zbadanych. W chwili obecnej brak metodyki pozwalającej oddzielić dostatecznie dokładnie węglowodory od innych frakcji substancji obojętnych z dymu wędzarniczego. Dlatego uzyskane dane dotyczące charakterystyki organoleptycznej węglowodorów należy uważać za przybliżone.

Być może, że węglowodory z dymu, zwłaszcza wielopierścieniowe, należy zaliczyć do substancji niepożądanych w produktach wędzonych. W szczególności niektóre z nich są potencjalnym źródłem tworzenia się związków rakotwórczych (280):

wzor2str69

W rzeczywistości stwierdzono obecność, zarówno w dymie jak i produktach wędzonych, 1, 2, 5, 6-dwubenzioantraoenu i 3, 4-benzopirenu (20, 218, 321). Związki te w określonych warunkach posiadają własności rakotwórcze, tj. powodują powstawanie nowotworów.

W związku z, tym powstaje pytanie, czy produkty mięsne i rybne wędzone dymem drzewnym nie są szkodliwe dla zdrowia człowieka.

Istnieją głosy poddające w wątpliwość prawidłowość stawiania takiego pytania. Szczególnie, że jak stwierdzono produkty wędzone nie są toksyczne dla organizmu człowieka.

Produkty te, szczególnie po krótkotrwałym wędzeniu (opiekanie kiełbas, produkcja kippersów i innych artykułów), zawierają nadzwyczaj małe ilości substancji rakotwórczych i dlatego nie mogą być niebezpieczne dla zdrowia (226).

Niektórzy autorzy wskazują także na to, że ludzkość od setek lat spożywa wszelkiego rodzaju produkty wędzone i przedtem nie powstawały wątpliwości o ich szkodliwości.

Zagadnienie o szkodliwości lub nieszkodliwości produktów wędzonych staje się coraz bardziej aktualne. Dlatego w celu wyrobienia prawidłowego poglądu na te sprawy niezbędne jest możliwie najpełniejsze zaznajomienie się ze wszystkimi nagromadzonymi materiałami. Poniżej jest podany krótki przegląd badań dotyczących tego zagadnienia.

W roku 1949 Blaga, Spacek i Sula (188) stwierdzili obecność 3, 4-benzopirenu w ekstraktach z podkładów kolejowych impregnowanych dziegciem drzewnym. Okazało się także, że mięso uwędzone dymem z drewna takich podkładów zawierało frakcje benzopirenowe, przy czym wśród nich był także i 3, 4-benzopiren.

Benzopiren w dziegciu występuje w trzech formach izomerycznych: 1, 2-benzopiren, 3, 4-benzopiren i 4, 5-benzopiren. Wszystkie trzy izomery mają jednakowy wzór sumaryczny C₂₀H₁₀ i jednakowy ciężar cząsteczkowy, lecz różnią się strukturą, co powoduje różnice w ich własnościach: o ile 1, 2- i 3, 4-benzopiren posiadają własności rakotwórcze, o tyle 4, 5-benzopiren ich nie posiada.

W związku z tym, że dym drzewny swoim składem chemicznym w pewnym stopniu odpowiada produktom suchej destylacji drewna (dziegieć i inne) powstało pytanie, czy (podczas zwyczajnego spalania drewna może tworzyć się 3, 4-benzopiren i przenikać do produktów wędzonych.

Zagadnieniu temu była poświęcona praca Suli i Dobeśa (315), którzy stwierdzili, że zawartość benzopirenu zależy od rodzaju i ilości dziegciu w wędzarniach, a także od czasu w jakim znajduje się on w komorach.

Później Dobeś, Hopp i Sula (218) znaleźli 3, 4-benzopiren w wędzonych produktach mięsnych. Takim wędzonym mięsem skarmiali przez 1,5 roku zwierzęta doświadczalne (białe szczury). Stwierdzili przy tym nowotwory złośliwe trzustki i żołądka. Na podstawie powyższego badacze czechosłowaccy wywnioskowali o możliwości rakotwórczego działania produktów wędzonych na organizm człowieka. Temu wnioskowi przeczą dane niemieckich autorów — Kellera i Heidmanna (258). W celu stwierdzenia toksyczności wędzonego mięsa dla żywego organizmu przeprowadzili oni doświadczenia biologiczne na 24 myszach, które przez 4 tygodnie karmiono tylko wędzoną słoniną i szynką. U żadnej myszy nie stwierdzono zmian toksycznych we krwi. Na tej podstawie eksperymentatorzy wnioskują, że produkty wędzone nie są toksyczne i dla organizmu człowieka.

Na podstawie badań przeprowadzonych w Leningradzkim Instytucie Onkologii Akademii Nauk Medycznych ZSRR stwierdzono, że w 1 kg wędzonej ryby znajduje się od 7 do 50 µg 3, 4-benzopirenu. Jednakże Foster zwraca uwagę, że ze względu na niezmiernie małą zawartość 3, 4-benzopirenu w produktach spożywczych nie można z całą pewnością sądzić o możliwym rakotwórczym działaniu tego związku na organizm.

Podsumowując istniejące dane o substancjach rakotwórczych dymu wędzarniczego należy podkreślić, że w chwili obecnej nie można dać kategorycznej odpowiedzi na pytanie o rakotwórczym działaniu produktów wędzonych na organizm człowieka. W rzeczywistości z jednej strony z całą pewnością ustalono, że zarówno w dymie jak i wędzonych produktach znajdują się takie związki, jak 3, 4-benzopirem, posiadające własności rakotwórcze. Z drugiej strony wykazano jednak, że u zwierząt karmionych produktami wędzonymi nie wystąpiły zmiany we krwi i tylko w nielicznych przypadkach stwierdzono patologiczne zmiany w ich narządach wewnętrznych.

W związku z tym, że istnieją przeciwstawne poglądy o rakotwórczym działaniu produktów wędzonych podawanych jako karma zwierzętom oraz w celu ostatecznego rozwiązania tego problemu potrzebne są uzupełniające, przeprowadzone na szeroką skalę doświadczenia biologiczne na zwierzętach w warunkach doustnego wprowadzania substancji rakotwórczych łącznie z pożywieniem. Doświadczenia takie, wymagające dużo czasu, co najmniej równego okresowi życia jednego pokolenia zwierząt, przeprowadza się obecnie w Leningradzkim Instytucie Onkologii.

Tym niemniej sam fakt obecności substancji rakotwórczych, typu 3, 4-benzopirenu, w dymie wędzarniczym i możliwość przedostawania się ich do produktów wędzonych, powinny zwrócić baczną uwagę higienistów i specjalistów zajmujących się problemem wędzenia. Już teraz, jeszcze przed rozwiązaniem zagadnienia o rakotwórczości, powinna być wprowadzona niezbędna profilaktyka w celu zapobieżenia przedostawania się węglowodorów rakotwórczych do produktów wędzonych.

Jednym z ważnych profilaktycznych zaleceń sanitarno-higienicznych powinno być częste, okresowe oczyszczanie komór z sadzy i dziegciu oraz zapewnienie właściwych warunków spalania drewna podczas uzyskiwania dymu wędzarniczego.

Stwierdzono, że niepożądanych węglowodorów wytwarza się tym więcej, im wyższa jest temperatura w strefie spalania, dlatego też najwyższa dopuszczalna temperatura palenia się (tlenia) trocin nie powinna przekraczać 300°C.

W końcu jednym z najbardziej rokujących sposobów, gwarantujących uzyskiwanie produktów wędzonych nie zawierających substancji rakotwórczych, jest tak zwane wędzenie bez dymu (mokre wędzenie), tj. za pomocą preparatów wędzarniczych w roztworze, oczyszczanych od niepożądanych substancji.

Węglowodany. Według wszelkiego prawdopodobieństwa frakcja ta nie zawiera substancji szkodliwych dla organizmu; nie ma ona określonego smaku, posiada słaby zapach, częściowo przypominający zapach palonego cukru i należy przypuszczać, że nie odgrywa istotnej roli w wytwarzaniu zapachu wędzenia. Niektóre skarmelizowane składniki tej frakcji nadają powierzchni produktów wędzonych przyjemne, czerwonawobrązowe zabarwienie.

Składniki gazowe dymu. Wśród zasadniczych składników gazowych dymu, tj. dwutlenku węgla, tlenku węgla, wodoru, tlenu, azotu, węglowodorów szeregu metanu, nie ma żadnego składnika, który mógłby w jakikolwiek sposób wpłynąć na zmianę smaku i zapachu produktu wędzonego. Zdaniem niektórych autorów w procesie wędzenia pewne znaczenie ma tlenek węgla, który może reagować z mioglobiną (287).

Specyficzny zapach wędzenia produktów poddawanych działaniu dymu może być uwarunkowany także związkami tworzącymi się w rezultacie reakcji niektórych składników dymu, nie posiadających zapachu, ze składnikami produktu na podobieństwo związków cukrów z aminokwasami (246). Badania tego praktycznie ważnego problemu dopiero się rozpoczynają.

PRZECIWUTLENIAJĄCE DZIAŁANIE PROCESU WĘDZENIA

Podczas przechowywania produkty mięsne i rybne ulegają zmianom wskutek działalności bakterii i w rezultacie procesów utleniania. Utlenianiu ulegają w pierwszej kolejności tłuszcze, w których pod wpływem tlenu tworzą się nadtlenki, hydroksykwasy i inne substancje, w rezultacie czego produkt nabiera nieprzyjemnego smaku i zapachu (jełczenia). Szczególnie łatwo jełczeją produkty zawierające nienasycone kwasy tłuszczowe (wieprzowina, tłusta ryba, indyki itp.).

Produkty utleniania w zjełczałych tłuszczach powodują rozkład znajdujących się w rybie i mięsie ssaków witamin, mogą wstępować w niepożądane reakcje z białkami, wykazują toksyczne działanie na organizm (56, 256, 257, 282). Wszystko to świadczy o tym, jak ważny jest problem znalezienia środków zapobiegających oksydacyjnemu psuciu się produktów mięsnych i rybnych (86). Jednym z takich dość pewnych środków zabezpieczających przed jełczeniem jest wędzenie (312).

PRZECIWUTLENIAJĄCE WŁASNOŚCI DYMU

Już dawno zauważono, że produkty po uwędzeniu mogą być przechowywane przez długi okres czasu bez widocznego jełczenia tłuszczów. Wędzenie prawie dwukrotnie przedłuża okres przechowywania mrożonej kiełbasy wieprzowej zawierającej dużo tłuszczu. Okres przechowywania produktu wędzonego zależy od zawartości w nim tłuszczu. Wędzoną kiełbasę o zawartości 50% tłuszczu udawało się przechowywać przez okres około 6 miesięcy, a kiełbasę zawierającą 35% tłuszczu — prawie rok (181).

Lea (266) badał przeciwutleniające działanie dymu w przypadku bekonu peklowanego na mokro i na sucho. Wędzone i kontrolowane próbki przechowywano w jednakowych warunkach w temp. 15°C. Badania wykazały, że w próbkach kontrolnych utlenianie zachodziło znacznie szybciej niż w wędzonych, w których tempo gromadzenia się nadtlenków było niewielkie.

rysunek13

Na rysunku 13 widać także, że sposób peklowania na sucho lub mokro nie wpływa w sposób istotny na intensywność jełczenia. Stwierdzono, że między liczbami jodowymi wędzonych i kontrolnych próbek bekonu, przechowywanego w stanie zamrożonym (temp. —10°C), pozostaje ta sama wyraźna różnica, jak w czasie przechowywania w temperaturach wyższych.

Rezultaty te były później potwierdzone przez innych autorów (340).

Stwierdzono także, że okres przechowywania drobiu i wołowiny wzrasta w rezultacie przenikania do nich składników dymu, posiadających własności przeciwutleniające (206, 232). Interesujący jest fakt, że podczas przechowywania wieprzowiny z dodatkiem syntetycznych przeciwutleniaczy nie udało się uzyskać dodatnich rezultatów (242). Również i inne liczne przeciwutleniacze, stosowane w celu przeciwdziałania psucia się ryb i produktów rybnych, nie dały dostatecznie zadowalającego efektu (36, 183). Nie udały się próby zabezpieczenia suszonego dorsza za pomocą syntetycznych przeciwutleniaczy. Jednakże podsuszanie dorsza powietrzem zmieszanym z dymem dało doskonały efekt przeciwutleniania: suszony dorsz mógł być przechowywany bez zepsucia ponad 280 dni w temp. 10°C (282). Także inni autorzy wskazują na małą podatność na jełczenie tłuszczu ryby wędzonej (316).

W celu ustalenia właściwości dymu wędzarniczego Nikkila i Linko (284) porównywali przeciwutleniające własności dymu uzyskiwanego z olchy i niektórych handlowych przeciwutleniaczy typu galusanów i kwasu norhydrogwajaretowego. Doświadczenia z tłuszczami rybimi (łatwo ulegającymi jełczeniu wskutek dużej zawartości nienasyconych kwasów tłuszczowych) wykazały, że podczas przechowywania w niesprzyjających warunkach (w temp. 25°C) próbki kontrolne (bez dodatku przeciwutleniaczy) ulegały zepsuciu po 5 dobach, a próbki poddane działaniu dymu — dopiero po 54 dobach. Nikkila i Linko stwierdzili także, że dym jest w działaniu bardziej efektywny niż handlowe preparaty przeciwutleniaczy. Tego rodzaju zjawisko tłumaczą oni nie tylko silnym przeciwutleniającym działaniem składników dymu, lecz i inaktywacją biokatalizatorów, zachodzącą podczas działania dymem na produkty rybne.

Przeciwutleniające działanie wędzenia zazwyczaj przypisuje się substancjom fenolowym, które przenikając do tkanki tłuszczowej produktu wędzonego chronią tłuszcze przed jełczeniem (56, 28, 91/284).

Zgodnie ze współczesnymi poglądami jełczenie tłuszczów, będące reakcją łańcuchową utleniania (120, 121), ulega znacznemu zahamowaniu po wprowadzeniu do nich niewielkiej ilości przeciwutleniaczy (47, 87, 166).

Zgodnie z teorią reakcji łańcuchowych, pod działaniem światła lub ciepła tworzą się z glicerydów aktywne cząstki, tak zwane rodniki R·, są one aktywne chemicznie, łatwo (reagują z tlenem powietrza tworząc nadtlenki rodników RO·₂, na przykład:

CH₃(CH₂)₆CH₃OH = CH(CH₂)₇COOH->CH₃(CH₂)₆CHCH = kwas oleinowy

O₂

= CH(CH₂)₇COOH --->H₃(CH₂)₆CHCH=CH(CH₂)7COOH

l

[R·] OO [RO·₂]

Rodnik RO·₂ reaguje z nową cząsteczką RH, tworząc nowe, wolne rodniki R·, a więc i nadtlenki rodników R0·₂ itd. Aby zahamować psucie się tłuszczu niezbędne jest przerwanie rozwoju łańcucha utleniania wyłączając z układu wolne rodniki R· i RO·₂. Przeciwutleniające działanie dymu polega właśnie na tym, że jego związki fenolowe reagują z wolnymi rodnikami, przekształcając je w związki nieaktywne:

wzor.str.74

Utworzone związki ROOH nie mogą brać udziału w dalszym utlenianiu. Po przerwaniu łańcucha reakcji dalsze utlenianie tłuszczu nie zachodzi. Mechanizm działania przeciwutleniacza objaśnia się także wzajemnym jego oddziaływaniem z wolnym rodnikiem RO·₂:

RO·₂ + Przeciwutleniacz —> Związek nieaktywny

Przy tym rodnik nadtlenkowy także wyłącza się z reakcji łańcuchowej, wskutek czego utlenianie tłuszczu ulega gwałtownemu zahamowaniu (191).

Charakter chemiczny przeciwutleniających związków dymu

Istnieje bardzo mało danych o właściwościach chemicznych składników dymu zapobiegających jełczeniu tłuszczów w produktach wędzonych. Jak wyżej wspomniano, przyjęto uważać, że zasadniczymi przeciwutleniaczami są związki fenolowe. Watts (334) zgadzając się z tym, twierdzi jednak, że i inne składniki dymu mogą zapobiegać jełczeniu tłuszczów w produktach wędzonych.

Istniejące w literaturze dane porównawcze o zdolności przeciwutleniającej dotyczą głównie produktów suchej destylacji drewna. Na przykład autorzy jugosłowiańscy (316) stwierdzili, że spośród substancji smołowych, tworzących się podczas pirolizy, największe działanie przeciwutleniające posiada frakcja wrząca w temp. 280—290°C. Wykazali oni także, że smoła z drewna gatunków drzew liściastych lepiej chroni tłuszcz rybi od zepsucia, niż smoła z drewna gatunków drzew iglastych.

Dawydowa (35) uzyskała szereg porównawczych danych o przeciwutleniającym działaniu smoły niektórych wydzielonych z niej frakcji, a także poszczególnych fenoli, uzyskanych podczas suchej destylacji trocin brzozowych.

W tablicy 25 przytoczono rezultaty badań tłuszczów: wielorybiego, bieługi (gatunek ryby jesiotrowatej) i jazia, do których dodano 0,1% przeciwutleniaczy.

tablica25

Z tablicy 25 wynika, że przeciwutleniacze sprzyjają przedłużeniu okresu indukcyjnego tłuszczów, tj. okresu przechowywania tłuszczu, w przeciągu którego jego wskaźniki chemiczne praktycznie nie zmieniają się.

W stosunku do bardziej trwałych tłuszczów (wielorybi i z bieługi) najbardziej aktywnymi przeciwutleniaczami są hydrochinon i grupa fenoli smoły, lepiej zabezpieczające tłuszcz niż sama smoła. Na podstawie tego można wnioskować, że przeciwutleniające działanie smoły zależy przede wszystkim od substancji fenolowych. Gwajakol jest raczej słabym przeciwutleniaczem dla tłuszczu wielorybiego i z bieługi.

Poszczególne frakcje smoły działały ochronnie na tłuszcz dorsza hamując tempo wzrostu nadtlenków. Lepsze rezultaty uzyskano w doświadczeniach z tłuszczem, do którego dodano frakcję smoły rozpuszczalną w 35-procentowym alkoholu. Śledzie, do których w czasie solenia dodano 1% (w stosunku do ciężaru tłuszczu w śledziach) frakcji smoły rozpuszczalnej w 93-procentowym alkoholu, mogły być przechowywane trzykrotnie dłużej, niż próbki kontrolne. Należy jednakże podkreślić, że w tym przypadku dodawano do tłuszczu bardzo duże ilości przeciwutleniaczy (w porównaniu do ilości zazwyczaj dodawanych).

Według przytoczonych rezultatów badań nie można jednak bezpośrednio sądzić o mechanizmie działania przeciwutleniającego dymu, ponieważ liczne substancje fenolowe, znajdujące się w produktach suchej destylacji drewna, różnią się od substancji fenolowych zawartych w dymie wędzarniczym (237). Smoły, jak też ich frakcje, wydzielone za pomocą zwyczajnej ekstrakcji, bez specjalnego rozdzielania, zawierają oprócz fenoli i inne grupy związków organicznych, dlatego też trudno jest sądzić, które z nich są przeciwutleniaczami. W końcu, wśród fenoli dymu znajdują się substancje o niejednakowych własnościach przeciwutleniających.

Powyższe posłużyło za podstawę dla porównawczego zbadania przeciwutleniających własności różnych składników dymu wędzarniczego, uzyskanych za pomocą modeli kiełbas. Z dymu z trocin bukowych wydzielono następujące grupy jednego typu związków organicznych: fenole, kwasy, węglowodany, zasady organiczne i substancje obojętne (ogólnie — alkohole, aldehydy, ketony, węglowodory). Porównawczą aktywność przeciwutleniającą tych składników ustalono przyspieszoną kinetyczną metodą badania trwałości tłuszczów jadalnych (167). W doświadczeniach przeprowadzanych w temp. 110°C badano smalec, do którego dodawano jedną z wymienionych grup składników wędzarniczych w ilości 0,02 g na 100 g tłuszczu. Próbką kontrolną był smalec bez żadnych dodatków. Rezultaty oznaczeń przedstawiono na rys. 14 w postaci kinetycznych krzywych utleniania.

rysunek14

Z rysunku 14 wynika, że najlepsze własności przeciwutleniające posiada grupa fenoli. Substancje obojętne i kwasy posiadają zupełnie słabe własności przeciwutleniające, a zasady, szczególnie zaś węglowodory, sprzyjają nawet psuciu się tłuszczu. Dalsze badania przeprowadzono z bardziej wąskimi frakcjami fenolowymi. W tym celu grupę fenoli rozdzielono na kolumnie rektyfikacyjnej w środowisku azotu (przy końcowym ciśnieniu 3—4 mm słupa rtęci) na 10 frakcji o różnej temperaturze wrzenia. Uzyskane wąskie frakcje fenoli dymu różniły się ciężarem właściwym, zawartością grup metoksylowych, współczynnikiem refrakcji i ciężarem cząsteczkowym (63). W pierwszych pięciu frakcjach, mających stosunkowo niewielki ciężar cząsteczkowy i właściwy, przeważały fenole jedno- i dwuwodorotlenowe typu kwasu karbolowego, gwajakolu, metakrezolu itp.

Frakcje fenolowe wrzące w wyższej temperaturze zawierały duże ilości grup metoksylowych (—OCH₃), co świadczy o obecności w nich metylowych eterów pirogalolu i jego pochodnych, tj. metylo-, etylo- i propylopirogalolu. Wymienione różnice w zawartości poszczególnych fenoli znacznie wpływają na przeciwutleniające własności wąskich frakcji fenolowych dymu. Świadczą o tym rezultaty doświadczeń przedstawione na rys. 15.

rysunek15

Z rysunku 15 widać, że zdolność przeciwutleniająca frakcji fenolowych wzrasta prawidłowo w miarę wzrostu ich temperatury wrzenia. Najsłabszymi przeciwutleniaczami są substancje fenolowe o temp. wrzenia 58—89°C (pierwsze pięć frakcji), a najsilniejsze — o temperaturze wrzenia w granicach od 111 do 126°C, przy ciśnieniu 4 mm sł. rtęci.

Godnym uwagi jest fakt, że substancje fenolowe, składające się na wysokowrzącą 10 frakcję, okazały się w działaniu przeciwutleniającym silniejsze, niż wzięty dla porównania, rozpowszechniony przeciwutleniacz, tj. butylooksytoluen. Fenole wymienionej frakcji charakteryzują się następującymi wskaźnikami: ciężar właściwy 1,1652, ciężar cząsteczkowy 162, współczynnik refrakcji 1,5413, zawartość grup metoksylowych 27,9%. Wskaźniki fizykochemiczne i dane analizy chromatograficznej pozwalają twierdzić, że ta wysokowrząca frakcja fenoli dymu składa się z metylowych eterów pirogalolu i jego homologów (63, 65).

W ten sposób największe znaczenie dla ochrony produktów wędzonych przed jełczeniem mają substancje fenolowe, których zdolność przeciwutleniająca zależy od ich budowy chemicznej.

Frakcje zawierające fenole jednowodorotlenowe, typu kwasu karbolowego, krezolu itp., odznaczają się stosunkowo słabą zdolnością przeciwutleniającą. Frakcje, w skład których wchodzą związki typu gwajakolu i jego homologów (metylogwajakol itp.), są nieco silniejsze w działaniu niż poprzednie, lecz znacznie ustępują frakcjom zawierającym fenole trój- i dwuwodorotlenowe (typu hydrochinonu i jego homologów).

Najsilniejszymi przeciwutleniaczami są frakcje fenoli składające się z eterów metylowych pirogalolu i jego homologów (metylo-, etylo- i propylopirogalolu).

Według danych Simpsona i Banksa przeciwutleniające działanie dymu jest związane z obecnością w nim gwajakolu i jego homologów, pirokatechiny, 4-metylopirokatechiny oraz metylowych i dwumetylowych eterów pirogalolu.

WŁASNOŚCI BAKTERIOBÓJCZE DYMU

Bakteriobójcze własności dymu wykorzystuje się szeroko w przetwórstwie licznych produktów spożywczych, w celu zwiększenia ich trwałości (39, 155, 254, 314).

Najsilniej przejawia się to działanie na powierzchni produktu. Na przykład w rezultacie wędzenia ilość drobnoustrojów na powierzchni bekonu zmniejsza się 10 000 razy, a na powierzchni szynek gotowanych jest znacznie więcej mikroflory, niż na szynkach wędzonych (51, 340) itd.

Bakteriobójcze działanie procesu wędzenia w przypadku kiełbas trwałych i półtrwałych stwierdzili Maziakin i Rogaczewskaja (89), Kucharkowa i Pierowa (WNIIMP) i inni.

Ciekawe dane o bakteriobójczym działaniu dymu na produkty rybne uzyskał Shewan (305). Śledzie patroszone (solone i nie solone, barwione i nie barwione) (w Anglii niektóre produkty rybne barwi się barwnikami spożywczymi) wędzono przez 3—5 godzin dymem o temp. 28—30°C. Rezultaty doświadczeń są przytoczone w tabl. 26.

tablica26

Bakteriobójcze działanie dymu zależy od warunków wędzenia, szczególnie od temperatury i stopnia podsuszenia produktu. Dostatecznie wysoka temperatura (podczas gorącego wędzenia) i podsuszanie produktu są już czynnikami konserwującymi.

Zasadniczym czynnikiem działającym zabójczo na mikroorganizmy podczas wędzenia na gorąco jest ciepło, gdyż w ciągu krótkiego okresu wędzenia składniki dymu nie zdążą przeniknąć w głąb produktu.

W celu ustalenia czynników wpływających na biologiczną trwałość produktów wędzonych Shewan (307) przeprowadził specjalne doświadczenia. W pierwszej serii doświadczeń wędzono śledzie zwykłym sposobem do określonej zawartości wody i stopnia uwędzenia; w drugiej — podsuszano w takiej samej temperaturze do zawartości wody, jak i w pierwszej serii doświadczeń, lecz bez obróbki dymem; w trzeciej — wędzono w warunkach wysokiej wilgotności do takiego stopnia uwędzenia jak i w pierwszej serii doświadczeń, lecz z mniejszym stopniem wysuszenia; w czwartej serii doświadczeń śledzie nie poddawano żadnej obróbce (seria kontrolna).

Analiza przechowywanych próbek wykazała, że najmniejsza ilość bakterii na jednostkę ciężaru przypadało na produkt wędzony sposobem zwykłym, pozostałe próbki uszeregowały się według wzrostu stopnia zakażenia w następującej kolejności: wędzenie z niewielkim podsuszaniem, suszenie bez wędzenia, surowe (rys. 16).

rysunek16

Rezultaty doświadczeń wykazują, że zasadniczym czynnikiem zabezpieczającym produkty wędzone od zepsucia są zaabsorbowane przez produkt składniki dymu. Wg Shewana przede wszystkim od ich ilości zależy biologiczna trwałość wędzonego produktu podczas przechowywania.

Inni autorzy (39, 89, 270) uważają, że podczas wędzenia działa suma czynników konserwujących. I tak np. bekon wędzony może być mniej solony. Według danych White'a i innych zakażenie bakteryjne połówek nie wędzonego, mocno peklowanego bekonu po miesiącu przechowywania w temp. —9°C było znacznie wyższe, niż połówek słabiej peklowanych, lecz wędzonych (340).

Odporność drobnoustrojów na działanie dymu

Dym wędzarniczy nie działa jednakowo na różnego rodzaju drobnoustroje. Świadczą o tym następujące dane (245, 302):

tablica.str.80

Średnio potrzeba około 3 godzin wędzenia do zniszczenia bakterii nieprzetrwalnikujących, przy czym największa ilość mikroorganizmów ginie w ciągu pierwszych 1—2 godzin. Stwierdzono, że i inne kultury (E. coli, Sarcina lutea i B. prodigiosus) giną w okresie trzygodzinnego działania dymu. Najbardziej przy tym czułe na działanie dymu (dawka letalna — 20 minut) okazały się E. coli, a najbardziej odporne (niezbędna była maksymalna dawka) — B. prodigiosus (259).

Bardzo odporne na działanie dymu są przetrwalniki niektórych kultur. Na przykład 71% przetrwalników kultury Subtilis mesentericus było zdolne do życia po sześciogodzinnym traktowaniu dymem (245).

Zauważono, że w rezultacie 12-godzinnego wędzenia w temp. 25°C (w warunkach praktykowanego za granicą wędzenia szynek) beztlenowe bakterie przetrwalnikujące typu Clostridium sporogenes nie giną, lecz rozwój ich ulega zahamowaniu.

Na odporność bakterii na działanie dymu podczas wędzenia wpływa także i środowisko, w którym się one rozwijają (tabl. 27).

tabela27

Z tabl. 27 widać, że przy posiewach bakterii na filetach rybnych działanie bakteriobójcze dymu jest mniejsze niż przy posiewach bulionowych. Tłumaczy się to tym, że drobnoustroje, które przeniknęły w głąb produktu, są mniej narażone na działanie dymu, gdyż podczas stosunkowo krótkiego wędzenia dym osadza się głównie na powierzchni produktu. Wynika stąd, że podczas zbyt opóźnionego wędzenia produktów, gdy do ich głębszych warstw przeniknęły już niepożądane drobnoustroje, nie uzyskuje się niezbędnego efektu sterylizującego.

Na przykładzie Aeorobacter cloacae (tabl. 27) widać także, że stosunkowo niewielka różnica w wieku kultur zmienia ich odporność na działanie dymu.

Liczne pleśnie i ich zarodniki także posiadają zwiększoną odporność na działanie dymu, a czasami ilość ich po uwędzeniu nawet zwiększa się. Stwierdzono, że w tym wypadku źródłem zakażenia produktów pleśniami mogą być trociny używane do wędzenia (w 1 g zleżałych trocin może znajdować się od 4,2 · 10⁴ do 3,1 · 10⁵zarodników pleśni). Przypuszcza się, że zarodniki pleśni podczas wędzenia trafiają na produkty (307). Na podstawie powyższego widać, jak ważne jest zwracanie uwagi na jakość trocin używanych do wędzenia.

W rezultacie dużej odporności na działanie dymu niektóre pleśnie rozwijają się i na wędzonych produktach, co utrudnia ich przechowywanie (252).

Mikroflora produktów wędzonych

W rezultacie wędzenia zachodzą istotne zmiany w składzie mikroflory produktów. Znajduje to potwierdzenie w danych przytoczonych w tabl. 28 (252).

tabela28

W mikroflorze resztkowej kiełbasy trwałej przeważają formy kokkowe drobnoustrojów (75, 76), a w mikroflorze wędzonek — formy coccus i sarcina: Staphylococcus aureus, albus i flavus, Micrococcus luteus, Sarcina luteus, Sarcina albus i inne (5).

W kiełbasach trwałych nie stwierdzono tlenowców przetrwalnikujących (pałeczki siennej i ziemniaczanej). W takiej kiełbasie, poddanej długotrwałemu procesowi dojrzewania po uwędzeniu, przeważają bakterie kwasu mlekowego (205).

Ciekawe, że drobnoustroje pozostałe po uwędzeniu nie wykazują zwiększonej odporności na działanie czynników zewnętrznych i jak wykazały doświadczenia, skutkiem działania kwasu karbolowego giną one tak, jak i drobnoustroje wyizolowane z produktów niewędzonych (229).

Edytowane 3 Stycznia 2016 przez Maxell

ZLeP · 3 Stycznia 2016

Maxell, jak widzę ogrom twojego pojęcia na temat wędzenia i dymu, to nie dziwię się, że Rollmopsy bardzo ci podchodzą :tongue: .

To oczywiście żart, ale mam nadzieję podkreślający mój (nasz?) szacunek dla wiedzy , którą dostajemy jak na tacy.

Maxell · 4 Stycznia 2016

Wpływ warunków wędzenia na bakteriobójcze działanie dymu

Efekt bakteriobójczy wędzenia zależy od intensywności działania termicznego (długotrwałość i temperatura wędzenia), wilgotności i gęstości dymu wędzarniczego (89, 215, 229).

Czynnik temperatury zaznacza się szczególnie podczas wędzenia na gorąco i podczas obróbki cieplnej (niektóre bakterie, spotykane w rybie, czułe są na temperatury rzędu 30°C (307)). Po osiągnięciu wewnątrz produktów temperatury 68—70°C ginie większość wegetatywnych form drobnoustrojów, z wyjątkiem szczególnie opornych form kulistych (coccus) i wytwarzających przetrwalniki. Tego rodzaju produkty w momencie wyjmowania ich z komór wędzarniczych są praktycznie zbliżone do sterylnych. W przypadku zastosowania dymu wędzarniczego o wysokiej temperaturze (120—140, a nawet 170°C) powierzchniowa warstwa produktu (np. skóra ryby) staje się sterylna.

Podczas wędzenia bekonu rzadkim dymem w temperaturze około 32°C następuje niewielki ubytek mikroflory, podczas gdy przy zastosowaniu dymu gęstego znaczne ilości drobnoustrojów giną w temperaturze o wiele niższej (13°C).

W dostatecznie wysokiej temperaturze wędzenia (61°C) rzadki i gęsty dym posiadają jednakowe własności bakteriobójcze. W tej temperaturze, w obu wypadkach, ilość drobnoustrojów gwałtownie spada (do 0,1% w stosunku do ilości wyjściowej).

Stwierdzono znaczny wpływ wilgotności dymu na jego bakteriobójczość (215). Być może, że jest to uwarunkowane tym, że w bardziej wilgotnym środowisku następuje szybsze nagrzewanie się produktu. Prócz tego, przy większej wilgotności dymu, substancje bakteriobójcze szybciej i intensywniej przenikają w głąb produktu.

Podczas produkcji parówek konserwowych, przed właściwym wędzeniem, poddaje się je działaniu dymu o temp. 35—45°C i o wysokiej wilgotności. Według zdania autora, podczas takiego wędzenia osiąga się znaczne zniszczenie przetrwalników i wysoką sterylność produktu przy sterylizacji w puszcze (299, 299a).

Istnieje określona zależność między temperaturą wędzenia a przeżywalnością drobnoustrojów: im wyższa temperatura wędzenia, tym więcej ginie drobnoustrojów. Jednakże nie ma to charakteru zależności liniowej.

Według danych Dolezala na przeżywalność mikroorganizmów znacznie silniej wpływają temperatury rzędu 80—90°C. Przy dalszym podwyższaniu temperatury dymu ilość drobnoustrojów zawartych w produkcie nie zmniejsza się tak intensywnie.

Obniżenie ilości drobnoustrojów w produkcie zależy od czasu wędzenia.

tabela29

Z tablicy 29 wynika, że wraz z przedłużeniem czasu wędzenia zmniejsza się odpowiednio ilość zawartych w produkcie drobnoustrojów. Ubytek mikroorganizmów jest skorelowany (do odpowiedniego momentu) z podwyższeniem temperatury wewnętrznej bekonu. Obserwowane obniżanie ilości bakterii, już po zakończeniu wędzenia, związane jest z trwającym jeszcze przez pewien czas bakteriobójczym działaniem składników dymu.

Następcze działanie bakteriobójcze procesu wędzenia

Zawartość drobnoustrojów w głębi dobrze uwędzonego produktu wykazuje, że w okresie przechowywania ilość ich zmniejsza się, co znajduje potwierdzenie w następujących danych (229):

Moment badania Ilość mikroorganizmów w 1 cm³ produktu

Przed wędzeniem 7 300 000

Bezpośrednio po uwędzeniu 126 000

Podczas przechowywania w temp. 1,1°C

po 22 godzinach 49 000

po 4 dobach 300

Z powyższych danych, jak też z danych zawartych w tabl 29, wyraźnie widać efekt następczego działania bakteriobójczego wędzenia.

Maziakin i Rogaczewskaja stwierdzili, że ilość drobnoustrojów w kiełbasie trwałej zmniejsza się zarówno podczas wędzenia, jak i podczas ich następnego suszenia (dojrzewania).

Podobne zjawiska zauważyli i inni autorzy (76, 253, 205). W związku z tym ciekawe są dane przytoczone przez Corettiego (205). Według jego obserwacji zawartość drobnoustrojów w kiełbasie trwałej wzrastała od chwili osadzania w temp. 18°C aż do 2 tygodni suszenia, po czym ilość ich zmniejszała się.

rysunek17

Podobne rezultaty uzyskano i w doświadczeniach z farszem przechowywanym przed wędzeniem w temp. 25°C. W tym wypadku maksymalną ilość drobnoustrojów (301,9 mln/g) obserwowało się także po upływie dwutygodniowego suszenia. W procesie dalszego suszenia (po 10 tygodniach) zawartość mikroorganizmów zmalała do 67,8 mln/g. Jednakże Coretti przypuszcza, że składniki dymu wykazują pewne działanie bakteriobójcze na mikroflorę powierzchniową kiełbas i nie mogą wpływać na drobnoustroje znajdujące się w głębi batonów (75).

Niewątpliwie dym oddziaływa bakteriobójczo na mikroflorę powierzchniową. Ta teza znajduje potwierdzenie w praktyce wędzenia i w licznych badaniach. Jednakże według naszego zdania Coretti wyciąga niezupełnie prawidłowe wnioski co do działania bakteriostatycznego lub bakteriobójczego składników dymu w głębi produktu. Zagadnienie to jest niewątpliwie ważne z praktycznego i teoretycznego, punktu widzenia. Tłumacząc zmniejszenie ilości mikroflory w kiełbasie po upływie określonego okresu jej wzrostu stratami zawartości wody, zwiększeniem stężenia soli i innymi czynnikami, autor ten inie uwzględnia niektórych ważnych szczegółów doświadczenia.

Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na to, że do oznaczania ilości mikroflory Coretti brał farsz ze środka batonu. Następnie z porównania dynamiki zmiany ilości drobnoustrojów w środku batonu (patrz rys. 17) i głębokości przenikania składników fenolowych dymu do kiełbasy (patrz rys. 7) wynika, że między stopniem przenikania fenoli w głąb kiełbasy a zawartością drobnoustrojów istnieje określona zależność, na podstawie której można dać następujące objaśnienie skokowej zmienności rozwoju mikroflory w kiełbasie trwałej.

Początkowo, gdy do kiełbasy jeszcze nie przeniknęły fenole dymu, ilość drobnoustrojów w masie kiełbasy wzrasta. Z chwilą, gdy fenole dojdą do środkowej części batonu, obraz ulega zmianie: rozwój drobnoustrojów ulega zahamowaniu, a następnie ilość ich zmniejsza się równolegle do nagromadzenia się tam fenoli i zwiększenia ich stężenia.

Ta zależność zarysowuje się bardziej wyraźnie przez porównanie danych zmian ilości drobnoustrojów (75, 205) w kiełbasie podczas suszenia i wędzenia i danych dotyczących głębokości przenikania fenoli w głąb kiełbasy.

tablica30

Doświadczenia przeprowadzone w WNIIMP wykazały, że w kiełbasach nie wędzonych, lecz trzymanych w warunkach odpowiadających swoją temperaturą i wilgotnością warunkom wędzenia kiełbas, nie obserwowano znacznego obniżenia zawartości mikroflory.

Wychodząc z powyższego można wyciągnąć wniosek, że bakteriobójcze działanie wędzenia ujawnia się nie tylko na powierzchni, ale i w głębi produktów traktowanych dymem. Tak więc następcze działanie bakteriobójcze wędzenia związane jest z powolną dyfuzją składników dymu z powierzchni w głąb produktu, co daje możliwość znacznego zwiększenia czasu przechowywania przetworów wędzonych. Efekt następczego bakteriobójczego działania wędzenia zależy od szeregu czynników, w szczególności od warunków wędzenia, stopnia przenikalności osłonek produktów wędzonych i stopnia zakażenia przed wędzeniem.

Należy podkreślić, że przyczyną skokowego rozwoju mikroflory w produktach wędzonych może być nie tylko bakteriobójcze działanie dymu. Na zmiany mikroflory w produktach wędzonych, na przykład kiełbas trwałych, może wpływać także antagonizm pomiędzy poszczególnymi drobnoustrojami. Czynniki te są ze sobą związane. W celu wyjaśnienia całokształtu tych zagadnień potrzebne są dodatkowe badania.

Charakter chemiczny bakteriobójczych składników dymu

W celu wyjaśnienia charakteru chemicznego bakteriobójczych składników dymu, badano w pierwszej kolejności własności bakteriobójcze aldehydu mrówkowego, znajdującego się w dużych ilościach zarówno w dymie jak też w produkcie (197). Wykazano, że jego pary, w stężeniu odpowiadającym zawartości w dymie wędzarniczym, zabijały 97—99,6% bakterii nieprzetrwalnikujących (245). Na tej podstawie uważano, że aldehyd mrówkowy jest najaktywniejszym środkiem bakteriobójczym znajdującym się w dymie. Jednakże później stwierdzono, że dodatek 0,1% tego składnika, tj. ilości przekraczającej jego zawartość w produkcie wędzonym, nie zapobiega rozkładowi bakteryjnemu (276). Dlatego niektórzy autorzy uważają, że znacznie większą rolę niż ten aldehyd w bakteriobójczym działaniu wędzenia odgrywają takie substancje, jak smoły i kwasy tłuszczowe (233) oraz łącznie aldehydy, fenole, i kwasy (305).

Inni autorzy uważają, że rozkładowi produktów zapobiegają smoły, rozpuszczalne w wodzie węglowodory, amoniak, dwutlenek węgla, kreozot (220), aldehyd mrówkowy, kwas octowy i jego homologi, kwas karbolowy i inne fenole (346, 301). Stwierdzono, że kreozot hamuje rozwój niektórych pleśni (154).

Na własności bakteriobójcze dymu wpływa również zmiana warunków spalania drewna. Zwłaszcza przy większym dopływie powietrza do strefy spalania tworzy się dym o silniej zaznaczonym działaniu bakteriobójczym (244). Tłumaczy się to jakościowymi i ilościowymi zmianami w składzie dymu wędzarniczego, który w określonych warunkach wytwarzania może zawierać maksymalną zawartość składników bakteriobójczych.

Badacze czechosłowaccy nie zaobserwowali istotnych różnic w składzie jakościowym i ilościowym mikroflory w produktach wędzonych w dymie uzyskanym z różnych gatunków drewna i następnie termostatowanych przez 24 godziny. Należy przy tym podkreślić, że w produktach wędzonych dymem z drewna gatunków iglastych następował wolniejszy wzrost drobnoustrojów (294).

Większość autorów łączy działanie bakteriobójcze dymu przede wszystkim z przenikaniem do produktu kwasów, aldehydów, a zwłaszcza fenoli. Fenole są jedną z najbardziej bakteriobójczych substancji dymu (267), niezależnie od tego, że na wędzonych produktach osiada niewielka ich ilość.

Maziakin i Rogaczewskaja stwierdzili doświadczalnie, że w miarę zwiększenia zawartości fenoli zmniejszają się resztkowe ilości drobnoustrojów w kiełbasie.

Analogiczne rezultaty uzyskali Cho-Teng i Cruess (200) znajdując, że wędzona ryba przechowuje się bez oznak zepsucia tym dłużej, im więcej jest w niej fenoli.

W tablicy 31 jest podana siła bakteriobójcza wyrażona w postaci współczynników fenolowych(współczynnik fenolowy charakteryzuje siłę bakteriobójczą danej substancji w porównaniu z bakteriobójczą siłą fenolu, umownie przyjętą za jednostkę) różnych związków chemicznych wyizolowanych z produktów termicznego rozkładu drewna.

tablica31

Z danych zawartych w tabl. 31, odnoszących się do frakcji fenolowych, można wyciągnąć wniosek, że bakteriobójczy efekt wędzenia jest najwidoczniej uwarunkowany w pierwszej kolejności substancjami fenolowymi o większych ciężarach cząsteczkowych niż samym fenolem (kwasem karbolowym).

Drugim ważnym wskaźnikiem stopnia własności bakteriobójczych fenoli jest długość łańcucha alkilowego, a także obecność w jego budowie grup metylowych (22, 31).

Dane przytoczone w tabl. 31 są cenne, jednakże w pewnym stopniu mają wartość względną, gdyż uzyskano je na podstawie badania stosunkowo wąskiej grupy drobnoustrojów. Oprócz tego, podczas określania siły bakteriobójczej, wykorzystano substancje przygotowane z produktów suchej destylacji drewna, a nie z dymu.

Wiadomości o własnościach bakteriobójczych poszczególnych składników dymu mają znaczenie nie tylko naukowe, lecz i praktyczne, szczególnie podczas przygotowywania preparatów wędzarniczych, które powinny zawierać związki zapewniające antyseptyczny efekt wędzenia bez dymu. Posłużyło to za podstawę do badania porównawczego bakteriobójczego działania różnych frakcji dymu na mikroflorę najczęściej spotykaną w produktach spożywczych. Bakteriobójcze działanie ustalono metodą dyfuzji frakcji wędzarniczych do agaru z posiewem jednym z sześciu badanych kultur testowych (68). Rezultaty badań są przytoczone w tabl. 32.

Z tablicy 32 wynika, że bakteriobójcze działanie różnych frakcji wędzarniczych jest niejednakowe.

tabela32

Węglowodany nie tylko nie posiadają takich własności (nie ma strefy bakteriobójczej), ale wręcz odwrotnie, jak zauważono podczas badań, stymulują wzrost bakterii.

Najsłabsze działanie bakteriobójcze wykazują zasady organiczne. Nie przeszkadzały one wzrostowi B. mesentericus i Proteus vulgaris i nadzwyczaj słabo hamowały wzrost pałeczki okrężnicy i innych mikroorganizmów.

Substancje obojętne także wykazują słabe działanie bakteriobójcze (jednak silniej wyrażone niż w przypadku zasad organicznych) w stosunku do większości kultur testowych i zupełnie nie oddziaływają na Proteus vulgaris.

Najsilniejsze działanie bakteriobójcze (maksymalny rozmiar stref zahamowania) wobec wszystkich kultur testowych wykazała grupa fenoli i kwasów, przy czym kwasy aktywniej hamowały rozwój mikroflory przetrwalnikującej (B. mesentericus, B. subtilis, B. megaterium), a fenole — B. coli i Proteus vulgaris.

W celu dokładniejszego poznania zdolności bakteriobójczych fenole i kwasy rozdzielono na wąskie frakcje, których siłę bakteriobójczą ustalono metodą oznaczania współczynników fenolowych w stosunku do szczepów B. coli i B. staphylococcus aureus (69). Rezultaty badań są przytoczone w tabl. 33.

tablica33

Z tablicy 33 wynika, że największą siłę bakteriobójczą posiadają wysoko wrzące wąskie frakcje fenoli. Współczynniki fenolowe wąskich frakcji kwasów są zbliżone do siebie, z wyjątkiem frakcji niskowrzących, słabiej oddziaływających na. B. coli i B. staphylococcus aureus (69).

Spośród fenolowych składników dymu zidentyfikowano: 1,0-metylopirogalol, 2,3-dwuhydrooksy-5-metyloanizoi i 2,3-dwuhydrooksy-5-etyloanizol (ostatnie dwa przypuszczalnie); związki te wykazują silne własności antyseptyczne (349).

WYSYCHANIE PRODUKTÓW I UBYTKI WAGOWE

W czasie wędzenia produkt traci część wody wskutek czego zwiększa się zawartość soli w produkcie i staje się on bardziej zwarty (102). Stopień wysychania zależy od warunków wędzenia oraz innych czynników.

Wysychanie produktu podczas wędzenia oraz takie czynniki, jak zwiększenie się w nim stężenia soli kuchennej, działanie substancji bakteriobójczych dymu i składników dymu zapobiegających jełczeniu tłuszczów sprzyjają zwiększeniu trwałości tych produktów w czasie przechowywania.

Gibbons i inni (229) stwierdzili, że w początkowym stadium wędzenia bekonu największe ubytki wody obserwuje się w warstwie powierzchniowej, o grubości 3—4 mm. Przy tym ubytki wody w większej części zależą od wilgotności w komorze wędzarniczej niż od zawartości wody w mięsie.

Bezpośrednio po zakończeniu wędzenia na gorąco zawarta w produkcie woda jest nierównomiernie rozdzielona. Świadczą o tym następujące dane o zawartości wody w świeżym i wędzonym dorszu (307):

Zawartość wody w %

Dorsz świeży 80,0

Dorsz wędzony:

warstwa powierzchniowa 57,8

pod warstwą powierzchniową 79,0

w głębi 78,4

W okresie przechowywania produktu wędzonego następuje przemieszczanie się wody (88), dzięki czemu zawartość jej w różnych warstwach ryby (z wyjątkiem powierzchniowej) staje się w przybliżeniu jednakowa.

Analogiczne zjawisko obserwuje się i podczas wędzenia przetworów mięsnych z tą tylko różnicą, że przy wędzeniu kiełbasy na zimno silniej zaznacza się nierównomierność rozmieszczenia wody. W tablicy 34 są przytoczone uzyskane przez nas średnie dane o zawartości wody w trzech warstwach wędzonej na zimno kiełbasy typu brunszwickiej, w osłonce kutuzinowej o średnicy 50 mm, suszonej następnie do 30 dni.

tabela34

Doświadczenia przeprowadzono na 12 batonach, temperatura wędzenia wynosiła 21—23°C przy wilgotności względnej 67—74 %.

Z tablicy 34 wynika, że w procesie wędzenia i następnego dojrzewania parowanie wody z warstwy powierzchniowej stopniowo się zmniejsza. Pod koniec dojrzewania zawartość wody w całej masie produktu staje się bardziej równomierna.

Wysychanie produktu podczas wędzenia zależy od wymiany ciepła między produktem a otaczającym środowiskiem. Nie zajmując się tymi zjawiskami, dokładnie przedstawionymi w specjalnych pracach (23, 84, 109, 174), rozpatrzymy wpływ środowiska dymowego na wysychanie produktu.

Pod wpływem dymu zachodzi garbowanie substancji białkowych produktu, szczególnie w warstwie powierzchniowej. Niektórzy autorzy uważają, że garbowanie to przeszkadza intensywnemu wyparowywaniu wody z produktu. Jednakże taki pogląd nie jest zgodny z pojęciami o mechanizmie garbowania.

Na rysunku 18 są pokazane krzywe przedstawiające zawartość wody w różnych warstwach kiełbas, które były przygotowane do doświadczeń w jednakowych warunkach (farsz, osłonki, stopień napełnienia, osadzanie itp.).

rysunek18

Przy zachowaniu jednakowej temperatury i wilgotności, jedną partię kiełbas (12 batonów) wędzono przez pięć dób w chłodnym dymie, drugą — trzymano przez taki sam okres czasu bez wędzenia. Następnie obie partie kiełbas przechowywano w suszarni, także w jednakowych warunkach.

Z rysunku 18 wynika, że krzywe charakteryzujące wilgotność wszystkich warstw batonów kiełbas były w obu wypadkach praktycznie podobne. Świadczy to o tym, że występujące podczas wędzenia garbowanie substancji białkowych nie wpływa na szybkość wysychania kiełbas.

Ubytki wagowe zachodzące podczas wędzenia produktu, następujące głównie wskutek parowania wody, są uzależnione od wielu czynników, z których najważniejsze są: warunki wędzenia, tj. długotrwałość procesu, temperatura, szybkość przepływu dymu i jego wilgotność. Ubytki wagowe produktu zwiększają się ze wzrostem pierwszych trzech czynników, a zmniejszają się w miarę wzrostu wilgotności dymu.

rysunek19

Rysunek 19 ilustruje ubytki wagowe ryby w różnych etapach wędzenia (23).

Zmniejszenie się, w rezultacie wysychania, ciężaru produktów wędzonych zależy także od wielkości, kształtu i właściwości samego produktu. Na przykład szynka pokryta warstwą tłuszczu traci podczas wędzenia mniej wody, niż szynka pochodząca ze zwierząt gorzej utuczonych. Mniejsze są straty w produktach pokrytych grubą skórą (boczek) niż cienką (ryba). Wysychanie produktów wytwarzanych w osłonkach zależy od rodzaju osłonki i ich przepuszczalności (osłonka naturalna lub sztuczna, grubość, obróbka przed użyciem — solenie, suszenie lub użycie w stanie naturalnym itd.).

Ubytki wagowe różnych produktów mięsnych, występujące po krótkotrwałym pieczeniu, stanowią ułamki procentu, a po długotrwałym wędzeniu na zimno — do 30% i więcej. Wielkości ubytków wagowych różnych produktów mięsnych i rybnych następujące w rezultacie wędzenia przytoczono w tabl. 35.

tabela35

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA BARWĘ POWIERZCHNI WĘDZONYCH PRODUKTÓW

W warunkach produkcyjnych intensywność zabarwienia powierzchni produktu służy zazwyczaj jako orientacyjny wskaźnik stopnia jego uwędzenia. Próby opracowania obiektywnej metody oceny barwy produktów wędzonych, na przykład przez ekstrahowanie rozpuszczalnikami organicznymi lub innymi, a następnie przez badanie tych ekstraktów kolorymetrycznie, nie udawały się przede wszystkim w wyniku małej znajomości chemizmu barwienia się powierzchni tych produktów.

Niektórzy autorzy (200, 301) uważają, że w tworzeniu się charakterystycznej barwy produktów po uwędzeniu istotną rolę odgrywają substancje fenolowe dymu. Zakładają oni, że fenole, będące w czystej postaci substancjami bezbarwnymi, w rezultacie utleniania się na powietrzu zmieniają szybko swoje zabarwienie do odcieni czerwonych i brązowych.

Jednakże doświadczenia, w których z produktów wędzonych ekstrahowano rozpuszczalnikami lotne kwasy, fenole i aceton wykazały, że barwa produktu po tym nie uległa zmianie i wymienione organiczne związki, w tej liczbie i fenole, nie odgrywają decydującej roli w tworzeniu barwy podczas wędzenia.

Jednocześnie z tym stwierdzono, że nagromadzenie się fenoli w produkcie często następuje równolegle ze wzrostem zabarwienia, wskutek czego trudno jest ustalić rzeczywistą przyczynę powstawania barwy.

Istnieją przypuszczenia, że barwa produktów wędzonych jest uzależniona od polimeryzacji lub samoutleniania żywic (smół) osiadających na powierzchni podczas wędzenia (268). Przypuszczenie to ma pewne realne przesłanki.

rysunek20

Z praktyki wędzarniczej wiadomo, że barwa produktów długo wędzonych (np. kiełbas trwałych) ciemnieje w okresie długotrwałego przechowywania. Linton i French zwracają uwagę, że ryba wędzona w ciągu 2 godzin osiąga najintensywniejsze zabarwienie dopiero w 10 godzin później, w innych doświadczeniach ryba miała najlepszą barwę po 17 dobach po uwędzeniu itd. W kiełbasach może to zachodzić w rezultacie przyciemniania barwy warstwy produktu znajdującej się bezpośrednio pod osłonką.

W związku z powyższym wykonaliśmy doświadczenia nad zabarwianiem się samej tylko osłonki kiełbasianej. Doświadczenia były prowadzone na modelach kiełbas. Intensywność barwienia się osłonki oznaczono sposobem obiektywnym (przez pomiar widma odbicia na fotometrze FT-2). W pierwszych dniach przechowywania obserwowano wzrost natężenia zabarwienia (rys. 20a). Świadczy to o pewnych reakcjach niektórych składników dymu osiadłych na powierzchni osłonki kiełbasy. Liczni autorzy przypuszczają, że zabarwienie zależy od smołowych składników dymu. Badacze polscy (343) wydzielili z dymu substancje o zabarwieniu od żółtego do brązowego. Stwierdzili także, że produkty zabarwiają się tym silniej, im więcej jest w dymie ciemnobrązowych substancji nierozpuszczalnych w eterze. Do takich substancji należą związki obojętne (zwłaszcza smoły).

Niewątpliwie jednak oprócz tych smół w tworzeniu zabarwienia biorą udział i inne związki. Istnieje przypuszczenie, że zabarwienie produktów wędzonych jest związane z substancjami o charakterze węglowodanowym (162). Powstające w rezultacie termicznego rozkładu drewna pośrednie produkty rozpadu celulozy, pentozanów i heksozanów, tj. węglowodany typu lewoglikozanu, pentoz, heksoz itp. — wg naszego zdania — ulegają częściowej karmelizacji tworząc związki barwy czerwonobrązowawej. Związki te, unoszone z dymem i osiadające na produkcie, biorą udział w zabarwianiu jego powierzchni.

I rzeczywiście, wodny roztwór substancji o charakterze węglowodanów, wydzielonych z wody posmołowej z drewna bukowego, miał intensywną barwę ciemnowiśniową, słaby zapach palonego drewna lub palonego cukru i dobrze zabarwiał osłonkę kiełbasianą na kolor charakterystyczny dla produktów wędzonych.

Jednocześnie należy podkreślić, że tworzenie się zabarwienia na powierzchni produktów wędzonych w porównaniu z osadzaniem się cząstek już zabarwionych, jest procesem bardziej złożonym. Wypowiadany był pogląd, że zabarwienie powierzchni produktów wędzonych zależy od pochodnych związków polifenolowych oraz produktów kondensacji aldehydu mrówkowego z żywicami (318).

O roli, jaką w zjawiskach tych odgrywają fenole, świadczą zmiany zabarwienia produktów rybnych następujące podczas zmiany pH powierzchni na bardziej alkaliczną. Z praktyki wędzarniczej wiadomo, że ryba mniej świeża, o zwiększonej zawartości amoniaku i lotnych zasad organicznych, zabarwia się intensywniej (304). Stwierdzono, że powierzchnia ryby, której pH było przed wędzeniem przesunięte w stronę zasadową (za pomocą dwuwęglanu), zabarwiała się w rezultacie wędzenia silniej niż bez alkalizacji (212).

Rezultaty przeprowadzonych przez nas badań potwierdziły wpływ pH na barwę powierzchni produktu wędzonego. Na rys. 20b przytoczono krzywe widm odbiciowych osłonek kiełbas napełnionych roztworami z odczynnikami chemicznymi i wodą destylowaną przy pH 10,3; 8,1; i 7,0. Na rys. 20b widać, że najbardziej intensywne zabarwienie osłonki (mniejsze odbicie światła) obserwowano na modelach z pH 10,3, a najmniej intensywne — na modelach z wodą destylowaną (pH 7). W modelach z zawartością lekko zalkalizowaną zabarwienie było nieco intensywniejsze, niż w modelach z wodą i słabsze niż w modelach z pH 10,3.

Na intensywność zabarwienia wpływa stan powierzchni produktu przed wędzeniem oraz w czasie samego procesu. Z praktyki wędzarniczej wiadomo, że produkty o powierzchni podsuszonej lepiej zabarwiają się i mają wygląd bardziej pociągający, niż produkty o powierzchni wilgotnej.

Aby stwierdzić w jakim stopniu wilgotność osłonki podczas wędzenia wpływa na intensywność zabarwienia powierzchni produktu, przeprowadzono doświadczenia na modelach przygotowanych na osłonkach kutuzinowych napełnionych wodą, watą suchą i watą zwilżoną wodą. Wilgotność osłonki wynosiła 6; 43 i 70% (odpowiednio: sucha, zwilżona, mokra). Modele były wędzone w temp. 21—22°C dymem z drewna bukowego o średniej gęstości. Po określonym czasie osłonki porównywano ze sobą i z osłonką wzorcową, oznaczając współczynnik odbicia na fotometrze FT-2.

tablica36

Z tablicy 36 wynika, że ze zwiększeniem czasu wędzenia zmniejszają się wartości współczynników odbicia. Świadczy to o dużej intensywności zabarwienia, zależnej z kolei od stanu osłonki. Suche osłonki zabarwiają się intensywniej (mniejsze wartości współczynników odbicia) niż zwilżone, a najsłabiej zabarwia się osłonka mokra.

Zabarwienie produktu wędzonego zależy także od własności fizycznych i fizykochemicznych dymu, tj. jego gęstości, temperatury, wilgotności, stopnia rozproszenia, szybkości oraz charakteru przepływu nad produktem.

Wskutek różnorodności czynników wpływających na ilość substancji barwiących, osiadających podczas wędzenia na produkt, utrudniona jest interpretacja matematyczna tego procesu. Dlatego też celowe jest zanalizowanie wpływu poszczególnych czynników na barwienie się produktów wędzonych. Jeżeli w procesie wędzenia takie parametry dymu, jak wilgotność, temperatura i szybkość obiegu nie zmieniają się, to intensywność zabarwienia będzie zależała od gęstości dymu i długotrwałości jego oddziaływania na produkt. Można potwierdzić to danymi z tabl. 36 dotyczącymi osłonek o jednakowej wilgotności.

Adam (174) wykazał doświadczalnie zależność między intensywnością zabarwienia powierzchni produktu a gęstością dymu, a także wilgotnością i szybkością obiegu dymu (rys. 21 i 22).

rysunek21

Na rysunku 21 przedstawiono zależność między barwą produktu a średnią gęstością optyczną dymu oznaczoną fotometrycznie i wyrażoną wartością E — umownym wskaźnikiem absorpcji światła przez warstwę dymu (średnia gęstość optyczna dymu, albo ekstynkcja E, jest tu wartością absorpcji warstwy dymu o umownej grubości, obliczaną zgodnie ze wzorem

E = log (I_o:I) gdzie I_o jest natężeniem pierwotnej wiązki światła, zaś I — natężeniem wiązki po przejściu umownej warstwy dymu. Iloczyn E · t_k Adam wskaźnikiem działania dymu). Jak widać z rys. 21 użycie dymu bardziej gęstego sprzyja wytworzeniu ciemniejszego zabarwienia powierzchni. O ile więc intensywność oddziaływania dymu na produkt zależy od dwóch zmiennych: gęstości dymu E i czasu wędzenia, t_k, wygodniej jest korzystać z iloczynu Et_k. Przy innych niezmiennych czynnikach intensywność zabarwienia produktu zależy od wartości tego iloczynu.

rysunek22

Na rysunku 22.a przedstawiono zależność między barwą produktu a iloczynem Et_k. Zależność ta wykazuje, że im większy jest iloczyn Et_k, tym ciemniejsza jest barwa produktu. Z zależności tej wynika także, że taki sam rezultat w zabarwieniu powierzchni produktu można uzyskać (gdy inne czynniki mają wartość stałą) przez zwiększenie gęstości dymu przy skróconym czasie wędzenia lub przy dymie bardziej rzadkim, zwiększając czas wędzenia.

Na rysunku 22b (zależności pokazane na rys. 22b i c dotyczą produktu posiadającego stałe, przeciętne spotykane zabarwienie, odpowiadające wartości 3 na skali zabarwienia na rys. 22a) przedstawiono zależność iloczynu Et_k od temperatury i wilgotności względnej dymu w procesie wędzenia parówek (szybkość przepływu dymu 1,2 m/sek). Zależność ta wskazuje, że iloczyn Et_k zmniejsza się ze wzrostem temperatury dymu. Inaczej mówiąc, podwyższenie temperatury wędzenia pozwala na uzyskanie identycznego rezultatu zabarwienia produktu przy użyciu mniej gęstego dymu lub skrócenia czasu wędzenia (lub też oba te parametry mogą być zmienione jednocześnie, lecz w mniejszym stopniu niż przy zmianie tylko jednego z nich).

Porównując na rys. 22b krzywe 1 i 2 nasuwa się inny ważny wniosek: ze zwiększeniem wilgotności względnej dymu produkty zabarwiają się intensywniej (wynika to pośrednio z rys. 22b, gdyż jak widać przy wyższej wilgotności względnej (14,9 i 4,7%) wystarcza mniejsza wartość iloczynu Et_k (wskaźnika działania dymu) dla uzyskania identycznych rezultatów zabarwienia). Zwróciła na to uwagę Grecka (32), która stwierdziła, że ilość osiadających na rybie składników dymu, a zatem i intensywność zabarwienia, zależy od wilgotności względnej dymu. Na przykład przy wilgotności względnej dymu 21% czas potrzebny do uzyskania niezbędnego zabarwienia ryby był o połowę krótszy w porównaniu z czasem wędzenia jej przy wilgotności względnej równej 9%.

Istnieje także zależność między prędkością przepływu dymu a współczynnikiem Et_k (rys. 22c). W miarę wzrostu szybkości przepływu (w komorze wędzarniczej) wzrasta intensywność oddziaływania dymu na produkt. Jednakże zależność ta zachodzi jedynie przy prędkościach przepływu dymu do 1,25—1,5 m/sek.

Równomierność zabarwienia wędzonych produktów zależy od kierunku dopływu dymu. Intensywniejsze zabarwienie występuje od strony doprowadzania dymu. Uwzględniając powyższe, przy pionowym zawieszaniu podłużnych produktów, należy kierować dym wzdłuż ich osi od dołu do góry. Jeżeli zaś dym dopływa do komory z boku (lub pod określonym kątem w stosunku do produktu), np. jak w komorze „Atmos", należy przewidzieć konieczność zmiany kierunków doprowadzania dymu. W tym celu stosuje się takie urządzenia do podwieszania produktów, które pozwalają na zmianę kąta nachylenia produktów podczas ich wędzenia.

Stopień zabarwienia produktów zależy także od rodzaju osłonki i produktu. Tak więc podczas wędzenia kiełbas osłonki grubsze (zarówno naturalne, jak i sztuczne) zabawiają się lepiej niż cienkie, a przetwory z wieprzowiny mają barwę jaśniejszą niż przetwory z mięsa wołowego. Odcień barwy produktów wędzonych zależy także od rodzaju użytego drewna.

tablica37

W tablicy 37 przytoczono ocenę organoleptyczną produktów mięsnych wędzonych dymem uzyskanym z różnych gatunków drewna i roślin.

tablica38

W tablicy 38 przedstawiono ocenę organoleptyczną ryb wędzonych dymem różnego rodzaju.

Wędzone produkty rybne charakteryzują się złocistą barwą i błyszczącą lub matową błonką na ich powierzchni. Przypuszcza się, że tworzenie się błyszczącej błonki na powierzchni wędzonej ryby zależy od peptyzacji białek (307). Bardziej żywy połysk produktów rybnych uzyskuje się podczas wędzenia gęstym, wilgotnym dymem. Solenie i krótkotrwałe podsuszanie przed wędzeniem także poprawiają połysk wędzonej ryby (200, 245).

Zgodnie z inną hipotezą przyjmowaną przez większość autorów, powstawanie połysku na wędzonych produktach jest uzależnione od związków typu żywic fenolowoformaldehydowych osiadających na powierzchni produktu. Związki typu żywic fenolowoformaldehydowych tworzą się w rezultacie następujących reakcji:

wzor.str.105

Teoretycznie, oprócz fenolu i aldehydu mrówkowego, podobne połączenia typu żywic mogą powstawać także z licznych innych fenoli i aldehydów (111).

Dotychczas nie ustalono jeszcze, czy żywice fenolowoaldehydowe tworzą się bezpośrednio na powierzchni produktu, czy też fenole i aldehydy reagują ze sobą wcześniej, jeszcze w dymie i osiadają na produktach w postaci żywic. Być może, że w procesie wędzenia zachodzą i jedno, i drugie zjawisko. Na przykład dla reakcji kwasu karbolowego z aldehydem mrówkowym jest potrzebna stosunkowo wysoka temperatura, dlatego można przypuszczać, że żywice z tych związków tworzą się w początkowej fazie otrzymywania dymu, bezpośrednio po termicznym rozkładzie drewna. Natomiast takie fenole, jak pirokatechina i rezorcyna, pod wpływem katalitycznego działania kwasu mrówkowego, łączą się z aldehydem mrówkowym w niższej temperaturze. Uwzględniając powyższe można sądzić, że w warunkach szybkiego odprowadzania ze strefy spalania związków tworzących się podczas termicznego rozkładu drewna, substancje typu pirokatechiny i aldehydu mrówkowego nie mogą zdążyć przereagować między sobą i reagują dopiero po osadzeniu się na powierzchni produktu.

Według Schoonensa (300) w tworzeniu się błyszczącej błonki na powierzchni wędzonych produktów pewną rolę odgrywa kwas octowy. Niektórzy autorzy (253, 333) uważają, że w przypadku obecności na powierzchni produktu dostatecznej ilości tłuszczu połysk mogą powodować same aldehydy.

W końcu sądzi się, że produkt wędzony uzyskuje charakterystyczny połysk w rezultacie współdziałania mieszaniny fenoli i tłuszczów na jego powierzchnię (290).

CZYNNIKI WYWOŁUJĄCE ZMIANY BARWY W GŁĘBI WĘDZONYCH PRODUKTÓW

Należy rozróżnić dwa rodzaje zmiany barwy podczas wędzenia: powierzchniowe zmiany barwy produktów wędzonych w rezultacie osiadania składników barwiących dymu oraz zmiany barwy całej masy produktu. To drugie zjawisko odnosi się w pierwszej kolejności do kiełbas, a szczególnie do kiełbas parzonych i parówek, gdy szara masa farszu po opieczeniu staje się różowa lub czerwona, chociaż w tym czasie osłonka zabarwia się tylko w nieznacznym stopniu.

Chemizm zmian barwy w głębi produktów mięsnych różni się od chemizmu zabarwiania się powierzchni tych produktów. Zabarwianie się wewnętrznych części produktu na kolor różowy lub czerwony właściwe jest tylko tym przetworom mięsnym, do których jest wprowadzana saletra lub azotyny, tj. dla kiełbas (parzonych, półtrwałych, trwałych), parówek i wędzonek (szynki, boczki itp.).

Barwa świeżego nie peklowanego mięsa zależy od barwników mięsa, 90% których stanowi mioglobina, a tylko niewielką część (10%) hemoglobina. Zmiany barwy mięsa podczas różnych etapów przerobu, między innymi i podczas wędzenia, są związane przede wszystkim z przemianami chemicznymi mioglobiny i jej pochodnych.

Mioglobina Mb może łączyć się odwracalnie z tlenem O₂, tlenkiem węgla CO i tlenkiem azotu NO tworząc odpowiednio hydrooksymioglobinę OMb, karboksymioglobinę COMb i nitrozomioglobinę NOMb.

Oprócz jasnoczerwonej hydroksymioglobiny — OMb, mioglobina może tworzyć z tlenem inne połączenie, tak zwaną metmioglobinę metMb o brązowej barwie. Świeże mięso traci swój naturalny czerwony kolor na przykład wskutek długotrwałego przetrzymywania na powietrzu lub pod wpływem utleniaczy itp., w rezultacie utleniania Mb do metMb.

Świeże mięso ma zazwyczaj bardziej jasne zabarwienie na powierzchni, co tłumaczy się obecnością w warstwie powierzchniowej OMb, a nieco ciemniejsze — w głębszych warstwach, gdzie znajduje się niezmieniona Mb. Zmiany barwy mięsa w procesie produkcji wędzarniczej można przedstawić schematycznie w sposób następujący.

Podczas solenia przyspiesza się utlenienie Mb do metMb (262, 235, 339, 184, 231, 263), wskutek czego mięso nabiera barwy szaro- brązowej. W celu uniknięcia tego, do mięsa dodaje się saletrę (azotan) lub azotyn. Saletra pod wpływem bakterii denitryfikujących przekształca się w azotyn:

NaN0₃ -> NaN0₂

który w kwaśnym środowisku, pod wpływem substancji redukujących tkanki i enzymu azotyno-reduktazy (199), redukuje się do tlenku azotu:

NaNO₂ -> HONO

HONO NO

Tlenek azotu w nieobecności utleniaczy (np. tlenu powietrza) tworzy z mioglobiną nitrozomioglobinę NOMb, która nadaje różowe zabarwienie surowemu, peklowanemu mięsu, szynce, farszowi:

NO + Mb -> NOMb

Jednocześnie z czerwoną nitrozomioglobiną NOMb tworzy się taka sama ilość szarej metmioglobiny metMb (196). Tym tłumaczy się zabarwienie farszu kiełbasianego na kolor szary po dodaniu do niego mieszaniny peklującej, zawierającej azotyn.

W obecności tlenu, w rezultacie działania tlenku azotu NO na nitrozomioglobinę, tworzy się niepożądana metmioglobina. Oprócz tego tlen utlenia częściowo tlenek azotu NO, biorący udział w tworzeniu NOMb, co także ujemnie odbija się na barwie produktu.

Mechanizm tworzenia się NOMb z metMb nie jest jeszcze całkowicie jasny. Podczas krótkotrwałego działania azotynu na mięso (np. podczas produkcji kiełbas parzonych) duże znaczenie w uzyskiwaniu potrzebnego zabarwienia kiełbas odgrywa okres wędzenia gorącym dymem (opiekanie). Istnieją na przykład przypuszczenia, że podczas opiekania układy komórkowe redukują metmioglobinę do nitrozomioglobiny (334). Istotną rolę w tym procesie odgrywa temperatura wewnątrz produktu, która jest bliska optimum działania enzymu azotynoreduktazy.

Stwierdzono także, że w warunkach przyspieszających denaturację białkowej części Mb-globiny, szybciej tworzą się substancje barwne. Daje się wyraźnie zauważyć, nawet w najbardziej wczesnym stadium (poprzedzającym koagulację), zmiany globiny (335, 336). Dlatego w czasie opiekania wydatnie przyspiesza się tworzenie nitrozomioglobiny, a zatem kiełbasy zabarwiają się bardziej równomiernie i intensywniej. Możliwe, że sprzyja temu i taki ważny czynnik jak własności redukujące dymu wędzarniczego, spowodowane znaczną zawartością tlenku węgla i innych substancji łatwo utleniających się oraz zmniejszona zawartością tlenu.

Ostateczne ustalenie się barwy przetworów parzonych następuje podczas obgotowywania (parzenia). W tym czasie następuje pełna denaturacja mioglobiny, wskutek czego nitrozomioglobiną całkowicie przekształca się w nitrozomiochromogen, od którego zależy barwa przekroju wędlin parzonych.

Nitrozomiochromogen nie tylko poprawia barwę produktu, ale zwiększa także jego trwałość podczas przechowywania.

W obecności tlenu nitrozomioglobina szybko utlenia się (333) do metMb, podczas gdy nitrozomiochromogen, jako mniej aktywny chemicznie, zapewnia większą trwałość barwy wędlin parzonych.

Nie wiele mamy wiadomości o wpływie składników dymu na zmiany barwy w głębi produktu. Wiadomo na przykład, że po uwędzeniu barwa bekonu staje się jaśniejsza w stosunku do produktu peklowanego, lecz nie wędzonego. Różnice stężeń solanek (20, 25 i 30%) nie wpływają na zmianę barwy bekonu wędzonego. Podczas przechowywania wędzony bekon ciemnieje, podczas gdy barwa próbek kontrolnych bekonu (nie wędzonych) praktycznie nie uległa zmianom. Barwa bekonu wędzonego bezpośrednio po okresie dojrzewania jest bardziej trwała, niż barwa bekonu przechowywanego przed wędzeniem w temp. —1°C w ciągu 10 dni (340). Niektórzy autorzy tłumaczą to powiązaniem utleniania pochodnych mioglobiny z utlenianiem tłuszczów (56).

O wpływie utleniania tłuszczu na barwę mięsa świadczą wady kiełbas wędzonych stwierdzane w przypadkach, gdy do produkcji była użyta słonina z oznakami zjełczenia. Zawarte w takiej słoninie nadtlenki utleniają nitrozomioglobinę do metmioglobiny, w rezultacie czego, podczas przechowywania kiełbas, tworzą się dookoła kawałeczków słoniny miejsca odbarwione. W celu zabezpieczenia przed szybkim odbarwianiem się produktów zaleca się stosować kwas askorbinowy (185, 248, 336) lub askorbinian sodu i kwas nikotynowy (272).

Dodatnie działanie kwasu askorbinowego przejawia się i w czasie parzenia kiełbas. Podczas ogrzewania produktu w komorze parzelniczej kwas askorbinowy szybko redukuje azotyny do tlenku azotu:

2HONO + C₅H₈O₆ -> 2NO + 2H₂0 + C₆H₆O_6,

co sprzyja szybkiemu i całkowitemu tworzeniu się nitrozomioglobiny. Oprócz tego kwas askorbinowy w obecności azotynów przyspiesza redukcję metmioglobiny.

Według danych niektórych autorów (334, 341) przeciwutleniacze fenolowe nie tylko nie zapobiegają odbarwianiu się wędlin, ale nawet mogą powodować pogorszenie barwy. Tym widocznie tłumaczy się ciemnienie barwy wędzonych produktów następujące podczas ich przechowywania.

Pośrednim wskaźnikiem trwałości barwy mogą być zmiany zawartości azotynów w produkcie. Zmniejszenie zawartości azotynów w kiełbasach może być związane z takimi czynnikami, jak odczyn środowiska, ilość bakterii denitryfikujących, zawartość hemoglobiny w tkance mięśniowej (30, 161).

Szirokow i Gałaktionow (WNIIMP) próbowali stwierdzić, w jakim stopniu lotne związki dymu wędzarniczego wpływają na zmniejszenie się zawartości azotynów w kiełbasie. Doświadczenia były przeprowadzone na kiełbasie trwałej, którą rozdzielono na dwie partie; jedną z nich wędzono, drugą trzymano w takiej samej temperaturze, lecz odizolowano od działania dymu przy pomocy nieprzepuszczalnej folii. Zmiany ilości azotynów padano w różnych stadiach produkcji kiełbasy. Rezultaty doświadczeń są przytoczone w tabl. 39.

tabela39

Na podstawie uzyskanych rezultatów autorzy wnioskują, że przyczyny zmniejszania się zawartości azotynów w kiełbasach należy raczej szukać w czynności bakterii denitryfikujących, niż w działaniu składników dymu.

Ubytki azotynów podczas wędzenia oraz w innych etapach procesu technologicznego (peklowanie, obróbka cieplna, przechowywanie) są dość duże: do 75% w przypadku kiełbas półtrwałych i 55—60% w przypadku kiełbas parzonych (4). Podczas wędzenia azotyny ubywają w ilości do 25% (124).

Lea, Jensen i inni autorzy (252) przypuszczają, że podczas wędzenia i podgrzewania traci się znaczne ilości azotynów wskutek reakcji kwasu azotowego z alifatycznymi grupami aminowymi białka:

RNH₂ + HNO₂ -> ROH + H₂0 + N₂

Jednocześnie zachodzi reakcja uboczna w postaci rozkładu α-hydroksykwasów z wydzieleniem C0₂:

wzor.str.109

Drugą przyczyną ubytku azotynów jest utlenianie się kwasu azotawego, szczególnie łatwo zachodzące w powierzchniowej warstwie produktu.

Na ubytki azotynów największy wpływ wywiera nie czas, lecz temperatura wędzenia; jej podwyższenie przyspiesza rozkład azotynów. Szybkie podwyższenie temperatury wędzenia może ujemnie odbić się i wówczas, gdy podczas produkcji kiełbas parzonych używa się saletry. Przy wzroście temperatury ulega przyspieszeniu przemiana saletry w azotyn, przy czym częściowo wywiązuje się dwutlenek azotu, o obecności którego można sądzić na podstawie specyficznego zapachu, przypominającego zapach chloru (287).

Jednakże ogólny wpływ wszystkich tych czynników wędzenia na barwę wędlin powinien być oceniony dodatnio. Znajduje to potwierdzenie w praktyce wędzarniczej: produkty poddane działaniu dymu są z zasady zabarwione bardziej intensywnie, niż produkty przygotowane w identycznych warunkach, lecz bez wędzenia. Przyczyny tego zjawiska na razie nie są jeszcze wyjaśnione. Znane są jedynie tylko niektóre przypuszczenia, mówiące na przykład o stymulującym działaniu tlenku węgla, redukujących właściwościach dymu.

ZMIANY CHEMICZNE I FIZYKOCHEMICZNE ZACHODZĄCE W PRODUKTACH PODCZAS ICH WĘDZENIA

Pod wpływem ciepła (81) białka mięsa i ryby ulegają następującym przemianom. Już w temperaturze około 40°C rozpoczyna się denaturacja białek mięsa. Większa ich część denaturuje się w temp. 65—68°C. W temp. 55—60°C pęcznieje kolagen. Włókna mięśniowe kurczą się, produkt traci wodę. W temperaturze około 70°C denaturuje się mioglobina i hemoglobina, mięso staje się szare (jeśli naturalnie nie dodano do niego podczas solenia saletry i azotynu). Większość białek ryby denaturuje się w temp. 75—80°C.

Przy dostatecznie długim działaniu ciepła, w rezultacie żelatynizacji kolagenu, tkanka łączna ulega rozmiękczeniu, wskutek czego osłabiają się wiązania włókien mięśniowych, tkanka mięśniowa staje się stosunkowo miękka i w określonym stopniu nabiera cech przydatności kulinarnej.

Włókna mięśniowe przedstawiają złożony system wieloskładnikowy, w którym białka miofibrilarne, znajdujące się w stanie żelu, przepojone są zolem zawierającym miogen, globulinę x, rozpuszczalne substancje azotowe i nieazotowe oraz sole. W rezultacie denaturacji białek następuje koagulacja zolu, zgęstnienie żelu, wydzielenie się części wody występującej w białkach, objętość produktu zmniejsza się, wzrasta jego ciężar właściwy, a pH ulega przesunięciu w stronę alkaliczną (82, 85, 113).

W sposób analogiczny ulegają koagulacji białka ryby, z tą tylko różnicą, że tworzenie się gęstego żelu następuje wcześniej niż podczas koagulacji białek mięsa. Ze wzrostem temperatury zwiększa się gęstość żelu i ilość wydzielanej wody.

Pod działaniem ciepła zawarty w tkance łącznej kolagen i tworzący się z niego glutyn pochłaniają pewną część wody, wydzielającej się wówczas z tkanki mięśniowej. Szczególnie dokładnie pokazał to Łobanow w doświadczeniach z mięsem rybim. Pochłanianie wody przez kolagen znajduje potwierdzenie w zmianach histologicznych tkanki łącznej, następujących podczas obróbki termicznej (288, 289).

Ze wzrostem temperatury i czasu działania ciepła następuje przejście kolagenu tkanki łącznej w rozpuszczalny w wodzie glutyn (57, 82, 186), wskutek czego znacznie maleje wytrzymałość mechaniczna tej tkanki (297) i szybciej uzyskuje się kulinarną gotowość produktu. Szybkość przejścia kolagenu różnych rodzajów i gatunków mięsa w glutyn nie jest jednakowa. Zależy ona zwłaszcza od struktury morfologicznej tkanki łącznej (58, 59, 234).

Stopień gotowości kulinarnej, a zwłaszcza konsystencja produktów mięsnych lub rybnych, zależy głównie od dwóch czynników, działających w przeciwnych kierunkach: denaturacji białek komórek mięśniowych zwiększającej twardość i zmian tkanki łącznej sprzyjających rozmiękczeniu produktu.

W rybie i produktach rybnych tkanka łączna ulega zmianom szybciej, dlatego ich gotowość kulinarną osiąga się już podczas wędzenia gorącego, podczas którego jednocześnie zachodzi osadzanie się składników dymu i obróbka termiczna produktu.

Tkanka łączna produktów mięsnych ulega rozmiękczeniu znacznie wolniej, dlatego też niektóre produkty (np. szynka) należy po uwędzeniu poddawać dodatkowej obróbce cieplnej (gotowanie w wodzie, gotowanie parą).

Podczas wędzenia, oprócz zmiękczenia tkanki łącznej, następuje zwiększenie jej mocy, 'uwarunkowane garbowaniem białek (przede wszystkim w warstwie powierzchniowej) przez niektóre składniki dymu.

Ze składników wędzarniczych dymu najsilniejsze garbujące własności posiada aldehyd mrówkowy (118). Własności te przejawiają się nawet wówczas, gdy działa on w postaci pary (142). Stwierdzono, że własności garbujące posiadają także aldehyd octowy i akroleina. Furfurol, ketony, a także fenole jednopierścieniowe (fenol, krezol, orto, vieta- i para-hydroksybenzole, pirogalol i inne) nie posiadają własności garbujących (94, 98, 112). Jednakże fenole mogą oddziaływać na kolagen i zwiększać jego zdolności do pęcznienia oraz obniżać jego odporność na zmiany termiczne (97). Wyraźne własności garbujące posiadają tylko niektóre produkty kondensacji fenoli z aldehydami typu żywic fenolowoformaldehydowych (96).

Aldehyd mrówkowy reaguje nie tylko z kolagenem, lecz i z innymi białkami zarówno o strukturze fibrilarnej, jak też globularnej (115, 133, 192).

Mechanizm garbowania nie jest całkowicie wyjaśniany. Uważa się, że własności garbujące aldehydu mrówkowego polegają na tworzeniu się mostków metylenowych w wyniku reakcji z grupami aminowymi reszt lizyny lub oksylizyny (89) np.:

wzor.str.112

Wiadomo, że w rezultacie działania garbującego niektórych składników dymu na białka skóry zwiększa się ich odporność na nagrzewanie (97, 108) i na działanie chemikaliów i enzymów (117), zwiększa się wytrzymałość (5), a zachowuje się porowatość podczas suszenia (95).

Należy przypuszczać, że własności białek produktów wędzonych w rezultacie garbowania zmieniają się analogicznie. O prawidłowości tego przypuszczenia świadczy np. zawartość związanego aldehydu mrówkowego w wędzonych filetach rybnych (246) (badacze kanadyjscy Linton i French (268), którzy wykrywali w wędzonych filetach rybnych bardzo małe ilości aldehydu mrówkowego, wyrażają przypuszczenie, że pozostaje to w związku z faktem łączenia się go z fenolami na powierzchni ryb. Jednak poddanie filetów rybnych czułemu testowi na związany aldehyd mrówkowy (po 24-godzinnej hydrolizie 12n H₂SO₄), dało wynik ujemny (Hoffpauir C. L. and all: Ind. Eng. Chem., Anal. Ed. 15, 1943, 605—606))

Dzięki zwiększeniu oporności białek na nagrzewanie i zwiększeniu mechanicznej wytrzymałości kolagenu tkanki łącznej, wchodzącej w skład skóry ryb, lepiej utrzymuje się kształt produktu, nie ma „rozgotowywania" stosunkowo delikatnego mięsa ryb i odstawania skóry od mięsa. Doświadczalnie stwierdzono większą wytrzymałość na rozerwanie tkanki szprota poddanego działaniu dymu niż w egzemplarzach kontrolnych (318). Podobne zjawisko obserwowano przy wędzeniu kiełbas w osłonce naturalnej.

Przy niezachowaniu prawidłowości wędzenia, np. w wyniku zbyt szybkiego podwyższenia temperatury w komorze wędzarniczej, kolagen tkanki łącznej ulega hydrolizie, a wytrzymałość jego silnie się obniża zanim nastąpi garbowanie białek. W rezultacie tego wędzone ryby mogą zrywać się z ram.

Dzięki porowatości warstwy wygarbowanych białek przebiega równomiernie parowanie wody podczas długotrwałego suszenia kiełbas w osłonkach naturalnych. W rezultacie zwiększenia wytrzymałości garbowanych osłonek naturalnych na działanie ciepła i wilgoci i zachowaniu przez nie elastyczności (w przypadku garbowania aldehydami; 127) batony pozostają całe podczas obróbki termicznej i zapewnia się właściwy ich wygląd zewnętrzny (bez fałd i pomarszczeń) podczas przechowywania (kiełbasy parzone, parówki itp.). Powyższe własności dymu wędzarniczego i produktów pirolizy drewna wykorzystuje się przy produkcji sztucznych osłonek białkowych do kiełbas.

Zmiany chemiczne zachodzące podczas wędzenia zimnym dymem zależne są od zmian enzymatycznych w samym produkcie oraz od rozwoju drobnoustrojów. W zasadzie wędzenie przeprowadza się w temperaturze wyższej od temperatury poprzedzających go procesów technologicznych, co sprzyja przyspieszeniu reakcji chemicznych w produkcie. Niewątpliwie wędzarnicze składniki dymu, o własnościach garbujących, koagulujących i bakteriobójczych wpływają na zmiany chemiczne w produkcie, jednakże współzależność tych zjawisk nie jest jeszcze dostatecznie poznana.

Podczas wędzenia ryby na zimno zawartość azotu niebiałkowego wzrasta średnio 1,5 raza, aminowego 1,8 raza, co świadczy o częściowym rozpadzie substancji białkowych (45).

Zmiany chemiczne w (kiełbasach trwałych są analogiczne do zmian zachodzących w mięsie podczas solenia i suszenia z tym, że są znacznie silniej wyrażone.

Zmiany w mięsie, związane z denaturacją białek, rozpoczynają się jeszcze podczas osadzania. Świadczy o tym zmniejszenie się ilości białek rozpuszczalnych w roztworach soli.

Potwierdza to także rezultaty badań fizykochemicznych, w czasie których stwierdzono, że podczas wędzenia obniża się elastyczność i wodochłonność farszu kiełbas trwałych, a kleistość jego spada do zera (76).

Bazarowa i Krylowa (55) wykorzystując metodę izotopów stwierdziły, że przy produkcji kiełbas trwałych zmiany, związane ze zwiększeniem aktywności chemicznej grup funkcjonalnych białek, rozpoczynają się podczas wędzenia i ulegają nasileniu podczas suszenia. Autorki uważają, że wymienione zmiany zachodzą w wyniku oddziaływania składników dymu oraz ubytku wody w produkcie.

Zmiany spowodowane nagrzewaniem podczas wędzenia na gorąco i wyrażone głównie jako denaturacja białek, sprowadzają się do zniknięcia smaku surowizny, pojawienia się smaku produktu gotowanego, rozmiękczeniu tkanki łącznej, zmiany barwy wędzonego produktu. Niezbędne jest jednakże uwzględnianie intensywności i czasu działania ciepła na białka.

Zagadnienie, jakie warunki obróbki gorącym dymem są najlepsze, uwzględniając zachowanie wartości odżywczych przez wędzony produkt, staje się aktualne w związku z pracami nad intensyfikacją procesu wędzenia przy zastosowaniu wysokich temperatur (21. 33).

Dolna granica termiczna określona jest niezbędnym stopniem denaturacji białek mięśniowych. Praktycznie, denaturacja białek mięśniowych, a więc i mioglobiny, następuje w temperaturze 70— 80°C (81).

Obecność w mięsie i rybie białek tkanki łącznej, od której zmian w znacznym stopniu zależy konsystencja produktu, wymaga stosowania takich warunków obróbki cieplnej, w których zasadnicze białko tej tkanki, tj. kolagen ulega żelatynizacji i przechodzi w glutyn (57, 58).

Produkty zawierające kolagen łatwo ulegający działaniu ciepła i wody (np. ryba, mięso młodych zwierząt), jak również produkty, w których tkanka łączna jest doprowadzona do stanu sprzyjającego szybkim zmianom (farsz na kiełbasy i parówki w postaci mielonego mięsa) należy poddawać umiarkowanemu działaniu ciepła. Jak stwierdzono w praktyce, w tym przypadku zupełnie dostateczna jest obróbka cieplna kiełbas, w rezultacie której temperatura wewnątrz batonów osiągnie 68—72°C (4, 54).

Według Tilgnera jedynie dla długo solonych produktów rybnych wystarcza osiągnięcie w ich wnętrzu temperatury 70—75^oC. W związku z tym uważa on, że podczas gorącego wędzenia ryby dolna granica działania ciepła powinna zapewnić temperaturę 76°C wewnątrz produktu.

Nie mniej ważne jest oznaczenie górnej granicy termicznej, tj. temperatury, do której można ogrzewać produkty bez obniżenia ich jakości.

Podczas krótkotrwałego działania temperatury niższej niż 100°C nieodwracalne zmiany białek noszą charakter raczej fizykochemiczny (przegrupowania wewnątrz molekularne) niż charakter chemicznego rozpadu cząsteczek białkowych (325).

Przy bardziej intensywnym działaniu (podwyższenie temperatury, znaczne przedłużenie procesu) zachodzą istotne chemiczne zmiany w białkach, wyraźnie odbijające się w smaku i w wartościach odżywczych produktu.

Znajduje to potwierdzenie w następujących danych o tworzeniu się siarkowodoru w mięsie poddanym działaniu ciepła w ciągu 60 min (228):

Temperatura w °C 70 80 90 100

Ilość H₂S w mg/100 g mięsa ślady 0,04 0,27 0,80

Opierając się na zawartych w literaturze informacjach o termicznym rozszczepianiu białek Tilgner i Pietrzyk (320) doszli do wniosku, że maksymalna temperatura, do której można nagrzewać ryby podczas wędzenia na gorąco nie powinna przewyższać 82°C. Powyżej tej krytycznej temperatury zachodzą znaczne zmiany białek, wskutek czego pogarsza się konsystencja, barwa, zapach i smak produktu. Tilgner i Pietrzyk zakładają przy tym, że wyższe temperatury można stosować w okresie podsuszania ryby, ponieważ parowanie wody z produktu zabezpiecza go przed niepożądanym przegrzaniem.

Według Tilgnera najwyższa dopuszczalna temperatura na powierzchni wędzonych produktów nie powinna przekraczać 90°C. Dolezal porównując jakość czeskiej kiełbasy wieprzowej wędzonej w różnych temperaturach (79—103°C) stwierdził, że dopuszczalne jest ogrzewanie najwyżej do 80°C. W wyższych temperaturach zaczyna wytapiać się tłuszcz z kiełbasy, wycieka sok mięsny, powierzchnia marszczy się, jakość znacznie się obniża. W zbyt niskiej temperaturze dymu także uzyskuje się jakościowo niepełnowartościowy produkt (barwa, zapach, konsystencja). Według danych Dolezala podczas wędzenia (opiekania) kiełbas typu kabanos w warunkach niskiej wilgotności względnej (30%) optymalna temperatura dymu wynosi 85—92°C.

Edytowane 4 Stycznia 2016 przez Maxell

Maxell · 5 Stycznia 2016

ZMIANY W STRUKTURZE HISTOLOGICZNEJ TKANEK

Zmiany w strukturze histologicznej tkanek są związane przede wszystkim ze zmianami substancji białkowych produktu, a więc i z garbowaniem i denaturacją białek i mają ze sobą wiele wspólnego. Jednocześnie istnieją pewne różnice, zależące od rodzaju produktu (mięso, ryba, kiełbasa itp.), a także warunków wędzenia (wędzenie na zimno, gorąco).

Struktura histologiczna tkanek ryby. Bromlej (15) stwierdził, że największe zmiany określonych morfologicznych części ryby (skóra, wiązki mięśniowe, warstwy tkanki łącznej) zachodzą podczas wędzenia na gorąco.

Na rysunku 23 jest pokazana budowa powierzchniowej warstwy ryby przed i po wędzeniu na gorąco.

rysunek23

Zewnętrzna cienka warstwa naskórkowa (epidermis) jest mało trwała i zazwyczaj ściera się podczas przygotowywania ryby do wędzenia. Kolagenowe włókna wewnętrznej, mocniejszej warstwy skóry (derma), do czasu wędzenia gęsto ułożone (rys. 23a) pęcznieją podczas wędzenia na gorąco i wskutek tego rozszerzają się, tworząc fałdy i zakładki. Przy tym, pod wpływem wody i wysokiej temperatury, delikatne i cienkie nici włókien kolagenowych podskórnej siateczki tłuszczowej przechodzą w glutyn. W rezultacie tego drobniutkie kuleczki tłuszczu zamknięte w tkance podskórnej zlewają się tworząc większe skupienia, a głębsze warstwy skóry odstają od tkanki mięśniowej. Skóra deformuje się tym mocniej, im grubsza jest podskórna warstwa tłuszczu w rybie.

Podczas wędzenia na gorąco ulegają zasadniczym zmianom także i łącznotkankowe elementy tkanki mięśniowej (rys. 23c), kolagen przechodzi w rozpuszczalny glutyn, komórki tłuszczowe ulegają uszkodzeniu i łączą się w większe skupiska. Włókna mięśniowe koagulują, lecz granice komórek zachowują się, gdyż oporna na działanie ciepła sarkolemma nie zostaje uszkodzona. W miejscach, gdzie są większe ilości glutynu zwiększają się przestrzenie międzykomórkowe. Jednocześnie glutyn i wytopiony tłuszcz przemieszczają się do innych części tkanki tworząc podcieki pod skórą, szczególnie w miejscach grubszych warstw łącznotkankowych.

W rezultacie wymienionych zmian ryba traci wytrzymałość mechaniczną. Po ostudzeniu ryba wędzona na gorąco staje się twardsza w wyniku galaretowacenia (żelowania) glutynu.

Podczas wędzenia ryby na zimno skóra twardnieje (wysycha), lecz ogólnie struktura nie ulega zmianie. Początkowo wysycha epidermis (w tych miejscach, gdzie się zachował), później kolagen dermy; powierzchnia łuski (jeśli wędzi się rybę z łuską) ulega spłaszczeniu. W tkance podskórnej wyłaniają się cienkie włókna kolagenowe, między którymi są zamknięte poszczególne komórki tłuszczowe lub podcieki wytopionego tłuszczu. Przestrzenie międzykomórkowe w tkance mięśniowej zanikają, a komórki w chwili zakończenia procesu Wędzenia tworzą zwartą siatkę strukturalną, co jest charakterystyczną oznaką znacznego odwodnienia tkanki.

rysunek24

Podczas wędzenia ryby na zimno komórki skóry i tkanki mięśniowej nie ulegają uszkodzeniu. Wskutek wyschnięcia i zwarcia się mięśni i warstw łącznotkankowych mięso ryby staje się twardsze i nabiera bardziej zwartej konsystencji. .

Podczas wędzenia ryby na zimno (w odróżnieniu od wędzenia na gorąco) nie występuje gromadzenie się podcieków glutynowych.

Oznaki rozpadu kolagenu w rybie wędzonej na zimno wskazują na niewłaściwy przebieg procesu technologicznego (przekroczenie temperatury podczas wędzenia).

Według Bromleja składniki dymu przenikają przez skórę wybiórczo, przy czym w głąb produktu przechodzą tylko składniki dymu dobrze rozpuszczalne w soku komórkowym, tj. gazy i najlżejsze frakcje substancji organicznych. Cięższe frakcje dymu nie dyfundują do tkanki i osiadają na powierzchni skóry lub łuski razem z cząstkami mechanicznymi i zawiesinami, nadając barwę produktom wędzonym.

Podczas wędzenia na gorąco składniki dymu przenikają do tkanki ryb słabiej niż podczas wędzenia na zimno, przy czym rozprzestrzeniają się wzdłuż dróg tkanki łącznej także i po zakończeniu procesu wędzenia.

Jednakże poglądy te mają charakter hipotetyczny, gdyż Bromlejowi nie udało się stwierdzić za pomocą techniki mikroskopowej przenikania wędzarniczych składników dymu do ryby ani przy zimnym, ani przy gorącym sposobie wędzenia.

Później inni autorzy (169, 190) stwierdzili przenikanie składników dymu do ryby.

Według Judickiej zmiany strukturalne zachodzące pod wpływem ciepła wywierają duży wpływ na przenikanie do ciała ryby składników dymu. Istotną przy tym rolę odgrywają tzw. torebki łusek w skórze.

rysunek25

Na rys. 25 widać, że w skórze świeżego dorsza torebki są zamknięte. Pod wpływem działania ciepła torebki rozwarstwiają się, co sprzyja gromadzeniu się w nich i następnemu przemieszczaniu w głąb ryby składników dymu.

O głębokości przenikania składników dymu w głąb ryby autorka wywnioskowała na podstawie wielkości strefy zabarwionej hematoksyliną-eozyną na kolor różnicy się od zabarwienia znajdującej się pod nią masy produktu.

Judickaja stwierdziła, że podczas wędzenia na gorąco składniki dymu przenikają do ryby na niewielką głębokość, obejmującą całą warstwę podskórną i nieznaczną część tkanki mięśniowej.

rysunek.26

Struktura histologiczna mięsa i produktów mięsnych. Zmiany strukturalne zachodzące w tkance mięśniowej pod wpływem ciepła wyglądają następująco (53, 58, 99). Na początku obróbki cieplnej włókna kolagenowe stają się przezroczyste, wyprostowują się, pęcznieją i rozszerzają; włókna mięśniowe stają się bardziej ścisłe, średnica ich zmniejsza się, lecz zachowuje się prążkowanie poprzeczne. Podczas dalszej obróbki zarysy włókien kolagenowych stają się mniej wyraźne, pęczki kolagenowe rozszczepiają się na poszczególne włókna i włókienka, tworzą się zbiorowiska glutynu, zwiększające się w miarę przedłużania czasu działania ciepła. Jednocześnie zanika okrągłość zarysów włókien mięśniowych (na przekroju poprzecznym) oraz znacznie zwiększa się rozmiar omięsnej własnej włókien. Podczas bardzo długiego i intensywnego działania ciepła zachodzi deformacja włókien, następuje rozerwanie ich błon komórkowych i tworzą się znaczne ilości glutynu (289).

W kiełbasach i parówkach, przygotowanych z mięsa mielonego, zmiany strukturalne są trudniejsze do stwierdzenia, lecz w zasadzie mają one ten sam charakter.

Plewa i Takac stwierdzili, że podczas obróbki kiełbas gorącym dymem (opiekanie) tworzy się bezpośrednio pod osłonką warstwa barwiąca się hematoksylino- -eozyną na kolor bardziej jaskrawy i bardziej czerwony niż pozostała masa produktu (190). W związku z tym nazwali ją oni warstwą e o z y n o f i l n ą.

Grubość warstwy eozynofilnej zależy od czasu znajdowania się produktu w komorze wędzarniczej.

rysunek27

W rezultacie 30- minutowego opiekania kiełbas tworzy się warstwa eozynofilna grubości 48 µ, po 90 minutach — 113 µ, a po 2 godzinach 144 µ. Według danych Plewy i Takaca po dłuższym wędzeniu kiełbasy zabarwiona warstwa nie zwiększa już swoich rozmiarów.

Spośród innych zmian strukturalnych produktów mięsnych zachodzących podczas wędzenia (opiekania) istotne znaczenie ma przemieszczanie się tłuszczu. W surowych parówkach tłuszcz znajduje się albo w postaci równomiernie rozprowadzonej masy tłuszczowej lub (częściowo) w postaci niedużych kuleczek.

rysunek28

Podczas opiekania parówek wytopione kuleczki tłuszczu warstwy powierzchniowej przemieszczają się w kierunku osłonki, tworząc pod nią cienką warstwę tłuszczową.

Przypuszcza się, że zwarta warstewka tłuszczu pod osłonką, przeszkadzająca zbytniemu wysychaniu produktu, sprzyja wydłużeniu okresu przechowywania kiełbas (190).

Proces wędzenia powoduje zasadnicze zmiany w chemicznych, fizycznych i fizykochemicznych właściwościach produktu, prowadzące do wytwarzania się specyficznych własności, tj. zapachu, smaku, wyglądu zewnętrznego, konsystencji. Takie zmiany, jak koagulacja białek, wysychanie, ubytki wagowe następują we. wszystkich produktach poddanych działaniu ciepła. Inne zaś zmiany, jak osadzanie się składników dymu, dyfuzja w głąb produktu, zabarwianie i garbowanie powierzchni, zwiększenie trwałości na zmiany oksydacyjne i mikrobiologiczne itp. są charakterystyczne jedynie dla procesu wędzenia.

Ubytki wagowe, następujące głównie wskutek parowania wody, zwiększają się ze wzrostem temperatury i prędkością przepływu dymu. i zmniejszają się przy wzroście jego wilgotności.

Powierzchnia produktów wędzonych zabarwia się najwidoczniej w rezultacie osiadania na niej substancji barwnych typu żywic obojętnych, fenoli i furfurolu, łatwo ulegających utlenianiu i polimeryzacji oraz produktów karmelizacji węglowodanów. Zabarwienie staje się intensywniejsze ze wzrostem stopnia wysuszenia powierzchni produktu, ze zwiększeniem się gęstości i wilgotności dymu wędzarniczego, przedłużeniem czasu wędzenia i prędkością przepływu dymu. Intensywność zabarwienia zależy także od rodzaju produktu i drewna użytego do wytwarzania dymu.

Podczas wędzenia zmniejsza się zawartość azotynów, wskutek czego wędliny uzyskują mniej czerwone zabarwienie, chociaż ogólnie rzecz biorąc wszystkie czynniki wędzenia wpływają dodatnio na kolor tych wędlin.

Pod wpływem garbującego działania niektórych składników dymu (aldehydu mrówkowego, aldehydu octowego, poszczególnych produktów kondensacji fenoli z aldehydami) znajdujące się w zewnętrznych warstwach produktu białka nabierają nowych własności (zwiększenie odporności na działanie ciepła, zwiększenie wytrzymałości, zachowanie porowatości podczas suszenia), dzięki czemu lepiej zachowuje się kształt produktu (szczególnie ryby).

Za pomocą metod histologicznych, makroskopowych i chemicznych stwierdzono, że składniki wędzarnicze dymu przenikają do; produktu zarówno podczas wędzenia, jak też podczas późniejszego przechowywania.

Przenikanie do produktu składników dymu wędzarniczego ma charakter procesu dyfuzyjnego i zależy od strukturalnych zmian produktu podczas obróbki, czasu wędzenia, wilgotności dymu, rodzaju produktu (stosunku tkanki mięśniowej do tłuszczowej itd.) i od stanu jego powierzchni. Zauważono tendencję do znaczniejszego gromadzenia się fenoli dymu w tkance tłuszczowej niż w mięśniowej.

Zmiany chemiczne białek mięsa i ryby, poddawanych wędzeniu na zimno, są analogiczne do zmian zachodzących podczas solenia i podczas suszenia tych produktów, lecz są silniej wyrażone.

Specyficzne organoleptyczne właściwości produktu wędzonego zależą od zmian samego produktu (procesy enzymatyczne w kiełbasach trwałych, osiągnięcie stanu kulinarnej przydatności podczas wędzenia gorącego), warunków wędzenia i jakości dymu.

Charakterystyczny zapach wędzenia jest uzależniony od poszczególnych frakcji fenoli, posiadających odcienie zapachu korzennego, niektórych aldehydów i ketonów typu furfurolu, waniliny, dwu- acetylu i innych jeszcze nie zidentyfikowanych substancji. Ostrość zapachu wędzenia nadają związki typu alkoholu metylowego i aldehydów alifatycznych. W tworzeniu smaku produktów wędzonych udział biorą kwasy, fenole i inne substancje z wyraźnie zaznaczonym smakiem.

Składniki dymu typu zasad organicznych i węglowodory aromatyczne nie posiadają jakichkolwiek pożytecznych właściwości i z punktu widzenia fizjologicznej oceny produktów wędzonych są balastem lub też są niepożądane.

Produkty wędzone ulegają w mniejszym stopniu jełczeniu i zepsuciu bakteryjnemu niż nie wędzone. Wynika to z faktu przenikania do produktu składników dymu posiadających własności przeciwutleniające lub bakteriobójcze. Najsilniejsze własności przeciwutleniające posiadają fenole. Organiczne składniki dymu, jak kwasy, minimalnie zabezpieczają tłuszcz przed jełczeniem, a zasady, węglowodany i substancje obojętne nawet w pewnej mierze sprzyjają utlenianiu tłuszczu.

Zdolności przeciwutleniające fenolowych składników dymu zależą od ich budowy chemicznej: frakcje niskowrzące, zawierające fenole jednowodorotlenowe typu kwasu karbolowego, krezoli itp., charakteryzują się stosunkowo słabymi własnościami przeciwutleniającymi; frakcje, w skład których wchodzą związki typu gwajakolu, są w pewnym stopniu aktywniejsze od poprzednich, lecz znacznie ustępują frakcjom wysokowrzącym. Najsilniejszymi przeciwutleniaczami są estry metylowe i dwumetylowe pirogalolu i gwajakolu, pirokatechiny i ich homologów.

Bakteriobójcze działanie wędzenia jest wynikiem kombinowanego działania suszenia, solenia, wysokiej temperatury dymu (podczas wędzenia gorącego), osadzania się i przenikania w głąb produktu antyseptycznych składników dymu, wykazujących niejednakowe działanie na różne mikroorganizmy, w rezultacie czego w mikroflorze resztkowej produktu wędzonego częściej przeważają formy coccus i bakterie kwasu mlekowego; wśród mikroorganizmów przeżywających oporność na działanie czynników zewnętrznych nie zwiększa się.

Zawartość mikroorganizmów w produkcie wędzonym zmniejsza się proporcjonalnie do czasu wędzenia, a szybkość zmniejszania się — wzrasta w rezultacie stosowania bardziej wilgotnego dymu. Obumieranie mikroorganizmów znajdujących się wewnątrz produktu, w okresie po zakończeniu wędzenia (resztkowe działanie wędzenia), jest związane z powolną dyfuzją składników bakteriobójczych dymu z warstw powierzchniowych do leżących głębiej. Działanie dymu na pleśnie jest stosunkowo słabe.

Bakteriobójcze działanie poszczególnych składników dymu na mikroflorę zależy od ich budowy chemicznej:

zestawienie.str.122

O stopniu uwędzenia produktów można najdokładniej wnioskować na podstawie zawartości fenoli, oznaczonych kolorymetrycznie za pomocą odczynników typu 2, 6-dwuchlorochmoinochloroimidu i 4-aminoantipiryny.

Maxell · 12 Stycznia 2016

ROZDZIAŁ III

CHARAKTERYSTYKA ZASADNICZYCH URZĄDZEŃ STOSOWANYCH PRZY WĘDZENIU

Chociaż wędzenie ma wielowiekowe tradycje, to jednak do niedawna stosowano przy wyrobie produktów wędzonych, w warunkach przemysłowych, prymitywne urządzenia z ogniskami na podłodze lub poniżej podłogi komory wędzarniczej.

Dopiero w ostatnich dwudziestu — trzydziestu latach nowa technika zaczęła wypierać stare sposoby wędzenia. Przede wszystkim udoskonalono sposoby otrzymywania dymu oraz zastosowano komory wędzarnicze z regulacją niektórych wskaźników wędzenia. W ostatnim czasie, do automatycznego regulowania parametrów poposzczególnych faz wędzenia, zaczęto stosować urządzenia elektronowe.

Do zasadniczego wyposażenia technicznego, stosowanego obecnie w wędzarnictwie, należą urządzenia do wytwarzania dymu, tj. generatory dymu oraz komory wędzarnicze, w których produkt jest poddawany działaniu dymu.

W komorach wędzarniczych nie wyposażonych w generatory dymu, drewno spala się bezpośrednio na podłodze lub w pomieszczeniu pod nim, na rusztach z prętów stalowych, na których jest położona dziurkowana blacha. Trociny zapalają się od palącego się drewna, czasami od warstwy wiórów lub szczapy, na których są rozsypane trociny lub też od palników gazowych. W takich komorach powierzchniowa warstwa produktu szybko wysycha utrudniając równomierne przenikanie składników dymu w głąb produktu. Oprócz tego, przy takim sposobie wytwarzania dymu, trudno jest regulować dopływ powietrza, temperaturę, gęstość i skład dymu, wskutek czego obserwuje się straty soku oraz wyciek tłuszczu, a ponadto produkt nie jest równomiernie uwędzony.

Komory wędzarnicze wyposażone w generatory dymu mają w stosunku do komór tradycyjnych następujące zalety (214):

a) przy wędzeniu gorącym otrzymuje się produkt o wyższej jakości, co jest uwarunkowane możliwością stosowania optymalnej temperatury i odpowiedniej wilgotności dymu wędzarniczego;

b) następuje racjonalniejsze wykorzystanie ciepła, co pozwala prawie dwukrotnie zmniejszyć zużycie drewna i energii cieplnej;

c) zwiększa się wydajność pracy, zmniejsza się potrzebna powierzchnia pomieszczeń, otrzymuje się większy efekt ekonomiczny;

d) podnosi się higienę produkcji i polepszają się warunki pracy.

Przy posiadaniu działającego bezbłędnie urządzenia regulującego otrzymuje się dym o określonym, praktycznie nie zmieniającym się składzie. W przypadku regulowania wilgotności dymu można połączyć gotowanie, zwykle wykonywane po wędzeniu, z wędzeniem w komorze wędzarniczej.

Podane wyżej zalety wytwarzania dymu w generatorach z regulowaniem parametrów dymu dają wskazówki do pełnej automatyzacji procesu wędzenia.

GENERATORY DYMU WĘDZARNICZEGO

W urządzeniach wędzarniczych nowego typu generatory dymu są zasadniczym elementem pozwalającym regulować przebieg wędzenia, a co za tym idzie i pracę komory wędzarniczej.

Ponieważ konstrukcje różnych generatorów dymu są wyczerpująco opisane w piśmiennictwie fachowym (23, 42, 14, 344, 174), przeto w książce tej są opisane jedynie najbardziej charakterystyczne generatory oraz jest podana ocena ich pracy.

Generatory dymu o budowie prostej. Do generatorów tego typu należą generatory WNIRO, Torry, rusztowe z elektrycznym lub gazowym ogrzewaniem, generator wędzarni elektrostatycznej, pracujący w Kijowskiej Przetwórni Rybnej i inne. Charakterystyczne cechy tego typu generatorów są omówione poniżej na przykładzie generatora Torry z komorą spalania typu podłogowego i generatora rusztowego.

Generator Torry. Konstruktorzy generatora tego typu (rys. 29) uważają, że nie należy budować go z metalu oraz że nie należy przepuszczać powietrza przez palące się trociny i dopuszczać do podwyższenia temperatury spalania trocin, ponieważ w tych warunkach, zbliżonych do warunków suchej destylacji drewna, otrzymuje się dym zawierający zbyt duże ilości kwasów; oprócz tego konstruktorzy są zdania, że nie należy studzić dymu w wodnych filtrach gazowych, gdyż sprzyja to pogorszeniu składu chemicznego dymu.

Generator Torry jest zbudowany z cegieł i betonu, ma kształt skrzyni z półkami i składa się z 2 lub 3 rzędów palenisk. W razie potrzeby można łączyć 2, 3 lub więcej generatorów Torry, rozmieszczając je rzędem lub tylnymi ścianami do siebie. Zespół generatorów podłącza się do głównego przewodu dymowego.

Warunki otrzymania dymu w generatorze Torry są zbliżone do warunków tworzenia się dymu przy naturalnym spalaniu trocin, tj. następuje równomiernie, niepełne, bezpłomienne spalanie trocin, czyli ich tlenie. Warunki takie są zagwarantowane po pierwsze tym, że trociny tlą się na powierzchni węgla, a po drugie tym, że ciąg dymu jest stale regulowany wentylatorem zasysającym dym. Ilość dostarczanego powietrza jest regulowana za pomocą otworów 8 (rys. 29). Do dodatnich cech generatora Torry należy niski koszt budowy i prosta konstrukcja (210).

Generator z rusztem. Do generatora z rusztem wykonanym z prętów (rys. 30) trociny są ładowane ręcznie. Do spalania trocin są stosowane palniki gazowe. Tworzący się dym jest odprowadzany za pomocą wentylatora (123, 290).

Generatory te mają następujące wady: nie są pewne w użyciu, nie ma możności dokładnego regulowania w nich dopływu powietrza, temperatura spalania trocin nie jest regulowana, są trudne w obsłudze (ręczne ładowanie trocin, ręczne oczyszczanie itp.).

Generatory z mechanicznym podawaniem trocin. W generatorach tego typu można otrzymywać dym o określonej gęstości przez regulowanie ilości trocin dostarczanych do spalania. Mechaniczne dostarczanie trocin ułatwia i usprawnia eksploatację generatorów tego typu. Ponieważ jednak nie można regulować w nich temperatury spalania trocin, a przez to otrzymywać dymu wędzarniczego o stałym składzie, przeto nie można generatorów tego typu uważać za w pełni zadowalające. Przykładem generatorów z mechanicznym podawaniem trocin może być generator WNIIMPa opracowany przez A. Konarewskiego i A. Nowikowa (rys. 31).

Trociny ze zbiornika 2, gdzie są mieszane łopatkami 13, są podawane przez szczelinę dozującą w pokrywie 8 na ogrzaną, obracającą się tarczę 4. Tarcza jest ogrzewana gazem lub elektrycznością. Tworzący się dym jest odciągany wentylatorem przez przewód, w którym jest umieszczony filtr 12.

W generatorze angielskiej firmy Melis-Watson (rys. 32) trociny spala się na żelaznym ruszcie o dużej ilości drobnych otworów, przez które wtłacza się powietrze za pomocą wentylatora 3.

Do rozprowadzania trocin równą warstwą po powierzchni rusztu, w celu bardziej równomiernego tworzenia się dymu, została zaprojektowana obracająca się łopatka 7. Do nawilżania trocin wodą służy pojemnik 6. (116).

Generatory z regulowaniem temperatury spalania trocin. Przykładem generatora tego typu może być czechosłowacki generator WUMEPPa (rys. 33).

W generatorze tego typu trociny są podawane do komory spalania ślimakiem 3. Aby podawanie ich było równomierne, w zbiorniku 6 jest wmontowane obracające się mieszadło. Przesuwanie się trocin może być kontrolowane przez wziernik 5, znajdujący się w obudowie ślimaka podającego.

Spalanie trocin przeprowadza się przy użyciu grzejnika elektrycznego 4 o mocy 2,5 kW. Przewidziana jest możliwość zmiany temperatury w granicach 200—400°C. Ilość powietrza, konieczna do spalania trocin jest dostarczana z ogrzewacza powietrza.

Tworzący się popiół dostaje się do popielnika 1, w drzwiach którego znajduje się wziernik do kontroli procesu spalania. Dym jest odprowadzany przez przewód dymowy 2.

Ilość tworzącego się dymu zależy od szybkości przesuwania się trocin do komory spalania, tj. od liczby obrotów ślimaka 3. Liczba obrotów jest regulowana urządzeniem 7. W zależności od potrzebnej gęstości dymu zużycie trocin wynosi od 0,45—do 1,85 kg/godz. W generatorze tym mogą być spalane suche trociny z twardego drewna.

Analogicznie są podawane trociny w generatorze Jelenicza (rys. 34).

Równomierne spalanie trocin uzyskuje się w wyniku automatycznego regulowania spalania gazu w generatorze. Generator ten ma kształt głębokiej patelni metalowej, której dno jest ogrzewane poziomo ułożonymi palnikami, do których jest doprowadzany propan (348).

Generatory z automatycznym regulowaniem temperatury dymu.

Generatory tego typu są najlepszymi urządzeniami do wytwarzania dymu wędzarniczego. Jednym z przykładów takiego typu generatorów może być urządzenie opracowane w Kanadzie (rys. 35).

Trociny ze zbiornika 1 przesuwają się na schodkową komorę spalania 2 i ruszt z prętów 3. W celu zapobieżenia pełnemu spalaniu tworzących się gazów dymowych, przez otwór 4 jest wpuszczane powietrze, które ochładza dym poniżej temperatury spalania jego składników. Podawanie powietrza i trocin jest tak regulowane, że dym tworzy się w stałych warunkach. Dzięki temu uzyskuje się stały skład chemiczny dymu. Regulator zasilania powietrza 5 jest połączony z termostatem 6, co pozwala na otrzymywanie dymu o wymaganej temperaturze i umożliwia zlikwidowanie dodatkowych źródeł ciepła. Dokładność regulowania temperatury waha się w granicach 1⁰C (344).

Ciekawe są założenia budowy norweskiego generatora dymu Hofa (rys. 36) o pracy ciągłej, produkującego gęsty i wysoko jakościowy dym. Dym taki uzyskuje się dzięki spalaniu drewna w określonych granicach temperatury (nie wyżej 400°).

Trociny, wióry i inne drobne odpadki drewna są ładowane do zbiornika 1 o kształcie leja. Stamtąd stopniowo przesuwają się na bęben 2, mający przegrody tworzące z rusztem niewielką komorę spalania. Zapalanie trocin następuje za pomocą urządzenia zapłonowego 3, ogrzewanego elektrycznością.

Trociny, uprzednio nawilżone, rozkładają się równo podczas obracania się bębna i równomiernie spalają na całej powierzchni. Tworzący się dym jest usuwany przez świeże powietrze dostarczane regulatorem do komory spalania. Mieszanina powietrza, i dymu przechodzi przez warstwę trocin i dostaje się do przewodu odprowadzającego, będącego osią bębna (ruch powietrza i dymu jest pokazany na rysunku strzałkami).

W generatorze jest przewidziane mieszanie dymu z ogrzanym powietrzem doprowadzanym z komory 4. Przed zbytnim podniesieniem temperatury spalania zabezpiecza woda przepływająca w płaszczu wodnym 5,

Ilość trocin dostarczanych do spalania jest ściśle regulowana. Popiół i węgiel są usuwane automatycznie przy obrocie bębna o 90°. Prędkość ruchu bębna jest zsynchronizowana z szybkością spalania trocin. Do oczyszczania rusztów służy urządzenie 6, o kształcie tarcz, które są rozmieszczone mimośrodowo w stosunku do bębna. Stosowanie generatora Hofa pozwala na znaczną oszczędność drewna w stosunku do zwykłego spalania. Wadą tego generatora jest jego duża wielkość.

W Anglii, Jugosławii i innych państwach coraz szerzej zaczyna być stosowany generator Kocha (rys. 37).

Ilość trocin dostarczanych ze zbiornika 1 jest regulowana wibratorem magnetycznym 2 zrzucającym trociny do komory wytwarzania dymu 5. Spalanie trocin następuje na dolnej powierzchni tej komory ogrzewanej palnikiem gazowym 3. Resztki nie spalonego gazu są odprowadzane specjalnym przewodem.

Palnik gazowy 8 służy do ogrzewania powietrza przechodzącego przez wymienniki ciepła 9 i 11 do komory, w której zbiera się dym. Temperatura mieszaniny dymu i powietrza, (aerozolu) jest regulowana urządzeniem termostatowym. W celu ekonomicznego wykorzystania trocin i zmniejszenia strat ciepła wprowadzono zawracanie tej mieszaniny za pomocą wentylatora 6. Aby komora wędzarnicza i armatura nie zanieczyszczały się substancjami smolistymi dymu, osadzającymi się wskutek starzenia się aerozolu, na drodze powrotnej dymu, przed wentylatorem, został umieszczony filtr 7. Dym opuszcza generator przy niewielkim nadciśnieniu, dzięki czemu rozchodzi się równomiernie po komorze wędzarniczej.

Generator Kocha ma niewielkie wymiary gabarytowe, co pozwala na ustawianie go w pobliżu komory wędzarniczej. Ma to duże znaczenie, ponieważ przekazywanie dymu na duże odległości powoduje obniżenie jego własności wędzarniczych.

Generator typu Kocha stosowany w Jugosławii ma inną konstrukcję w porównaniu z budową generatora systemu angielskiego. Do spalania trocin jest stosowana płyta ogrzewana elektrycznością. Filtr znajduje się w górnej części generatora. Temperatura nie jest regulowana.

Na rys. 38 jest przedstawiony generator z automatycznym regulowaniem temperatury i wilgotności środowiska wędzącego (29).

Generator fluidyzacyjny. Rozkład termiczny trocin w tym urządzeniu (rys. 39) następuje pod wpływem mocno nagrzanego powietrza.

Procesy utleniania są tu sprowadzone do minimum, ponieważ zasadniczo następuje tylko destylacja składników drewna, bez powstawania płomienia. Do podgrzewania powietrza służy urządzenie 1 zawierające wiórki stalowe ogrzewane za pomocą energii elektrycznej. Trociny stykają się z gorącym powietrzem w komorze 2 o kształcie ściętego stożka. Do komory tej trociny są podawane za pomocą ślimaka 3. Tworzący się dym, zmieszany z powietrzem, przechodzi przez cyklon 4, gdzie jest oczyszczany od stałych cząstek. Wadą urządzenia tego typu jest możliwość powstania pożaru od zwęglonych i zwęglających się trocin, które osiadają w miejscach, gdzie szybkość przepływu powietrza jest mała. W celu zapobieżenia temu konieczne jest okresowe usuwanie zwęglonych trocin, co jednak nie jest jeszcze rozwiązane konstrukcyjnie.

Próby z generatorem fluidyzacyjnym w warunkach przemysłowych wykazały, że jakość gotowych wyrobów wędzonych nie była zadowalająca pod względem organoleptycznym. Spowodowane to było stosunkowo małą ilością dymu uzyskiwaną na jednostkę czasu. Jednocześnie stwierdzono, że gotowe produkty dobrze przechowują się przez dłuższy czas. W celu wyjaśnienia tego ciekawego zjawiska przeprowadzone są badania chemiczne dymu uzyskiwanego w tym urządzeniu.

Zmieniając nieco konstrukcję generatora fluidyzacyjnego udało się zwiększyć czterokrotnie gęstość dymu, wskutek czego wskaźniki organoleptyczne wędzonych produktów były znacznie lepsze (226, 283).

Generator cierny. W generatorze tego typu (rys. 40) dym powstaje pod wpływem ciepła wytwarzającego się wskutek tarcia drewna o ruchomą powierzchnię metalową.

Ten typ generatora był demonstrowany w USA (295). Powierzchnia tarcia, w pierwotnej konstrukcji, była wykonana w postaci żeberkowanej tarczy unieruchomionej na osi silnika elektrycznego ustawionego pionowo.

Konstruktorzy czechosłowaccy zastąpili tarczę cierną bębnem, do którego przyspawano stalowe listwy. Pozwoliło to na ulepszenie konstrukcji i pracy generatora dymu (176). Klocek drewniany, będący źródłem dymu, jest przyciskany do obracającej się powierzchni trącej za pomocą obciążnika znajdującego się na platformie powyżej klocka. Według ostatnich rozwiązań konstrukcyjnych kloc drewniany jest przyciskany za pomocą układu dźwigni z amortyzatorem pneumatycznym (176, 347). W czasie ruchu silnika między drewnem a tarczą występuje tarcie, wskutek czego podnosi się temperatura kloca, drewno zwęgla się i wytwarza się dym.

Badacze czechosłowaccy stwierdzili, że dym wytwarza się już przy temp. 261°C, a optymalne wytwarzanie dymu następuje w temp. 292°C. Wskutek dostatecznie niskiej temperatury, braku płomienia (tarcza i bęben są ochładzane wodą lub zimnym powietrzem), a co za tym idzie i braku energicznych reakcji utleniania, tworzy się dym o innym składzie, niż otrzymywany przy tleniu się trocin (tabl. 40).

Z tablicy 40 widać, że dym tworzący się w generatorze ciernym zawiera więcej czynnych składników wędzących, niż dym uzyskiwany przy tleniu się trocin. Dlatego zastosowanie generatorów ciernych pozwala na lepsze wykorzystanie drewna.

Eksploatacja tego typu generatora w Semipałatyńskim Kombinacie Mięsnym wykazuje, że obniża się ilość drewna zużytego do wędzenia produktów mięsnych oraz zmniejsza się ilość obsługi. Ponadto produkty wędzone dymem z generatora ciernego mają dobre wskaźniki organoleptyczne (134). W Kombinacie Semipałatyńskim generator jest połączony z komorami wędzarniczymi według schematu pokazanego na rys. 41.

Jeden generator dostarcza dymu do trzech czteropoziomowych komór wędzarniczych, mieszczących około 7 t kiełbas.

Badacze polscy stwierdzili, że produkty mięsne i rybne wędzone dymem uzyskanym z generatora ciernego mają charakterystyczny zapach i posmak odróżniający się od zapachu i smaku produktów wędzonych dymem tworzącym się podczas tlenia trocin (326).

Według danych amerykańskich dym otrzymany z generatora ciernego daje mniejszy posmak węgla parówkom, niż dym uzyskany podczas tlenia się trocin. Stwierdzono, że produkty wędzone dymem oczyszczonym (dym przepuszcza się przez zasłonę wodną o różnej gęstości) miały delikatniejszy smak, niż produkty wędzone dymem uzyskanym z tlenia się trocin. Jednak przy obfitym nawilżeniu dymu często w produktach wyczuwało się zapach podobny do fenolu (349).

Na dobrą jakość technologiczną dymu uzyskiwanego z generatorów ciernych wskazują również badacze czechosłowaccy.

Jakość dymu może znacznie się zmieniać w zależności od typu generatora, wskaźników pracy (temperatury spalania, stopnia rozrzedzenia dymu powietrzem itp.). Potwierdzają to dane przedstawione w tabl. 41.

Przy tworzeniu się dymu za pomocą pieców elektrycznych drewno rozkłada się całkowicie. W czasie rozkładu część związków organicznych utlenia się całkowicie do H₂O i CO₂, co odbija się na składzie dymu. W generatorach ciernych stworzone są najlepsze warunki do niecałkowitego spalania drewna. W wyniku tego dym jest mocno nasycony związkami organicznymi, ilość których gwałtownie się zmniejsza przy rozrzedzeniu dymu powietrzem (dym zimny). Podniesienie temperatury spalania drewna w generatorze WUMEPPa wpływa również na zmianę składu chemicznego dymu, a więc i na jego jakość.

Oczyszczanie dymu wędzarniczego. W czasie wędzenia produktów może niekiedy nastąpić zabrudzenie ich popiołem, który może znajdować się w dymie w postaci drobnej zawiesiny. Niebezpieczeństwo to wzrasta w przypadku generatorów, z których dym jest doprowadzony do komór wędzarniczych pod słabym nadciśnieniem lub przy podciśnieniu. W związku z tym zachodzi konieczność oczyszczania dymu od zawiesin mechanicznych (popiół, cząstki nie spalonego drewna). Dym oczyszcza się za pomocą filtrów, urządzeń oczyszczających typu cyklonu lub przepuszczając go przez warstwę wiórek stalowych, zraszanych okresowo wodą.

W celu usunięcia substancji smolistych i innych składników dymu zbierających się na przewodach między generatorem a komorami wędzarniczymi, szczególnie przy recyrkulacji dymu, stosuje się również oczyszczanie dymu. Uzyskuje się to przez izolowanie przewodów dymowych, a nawet przez słabe ich ogrzewanie (128) oraz wmontowywanie zaworów do odprowadzania substancji smolistych. W systemach z recyrkulacją dymu, w którym zaczęły się już procesy koagulacji sprzyjające osadzaniu się składników dymu, wprowadzono przepuszczanie dymu przez filtr z waty szklanej.

Coraz częściej do oczyszczania dymu zaczyna się stosować filtry wodne, szczególnie do dymu uzyskiwanego z generatorów ciernych. W związku z tym jedni badacze uważają, że skład chemiczny dymu przepuszczanego przez filtry wodne jest gorszy, wskutek czego produkty w czasie wędzenia uzyskują niepożądany ostry smak (210), inni natomiast, że wędzenie dymem przepuszczonym przez filtr wodny przyczynia się do polepszenia koloru, smaku i zapachu wędzonych produktów (176). Według tych badaczy spowodowane jest to tym, że zmniejsza się ilość składników dymu powodujących niepożądane odcienie smaku i zapachu. Straty takich składników dymu, jak fenole, kwasy, aldehydy i ketony, przy przepuszczaniu go przez filtr wodny, są niewielkie. W związku z tym należy uważać, że oczyszczanie dymu przed wprowadzeniem go do komory wędzarniczej jest celowe.

KOMORY WĘDZARNICZE

W zależności od sposobu oddziaływania dymu na produkt w czasie wędzenia komory wędzarnicze można podzielić na kilka grup.

Do pierwszej grupy należy zaliczyć najprostsze komory wędzarnicze. Najczęściej są to komory pionowe jedno- lub wielopoziomowe. Produkty umieszczone na kijach wędzarniczych są rozwieszane bezpośrednio w komorze lub na wózkach wędzarniczych. Dym w komorach tego rodzaju uzyskuje się ze spalania trocin, drewna lub drewna z trocinami w dolnej części komory wędzarniczej.

Produkty wędzone na niższych poziomach różnią się smakiem i wyglądem od produktów wędzonych na poziomach wyższych (89). Nierównomierna obróbka dymem jest spowodowana tym, że na produkty znajdujące się bliżej paleniska oddziałuje dym o wyższej temperaturze i mniejszej wilgotności niż w dalszych punktach komory. Ma to wpływ na osiadanie i przenikanie składników dymu w głąb produktu. W produktach wędzonych na niższych poziomach gromadzi się więcej fenoli, na wyższych — więcej aldehydów (rys. 42).

Nierównomierna obróbka produktów dymem jest spowodowana również wahaniami szybkości przenoszenia się dymu w różnych częściach komory wędzarniczej. Według danych angielskiej stacji naukowo-badawczej Torry (210) wymiana dymu w komorach o ciągu naturalnym waha się od 0 do 0,09 m³/sek. Oprócz tego strumień dymu często przesuwa się od jednej do drugiej ściany komory, wskutek czego tworzą się przestrzenie „martwe" albo przestrzenie, w których wędzenie produktów przebiega znacznie wolniej. W wyniku nierównomiernej ususzki różnice w ciężarze gotowej produkcji wahają się od 15 do 30%. Obsługa komór wędzarniczych tego typu pochłania dużo czasu, a warunki pracy są ciężkie.

Oddzielenie komory wędzarniczej od paleniska za pomocą dziurkowanych przegród (w celu bardziej równomiernego rozprowadzenia dymu po komorze), wprowadzenie wymuszonego obiegu dymu lub nawilżanie trocin, w celu zwiększenia wilgotności dymu, nie usuwa całkowicie braków zwykłych komór wędzarniczych.

Bardziej doskonałymi komorami tego typu są komory do pieczenia wędlin (rys. 43).

Do drugiej grupy należy zaliczyć komory wędzarnicze z urządzeniem mechanicznym do przesuwania wędlin w czasie wędzenia, wędzarnie tunelowe z przesuwającymi się wózkami-ramami, wędzarnie KEWA z komorami obrotowymi (291) i inne.

W komorach tych produkty wędzone są stale przemieszczane, wskutek czego osiąga się-bardziej równomierne oddziaływanie na nie dymu wędzarniczego. W wyniku tego otrzymuje się bardziej wyrównane gotowe produkty.

Do trzeciej grupy należą komory wędzarnicze z wentylatorami regulującymi zasilanie dymem i równomierne rozprowadzanie dymu po całej komorze oraz z urządzeniami pozwalającymi na produkcję ciągłą (wędzarnia Torry, wędzarnia typu karuzelowego (93), urządzenie Jelenicza, wędzarnia tunelowa o działaniu ciągłym).

Wędzarnia Torry (rys. 44) cechuje się równomiernym przepływem dymu wędzarniczego o stałej prędkości.

W górnej części komory znajduje się kanał z wmontowanym wentylatorem 4, powodującym przepływ dymu dookoła wędzonego produktu z prędkością ok. 0,03 m³/sek.

Dym pierwotny jest mieszany z powietrzem przed wentylatorem, tworząc środowisko wędzące — dym roboczy. Przekrój kanału stopniowo zwiększa się dochodząc do szerokości komory wędzarniczej. Do równomiernego rozprowadzenia strumienia dymu wędzącego znajdują się w komorze pionowe przegrody 5, wycięte listwy kierujące oraz ścianki dyfuzyjne. Ścianka dyfuzyjna, umieszczona w przedniej części komory, jest przeznaczona do równomiernego zasysania dymu z komory.

Część nawilżonego dymu jest usuwana na zewnątrz, a część miesza się ze świeżym dymem doprowadzanym z generatora 1.

Mieszanina starego nawilżonego i nowego dymu wykonuje nowy cykl roboczy. Mieszanina ta jest dwukrotnie nagrzewana za pomocą przewodów parowych: raz przed wentylatorem, a drugi raz — w komorze wędzarniczej. Do ogrzewania dymu można również stosować nagrzewnice elektryczne lub gazowe. Otwartych palników gazowych nie należy stosować, gdyż produkty spalania gazu mogą zbyt zwiększyć wilgotność dymu wędzarniczego (210).

Stwierdzono, że komory wędzarnicze do gorącego wędzenia z ogrzewaniem elektrycznym są lepsze od komór wędzarniczych ogrzewanych gazem (264).

W wędzarniach zmechanizowanych typu karuzelowego (rys. 45) ryby ułożone na siatkach są przesuwane przenośnikiem po spirali.

W ten sposób ryby przechodzą stopniowo przez strefy o coraz wyższej temperaturze i większej gęstości dymu, w których następuje wędzenie.

W urządzeniu Jelenicza (rys. 46) uzyskano ciągłą obróbkę parówek (podsuszanie, wędzenie, parzenie i ochładzanie).

W omówionych urządzeniach wędzarniczych warunki wędzenia pozwalają na otrzymanie standartowej, równomiernie podsuszonej i uwędzonej gotowej produkcji.

Do czwartej grupy należą urządzenia wędzarnicze wyposażone w aparaturę do regulowania procesu wędzenia. W tych wędzarniach uzyskano całkowicie lub częściowo: kontrolę i regulowanie poszczególnych parametrów dymu (temperatury, wilgotności, szybkości przepływu i gęstości), cyrkulację i regulację dymu wędzarniczego, automatyczne regulowanie poszczególnych faz wędzenia, intensyfikację procesu oddziaływania na siebie dymu i produktu, zmniejszenie zużycia ciepła oraz skrócenie całego cyklu wędzenia.

Jednym z takich urządzeń jest wędzarnia amerykańskiej firmy „Atmos", przeznaczona do przygotowania różnych wędlin, a przede wszystkim parzonych (rys. 47).

Wyroby znajdują się na ramach przesuwających się po szynach lub na torach podwieszonych. Dzięki temu, że w jednej komorze można przeprowadzić wszystkie fazy obróbki, odpada konieczność przewieszania wędlin, wędliny nie łamią się, upraszcza się transport, polepszają się warunki pracy i osiąga się oszczędność czasu roboczego.

Jak jednak wykazała praktyka eksploatacji takich urządzeń wędzarniczych w innych krajach, wykonywanie wszystkich czynności technologicznych w jednej komorze nie zawsze jest celowe. Niekiedy wygodniej jest w jednej komorze przeprowadzać wędzenie produktów, a w drugiej — obróbkę cieplną (174).

Komora wędzarni „Atmos" jest ogrzewana obiegiem gorącego powietrza, przy czym regulowanie temperatury i wilgotności dymu jest przeprowadzane automatycznie. Źródła dymu znajdują się poza komorą.

Dym wędzarniczy o określonej temperaturze i wilgotności jest doprowadzany kolejno przez dwa otwory, znajdujące się koło pionowych ścian komory, a uchodzi przez otwory w górnej części komory. Taki układ zabezpiecza równomierne oddziaływanie dymu na wszystkie wyroby i uzyskanie produkcji standartowej. Do komory można załadować jednorazowo dziesięć ram. Drzwi znajdują się z obydwu stron komory. Jako źródło ciepła jest przewidziane także wykorzystanie pary i gazu.

Do kontrolowania zmiany ciężaru wędzonych produktów w urządzeniu jest wmontowana waga. Temperaturę wewnątrz produktów mierzy się urządzeniem elektronowym, a temperaturę i wilgotność wewnątrz, komory — psychrometrem automatycznym.

W wędzarni tunelowej (rys. 48) wszystkie fazy cyklu produkcyjnego są przeprowadzane w sposób ciągły.

Uzyskuje się to przez przesuwanie wędlin w stałe strefy, w których wykonuje się poszczególne fazy produkcji. W każdej z trzech stref wędzarni można uzyskać za pomocą kaloryferów 6, wentylatorów 5 oraz zaworów regulujących 9 indywidualne warunki oraz regulowanie temperatury, wilgotności, gęstości i prędkości przepływu dymu (291).

Poniżej są podane udoskonalenia procesu wędzenia wprowadzone w niektórych wędzarniach przemysłowych i laboratoryjnych.

1. Zwiększenie prędkości i nadanie strumieniowi dymu ruchu wirowego w celu bardziej równomiernego i intensywniejszego oddziaływania na produkty (172, 322). Zwiększenie prędkości przepływu dymu, sprzyjające skróceniu czasu osiadania składników wędzących dymu na produkcie, ma granicę (do 1,5 m/sek.), uwarunkowaną możliwościami wytworzenia odpowiedniej ilości dymu, współczynnikiem jego wykorzystania i innymi czynnikami.

2. Sterowanie krótkotrwałej obróbki produktów dymem (pieczenie). Po naciśnięciu przycisku z wtryskiwaczy są wyrzucane kłęby gorącego dymu, otaczające produkt. Po pieczeniu usuwa się z komory szybko dym za pomocą wentylatora uruchamianego drugim przyciskiem (350).

3. Intensyfikacja obróbki cieplnej przy przygotowywaniu produktów pieczonych za pomocą wilgotnego powietrza lub dymu o odpowiedniej wilgotności (217, 299).

4. Automatyczne regulowanie temperatury i wilgotności środowiska wędzącego lub jednego z tych parametrów. Najtrudniejszą do regulowania jest w dalszym ciągu gęstość dymu. W WNIRO uzyskano możliwość regulowania procesu wędzenia zimnego według wymaganych parametrów.

5. Sterowanie programowe temperatury i wilgotności dymu według zalecanych warunków podczas całego procesu wędzenia. Podobne schematy sterowania zostały uzyskane głównie w warunkach laboratoryjnych.

* * *

Zastosowanie generatorów dymu pozwala na produkcję dymu o wysokiej jakości, stosunkowo jednolitym składzie oraz stwarza przesłanki do automatyzacji procesu wędzenia.

Zebrane doświadczenia z eksploatacji generatorów dymu pozwalają na wysunięcie szeregu wymagań, które należy uwzględnić przy projektowaniu nowych generatorów:

a) temperatura spalania (tlenia) w granicach 280—350°C, utrzymywanie stałej temperatury spalania;

b) równomierne wytwarzanie dobrego jakościowo dymu wędzarniczego zabezpieczone przez regulowanie zasilania trocinami i określoną ilością powietrza;

c) kontrolowane odprowadzanie wytworzonego dymu;

d) oczyszczanie dymu z zanieczyszczeń mechanicznych;

e) niezawodne urządzenie do usuwania popiołu;

f) nieduża odległość przepływu dymu do komory wędzarniczej;

g) mieszanie dymu z powietrzem;

h) nawilżanie, podgrzewanie lub ochładzanie środowiska wędzącego do określonych parametrów;

i) zawracanie dymu i jego filtrowanie, w celu usunięcia skutków starzenia się aerozoli.

Urządzenia wędzarnicze są modernizowane w celu intensyfikacji oddziaływania dymu na produkt, lepszego wykorzystania dymu wędzarniczego i automatycznego regulowania jego parametrów (zawartości składników wędzących dymu, wilgotności, temperatury, szybkości przepływu) w poszczególnych fazach procesu wędzenia.

Optymalne oddziaływanie dymu wędzarniczego na produkt uzyskuje się w urządzeniach wędzarniczych z przesuwaniem produktów (wędzarnia KEWA, wędzarnia karuzelowa itp.).

W celu zrealizowania ciągłości wszystkich faz wędzenia, zamiast zmieniania parametrów w jednej komorze, celowe jest przesuwanie produktów do odpowiednich stref o stałym układzie parametrów.

Edytowane 12 Stycznia 2016 przez Maxell

Maxell · 12 Stycznia 2016

ROZDZIAŁ IV

WĘDZENIE ELEKTROSTATYCZNE (W POLU ELEKTRYCZNYM WYSOKIEGO NAPIĘCIA)

Myśl wykorzystania elektryczności do przyspieszenia procesu wędzenia powstała już w latach dwudziestych naszego wieku (178, 269). Obecnie, prawie we wszystkich krajach świata, mających rozwinięty przemysł spożywczy, jest realizowane lub stosowane wędzenie elektrostatyczne.

Wędzenie elektrostatyczne charakteryzuje się następującymi zaletami:

a) znacznym skróceniem czasu obróbki produktów dymem;

b) możliwością dokładnego regulowania ilości osiadających cząstek dymu na wędzonych produktach;

c) bardziej wyrównaną produkcję;

d) ciągłością wędzenia;

e) możliwością zastosowania najracjonalniejszych sposobów obróbki cieplnej i suszenia;

f) wysokim współczynnikiem wykorzystania dymu;

g) oszczędnością drewna;

h) możliwością mechanizacji i automatyzacji produkcji wędzarniczej;

i) zwiększeniem produkcyjności (wydajności) pracy.

TEORETYCZNE ZAŁOŻENIA WĘDZENIA ELEKTROSTATYCZNEGO

Wędzenie w polu, elektrycznym wysokiego napięcia opiera się na znanym prawie fizycznym, według którego naładowane cząstki poruszają się w polu elektrycznym w kierunku ciała mającego ładunek elektryczny przeciwny.

Na przykład, jeżeli produkt znajdujący się w polu elektrycznym połączyć z elektrodą dodatnią, a cząstkom dymu dać ładunek ujemny (rys. 49), to osadzanie się dymu gwałtownie wzrośnie.

Prędkość ruchu naładowanych cząstek dymu, a co za tym idzie szybkość ich osiadania na elektrodzie przeciwległej, jest wprost proporcjonalna do wielkości ładunku cząsteczki i napięcia poła elektrycznego. Natomiast napięcie pola elektrycznego zależy od napięcia elektrod.

W różnych urządzeniach do wędzenia elektrostatycznego stosowane jest napięcie od 10 do 60 kV.

Dotychczas nie została jeszcze opracowana teoria mechanizmu wędzenia elektrostatycznego. Jedynie zostały wysunięte poszczególne twierdzenia wyjaśniające jonizację dymu, osadzanie się jego cząstek na produkcie, dyfuzję składników dymu, warunki tworzenia się barwy, aromatu itp. (23, 41, 38, 26, 310).

Niektórzy badacze poczynili próby naukowego wyjaśnienia zjawisk zachodzących w czasie wędzenia elektrostatycznego (25, 38, 168, 227).

Jonizacja dymu wędzarniczego. Praktycznie dym wędzarniczy można uważać za elektrycznie obojętny. Cząstki dymu nabywają ładunek w przypadku pewnego oddziaływania na nie z zewnątrz.

Wędzenie elektrostatyczne zachodzi w wyniku jonizacji zderzeniowej, której istota jest następująca. W powietrzu jest zawsze zawarta pewna ilość jonów tworzących się wskutek różnych zewnętrznych oddziaływań (promieniowania nadfioletowego, podczerwonego i innych).

W polu elektrycznym wysokiego napięcia szybkość poruszania się i energia tych wyjściowych jonów wzrasta na tyle, że „wybijają" elektrony z obojętnych cząsteczek spotkanych na drodze. Tworzące się przy tym jony, pod wpływem sił poła elektrycznego, uzyskują odpowiednie przyspieszenie i z kolei one jonizują następne atomy i cząsteczki. W rezultacie wzrasta liczba jonów, ilość ładunków przez nie przenoszona i w końcu zachodzi wyładowanie elektryczne.

Przy odpowiednio dużej odległości między elektrodami i określonych napięciach pola, wyładowanie, nazywane w technice wysokich napięć „cichym" (niesamodzielnym) ogranicza się do cienkiej warstwy powietrza dookoła jednej z elektrod.

Występuje przy tym charakterystyczne świetlenie, które otrzymało nazwę korony. Elektrodę, przy której tworzy się korona i zachodzi intensywna jonizacja, nazywa się jonizującą.

Jony powstające w strefie świetlenia tworzą strumień od elektrody jonizującej do elektrody osadowej.

Ruch cząstek dymu w polu elektrycznym. Na ruch cząstek dymu w polu elektrycznym mają wpływ siły ciążenia i przyciągania, dyfuzja w przestrzeni prześciennej, siły prądu i odśrodkowe, a także siły charakterystyczne tylko dla pola elektrycznego.

Na rysunku 50 jest pokazany schemat osiadania cząstek dymu podczas wędzenia elektrostatycznego ryby (309, 313).

W powietrzu, blisko elektrody jonizującej, znajdują się swobodne elektrony i jony. Obojętne cząsteczki gazów, okrążające elektrodę jonizującą, jonizują się uzyskując od nich konieczną energię. Wskutek tego tak cząsteczki gazu, jak i elektrony, kierują się do uziemionej płyty albo przenośnika (elektroda osadowa), na której są ułożone ryby. Przy tym jony i elektrony przekazują cząstkom dymu ładunek elektryczny.

Naładowane cząstki dymu zmieniają kierunek i łącząc się ze strumieniem jonów i elektronów osiadają na powierzchni produktu.

Sikorski (310) uważa, że strumień jonów i elektronów porywa również nie naładowane cząstki dymu. Twierdzenie to jest prawdopodobnie słuszne jedynie w pewnym stopniu, ponieważ wiadomo, że osiadanie składników dymu przy wędzeniu elektrostatycznym ma inny charakter jakościowy i ilościowy niż przy wędzeniu tradycyjnym.

Czynniki wpływające na prędkość osiadania cząstek dymu. Intensywność przenikania składników dymu do produktu zależy od ilości dymu osiadającego na jego powierzchni. Przy wędzeniu elektrostatycznym osiadanie dymu jest uzależnione od odległości między elektrodami jonizującymi, napięcia na elektrodach, gęstości dymu i prędkości jego przepływu, czasu wędzenia i innych czynników.

Na podstawie doświadczeń przeprowadzonych w urządzeniu pokazanym na rys. 51 znaleziono zależności (rys, 52), charakteryzujące wpływ podanych czynników na osiadanie cząstek dymu (240, 214).

Wskaźnikiem ilości osiadającego dymu było stężenie składników fenolowych dymu na powierzchni produktu, wyrażone w jednostkach gęstości optycznej (osadzonych fenoli). Im większa jest gęstość optyczna, tym większe jest stężenie fenoli, a co za tym idzie i ilość dymu osiadającego na produkcie (w badaniach powyższych w charakterze powierzchni osiadania były użyte standartowe arkusze papieru. Po obróbce dymem były one ekstrahowane 95-procentowym alkoholem etylowym, po czym w ekstraktach alkoholowych, po zbadaniu ich odczynnikiem zawierającym reagujący z fenolami FeCl₃, oznaczano spektrofotometrycznie gęstość optyczną (wartość absorpcji) wytworzonych połączeń, będących miarą osiadających fenoli (przyp. rec. wyd. pol.)).

Doświadczenia wykazały, że optymalne warunki zabezpieczające szybkie osiadanie składników dymu na produkcie, przy zachowaniu koniecznej jakości wędzenia, są następujące: odległość między drutami elektrod oraz między drutami i płytą — 77 mm, odległość między elektrodami i produktem — 100 mim, napięcie — 40 kV. prędkość przepływu dymu — 0,4 m/sek.

Na prędkość osiadania dymu nie ma wpływu zmiana biegunowości elektrod i różna (od 45 do 85%) wilgotność względna powietrza; istotny wpływ ma natomiast stopień rozrzedzenia dymu powietrzem. Według danych Greckiej i Jemszałowej (NIINRP) wraz ze zwiększeniem ilości powietrza dostarczanego do generatora dymu wzrasta zawartość substancji bromujących się i barwa powierzchni ryby jest bardziej intensywna (tabl. 42).

Do wędzenia elektrostatycznego wskazane jest stosowanie dymu o średniej gęstości. Jeśli jest stosowany dym zbyt rzadki — przedłuża się czas wędzenia elektrostatycznego. Przy wędzeniu zbyt gęstym dymem, aby uniknąć powstawania wyładowań elektrycznych, należy stosować niewielki spadek napięcia, wskutek czego również zwalnia się proces wędzenia. Stopień uwędzenia produktu w polu elektrycznym wysokiego napięcia zależy również od innych czynników wpływających na ilość adsorbowanych składników dymu, a zatem i na wskaźniki organoleptyczne produktu.

Teoretyczne wyjaśnienie zasad osiadania cząstek dymu wędzarniczego na produkcie przy wędzeniu elektrostatycznym jest niezmiernie trudne.

Pomimo różnego rodzaju sił, mających bardzo skomplikowane oddziaływanie na ruch cząstek dymu, konieczne jest, jak wskazują badacze czechosłowaccy, branie pod uwagę i innych czynników. Należą do nich: wielkość cząstek dymu z różnymi stałymi elektrycznymi, skład chemiczny, wilgotność i gęstość dymu, prędkość, kierunek i rodzaj strumienia cząstek dymu, gazu i pary oraz stopień jonizacji. Badacze czechosłowaccy doszli do wniosku, że praktycznie nie można na podstawie obliczeń określić wskaźników tego procesu. Uważają oni, że przy wędzeniu elektrostatycznym wskaźniki jonizacji i osiadania dymu można określić tylko eksperymentalnie (173).

Charakterystyczne właściwości osiadania składników dymu na produkcie. Pary wchodzące w skład dymu wędzarniczego są elektrycznie obojętne. Nie podlegają one jonizacji w polu elektrycznym wysokiego napięcia i dlatego nie mogą osiadać na powierzchni produktu wędzonego, tak jak naładowane cząstki dymu.

Jednak część par dymu jest porywana przez poruszające się cząstki dymu i osiada na produkcie. Wynika z tego, że przy wędzeniu elektrostatycznym składniki dymu osiadają w innym stosunku, niż przy wędzeniu normalnym.

Można tym wyjaśnić fakt, że produkty wędzone w polu elektrycznym wysokiego napięcia początkowo różnią się pod względem smaku i barwy od produktów wędzonych w sposób tradycyjny. Pożądany aromat produktów wędzonych zostaje zagłuszony mniej charakterystyczną nutą zapachu substancji, które odłożyły się na produkcie w nadmiernej ilości. Później, wskutek długiego przetrzymywania produktów na powietrzu w zwykłej temperaturze lub po obróbce cieplnej (np. promieniami podczerwieni), udaje się uzyskać aromat zbliżony do aromatu produktów wędzonych zwykłym sposobem. Aby otrzymać produkty ze specyficznym zapachem, kosztem osadzenia większej ilości par dymu, niektórzy badacze zalecają przedłużenie czasu wędzenia elektrostatycznego, odpowiednio zmniejszając natężenie pola elektrycznego (25).

POLEPSZENIE WSKAŹNIKÓW ORGANOLEPTYCZNYCH PRODUKTÓW WĘDZONYCH METODĄ ELEKTROSTATYCZNĄ

Produkty znajdujące się w polu elektrycznym wysokiego napięcia pokrywają się intensywnie sadzą, jeśli znajduje się jej dużo w dymie wędzarniczym. Ponadto produkty wędzone metodą elektrostatyczną, przy wykorzystaniu dymu bez jego obróbki, mają nie tylko specyficzne odcienie smaku i zapachu, lecz również i ciemne zabarwienie powierzchni.

Do oczyszczania dymu wędzarniczego z zanieczyszczeń mechanicznych stosuje się aparaturę podobną do stosowanej w urządzeniach Fiedorowa i Rogowa (150).

W celu usunięcia ciemnego zabarwienia i niepożądanych odcieni aromatu i posmaku w produktach wędzonych elektrostatycznie zaczęto stosować wstępną obróbkę dymu, przepuszczając go przez rozpyloną wodę.

W Czechosłowacji skonstruowano i wypróbowano specjalne urządzenie (rys. 53) do wstępnej obróbki dymu, w celu wykorzystania go w urządzeniach do wędzenia elektrostatycznego. W urządzeniu tym dym jest zraszany wodą, następnie ochładza się i szybko ogrzewa.

Na zroszenie dymu zużywa się 8 l wody na minutę, a na ochłodzenie — 6 l/min. Średnia prędkość przepływu dymu w czasie zraszania wodą wynosi 1,25 m/sek.

Stwierdzono, że ilość dymu osiadającego na produkcie zmniejsza się nieznacznie w porównaniu do ilości dymu nie poddanego obróbce wstępnej. Przy zraszaniu wodą straty takich składników, jak fenole i kwasy, są również niewielkie (tabl. 43).

Stosowanie dymu oczyszczonego przyczynia się do znacznego polepszenia wskaźników organoleptycznych produktów wędzonych elektrostatycznie. Wykazały to wielokrotne badania różnych produktów wędzonych i parówek, co do których zastosowano nieco dłuższy czas obróbki cieplnej przed i po wędzeniu. Produkty charakteryzowały się jaśniejszym zabarwieniem i lepszym zapachem, właściwym wyrobom wędzonym metodą tradycyjną.

Od wstępnej obróbki dymu wędzarniczego i określonych warunków dostarczania go do strefy jonizacji, większe znaczenie ma sposób uzyskiwania dymu. Ważne jest przy tym przestrzeganie ogólnych zasad uzyskiwania dymu wędzarniczego (stosowanie twardego liściastego drewna, określonej wilgotności itp.), a także prawidłowe przeprowadzenie wytwarzania dymu (dostarczanie do strefy spalania drewna optymalnej ilości powietrza, mieszanie dymu z powietrzem, zabezpieczenie określonego stopnia dyspersji dymu itd.). Jednym z ważnych czynników otrzymywania dymu odpowiedniego do wędzenia elektrostatycznego jest temperatura jego wytwarzania. Z tego punktu widzenia największą przyszłość ma dym uzyskiwany w generatorach ciernych.

Produkty wędzone takim dymem w polu elektrostatycznym mają bezpośrednio po obróbce barwę żółtozłocistą, przechodzącą później w intensywnie złocistą. Połysk produktu jest w zupełności odpowiedni. Smak i zapach gotowych produktów (po obróbce cieplnej) są przyjemne i delikatne. W związku z wysokim stopniem dyspersji dymu uzyskiwanego w generatorze, czas trwania samego wędzenia jest nieco dłuższy, w porównaniu z czasem wędzenia zwykłym dymem (76).

PRZENIKANIE SKŁADNIKÓW DYMU W GŁĄB PRODUKTU

Ilość badań dotyczących chemicznych i fizykochemicznych zjawisk zachodzących podczas wędzenia elektrostatycznego jest jeszcze niedostateczna, co nie jest bez wpływu na prawidłowość poszczególnych tłumaczeń istoty tego procesu.

Na przykład podaje się: „wskutek dużej prędkości cząsteczki (dymu) przenikają głęboko do produktu... w wyniku czego wędzi się on lepiej i w krótszym czasie niż przy sposobie tradycyjnym" (213) lub „dym pod wpływem elektryczności osiada na rybie i jednocześnie przenika w głąb" (189).

Niektórzy autorzy mówią o przymusowej dyfuzji dymu do produktu w czasie wędzenia elektrostatycznego. Inni uważają, że przenikanie dymu nie zachodzi przy tym lub zachodzi tylko w nieznacznym stopniu itd.

Niejasne jest również zagadnienie różnic jakościowych tych lub innych składników dymu w kiełbasach wędzonych tradycyjnie i metodą elektrostatyczną. W celu rozwiązania tego zagadnienia porównywano produkty wędzone elektrostatycznie i produkty wędzone sposobem tradycyjnym (w komorach wędzarniczych).

Przenikanie fenoli z dymu do kiełbasy wędzonej elektrostatycznie określono za pomocą odcisków na bibule (rys. 54).

Na rysunku 55 widać, że dyfuzja składników wędzących dymu, zachodząca dość wolno, ma w pierwszych 2—3 dniach charakter zależności prostoliniowej.

W dalszym ciągu prędkość przenikania składników wędzących dymu w głąb produktu nieco maleje, co uwarunkowane jest wytworzeniem się ściślejszej struktury farszu, zmniejszeniem zawartości wody w produkcie i innymi czynnikami. Charakterystyczne jest to, że po pierwszych 2—3 godzinach, w próbach dokonanych bezpośrednio po wędzeniu, nie stwierdzono fenoli. Jest to świadectwem braku wymuszonej dyfuzji cząstek dymu do produktu w czasie wędzenia elektrostatycznego. W składzie jakościowym próbek fenoli (tak z produktów jak i wzorców) otrzymanych po wędzeniu sposobem tradycyjnym i elektrostatycznym były zasadnicze różnice.

Na chromatogramach otrzymanych z produktów wędzonych sposobem tradycyjnym było widać wyraźnie 17 plam świadczących o obecności przynajmniej tyłu poszczególnych fenoli. Wśród plam była jedna duża, mocno zabarwiona, co jest charakterystyczne dla mieszaniny połączeń typu estrów metylowych, pirogalolu i jego homologów. Na chromatogramach produktów wędzonych elektrostatycznie wykryto tylko 9 plam, przy czym tylko jedna z nich, sądząc po wielkości i intensywności zabarwienia, świadczyła o znacznej ilości fenoli, właśnie należących do połączeń typu estrów metylowych, pirogalolu i jego homologów. Pozostałe poszczególne fenole (w tej liczbie gwajakol) znajdowały się w stosunkowo małych ilościach.

Uzyskane wyniki pozwalają na stwierdzenie, że produkty wędzone metodą elektrostatyczną, z zastosowaniem podczerwieni, zawierają mniejsze ilości odrębnych fenoli, niż wędzone zwyczajnym sposobem oraz że wykryte fenole są przede wszystkim trójwartościowe. Dane te są zgodne z wynikami badań uczonych angielskich, którzy także stwierdzili, że w rybie wędzonej elektrostatycznie znajdują się głównie fenole o dużym ciężarze cząsteczkowym.

Zmiany struktury morfologicznej ryby wędzonej elektrostatycznie mają ten sam charakter, jak w rybie wędzonej zwykłym sposobem. W przypadku wędzenia elektrostatycznego zauważono większą intensywność zabarwienia błony podstawowej kieszeni skórnych i podskórnej warstwy mięśni. W rybie wędzonej elektrostatycznie na gorąco jest tyle substancji bromujących się, co w rybie wędzonej zwykłym sposobem, a w rybie wędzonej na zimno — znacznie mniej substancji bromujących się i lotnych kwasów organicznych (170).

URZĄDZENIA DO WĘDZENIA ELEKTROSTATYCZNEGO

Typowe urządzenie do wędzenia elektrostatycznego składa się z:

a) urządzenia do wytwarzania i oczyszczania dymu wędzarniczego,

b) instalacji do zamiany prądu zmiennego na stały i otrzymania prądu wysokiego napięcia,

c) komory wędzarniczej z urządzeniem do jonizacji dymu,

d) urządzenia do obróbki cieplnej produktów, najczęściej promieniami podczerwonymi,

e) instalacji pomocniczych (przewody dymowe, urządzenie wyciągowe, przenośniki do produktów w różnych sekcjach urządzenia, instalacje regulujące i pomiarowe, układy ochronne itp.).

W lepszych rozwiązaniach przewidziano również urządzenie zapobiegające osiadaniu dymu na ściankach wędzarni, elektrodach, izolatorach itp.). Jednak oprócz strat dymu, urządzenie to doprowadza również do zakłóceń w pracy wędzarni elektrostatycznej wskutek krótkich przerw (wyłączeń).

Specjalną uwagę zwraca się na dobranie najlepszej konstrukcji elektrod. Stwierdzono, że najintensywniejszą jonizację można otrzymać przez dobranie odpowiedniego kształtu pola elektrycznego. Zasadnicze znaczenie ma przy tym kształt geometryczny elektrod. Szczególnie w przypadku elektrod o kształcie dwóch równoległych płaszczyzn napięcie pola będzie jednakowe w każdym jego punkcie. Wskutek tego w momencie jonizacji warstwa gazowa zostanie przebita wyładowaniem iskrowym. Takie równomierne pole jest nie do przyjęcia przy wędzeniu elektrostatycznym (26).

Do tego celu odpowiedniejsze są elektrody, np. w rodzaju szeregu przewodników między płaszczyznami. Przewodniki te wytwarzają nierównomierne pole z natężeniem zmniejszającym się w miarę oddalania jednej elektrody od drugiej. Parametry pola elektrycznego wysokiego napięcia powinny być ustalone (stabilne) i w maksymalnym stopniu dostosowane do ilości i prędkości powietrza dostarczanego do strefy wędzenia.

Na rysunku 56 są pokazane dwa typy jonizatorów, składających się z dużej liczby elektrod (173).

Najlepsze rezultaty uzyskuje się przy zastosowaniu jonizatora pokazanego na rys. 56b. Na ramie stalowej z grubego drutu (9 mm) jest przeciągnięty pionowymi rzędami cienki drut o średnicy 0,12 mm. Odległość między rzędami wynosi 50 mm. Równolegle do ramy są zawieszone płyty aluminiowe o grubości 1 mm. Do takich ekranizowanych elektrod daje się jonizatory boczne, na których jest położona z wierzchu płyta izolacyjna

(papier bakelitowany). W płycie znajduje się szczelina do przesuwania wózków podwieszonych z wyrobami. Takie rozwiązanie konstrukcyjne zapobiega stratom dymu i osiadaniu jego w niepożądanych miejscach.

Urządzenia do elektrostatycznego wędzenia produktów mięsnych

Urządzenie do zimnego wędzenia produktów w polu elektrostatycznym wysokiego napięcia, tj. do wędzenia elektrostatycznego, opracowane w MTIMMPe (rys. 57), różni się od urządzenia do wędzenia gorącego tym, że nie ma w nim zespołu promienników podczerwieni lub innych źródeł cieplnego oddziaływania na produkt.

W generatorze dymu 1 są stosowane trociny sprasowane w specjalnej ruchomej gilzie. Wypełniona gilza, zawierająca 8 kg trocin, wystarcza na 3—4 godzin pracy generatora. W aparacie 2 do oczyszczania dymu, będącym połączeniem cyklonu i osadnikowego oddzielacza pyłu z dziurkowaną metalową kratą, dym uwalnia się od popiołu i nie spalonych cząstek paliwa. Urządzenie jest wyposażone również w generator cierny. Oczyszczony dym przechodzi przewodem. dymowym do komory wędzarniczej 3, mającej niezbędne instalacje do jonizacji dymu, zawieszania produktów, odprowadzania zużytego dymu itp.

Prąd stały wysokiego napięcia (do 50—60 kV) uzyskuje się za pomocą transformatora 4 i prostownika lampowego. Kierowanie wędzeniem, kontrolę pracy urządzeń elektrycznych i zabezpieczenie pola przeprowadzane są za pomocą pulpitu sterowniczego 6 (150, 151).

Na rysunku 58 jest przedstawiony schemat urządzenia amerykańskiego [241], przeznaczonego do produkcji wyrobów typu bekonu.

Pierwszym cyklem obróbki w tym urządzeniu jest ogrzewanie produktu do temp. 51°C, w dalszych cyklach produkt jest wędzony i obsuszany. Taka kolejność czynności technologicznych jest podyktowana dążeniem do osiągnięcia maksymalnej jakości produktu, czego nie można osiągnąć w przypadku, gdy boczki są ogrzewane po wędzeniu.

Wstępne ogrzewanie bekonu, o ciężarze 4—5 kg, trwa 20 min,

wędzenie i naświetlanie promieniami podczerwonymi — 3 do 4 min. Działanie urządzenia jest ciągłe. Urządzenie ma kształt tunelu długości 21 m i jest wyposażone w przenośnik linowy. Tunel jest podzielony na 3 komory: wstępnego naświetlania promieniami podczerwonymi (15 m), wędzenia (3 m) i końcowego naświetlania promieniami podczerwonymi (3 m).

Komora wstępnego ogrzewania składa się z pięciu sekcji nagrzewających (rys. 59).

Źródłami napromieniowywania podczerwienią są rurowe elementy grzejne (rdzenie), o mocy 4,6 kW. Rdzenie te są ułożone poziomo i równolegle (co 15 cm) i rozchodzą się w obie strony od skrzyni zaciskowej na odległość 1,35 m. W sekcji zainstalowano 6 elementów grzejnych, po 3 na każdej ścianie. Na dnie każdej sekcji znajduje się płyta nachylona w kierunku koryta, w którym zbiera się tłuszcz, ściekający z produktów.

Do ostatniej sekcji nagrzewającej przylega komora wędzenia (patrz, rys. 51). Dym wyprodukowany w generatorze przechodzi przewodem do dolnej partii komory i przez dziurkowaną płytę przedostaje się do strefy jonizacji.

Strefa jonizacji znajduje się między dwoma rzędami pionowych elektrod wykonanych w kształcie płyty ze stali nierdzewnej, z rzędami drutów umocowanych na wspornikach. Dzięki takiej budowie elektrod zjonizowane cząsteczki dymu odbijają się od płyt w kierunku produktów. Ściany komory, równoległe do kierunku ruchu produktów na przenośniku, są wyposażone trzema takimi płytami (elektrodami). Intensywność wędzenia w tym urządzeniu jest regulowana zmianą napięcia prądu i prędkością posuwu przenośnika przez zwiększenie lub skrócenie czasu przebywania produktów w komorze. Przewidziana jest również możliwość regulowania odległości między elektrodami a środkiem komory. Podane parametry wygodniej jest regulować, jeżeli stosuje się dym o stałej gęstości. Za komorą wędzenia znajduje się komora nagrzewania końcowego, jest ona zbudowana tak samo, jak komora nagrzewania wstępnego. W opisanym urządzeniu można uzyskać w ciągu zmiany 3,5 t produktów wędzonych.

W urządzeniu węgierskim o działaniu ciągłym produkt jest podsuszany wstępnie za pomocą promieni podczerwonych, następnie jest wędzony i potem znów naświetlany promieniami podczerwonymi (213, 219).

Urządzenie węgierskie jest przeznaczone do produkcji słoniny wędzonej. Jego zdolność produkcyjna wynosi 10 t/8 godz. Urządzenie jest wykonane w postaci tunelu składającego się z 25 sekcji jednakowej długości (1 m). Poszczególne sekcje można zgodnie z potrzebami dostosować do wędzenia lub napromieniowywania itp. Sekcje tunelu są wykonane ze stali i mają izolację cieplną o grubości 3 cm. W tunelu produkty przesuwają się po kolejce podwieszonej. W tym celu są zamocowane na niej w dwóch rzędach, pręty żelazne, wygięte w kształcie łuku. Aby zapobiec przekręcaniu się prętów i aby uzyskać bardziej równomierne rozmieszczenie zawieszonych kawałków słoniny, wieszadła są umocowane podwójnymi krążkami i połączone ze sobą.

Na rysunku 60a jest pokazane urządzenie sekcji naświetlania promieniami podczerwonymi, znajdującymi się na początku i na końcu tunelu. Odległość między promiennikami (lampami Tungsram o mocy 250 W) a produktami wynosi 200—300 mm. W górnej części sekcji są przewidziane kanały do wyciągania nawilżonego powietrza, w dole — przewód doprowadzający podgrzane powietrze (w przypadku konieczności przyspieszenia podsuszania produktów). W sekcjach z promiennikami podczerwieni są urządzenia do zbiórki i odprowadzania na zewnątrz tłuszczu lub cieczy spływających z produktów. Promienniki podczerwieni zużywają ok. 15 kW/godz. energii elektrycznej, przy czym produkty są naświetlane po 5 min przed i po wędzeniu.

W komorze wędzarniczej, składającej się z 15 jednakowych sekcji, po obydwóch stronach zawieszonych wyrobów znajdują się płyty elektrod, zamocowane na izolatorach (rys. 60 b). Elektrody są połączone z ujemnym biegunem źródła prądu stałego wysokiego napięcia, zaś biegun dodatni jest uziemiony. Poprzez przenośnik i wieszadła uziemione są również kawałki słoniny.

Elektrody są wykonane w postaci pionowych płyt, rozmieszczonych w optymalnej odległości od siebie i połączonych ze sobą za pomocą metalowych płytek osłaniających. Taka konstrukcja elektrod zmniejsza jonizację dymu zachodzącą po stronie przeciwległej produktów, a sprzyjającą nadmiernemu zabrudzeniu urządzenia.

Dym do komory wędzarniczej jest wtłaczany z generatora dymu za pomocą wentylatora. W zależności od wymaganego stopnia uwodzenia, wędzenie słoniny trwa 3—20 min, wynosząc średnio 5 min przy napięciu 60 000 V. Proces przygotowania słoniny wędzonej w urządzeniu trwa 25 min, a produkt jest całkowicie gotowy po 1 do 2 dobach.

W Niemieckiej Republice Demokratycznej wędzenie elektrostatyczne zostało zastosowane w doświadczalnej linii do ciągłej produkcji kiełbas i parówek (153). Linia ta składa się z agregatu do krajania mięsa, kutra i nadziewarki o działaniu ciągłym. Napełnione batony są przewożone na przenośniku do urządzenia składającego się z sekcji wędzenia, parzenia i ochładzania produktów. W urządzeniu tym batony są przenoszone za pomocą przenośnika łańcuchowego z zamocowanymi wieszadłami.

W strefie wędzenia kiełbasy znajdują się około 5 min. W tym czasie temperatura wewnątrz batonu dochodzi do 42°C.

W urządzeniu stasuje się prąd o małej mocy, co zapobiega powstawaniu płomieni w przypadku pojawienia się iskier. Do wędzenia kiełbas o różnych średnicach są przewidziane elektrody ruchome. Dym otrzymuje się w usytuowanym oddzielnie generatorze dymu z ogrzewaniem elektrycznym i regulowanym podawaniem trocin. Na 1 t kiełbasy parzonej zużywa się ok. 8 kg trocin. Ze strefy wędzenia kiełbasy są przesuwane do strefy parzenia. Tutaj produkt podlega przerywanemu naświetlaniu promieniami podczerwonymi, w wyniku czego osiąga się wyrównanie temperatury zewnętrznych i wewnętrznych warstw kiełbas i zapobiega przegrzewaniu poszczególnych partii produktu. Moc naświetlania promieniami podczerwonymi wynosi 1,28 W/cm².

Odciąganiem nagrzewanego powietrza i doprowadzaniem świeżego reguluje się temperaturę i odpowiednią wilgotność środowiska. W strefie parzenia średnia prędkość przepływu powietrza wynosi 0,05 m/sek. Wskutek naświetlania promieniami podczerwonymi temperatura wewnątrz batonów podnosi się do 78°C (na powierzchni ok. 85°C). Po wyjściu ze strefy parzenia kiełbasy podlegają ochładzaniu.

Przed opuszczeniem urządzenia kiełbasy są naświetlane promieniami nadfioletowymi, w celu podniesienia jałowości powierzchni produktu.

Urządzenia do elektrostatycznego wędzenia produktów rybnych

Do elektrostatycznego wędzenia ryb zaprojektowano szereg urządzeń różniących się od siebie konstrukcją i zasadami pracy. Częściowo jest to wytłumaczone różnorodnością produkowanych wędzonych produktów rybnych.

W ZSSR pierwsze urządzenie przemysłowe do gorącego elektrostatycznego wędzenia drobnych i średnich ryb zostało skonstruowane przez inżynierów Kalatnych i uruchomione w Kijowskim Kombinacie Rybnym w roku 1957 (40, 41). Jest to zwarty agregat pionowy o szerokości 1,5 m w najszerszym miejscu i wysokości 16 m (rys. 61).

Ryby, nawleczone na pręty, załadowuje się ma przenośnik łańcuchowy 1 przez właz na piętrze. Następnie ryby na przenośniku wchodzą do strefy wstępnego podsuszania i częściowego podgotowywania I i przebywają w niej 2—4 min. Ogrzewanie przeprowadza się za pomocą zestawu promienników podczerwieni typu SK-2. Wytwarzająca się para (temperatura powierzchni ryb dochodzi do 80—100°C) jest odciągana wentylatorem.

W przestrzeni między wyjściem ze strefy I a wejściem do strefy II następuje chłodzenie ryb, przy czym powierzchnia ich lekko nawilża się, dzięki czemu zachowuje się elastyczność wędzonej skórki ryb i lepiej przebiega wędzenie.

Wędzenie przebiega w ciągu 5—6 min w czasie przechodzenia ryb między elektrodami 3. Dym uzyskuje się z trocin w generatorze dymu 2 typu półkowego z ogrzewaniem elektrycznym. Resztki dymu są odprowadzane przez przewód 4.

Pieczenie produktu następuje w strefie III w czasie 6—8 min za pomocą naświetlania promieniami podczerwieni. W strefie IV, podczas przesuwania się przenośnika w dół, ryby ochładzają się. Uwędzone ryby wyładowuje się przez właz. Całkowity czas obróbki ryb w tym urządzeniu, począwszy od załadowania a skończywszy na wyładunku, wynosi 25 min. W ciągu godziny w urządzeniu tym można uzyskać 70—100 kg wędzonego szprota lub 200—250 kg śledzia.

Na rysunku 62 jest pokazane automatyczne urządzenie do wędzenia ryb opracowane w NRD (189). Urządzenie to charakteryzuje się udanym rozwiązaniem konstrukcyjnym, dzięki któremu ciągłość zasadniczych czynności technologicznych w kierunku poziomym jest zharmonizowana z pionowym rozmieszczeniem przenośników łańcuchowych w poszczególnych strefach obróbki. Pozwoliło to na uzyskanie zwartego urządzenia o długości ok. 12 m, szerokości 1,5 m i wysokości ok. 4,5 m.

Poczynając od załadowania ryb świeżych, a kończąc na zdjęciu uwędzonych, ochłodzonych produktów, urządzenie działa automatycznie. Dlatego przed wędzeniem należy ryby posortować (z wahaniami ciężaru do 10%) i w zależności od ciężaru produktów ustalić prędkość posuwu łańcuchów przenośnika.

Doświadczalnie znaleziono następujące zależności posuwu przenośnika od ciężaru tryb:

Ciężar ryb 290 240 190 140 g

Prędkość posuwu przenośnika 0,4 0,5 0,6 0,7 m/min

Obróbka technologiczna ryb w urządzeniu jest przeprowadzana w następującej kolejności. W strefie I ryby są lekko podsuszane powietrzem o temperaturze pokojowej, wtłaczanym za pomocą wentylatora. Właściwe podsuszanie następuje w strefie II. Po kolejnym napromieniowywaniu ryby przechodzą do strefy nie mającej promienników podczerwieni, gdzie są owiewane powietrzem, co sprzyja usunięciu nadmiernej wilgoci i bardziej równomiernemu nagrzewaniu produktów. Do regulowania promienników podczerwieni i prędkości przepływu powietrza są przewidziane specjalne wyłączniki i zawory.

W strefie III, tj. w strefie wędzenia, są zamontowane 4 pary elektrod ujemnych rozmieszczonych po 2 pary, jedna nad drugą. Biegun dodatni wysokiego napięcia jest uziemiony na urządzeniu. Maksymalne napięcie robocze wynosi 30 kV. Dym jest doprowadzany z boku, z generatora sterowanego automatycznie. Na 1 t produktów wędzonych zużywa się 8—10 kg trocin (przy zwykłym wędzeniu zużywa się ok. 1 m³ drewna).

W urządzeniu jest przewidziany komutator do równomiernego rozprowadzania dymu w pionowych przestrzeniach poszczególnych sekcji strefy wędzenia. Dzięki temu wszystek dym przechodzi przez pole elektrostatyczne i prawie całkowicie osiada na rybach. Ryby ze strefy wędzenia przechodzą do strefy IV, tj. strefy obróbki cieplnej. Strefa ta składa się z oddzielnych komór wyposażonych w promienniki podczerwieni. Czas przebywania ryb w komorach odpowiada okresom napromieniowania i wyrównywania temperatury w głębi produktu.

Do regulowania temperatury i wilgotności w strefie IV przewidziane są: wentylator 4, komora mieszania powietrza 5, zasuwa 6 oraz urządzenie do zmiany gęstości promieniowania.

Po obróbce cieplnej ryby przechodzą do strefy chłodzenia V (powietrzem), a następnie podlegają działaniu dwóch wyjaławiających produkt promienników ultrafioletu. Ten sposób wyklucza konieczność stosowania filtru bakteryjnego do zasysanego powietrza ochładzającego. W zależności od wielkości i rodzaju ryb wydajność urządzenia wynosi 1—2 t produktów na zmianę. Zużycie energii elektrycznej wynosi 250—500 kWh na 1 t produktu.

Wędzenie elektrostatyczne jest stosowane również w urządzeniach do produkcji konserw rybnych. Z instalacji tego typu rozpatrzona zostanie instalacja amerykańska do przygotowania sardynek (rys. 63a).

Charakterystyczną cechą jest to, że dym zostaje naładowany dodatnio, a przenośnik, na którym znajdują się puszki z rybami jest połączony z biegunem ujemnym (239). Na możliwość wykorzystania dodatniej elektrody jonizującej przy obróbce dymem produktów rybnych wskazuje wielu autorów. Zaleta tej zasady polega na tym, że przy obróbce wyrobów dymem z dodatnim ładunkiem tworzy się mniej ubocznych produktów utleniania, wpływających ujemnie na zapach i smak wędzonego produktu (279).

Przed jonizacją dym wytwarzany w generatorze 1 przechodzi przez urządzenie 2, działające na zasadzie oczyszczania w przeciw- prądzie. Czynnikiem oczyszczającym jest woda, porywająca ślady sadzy oraz niektóre gorzkie i żrące składniki dymu. W grzejniku ogrzewanym parą, temperatura dymu podnosi się, a wilgotność względna obniża. Dzięki temu nie zachodzi skraplanie pary w komorze wędzarniczej i polepszają się warunki pracy instalacji wysokiego napięcia.

W komorze wędzarniczej dym otrzymuje ładunek dodatni od jonizatora w kształcie ramy z rozciągniętymi na niej drutami. Rama jest umieszczona równolegle do powierzchni przenośnika w odległości 3,8 cm od puszek z rybami.

W celu zapobieżenia stratom dymu komora wędzarnicza 5 jest izolowana szklanymi płytami, które okresowo oczyszczane, zabezpieczają tym samym stałą różnicę potencjałów. Osiadanie dymu na produkt znajdujący się w puszkach trwa 12 sek. przy prędkości przesuwu przenośnika 7,63 m/min. Urządzenie jest z zewnątrz pokryte płytami izolacyjnymi.

W urządzeniu jest przewidziany system zabezpieczający, pracujący np. w przypadku zwarcia przy otwieraniu drzwi do komory itp.

Ciekawe jest zmodyfikowane urządzenie do elektrostatycznego wędzenia konserw rybnych (rys. 63b). Wędzenie ryb przeprowadza się w puszkach umieszczonych na metalowych półkach, między którymi znajdują się również metalowe przekładki.

Urządzenie jonizujące składa się z szeregu równoległych drutów umieszczonych w zwężonych przewodach, którymi jest doprowadzony dym. Dym otrzymuje ładunek dodatni, półki, puszki, a więc i produkt są uziemione.

Charakterystyczną cechą konstrukcji jest to, że przekładki z metalu, znajdujące się między półkami, są podłączone do urządzenia jonizującego (171). Pozwala to na maksymalne wykorzystanie dymu wędzarniczego, na zastosowanie stosunkowo niskiego napięcia (rzędu 12 000 V) oraz jeszcze bardziej przyspiesza proces osiadania cząsteczek dymu.

W urządzeniu do elektrostatycznego wędzenia ryb, opracowanym w Polsce, puszki z rybami ustawia się na wysuwanych, uziemionych półkach, które w czasie wędzenia znajdują się w metalowej komorze. Elektrody jonizujące są połączone z biegunem dodatnim urządzenia wysokiego napięcia. Przy napięciu 14 kV podwędzanie śledzia bałtyckiego trwa 5 min (311, 319). Wędzenie elektrostatyczne zostało również wypróbowane przy wędzeniu szprot (193, 194).

Jedna z firm NRF wykorzystuje elektrostatyczne wędzenie w nieco inny sposób do przygotowania konserw z ryb łososiowych. Kawałeczki ryby najpierw są wędzone, po czym układa się je w puszkach. Obróbka ryby polega tylko ma podsuszaniu i wędzeniu. W związku z tym urządzenie jest bardzo zwarte. Długość — 5 m, szerokość — 2 m i wysokość 1,4 m.

Ryby przeznaczone do Wędzenia są układane na tace. W ciągu godziny w urządzeniu zostaje obrobionych ok. 240 tac, a zużycie energii wynosi 20 kWh (277). Na rysunku 64 jest pokazany uproszczony schemat wędzenia elektrostatycznego.

Organizacja potokowej produkcji ryb o dużych wymiarach, z zastosowaniem pola elektrycznego wysokiego napięcia, połączona jest z trudnościami spowodowanymi długim czasem parowania ryb zwykłymi sposobami (gorącym powietrzem lub promieniami podczerwonymi). W tym celu w Kijowskim Kombinacie Rybnym zastosowano dielektryczne ogrzewanie pojemnościowe, pozwalające na połączenie wędzenia z parowaniem dużych ryb.

Proces technologiczny składa się z następujących czynności. Równomiernie nasoloną rybę podsusza się promieniami podczerwonymi, a potem umieszcza na siatkach przesuwających się w komorze wędzarniczej na przenośniku między dwoma elektrodami jonizującymi, gdzie w ciągu 3—6 min następuje osiadanie dymu na produkcie. Następnie paruje się ryby przez 12—16 min sposobem dielektrycznym.

Zgodnie ze schematem technologicznym opracowanym w Czechosłowacji, śledzie wędzone na gorąco są przygotowywane w inny sposób. W ciągu 60—75 min śledzie są parowane w gorącym powietrzu o temp. 85°C, a następnie wędzone sposobem elektrostatycznym przez 2—3 min i podsuszane (15 min) gorącym powietrzem. Po obróbce śledzie są przetrzymywane przez kilka dni w magazynie, w celu uzyskania odpowiedniego smaku i zapachu (313).

Do wędzenia śledzi na zimno zaproponowano kilka schematów. N. A. Woskresienski (WNIRO) rozpracował następujący wariant przygotowania śledzi wędzonych elektrostatycznie na zimno. W celu usunięcia surowego posmaku ryby są najpierw naświetlane promieniami ultrafioletowymi, a następnie gotowane (4—6 min), podsuszane (6—10 min), ochładzane i podsuszane (10—20 min). Gotowy produkt dojrzewa w skrzynkach w magazynie w ciągu 2—3 dób.

Uzyskany gotowy produkt jest zbliżony do śledzi wędzonych na zimno sposobem tradycyjnym. W przypadku zastosowania w pierwszej fazie obróbki promienników podczerwieni (zamiast utrafioletu) otrzymuje się produkt tzw. półzimnego wędzenia (23).

W Leningradzkim Kombinacie Rybnym wypróbowano schemat Solineka i innych (NIIMRP); śledzie wędzono elektrostatycznie (5—6 min) po dość długim (4—5 godz.) suszeniu powietrzem o temp. 25—30°C. Po wędzeniu ryby podsuszano przez 4—5 godz., a następnie przetrzymywano w skrzynkach w ciągu 2—3 dni w celu uzyskania smaku i zapachu produktu wędzonego.

Do zastosowania opisanych schematów wędzenia elektrostatycznego konieczne są specjalne komory, w których zasadniczo nie można przerabiać jednocześnie większych ilości produktów. W celu wykorzystania zwykłych komór wędzarniczych do wędzenia elektrostatycznego jest stosowana wstępna jonizacja dymu. Naładowany dym, po przejściu przez jonizator, jest doprowadzany do komory wędzarniczej, gdzie pod wpływem sił wzajemnego odtrącania się cząsteczek, osiada na produktach.

Wstępna jonizacja dymu pozwala na znaczne zwiększenie ilości produktu równocześnie poddawanego obróbce. Czas wędzenia ryb skraca się dwukrotnie, w porównaniu ze zwyczajnym sposobem wędzenia. W obu przypadkach stopień podsuszania produktu i wskaźniki organoleptyczne, z wyjątkiem barwy powierzchni (przy stosowaniu dymu wstępnie jonizowanego otrzymuje się produkty o ciemniejszym zabarwieniu powierzchni), były tafcie same.

Wpływu ozonu na pogorszenie walorów smakowych wyrobu nie stwierdzono (168).

EKONOMIKA I PERSPEKTYWY ZASTOSOWANIA WĘDZENIA ELEKTROSTATYCZNEGO

Ekonomika i perspektywy zastosowania wędzenia elektrostatycznego są w różny sposób oceniane przez różnych autorów. Jedni podkreślają korzyści wynikające ze stosowania wędzenia elektrostatycznego, jak obniżenie kosztów produkcji bekonu o 56%, w porównaniu ze zwykłym sposobem, znaczna ekonomia opału itp. (25, 213, 141, 277). Inni uważają, że sposób ten może być stosowany jedynie do aromatyzowania produktów, ponieważ szybkie osiadanie składników wędzących dymu na produkt niweluje straty cieplne. Wskazuje się również na to, że przy ocenie ekonomiki i możliwości rozwoju wędzenia elektrostatycznego należy brać pod uwagę stosunkowo duże zużycie energii elektrycznej, skomplikowaną budowę urządzeń, konieczność specjalnych urządzeń ochronnych, trudność obróbki produktów o nierównym kształcie (np. szynek) oraz to, że obsługujący personel musi być wysoko kwalifikowany.

Zagadnienie jakości produktów wędzonych elektrostatycznie jest sporne. Uważa się, że ryby wędzone elektrostatycznie ustępują rybom wędzonym sposobem tradycyjnym pod względem aromatu, ale przewyższają je pod względem wyglądu i konsystencji. Jednak niektórzy autorzy uważają, że nie ma konieczności stawiania takich samych wymagań w stosunku do produktów wędzonych elektrostatycznie, jak do produktów wędzonych sposobem tradycyjnym. Ważne jest, stwierdzają ci autorzy, aby produkty wędzone elektrostatycznie miały dobrą jakość i aby odpowiadały wskaźnikom chemicznym i organoleptycznym dla produktów wędzonych (25).

Przy ocenie ekonomiki wędzenia elektrostatycznego należy również brać pod uwagę następujące momenty.

Proces wędzenia należy rozpatrywać kompleksowo. Równocześnie z wędzeniem zachodzą i inne zmiany w produkcie, mające zasadnicze znaczenie dla jego wartości odżywczej i odporności na działanie drobnoustrojów. Na przykład podczas wędzenia kiełbasy i niektóre wędzonki tracą wodę, przy czym tracą jej w tym czasie więcej, niż przy późniejszym obsuszaniu. W czasie wędzenia produktów surowych (np. kiełbas trwałych surowych) zachodzą ważne procesy biochemiczne (dojrzewanie).

Obsuszanie i dojrzewanie w tej postaci, w jakiej przebiegają obecnie, są dłuższymi procesami, niż wędzenie i dlatego one określają czas trwania procesu technologicznego. W przypadku wędzenia elektrostatycznego, dojrzewanie i obsuszanie przebiegają w niższych temperaturach (12°C), wskutek czego ogólny czas trwania procesu technologicznego przedłuża się. Z tego punktu widzenia przy zamianie zwykłego sposobu wędzenia na elektrostatyczny, cykl produkcyjny się nie skraca.

Przy wędzeniu elektrostatycznym skraca się tylko czas obróbki dymem, czyli osiadania składników dymu na produkcie. Dlatego też wędzenie elektrostatyczne jest w pełni przydatne tylko przy intensyfikacji obróbki cieplnej, przede wszystkim za pomocą promieni podczerwonych, które zapewniają szybkie otrzymanie gotowego produktu (np. drobnych ryb).

Przy takim sposobie obróbki większych wyrobów, np. bekonu, otrzymuje się produkty nie nadające się do bezpośredniego spożycia. Doświadczenia uzyskane przy pracy urządzenia w USA wykazują, że bekon pozostaje surowy, zawiera zwiększoną ilość wody i może być wykorzystany tylko jako smażony (240, 241).

Należy również brać pod uwagę i to, że przy wędzeniu elektrostatycznym na powierzchni produktu osiadają przede wszystkim te składniki dymu, które znajdują się w dymie w postaci zawieszonych cząsteczek. Prawdopodobnie do elektrostatycznego osiadania na produkcie wszystkich składników dymu, które normalnie znajdują się w wędzonych wyrobach, należałoby otrzymać areozol (sztuczny dym) z preparatu wędzącego o odpowiednim składzie. Jednak wątpliwe jest, czy zastosowanie preparatów wędzących w tym przypadku zapewniłoby jakąkolwiek wyższość w porównaniu

z prostszymi sposobami osiadania cząsteczek dymu na produkcie.

* * *

Wędzenie żywności w polu elektrycznym wysokiego napięcia, czyli wędzenie elektrostatyczne, ma znaczną wyższość w porównaniu ze zwykłym wędzeniem: znacznie skraca czas obróbki dymem, proces wędzenia można mechanizować, automatyzować, regulować itp.

W zależności od wielkości, rodzaju i przeznaczenia produktów są opracowane liczne warianty obróbki produktów w polu elektrycznym wysokiego napięcia.

Wskutek bardzo szybkiego osiadania składników dymu, na powierzchni produktu tworzy się z nich błonka o charakterze mazistym, co powoduje konieczność jego podsuszania połączonego z intensyfikacją i ustaleniem się barwy produktu.

We wszystkich wariantach wędzenia elektrostatycznego, w tej lub innej kolejności, występują następujące fazy: podsuszania, osiadania dymu, obgotowywania i ochładzania (przy wędzeniu gorącym), stabilizacji barwy produktu i przetrzymywania w magazynie w celu doprowadzenia produktu do stanu gotowości.

Przy wędzeniu elektrostatycznym produkt podlega obróbce cieplnej za pomocą gorącego powietrza, promieni podczerwonych lub prądami energii elektrycznej. Ostatnie dwa sposoby pozwalają na połączenie fazy osiadania dymu ze stabilizacją koloru i doprowadzenie produktu do stanu gotowości konsumpcyjnej.

Przy obróbce produktu w polu elektrycznym wysokiego napięcia osiadanie dymu następuje tylko na powierzchni produktów. Składniki dymu przenikają w głąb produktów w czasie trwania następnych faz technologicznych (obgotowywania itp.), a przede wszystkim w czasie przechowywania.

Przy obróbce produktu w polu elektrycznym wysokiego napięcia osiadają na nim przede wszystkim cząstki zawieszone, a w mniejszym stopniu parowa faza dymu, wskutek czego są różnice w składzie chemicznym zapachu i smaku produktów wędzonych elektrostatycznie w stosunku do produktów wędzonych sposobem tradycyjnym.

Aby polepszyć uzyskiwane wskaźniki należy poddawać dym obróbce wstępnej (zraszanie wodą, podgrzewanie); do uzyskiwania dymu należy stosować cierne generatory dymu.

Zdania badaczy co do ekonomiki wędzenia elektrostatycznego są rozbieżne. Rozbieżności występują również w ocenie jakości produktów wędzonych elektrostatycznie. Do wydania końcowej oceny o możliwości szerokiego zastosowania tego sposobu w przemyśle konieczne są dodatkowe badania.

Edytowane 12 Stycznia 2016 przez Maxell

Marek54 · 21 Lutego 2020

Witam!

Czemu nie mogę znaleźć rozdziału V Rozdział V. Obróbka produktów za pomocą preparatów wędzących ?

Zaloguj się

Podstawy procesu wędzenia - W.I.Kurko [1963 r.]

Rekomendowane odpowiedzi

Maxell

Odnośnik do komentarza

Udostępnij na innych stronach

Maxell

Odnośnik do komentarza

Udostępnij na innych stronach

Maxell

Odnośnik do komentarza

Udostępnij na innych stronach

ZLeP

Odnośnik do komentarza

Udostępnij na innych stronach

Maxell

Odnośnik do komentarza

Udostępnij na innych stronach

Maxell

Odnośnik do komentarza

Udostępnij na innych stronach

Maxell

Odnośnik do komentarza

Udostępnij na innych stronach

Maxell

Odnośnik do komentarza

Udostępnij na innych stronach

Marek54

Odnośnik do komentarza

Udostępnij na innych stronach

Dołącz do dyskusji

Giełda WB

Przeglądaj

Powiadomienie o plikach cookie