Skocz do zawartości

Wędliny domowe - forum korzysta z plików cookies. Więcej informacji znajdziesz na stronie: Polityka prywatności. W celu usunięcia tej wiadomości kliknij:    Akceptuję użycie plików cookies

Witaj na forum Wędzarniczej Braci


Logowanie » 

Rejestracja
Na naszym forum, tak jak na większości innych, musisz się zarejestrować by móc korzystać z wszystkich funkcji dostępnych dla użytkowników.

To bardzo prosta procedura, która zajmie Ci tylko chwilę, a dzięki temu będziesz mógł korzystać z dodatkowych funkcji niedostępnych dla użytkowników niezalogowanych.

Zakładając swoje konto będziesz mógł między innymi:
- rozpoczynać nowe tematy na forum,
- odpowiadać na posty innych,
- przeglądać załączone do postów zdjęcia,
- wysyłać prywatne wiadomości do innych użytkowników,
- dostawać powiadomienia o nowych postach.

Zachęcamy do rejestracji!!!
 

Zdjęcie

Prawie wszystko o ... preparatach dymu wędzarniczego


  • Zaloguj się, aby dodać odpowiedź
1 odpowiedź w tym temacie

#1 Maxell

Maxell

    Uzależniony od forum

  • Moderatorzy
  • 30138 postów
  • MiejscowośćBełchatów

Napisano 30 maj 2017 - 18:42

Preparaty dymu wędzarniczego

 

1. Technologia produkcji preparatów wędzarniczych - wprowadzenie

 

Opracowanie technologii produkcji preparatów dymu wędzarniczego przyczyniło się do możliwość zastąpienia wędzenia owiewowego oraz otworzyło nowe możliwości techniczne i technologiczne aromatyzowania produktów spożywczych. Obecnie w przetwórstwie żywności obserwuje się coraz większe zainteresowanie stosowaniem preparatów dymu wędzarniczego w miejsce wędzenia tradycyjnego.

Metody otrzymywania preparatów dymu wędzarniczego, podobnie jak technika wędzenia tradycyjnego, ulegają ciągłemu doskonaleniu. W latach 60. XX w. do produkcji preparatów zazwyczaj wykorzystywano metodę żarową lub retortową rozkładu drewna. Konstrukcje stosowanych wówczas urządzeń do wytwarzania preparatów przypominały duże dymogeneratory żarowe. Przykładami takich rozwiązań było zastosowanie technologii opatentowanej przez Hollenbecka (1963) i Taylora (1963) oraz późniejsze rozwiązania opatentowane przez Wistereicha i Juhna (1975) oraz Melcera i Saira (1975). W rozwiązaniach tych drewno umieszczano na ogrzewanej stalowej płycie, a tworzące się w wyniku pirolizy gazy były kondensowane w skruberach zraszanych recyrkulującym kondensatem produktów pirolizy. W późniejszych rozwiązaniach wprowadzono piece do pirolizy drewna pracujące w sposób ciągły z kontrolowanym dopływem powietrza oraz frakcjonowaną kondensacją składników pirolizy.

W Polsce badania nad możliwością otrzymywania preparatów dymu wędzarniczego rozpoczęto w Instytucie Przemysłu Mięsnego w latach 60. ub. wieku. Pionierem tych badań był uczeń profesora Damazego J. Tilgnera, docent Kazimierz Miler. Stworzył on zespół, który opracował technologię wytwarzania kondensatu dymu wędzarniczego oraz preparatu dymu wędzarniczego (PDW) z fazy smolistej tego kondensatu. Preparat ten nie miał jednak właściwości barwiących. Technologia produkcji PDW uzyskała ochronę patentową (Patent Polski nr 49216).

W 1971 r. uruchomiono Wydział Produkcji Preparatu Wędzarniczego (WPPW) w Rzepedzi. Natomiast produkcję roztworów użytkowych smalcu o zawartości 2% i 10% PDW prowadzono w Zakładach Mięsnych w Gdańsku i były one stosowane w krajowym przemyśle mięsnym w latach siedemdziesiątych ub. wieku.

Preparat PDW miał właściwości aromatyzujące oraz antyoksydacyjne. W wyniku przeprowadzonych badań opracowano wiele metod otrzymywania preparatów o właściwości przeciwutleniającej. Metody te uzyskały ochronę patentową (Patenty Polskie nr 80096; 101979).

Wyniki dalszych badań wykazały, że metodą destylacji i rektyfikacji można z fazy smolistej kondensatu dymu otrzymać frakcje o właściwościach sensorycznych nieustępujących preparatowi PDW. Opracowany sposób otrzymywania preparatu wędzarniczego otrzymał ochronę patentową. Uruchomiona w 1978 r. w WPPW w Rzepedzi linia produkcyjna składała się z trzech stopni destylacyjnych i rektyfikacyjnych pracujących w sposób ciągły. Po udoskonaleniu technologii wytwarzania preparatu linia ta także uzyskała ochronę patentową (Patent Polski nr 122947). Otrzymywany tą metodą preparat wędzarniczy otrzymał handlową nazwę Bieszczadzki Rafinat Dymu Wędzamiczego - Koncentrat (BRDW-K). Preparat ten odznaczał się dobrymi właściwościami aromatycznymi, a zoptymalizowanie procesu destylacji i rektyfikacji umożliwiło zmniejszenie zawartości benzo(a)pirenu w BRDW do < 5 ng/g preparatu. Przeprowadzone pełne cykle badań właściwości biologicznych BRDW w Akademii Medycznej w Poznaniu obejmowały określenie toksyczności: ostrej, podostrej i przewlekłej, działania teratogennego, mutagennego i rakotwórczego oraz wpływu na płodność i rozrodczość. Wyniki tych badań były podstawą do wydania w roku 1986 stałego zezwolenia Głównego Inspektora Sanitarnego na stosowanie BRDW w produkcji wielu artykułów spożywczych.

W 1982 r. opracowano technologię wytwarzania BRDW na nośniku, którym była sól warzona. Ta forma BRDW była stosowana w przemyśle mięsnym i chłodniczym do końca lat dziewięćdziesiątych ub. wieku. Opracowano również technologię wytwarzania preparatu BRDW na nośnikach tłuszczowych, którymi były olej roślinny i masło oraz przyprawę wędzonkową do użytku domowego.

W przemyśle mięsnym preparat wędzarniczy o właściwościach wyłącznie aromatyzujących uniemożliwiał całkowitą eliminację wędzenia owiewowego. Opracowano więc technologię otrzymywania nowego preparatu

o właściwości barwiącej i aromatyzującej o nazwie handlowej Forma Aerozolowa Bieszczadzkiego Rafinatu Dymu Wędzarniczego (BRDW-FA) (Patent Polski 136687). Technologia stosowania BRDW-FA została wdrożona w 10 zakładach przemysłu mięsnego.

Dzięki nowym technologiom otrzymywania preparatu można otrzymać go z wydajniejszą o ok. 50% większą w odniesieniu do ilości drewna użytego do jego wytwarzania. Tak dużą wydajność uzyskuje się przez kontrolowanie temperatury termicznego rozkładu drewna oraz ilości tlenu w strefie rozkładu. Przykładem jest technologia otrzymywania preparat wg Patentu Polskiego nr 182358.

 

2. Współczesne metody pirolizy drewna stosowane w produkcji preparatów dymu wędzarniczego

 

Wynikiem dalszych badań było opracowanie technologii opartej na rozkładzie zrębków drewna pod obniżonym ciśnieniem (250 hPa), ogrzewanych przeponowo z niewielkim, kontrolowanym dostępem tlenu (Patent Polski 182358). Tą metodą otrzymuje się gotowy produkt z dużą wydajnością wynoszącą od 56,8% do 61,9%, w przeliczeniu na masę drewna. Otrzymany tą metodą preparat dymu wędzarniczego wykazuje dobre właściwości aromatyzujące i barwiące. Gazy (tlenek węgla, metan, etan), wytworzone w czasie procesu pirolizy drewna używa się do podtrzymania procesu pirolizy drewna, co poprawia jego ekonomikę, a do atmosfery nie są emitowane szkodliwe składniki.

Światowi producenci preparatów dymu wędzarniczego stosują zazwyczaj kilka metod wytwarzania preparatów. W celu przeprowadzania pirolizy drewna najczęściej stosuje się piece obrotowe (calciner). Do ich ogrzewania używa się produktów odpadowych pirolizy drewna lub niewykorzystywanych do dalszej przeróbki — powstających w wyniku pirolizy — palnych gazów i fazy smolistej kondensatu. Rozkład termiczny drewna przeprowadza się przy braku dostępu powietrza. Otrzymany surowy pirolizat poddaje się procesowi rafinacji i zagęszczania.

 

2.1. Szybka piroliza drewna

 

Czynnikiem wyróżniającym proces szybkiej pirolizy drewna od innych procesów termicznego rozkładu drewna jest czas jego trwania, który wynosi nie więcej niż 2 s. Ze względu na złożoną budowę drewna oraz mnogość

zjawisk zachodzących w czasie jego szybkiej pirolizy, pełen opis wszystkich zjawisk zachodzących w jej trakcie nie jest możliwy. Na przebieg procesu szybkiej pirolizy drewna decydujący wpływ mają: transport ciepła, szybkość odprowadzania tworzących się parogazów oraz rozmiary zrębków użytego drewna. Obecnie jest wiele dostępnych danych dotyczących wybranych etapów procesu, wymiany masy i ciepła, ale na ich podstawie nadal nie jest możliwe określenie końcowego wyniku procesu pirolizy drewna.

Bridgwater, Czernik i Piskorz (2002) podali podstawowe warunki, które należy spełnić aby przeprowadzić proces szybkiej pirolizy drewna:

  • zastosowanie wysokowydajnego źródła ciepła i zapewnienie możliwości szybkiego przepływu ciepła do zrębków drewna wprowadzanych do strefy rozkładu,
  • zapewnienie możliwości utrzymania stabilnej temp. w strefie rozkładu drewna - ok. 500°C oraz stabilnej temp. tworzących się parogazów w przedziale 400-450°C,
  • zapewnienie krótkiego czasu termicznego rozkładu zrębków drewna, nie więcej niż 2 s,
  • zapewnienie szybkiego odprowadzenia produktów pirolizy ze strefy rozkładu i ich szybkiego schłodzenia.

Do procesu szybkiej pirolizy używane są zazwyczaj zrębki drewna o wymiarach < 2 mm i wilgotności ok. 10%. W wyniku tego procesu otrzymuje się ok. 75% ciekłych produktów pirolizy (pirolizatu), ok. 12% węgla drzewnego i ok. 13% gazów.

Dla porównania - w wyniku wolnej pirolizy drewna (niższa temp. rozkładu, długi czas przebywania drewna w strefie rozkładu) otrzymuje się do 40% pirolizatu, ok. 33% węgla drzewnego i ok. 30% gazów. Powyższe dane należy traktować jako orientacyjne, gdyż wynik pirolizy drewna zależy od bardzo wielu czynników, np. gatunku drewna, wilgotności od stopnia jego rozdrobnienia, temperatury i czasu rozkładu oraz od konstrukcji urządzenia, w którym przeprowadza się proces i innych.

 

2.2. Szybka piroliza drewna w złożu fluidalnym

 

Rozkład drewna w złożu fluidalnym został opracowany przez Scotta (1983) i udoskonalony przez Piskorz i in. (1998; 1999). Szybką pirolizę drewna prowadzi się w złożu fluidalnym z piaskiem kwarcowym w temp. ok. 500°C, do którego wprowadza się drobiny drewna. W celu separacji węgla drzewnego, powstałe produkty rozkładu drewna odprowadza się znad złoża fluidalnego do cyklonu. Ciekłe produkty pirolizy schładza się na kolumnie z wypełnieniem zraszanym ochłodzonym pirolizatem lub inną cieczą roboczą. W celu utrzymania złoża z piaskiem w stanie fluidalnym, niekondensujące produkty pirolizy, po oczyszczeniu przy użyciu elektrofiltra, zawracane są za pomocą kompresora do fluidyzatora.

Najważniejszymi zaletami procesu pirolizy drewna w złożu fluidalnym są:

  • łatwa kontrola temperatury złoża fluidalnego,
  • krótki czas termicznego rozkładu drewna, ok. 1 s,
  • krótki czas przebywania produktów pirolizy w gorącym złożu fluidalnym, ok. 1 s i prawie identyczny dla wszystkich produktów pirolizy,
  • wysokowydajny i równomierny przepływ ciepła od powierzchni grzewczych do rozkładanych zrębków drewna,
  • mała zależność proporcji między podstawowymi produktami procesu pirolizy drewna a skalą procesu.

Proces szybkiej pirolizy drewna przeprowadzany w złożu fluidalnym jest obecnie stosowany w produkcji pirolizatów z przeznaczeniem na paliwa płynne.

Z kolei Underwood i Graham (1989) opracowali technologię szybkiego termicznego procesu (Rapid Thermal Processing - RTP), wykorzystującą pirolizę drewna w złożu fluidalnym. Charakteryzuje się on bardzo krótkim czasem przebywania zrębków w strefie rozkładu, wynoszącym 0,5-0,7 s. Wydajność pirolizatu w przeliczeniu na drewno użyte do procesu o zawartości 6% wody zależy od temperatury procesu i wynosi od 40,3% dla temperatury złoża 625°C do 71,2% dla temp. 500°C. Optymalna temperatura pirolizy drewna dla procesu RTP zawarta jest w przedziale 500-600°C, przy krótkim czasie przebywania drewna w gorącej strefie rozkładu. Pirolizat otrzymany w tych warunkach zawierał jednak dużo benzo(a)pirenu, bo ok. 20 µg/kg. Wymienieni uczeni wykazali, że pirolizat otrzymany metodą RTP odznacza się dużą sumaryczną zawartością związków karbonylowych (łącznie z aldehydem glikolowym), tj. do 26%, oraz związków fenolowych do 2%. W porównaniu z handlowymi preparatami pirolizat drewna otrzymany metodą RTP zawierał do 4,3-krotnie więcej związków karbonylowych oraz do 2,9-krotnie więcej związków fenolowych. Zawierał on również dużą ilość aldehydu glikolowego (ok. 8%) tj. ok. 4-krotnie więcej niż preparaty wędzarnicze innych producentów. Przeprowadzona przez 9-osobowy zespół, metodą trójkątową, ocena sensoryczna parówek wyprodukowanych przy użyciu pirolizatu otrzymanego metodą RTP i handlowego preparatu dymu wędzarniczego wykazała, że tylko jedna osoba wskazała, która z ocenianych parówek była wyprodukowana przy użyciu pirolizatu RTP.

Wyniki badań Underwood i Graham (1989) wskazują na dużą przydatność procesu szybkiej pirolizy wytwarzania preparatu dymu wędzarniczego. Odnoszą się one tylko do właściwości pirolizatu z drewna topoli, które jednak nie jest typowym gatunkiem stosowanym do produkcji preparatów dymu wędzarniczego lub wędzenia tradycyjnego.

Innym wariantem procesu szybkiej pirolizy drewna jest proces prowadzony w złożu fluidalnym z cyrkulującym piaskiem, w którym przez zastosowanie bardziej intensywnego przepływu gazów przez złoże fluidalne część piasku usuwa się ze złoża wraz z węglem drzewnym i pozostałymi produktami pirolizy drewna. Po oddzieleniu w cyklonie - piasku i węgla drzewnego od pozostałych produktów pirolizy - węgiel drzewny jest spalany w dodatkowym reaktorze, a piasek zawracany do złoża fluidalnego (Barry, Graham 1998).

 

2.3. Ablacyjna szybka piroliza drewna

 

Piroliza ablacyjna polega na dociskaniu drobin drewna do powierzchni grzewczych przez wykorzystanie siły odśrodkowej lub mechanicznej w celu doprowadzenia do rozkładanego drewna odpowiednio intensywnego strumienia ciepła. Procesem tym duże zainteresowanie wykazuje wiele ośrodków badawczych. Lede (2000) wykorzystał w tym procesie siłę odśrodkową występującą w cyklonie. Czernik i in. (1995) skonstruowali specjalny pionowy reaktor, umożliwiający zawracanie niecałkowicie zwęglonych zrębków drewna. Natomiast Bridgwater i Peacocke (2000) prowadzili proces pirolizy ablacyjnej z użyciem poziomej, ogrzewanej płyty z obrotowym ramieniem dociskającym drobiny drewna do gorącej powierzchni. We wszystkich rozwiązaniach zastosowano przepływ gazu w celu odprowadzania produktów pirolizy ze strefy rozkładu drewna. Separację węgla drzewnego od pozostałych produktów pirolizy prowadzono w cyklonie, a kondensację pirolizatu w sposób podobny jak w metodzie fluidalnego rozkładu drewna. W przeliczeniu na suche drewno, metoda pirolizy ablacyjnej odznacza się dużą wydajnością pirolizatu w przeliczeniu na suche drewno użyte do procesu, wynoszącą 70-75%.

 

2.4. Szybka piroliza drewna przeprowadzana w stożkowym reaktorze

 

Metodę tę opracowali Prins i Wagenaar (1997), a udoskonalili Wagenaar i in. (2001). Proces pirolizy drewna w stożkowym reaktorze łączy

zalety pirolizy z ruchomym złożem piasku i pirolizy ablacyjnej. Proces pirolizy drewna tą metodą prowadzi się w ogrzewanym reaktorze w kształcie stożka odwróconego podstawą ku górze, obracającym się z szybkością 600 obr./min. Do wierzchołka stożkowego reaktora wprowadza się zrębki drewna i gorący piasek. Siła odśrodkowa powoduje przesuwanie się piasku zmieszanego ze zrębkami drewna po ogrzewanej ścianie stożkowego reaktora od wierzchołka ku jego podstawie i jednocześnie następuje rozkład drewna. Tak prowadzony proces zapewnia szybki i równomierny przepływ strumienia ciepła do rozkładanego drewna, krótki i skutecznie kontrolowany czas przebywania rozkładanego drewna w gorącej strefie oraz szybkie odprowadzanie produktów pirolizy. Lotne produkty rozkładu drewna są odprowadzane z reaktora, a następnie skraplane w sposób identyczny jak w innych metodach szybkiej pirolizy. Piasek zmieszany z węglem drzewnym po wypaleniu węgla w oddzielnym reaktorze jest zawracany do stożkowego reaktora. Proces pirolizy przeprowadzany w stożkowym reaktorze, w porównaniu z innymi metodami szybkiej pirolizy, wymaga dużo bardziej rozbudowanej aparatury. Zaletą tej metody jest znaczne ograniczenie ilości gazów zawracanych do reaktora w porównaniu z innymi metodami wykorzystującymi złoże fluidalne. W USA do produkcji preparatu dymu wędzarniczego na skalę przemysłową wykorzystuje się metodę szybkiej pirolizy drewna w złożu fluidalnym z recyrkulującym piaskiem. Stosująca tę metodę firma Red Arrow nie udostępnia żadnych informacji technicznych.

 

3. Skład chemiczny pirolizatów drewna i preparatów dymu wędzarniczego

 

3.1. Skład chemiczny pirolizatów drewna

 

Od kilkudziesięciu lat prowadzi się badania nad identyfikacją składu chemicznego pirolizatów drewna. Wraz z doskonaleniem techniki frakcjonowania pirolizatów drewna oraz postępu w technikach analitycznych, liczba identyfikowanych związków ciągle się zwiększa. Wprowadzenie techniki chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas wydatnie zwiększyło liczbę identyfikowanych związków w pirolizatach drewna.

W latach 60. Lustre i Issenberg (1969) zidentyfikowali 33 związki we frakcji fenolowej dymu otrzymanego z twardego drewna. Fiddler i in.

(1970) zidentyfikowali 49 związków w ekstrakcie eterowym dymu wędzarniczego. Fujimaki i in. (1974) zbadali skład fazy wodnej kondensatu dymu otrzymanego z drewna dwóch gatunków dębu, czereśni, bambusa, sosny oraz cedru i zidentyfikowali 73 związki chemiczne. Hruza i in. (1974) frakcjonowali smołę otrzymaną z drewna hickory (orzesznika) przy użyciu preparatywnej chromatografii gazowej, a następnie badali skład chemiczny wydzielonych 13 frakcji za pomocą chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas (GC-MS) i zidentyfikowali 81 składników.

Borys, Obiedziński i Olkiewicz (1976), stosując GC-MS do analizy składu chemicznego Preparatu Dymu Wędzamiczego (PDW) zidentyfikowali 43 związki chemiczne, przy czym 14 po raz pierwszy.

Borys (1978), we frakcji karbonylowej kondensatu dymu z olchy zidentyfikował 33 związki, w tym 15 po raz pierwszy, natomiast we frakcji karbonylowej kondensatu dymu jodły 39, w tym po raz pierwszy 23.

Borys (1979) badał skład chemiczny Bieszczadzkiego Rafinatu Dymu Wędzamiczego (BRDW) i za pomocą GC-MS zidentyfikował 173 związki.

Guillen i Ibargoitia (1996b), Guillen i Manzanos (1997) oraz Guillen i in. (1995) opublikowali wyniki badań handlowych preparatów dymu wędzarniczego oraz skład wodnej frakcji pirolizatu z drewna buku i winorośli (Guillen i Ibargoitia, 1996a). Borys (1998) oznaczył skład chemiczny preparatu dymu wędzarniczego otrzymanego z fazy smolistej pirolizatu wytworzonego różnymi metodami z drewna jesionu. Guillen i Manzanos (1999a) zidentyfikowali skład chemiczny pirolizatów otrzymanych z tymianku.

Mało poznane są niskolotne składniki pirolizatów drewna o ciężarze cząsteczkowym > 200 Da. Do tej grupy związków zalicza się di- i trimery ligniny, kwasy tłuszczowe, alkohole i sterole. Guillen i Ibargoitia (1998) zidentyfikowały w preparacie dymu wędzarniczego 55 di- merów ligniny o ciężarze cząsteczkowym 246-386 Da. Podano widma masowe tych związków, jednakże nie ustalono ich struktury. Guillen i Ibargoitia (1999a) przeprowadziły badania osadów wytrącających się z preparatów handlowego dymu wędzarniczego w czasie jego składowania, oznaczyły 263 związki i dla większości ustaliły strukturę chemiczną; nie udało się ustalić struktury 12 oznaczonych trimerów ligniny. W badanych osadach wiele związków występowało w ilościach śladowych.

Przedmiotem badań Nolte i in. (2001) było występowanie wysokopolarnych związków w kondensacie dymu wytwarzanego z drewna dębu,

eukaliptusa i sosny związków wysokopolarnych. Stwierdzono i oznaczono strukturę 14 dimerów ligniny oraz 20 alkoholi i steroli.

Guillen i in. (2001) badali skład handlowych preparatów dymu wędzarniczego rozpuszczalnych w wodzie, które nie ulegają ekstrakcji di- chlorkiem metylu. Zidentyfikowano łącznie 144 związki. Wśród nich w znacznych ilościach występowały: lewoglukozan, galaktofuranoza, mannozopyranoza, glukofuranoza, glukozopyranoza, katechol, hydrochinon, 4H-furnometan-2-ol, a ponadto 41 związków azotowych. Większość z tych ostatnich związków występowała w ilościach śladowych, i wcześniej nie była podawana przez innych badaczy.

Na identyfikację oraz charakterystykę właściwości oczekują, poznane dotychczas w niewielkim stopniu a występujące w pirolizatach, fragmenty polimerów ligniny i celulozy. Przypuszcza się, że mają one znaczny wpływ na właściwości sensoryczne i antyoksydacyjne pirolizatów. Szczególnie dotyczy to pirolizatów drewna otrzymanych metodą szybkiej pirolizy, w których występuje ok. 30% składników ulegających wytrącaniu przy dodatku wody, zwanych ligniną pirolityczną lub smołą drzewną (Piskorz i in., 2001). Wykonana przez nich analiza smoły drzewnej techniką desorpcji laserowej w matrycy (Matrix-Assisted Laser Desorption/Io- nisation - MALDI) wskazuje, że w jej składzie dominują dimery ligniny o ciężarze cząsteczkowym 220-280 Da.

 

3.2. Skład chemiczny preparatów dymu wędzarniczego

 

3.2.1. Składniki podstawowe

 

Skład chemiczny preparatów dymu wędzarniczego jest równie bogaty jak dymu wędzarniczego. Zależy on od użytego surowca, sposobu i parametrów rozkładu drewna oraz sposobu oczyszczania, zagęszczania i stabilizacji. Preparaty wędzarnicze nie zawierają gazowych składników dymu wędzarniczego.

Preparaty dymu wędzarniczego przeznaczone do rozpylania i zraszania zawierają kilka składników podstawowych, do których należą:

- woda 40-75% (v/v),

- kwas octowy 4%-12%,

- kwas mrówkowy 0,5%-3,5%,

- aldehyd glikolowy l,7%-5%,

- formaldehyd 0,5%-12%,

- glioksal do 1,2%,

- acetol 2%-5%,

- lewoglukozan l%-5,5%,

- smoły do 12%.

Preparaty te zawierają również kilkadziesiąt składników, których zawartość wyraża się w mg/kg. Składniki te można pogrupować w następujący sposób:

- furany (furfural, furan i ich pochodne): 2—8 mg/g,

- fenole (fenol, krezole, dimetylofenole i ich pochodne): 0,4-2 mg/g,

- dihydroksybenzeny (katechole, hydrochinony i ich pochodne): 2-7 mg/g,

- gwajakole (gwajakol i jego pochodne): 1,0-7 mg/g,

- syringole (syringol i jego pochodne): 0,8—10 mg/g,

- aldehydy aromatyczne (wanilina, aldehyd syringolowy i ich pochodne): 0,2-2 mg/g,

- inne (cykloten, maltol, aldehydy i ketony alifatyczne i wiele innych): 3-25 mg/g.

Ponadto w preparatach dymu występuje kilkaset składników na poziomie µg/kg.

Dużo bardziej zróżnicowane są preparaty przeznaczone do bezpośredniego dodawania do produktów żywnościowych w celu ich aromatyzacji. Zazwyczaj zawierają one mniejsze ilości wymienionych związków chemicznych. Wytwarza się je przez zmieszanie frakcji wodnej kondensatu dymu z nośnikiem sypkim lub rozpuszczenie w oleju. Zawartość produktów pirolizy w takich preparatach jest znacznie mniejsza i mogą one zawierać nawet 10-krotnie mniej związków fenolowych. Również proporcje między poszczególnymi grupami związków znacznie się różnią.

Preparaty wytwarzane z fazy smolistej kondensatu dymu zawierają duże ilości związków fenolowych, przy mniejszej zawartości innych składników. Dominującymi składnikami takich preparatów są: syringol, 4-metylosyringol, 4-izopropenylosyringol, 4-etylosyringol, izoeugenol, eugenol, gwajakol, 4-metylogwajakol, fenol, krezole. Łączna zawartość związków fenolowych może wynosić nawet do 25% ich składu.

 

3.2.2. Występowanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w pirolizatach drewna i preparatach dymu wędzarniczego

 

Podczas termicznego rozkładu drewna powstają wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA). Grimmer i in. (1966) wykazali, że ilość tworzącego się benzo(a)pirenu w trakcie zżarzania tytoniu jest wysoce zależna od temp. zdarzania. Autorzy ci podali, że benzo(a)piren jest niewykrywalny w pirolizatach tytoniu otrzymanych w temp. < 500°C, natomiast jego zawartość zwiększa się do poziomu 1336 pg/kg dla pirolizatu otrzymanego w 800°C.

Toth i Blaas (1972) badali tworzenie się benzo(a)pirenu w trakcie zżarzania zrębków drewna. Stwierdzono, że jego zawartość w kondensacie dymu otrzymanego przy temp. zżarzania ok. 800°C wynosi tylko 5 µg/kg. Uznano, że przyczyną tak malej zawartości dymu w kondensacie jest kondensacja części tworzącego się benzo(a)pirenu na chłodnej warstwie zrębków drewna i jego termiczny rozkład w czasie ich zżarzania.

Obiedziński i Borys (1977) badali występowanie WWA w fazie smolistej kondensatu dymu. Przy użyciu metody GC-MS zidentyfikowano 27 związków o strukturze wielopierścieniowej. Wiele z tych związków oznaczono w kondensacie dymu po raz pierwszy. Obiedziński (1977) w fazie smolistej kondensatu dymu oznaczył zawartość dziesięciu WWA. Zawartość benzo(u)pirenu w badanych próbkach fazy smolistej kondensatu dymu mieściła się w przedziale 15,9-36,5 mg/kg. Potthast (1977,1984) oznaczył zawartość benzo(a)pirenu w komercyjnych preparatach dymu wędzarniczego. Mieściła się ona w przedziale 0,01 µg/kg-2,6 mg/kg. Badania zawartości WWA w preparatach dymu wędzarniczego przeprowadzone w latach 90. wskazują na tendencję obniżania się ich poziomu w preparatach wraz z doskonaleniem technologii ich wytwarzania. Analiza poziomu WWA w 11 preparatach przeprowadzona przez Yabiku i in. (1993) wykazała, że w 8 preparatach zawartość benzo(a)pirenu była mniejsza od 1 µg/kg. Pozostałe preparaty zawierały benzo(a)piren w ilości 39,1-336,6 µg/kg. Gomaa i in. (1993) oznaczyli zawartość WWA w 13 preparatach dymu wędzarniczego. Stwierdzili, że zawartość benzo(a)pirenu w 5 preparatach jest niższa od 1 µg/kg, zaś w pozostałych jego zawartość nie przekraczała 3,4 µg/kg.

Wyniki badań Guillen i in. (2000a, b) potwierdzają tendencję zmniejszania się zawartości WWA w handlowych preparatach dymu wędzarniczego. W 5 oznaczono zawartość benzo(a)pirenu w przedziale od „nie wykryto” (poniżej limitu detekcji stosowanej metody) do 2,86 µg/kg. Natomiast sumaryczna zawartość wszystkich oznaczonych WWA mających właściwości rakotwórcze, wynosiła 0,07-17,6 µg/kg.

W ostatnich latach dokonano znacznego postępu w doskonaleniu metod oznaczania WWA (Guillen i in., 2000a, b; Lagę i in. 1997). Stosowane obecnie metody oznaczania WWA umożliwiają jednoczesne oznaczenie 34 węglowodorów z limitem detekcji ok. 0,1 µg/kg.

 

4. Właściwości fizykochemiczne i sensoryczne pirolizatów drewna i preparatów dymu wędzarniczego

 

4.1. Właściwości sensoryczne

 

W licznych pracach badawczych poświęconych technologii wędzenia podejmowano próby poznania wpływu parametrów wytwarzania dymu lub składu dymu na wyróżniki fizykochemiczne i organoleptyczne wędzonych produktów.

Fidler i in. (1970) wyizolowali z kondensatu dymu frakcję odpowiedzialną za aromat wędzonkowy i zidentyfikowali w niej: gwajakole, krezole, fenol i jego pochodne, eugenol, cyklopentany, maltol (2,4-hydro- ksy-2-metylo-4H-piranon) oraz pochodne furanu.

Baltes i Sóchtig (1979) badali 12 handlowych preparatów dymu wędzarniczego, ze szczególnym uwzględnieniem składników fenolowych i podali charakterystykę sensoryczną 7 zidentyfikowanych składników: gwajakolu, syringolu, 4-metylosyringolu, izoeugenolu, cyklotenu (3-me- tylo-2-cyklopenten-2-ol-l-on), o-krezolu i dimetylofenolu. Jednakże żaden z tych związków nie miał wyraźnego smaku i zapachu wędzonkowego. Jedynie dla cyklotenu, oprócz dominującej w smaku nuty maggi, autorzy wymienili, jako drugorzędną - nutę wędzonkową.

Kostyra i in. (2000) badali różnice właściwości sensorycznych preparatów dymu wędzarniczego otrzymanych różnymi metodami z fazy smolistej kondensatu dymu. Przeprowadzono je metodą oceny profilowej uwzględniając 11 wyróżników zapachu, określając je jako: wędzonkowy, maggi, karmelowy, dymny, przypalonego drewna, pogorzeliskowy, kwaśny, gorzkich migdałów, ostry i drapiący, lekowy, chemiczny. Uzyskane wyniki wykazały, że preparat otrzymany metodą destylacyjną, z powodu wielu korzystnych wyróżników, jest istotnie lepszy od preparatu otrzymanego metodą ekstrakcyjną. Borys (2001) badał skład chemiczny, właściwości barwiące i sensoryczne wybranych preparatów dymu wędzarniczego oferowanych w Polsce przez 4 światowych producentów (A, B, C, D). Wyniki oznaczeń zawartości podstawowych składników zestawiono w tabeli.

Zestawienie to wskazuje na znaczne zróżnicowanie składu chemicznego preparatów i które prawdopodobnie były otrzymywane różnymi metodami i z różnych surowców.

Kostyra i in. (2001) oceniali właściwości sensoryczne frakcji fazy smolistej kondensatu dymu otrzymanych przez destylację w zakresie temperatury wrzenia od 40°C do 215°C.

 

Załączony plik  tabela01.jpg   73,61 KB   2 Ilość pobrań

 

Oprócz wyników oceny profilowej, podano ich skład chemiczny. Najwyższą ocenę wyróżnika zapachu wędzonkowego uzyskały frakcje otrzymane w temp. 120°C i 202°C. Pozostałe frakcje były również oceniane dobrze, z wyjątkiem uzyskanej w temp. 62°C. Wyniki tych badań wskazują, że wyczuwalność zapachu wędzonkowego nie jest związana tylko z jedną grupą związków występujących w kondensacie dymu, lecz że jest pochodną szerokiego spektrum składników występujących w dymie wędzarniczym. Obserwację tę potwierdzają badania Borysa (2001), w których porównano 4 handlowe preparaty dymu wędzarniczego. Wyniki oceny sensorycznej: wyczuwalność i pożądalność smaku i zapachu kiełbas wyprodukowanych z użyciem tych preparatów nie wskazywały na istnienie prostych zależności pomiędzy składem chemicznym a tymi wyróżnikami.

Mimo wielu badań właściwości sensorycznych dymu i preparatów dymu wędzarniczego jednoznacznie nie ustalono, które składniki są odpowiedzialne za tworzenie aromatu wędzonkowego w produktach spożywczych. Jest bardzo prawdopodobne, że aromat wędzonkowy tworzy się w wyniku interakcji składników dymu wędzarniczego ze składnikami produktu wędzonego, a jego wyczuwalność i pożądalność zależy od wielu czynników, m.in. od: czasu i sposobu wędzenia, temperatury procesu, obróbki termicznej oraz czasu i warunków przechowywania wędzonego produktu.

Wyniki badań skuteczności rozpylania preparatu dymu wędzarniczego (BRDW-FA) w komorze wędzarniczej wykazały zależność maksymalnego stężenia składników preparatu w atmosferze komory od szybkości rozpylania i dawki rozpylanego preparatu (Borys i Wierzbicki,

1987/1988) i umożliwiły zoptymalizowanie technologii stosowania preparatu oraz uzyskiwanie lepszych efektów procesu wędzenia. Korzystając z metody oznaczania niektórych składników dymu wędzarniczego zaproponowanej przez Potthast (1977) i zmodyfikowanej przez Borysa (1992/1993), w wybranych kiełbasach i wędzonkach oznaczono składniki dymu lub preparatu dymu wędzarniczego wnikające do tych produktów podczas wędzenia. Wyniki wykazały, że więcej składników dymu wnika do wędlin przy wędzeniu tradycyjnym, niż przy stosowaniu preparatu dymu wędzarniczego Borys (1995/1996).

Borys (1997) bada! czynniki limitujące ilość składników preparatu dymu wędzarniczego wnikających do wędzonego produktu podczas wędzenia. Z badań tych wynika, że stopień osuszenia i rozwinięcia powierzchni produktu, wielkość stosowanej dawki preparatu, czas rozpylania oraz warunki klimatyczne panujące w komorze wędzarniczej mają istotny wpływ na ilości składników dymu wnikających do wędzonego produktu.

 

4.2. Właściwości barwiące

 

Hollenbeck i in. (1973) badali 12 związków karbonylowych występujących w preparacie dymu wędzarniczego. Spektrofotometrycznie (przy długości fali 490 nm) oznaczyli intensywność barwy brązowej, wytworzonej w wyniku reakcji danego związku karbonylowego z glicyną. Wykazali, że najbardziej aktywne są: glioksal, 2,5-hydroksymetylofuroaldehyd, aldehyd krotonowy, furoaldehyd, acetoaldehyd, aldehyd propionowy i formaldehyd. Opracowany przez nich test właściwości barwiących jest stosowany do wyznaczania wartości Indeksu Barwienia (IB) preparatów dymu wędzarniczego.

Mimo znajomości podstaw procesu powstawania barwy na powierzchni produktu wędzonego, nadal wiele kwestii pozostaje niewyjaśnionych. Mało poznany jest proces wnikania składników dymu wędzarniczego lub składników preparatów dymu wędzarniczego do wędzonych produktów oraz wpływ składu surowcowego i sposobu przygotowania produktu na tworzenie się barwy na jego powierzchni.

 

4.3. Właściwości antyoksydacyjne

 

Chomiak i Goryń (1976) badały właściwości antyoksydacyjne Preparatu Dymu Wędzarniczego (PDW). Ustalono, że PDW wykazuje właściwości

hamowania procesu oksydacji smalcu w stężeniach 0,005%-2%, podczas gdy PDW w stężeniu 10% przyspiesza ten proces.

Borys i in. (1999) oceniali aktywność antyoksydacyjną preparatów dymu wędzarniczego otrzymanych metodą ekstrakcji i destylacji z fazy smolistej kondensatu dymu pozyskanego z drewna jesionowego. Wykazano, że oceniane preparaty mają dużą aktywność przeciwutleniającą i już przy dodatku 30 mg/kg smalcu wydłuża się ich trwałość 2-3-krotnie. Właściwości antyoksydacyjne były zależne od metody ich otrzymywania. Podjęto również próbę określenia relacji między składem chemicznym preparatu dymu wędzarniczego a jego właściwościami antyoksydacyjnymi (Borys i in., 2000). W tym celu wydzielono po 4 frakcje z destylatów z fazy smolistej kondensatu dymu otrzymanego z drewna jesionu i buku. Po określeniu składu chemicznego destylatów i wyizolowanych z nich frakcji, badano ich właściwości antyoksydacyjne. Otrzymane wartości współczynników ochronnych dla destylatów i ich frakcji były skorelowane w malejącej kolejności z następującymi składnikami: gwajakolem, 4-(2-propanono)-gwajakolem, syringolem, o-krezolem, 4-(2-propa- nono)-syringolem, p-krezolem, 4-(l-propanono)-syringolem i 2,4-di- metoksyfenolem.

 

4.4. Właściwości bakteriostatyczne

 

Olsen (1977) badał wpływ dodatku preparatu otrzymanego z fazy smolistej kondensatu dymu, zawierającego wyłącznie związki fenolowe - na wzrost Staphylococcus aureus, stosując pożywkę z dodatkiem preparatu w ilości od 98-750 mg/kg. Wykazano, że dodatek preparatu w ilości 147 mg/kg wydłużał okres lag-fazy do 4 dób, a 220 mg/kg do 12 dób. Większe ilości preparatu w pożywce działały bakteriobójczo.

Pszczoła (1995) informuje, że opracowany przez firmę Hickory Specialist preparat dymu wędzarniczego o nazwie handlowej List-A-Smoke ma właściwości ograniczania wzrostu bakterii z rodzaju Listeria. Preparat ten wyróżnia się dużą zawartością kwasów i fenoli.

Właściwości bakteriostatyczne 7 preparatów dymu wędzarniczego badał Sunen (1998). Określał minimalne stężenia ekstraktów z preparatów wędzarniczych hamujące wzrost 13 szczepów bakterii Gram-dodatnich, w tym Staphylococcus aureus i Listeria monocytogenes oraz 7 szczepów bakterii Gram-ujemnych, w tym Escherichia coli, Salmonella typhimurium i enteritidis, Yersinia enterocolitica oraz 3 szczepów drożdży. Stwierdzono, że preparaty o małym stężeniu związków fenolowych nie były bakteriostatycznie aktywne. Właściwości bakteriostatyczne miały preparaty o większej zawartości związków fenolowych, lecz tylko w wysokich stężeniach, powodujących nieakceptowane zmiany sensoryczne w produktach spożywczych.

Badania wpływu eterowego ekstraktu kondensatu dymu na wzrost Aeromonas hydrophila i Staphylococcus aureus przeprowadzili Sofos i in. (1988). Podobne badania wpływu ekstraktów z 4 preparatów wędzarni- czych na wzrost Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica i Aeromonas hydrophila wykonali Sunen i in. (2001). Wykazali, że preparaty stosowane w maksymalnych dawkach zalecanych przez producentów mają właściwości bakteriostatyczne lub bakteriobójcze w hodowli szczepów bakterii badanych w temp. 5°C. Wszystkie badane preparaty miały właściwości bakteriobójcze wobec Aeromonas hydrophila, dwa preparaty miały działanie bakteriostatyczne wobec Listeria monocytogenes i Yersinia enterocolitica. Nie stwierdzono zależności między zawartością związków fenolowych w preparatach wędzarniczych i ich właściwościami bakteriostatycznymi lub bakteriobójczymi.

Możliwości zapobiegania procesowi zielenienia parówek, powodowanego przez bakterię Leuconostoc mesenteroides badali Anifantaki i in. (2002) i stwierdzili, że parówki inokulowane L. mesenteroides oraz wędzone tradycyjnie lub traktowane preparatem wędzarniczym a następnie pakowane próżniowo i przechowywane w temp. do 12°C przez 6 dób nie ulegały zazielenieniu.

Vitt i in. (2001) badali aktywność 5 preparatów dymu wędzarniczego wobec Listeria monocytogenes i L. innocua. Wykazano, że bakteriostatycznie najaktywniejszy był preparat Charsol Supreme, nanoszony na powierzchnię tusz łososia przez zanurzenie w preparacie. Stwierdzono redukcję poziomu zakażenia tusz łososia bakterią L. innocua o 3 rzędy. Najlepszy efekt bakteriobójczy uzyskano przy zanurzaniu tusz łososia w 60-proc. roztworze preparatu przez 5 min. Długi czas kontaktu preparatu z tuszami łososia skutkuje jednak zbyt ciemną jego barwą, a wyniki oceny smaku i zapachu ulegają wyraźnemu pogorszeniu. Stwierdzono, że ilość fenoli, jaka wniknęła do tkanki mięśniowej tuszy łososia, była bardzo duża, tj. 92 mg/kg.

Thurette i in. (1998) wykazali, że stosując obniżoną temperaturę przechowywania oraz dodatek chlorku sodu i preparatu dymu wędzarniczego, można skutecznie zahamować rozwój L. monocytogenes w wędzonych rybach. Stwierdzono, że przechowywanie wędzonych ryb w temperaturze nie wyższej niż 4°C lub zastosowanie dodatku preparatu dymu wędzarniczego zapewniającego stężenie związków fenolowych w mięsie ryb na poziomie 20 mg/kg, zapobiega rozwojowi L. monocytogenes. Uzyskane dane mogą być użyte do prognozowania rozwoju mikroflory bakteryjnej w wędzonych rybach.

Wyniki badań wskazują, że zarówno wędzenie tradycyjne jak i stosowanie preparatu wędzarniczego nie zabezpiecza wędzonej żywności przed zagrożeniem mikrobiologicznym. Wskazano jednakże na ważną rolę wędzenia lub stosowania preparatu dymu wędzarniczego, jako jednego z czynników ograniczających skażenie mikrobiologiczne żywności.

 

5. Technologie wytwarzania preparatów dymu wędzarniczego

 

Preparaty dymu wędzarniczego otrzymuje się w wyniku termicznego rozkładu drewna i kondensacji produktów rozkładu. Do produkcji stosuje się wiele gatunków drewna, jak: orzechowiec amerykański, jesion, dąb, olcha, a najczęściej buk pospolity. Drewno rozdrabnia się, suszy do określonej wilgotności, a następnie poddaje rozkładowi termicznemu.

Do rozkładu drewna najczęściej stosuje się: retorty, piece obrotowe lub fluidyzatory z zewnętrznym źródłem ciepła. Proces rozkładu termicznego drewna prowadzi się bez dostępu powietrza lub z niewielkim jego dostępem. Najważniejszym parametrem procesu pirolizy jest temperatura rozkładu drewna. Wysokość temperatury ma zasadniczy wpływ na ilość otrzymywanego kondensatu oraz jego skład chemiczny. Najczęściej stosuje się temperaturę w przedziale 450-500°C. Niższa temperatura zwiększa zawartość związków karbonylowych i smoły w kondensacie dymu, natomiast wyższa powoduje tworzenie się większej ilości produktów gazowych i znacznie zmniejsza zawartość związków karbonylowych w kondensacie.

Pary i gazy tworzące się w trakcie termicznego rozkładu drewna poddaje się absorpcji w skruberach z recyrkulującą fazą wodną kondensatu dymu. Gazowe składniki pirolizy drewna są palne i mogą być wykorzystywane do ogrzewania urządzeń, w których prowadzi się proces.

Kondensat dymowy po ostudzeniu rozdziela się na frakcję wodną i smolistą. Do otrzymywania handlowych preparatów dymu wędzarniczego mogą być używane obie frakcje. Frakcję wodną poddaje się sezonowaniu w celu wydzielenia się trudno sedymentujących drobin smoły. Może być ona również zatężana przez destylację lub ekstrakcję.

Stabilność kondensatu dymu podczas przechowywania uzyskuje się przez dodanie emulgatora, np. Tween 80. Przefiltrowana frakcja wodna kondensatu dymowego jest półproduktem do wytwarzania wielu form handlowych preparatów wędzarniczych. Poszczególne partie produkcyjne preparatów bada się na zawartość podstawowych składników. W preparatach zazwyczaj określa się zawartość wody, kwasów (w przeliczeniu na kwas octowy), fenoli i karbonyli. W przypadku preparatów barwiących wyznacza się wartość indeksu siły barwienia.

Preparaty dymu wędzarniczego najczęściej oferuje się w następujących postaciach:

  • płynnej, do rozpylania w komorach wędzarniczych, zanurzania lub zraszania,
  • emulsji, przeznaczonej do wprowadzania do produktów spożywczych przez nastrzykiwanie lub mieszanie,
  • rozpuszczalnej w wodzie, do stosowania jako zalewy,
  • proszków na nośnikach sypkich, np. maltodekstryna, sól, cukry, skrobia, białka, przyprawy i in.
  • dodatków w olejach roślinnych.

Z fazy smolistej, w wyniku destylacji i/lub ekstrakcji, otrzymuje się bardzo skoncentrowane preparaty dymu wędzarniczego o sile aromatyzacji ok. 10-krotnie większej w porównaniu z fazą wodną kondensatu dymowego. Tego typu preparaty są półproduktami do wytwarzania form handlowych na nośnikach sypkich, jako roztwory lub emulsje. Preparaty te mają jedynie właściwości aromatyzujące.

Oprócz wielu zalet, stosowanie preparatów dymu wędzarniczego ma wiele cech negatywnych. Podstawową jest brak równowagi między ich właściwościami aromatyzującymi a barwiącymi. W praktyce ta właściwość preparatów wędzarniczych powoduje, że uzyskaniu ciemnej barwy produktu wędzonego towarzyszy silny zapach, nietypowy dla produktu wędzonego tradycyjnie. Smak produktów mocno aromatyzowanych preparatami dymu wędzarniczego jest również nietypowy, z obcym - chemiczno-lekowym, smołowym lub pogorzeliskowym posmakiem.

Inną niekorzystną właściwością preparatów wędzarniczych jest wąski przedział ich optymalnego dodatku do produktów spożywczych. Dla wielu preparatów wędzarniczych ich dodatek na poziomie progu wyczuwalności jest bliski poziomowi optymalnemu. Ponadto optymalny poziom dodatku preparatu wędzarniczego do danego produktu spożywczego zależy od zawartości wody i tłuszczu w tym produkcie i może ulegać zmianie w czasie jego składowania.

 

6. Praktyczne aspekty stosowania preparatów dymu wędzarniczego

 

Preparaty dymu wędzarniczego stosowane w przetwórstwie spożywczym można podzielić na dwie zasadnicze grupy. Pierwsza — to preparaty do nanoszenia na powierzchnię produktu, druga - przeznaczone do dodawania do produktu.

Nanoszenie preparatów dymu wędzarniczego na powierzchnię wędzonego produktu przeprowadza się najczęściej w komorach wędzarniczych lub w specjalnie zaprojektowanych urządzeniach. Naniesienie preparatu na powierzchnię wędzonego produktu zazwyczaj poprzedza jego osuszenie. Do rozpylania preparatów wędzarniczych w komorach wędzarniczych stosuje się wiele technik, w tym: dysze pneumatyczne lub hydrauliczne, termorozpylanie, ultradźwięki lub rozpylacze wirujące. Szybkość dozowania preparatu jest kontrolowana za pomocą pomp metrycznych lub wysokością nadciśnienia w zbiorniku z preparatem. Rozpylanie (atomizowanie) preparatu w komorze wędzarniczej prowadzi się przy małych obrotach wentylatora powietrza obiegowego. Stosuje się jedną lub kilka dawek preparatu. Kolejne dawki preparatu przedziela się kilkuminutowymi przerwami w celu dogrzania produktu i zmniejszenia wilgotności względnej powietrza obiegowego w komorze wędzarniczej.

Jednokrotne zastosowanie preparatu zazwyczaj umożliwia uzyskanie jasnobrązowej barwy batonu. Nanoszenie preparatu na powierzchnię produktu kilkakrotne pozwala uzyskać ciemniejszą barwę.

Zużycie preparatu jest zależne od wielu czynników. Najczęściej ilość preparatu użytego na jeden cykl produkcyjny decyduje o intensywności barwy produktu wędzonego. Zazwyczaj, w celu uzyskania dobrego efektu technologicznego wystarcza użycie do 400 cm3 preparatu na jeden wózek wędzarniczy (ok. 2 m3 przestrzeni komory wędzarniczej). Oznacza to, że w komorze 3-wózkowej należy użyć do 1200 cm3 i odpowiednio więcej w komorach z większą liczbą wózków. Zwiększenie ilości preparatu użytego na cykl produkcyjny zwiększa intensywność barwy wędzonego produktu, ale zazwyczaj równocześnie powoduje wystąpienie niepożądanego posmaku, określanego jako: nuta ostra, pogorzeliskowa lub chemiczna.

 

Załączony plik  tabela02.jpg   42 KB   2 Ilość pobrań

 

Stosowanie preparatu dymu wędzarniczego w komorach wędzarniczych oraz jego rezultat jest najbardziej zbliżony do tradycyjnego wędzenia owiewowego. Coraz częściej stosuje się zwilżanie powierzchni produktu mięsnego lub zanurzanie w preparacie dymu wędzarniczego. Ten sposób stosowania preparatu prowadzi się w specjalistycznych urządzeniach. Produkt przed zwilżeniem lub zanurzeniem osusza się wstępnie. Intensywność barwy produktu oraz stopień jego aromatyzacji reguluje się stężeniem preparatu (przez jego rozcieńczanie) i czasem kontaktu preparatu z produktem. Po naniesieniu preparatu na powierzchnię produktu pozostawia się go do ocieknięcia, osusza się jego powierzchnię, a następnie poddaje obróbce termicznej.

Wymienione sposoby stosowania preparatów mogą być użyte do wędlin surowo-dojrzewających. Barwa na tego typu produktach pojawia się dopiero po wielu godzinach, podobnie jak w procesie wędzenia na zimno.

Druga grupa preparatów to preparaty dymu wędzarniczego przeznaczone do dodawania do produktu w celu jego aromatyzacji. W wyniku tej technologii produktom nadaje się jedynie aromat wędzenia. Zazwyczaj w ten sposób aromatyzuje się produkty w opakowaniach barierowych. Poziom dawkowania danego preparatu oraz faza produkcji, w jakiej należy dodawać preparat są określane przez producenta preparatu. Aby zapewnić równomierne rozprowadzenie takiego preparatu w aromatyzowanym produkcie, stosuje się go w ilości kilku gramów na kilogram gotowego wyrobu.

Nie należy łączyć procesu peklowania mięsa z dodawaniem preparatu dymu wędzarniczego. Azotyn sodu, stosowany w procesie peklowania, może reagować z fenolami dymu wędzarniczego, tworząc nitrofenole - związki niepożądane w żywności. Oferowane na rynku preparaty różnią się znacznie zawartością aktywnych związków (tzw. silą aromatyzacji) oraz „profilem” aromatu. Ze względu na duże zróżnicowanie składu chemicznego oferowanych preparatów, wybór oraz poziom ich dawkowania należy poprzedzić próbami technologicznymi.

 

7. Zakres stosowania preparatów wędzarniczych

 

W przetwórstwie mięsa preparaty dymu wędzarniczego mogą w pełni zastąpić wędzenie tradycyjne. Są one powszechnie stosowane w zautomatyzowanych i bardzo wydajnych liniach produkcyjnych, np. parówek. Preparaty dymu wędzarniczego są używane w produkcji masowo wytwarzanych popularnych kiełbas i wędzonek, i znajdują zastosowanie przede wszystkim w ciągłym procesie wytwarzania wyrobów prowadzonym w tunelach lub w ciągu komór wędzarniczych. Dla mniejszej skali produkcyjnej opracowano oddzielne stanowiska do zraszania wędlin preparatem wędzarniczym bezpośrednio po napełnieniu osłonek. Preparaty wędzarnicze są również stosowane w tzw. procesie koekstruzji, w których stosuje się płynny kolagen. Preparat dymu wędzarniczego jest najczęściej stosowany po uprzednim zainstalowaniu systemu dozująco-rozpylającego preparat dymu wędzarniczego, w adaptowanych komorach używanych do tradycyjnego wędzenia. Do podstawowych zalet stosowania preparatów dymu wędzarniczego w miejsce wędzenia tradycyjnego należą:

  • eliminacja uciążliwości wędzenia owiewowego,
  • tworzenie nowych możliwości technologicznych,
  • skrócenie czasu wędzenia,
  • zmniejszenie ubytku masy podczas wędzenia,
  • duża liczba dostępnych rozwiązań technicznych do stosowania preparatów,
  • ułatwianie spełniania rosnących wymagań w zakresie ochrony środowiska,
  • poprawa bezpieczeństwa pracy,
  • poprawa warunków higienicznych produkcji,
  • zmniejszenie kosztów robocizny.

Rezygnując z tradycyjnego procesu wędzenia znacznie redukuje się nakłady inwestycyjne na wędzarnie, ponieważ rezygnuje się z nabycia dymogeneratorów i systemu rozprowadzania dymu, zabezpieczeń przeciwpożarowych oraz instalacji do utylizacji gazów odlotowych z komory wędzarniczej.

Stosując preparaty dymu wędzarniczego, ogranicza się możliwość tworzenia się N-nitrozoamin w wędzonych produktach przez eliminację tlenków azotu, które mogą się tworzyć w trakcie termicznego rozkładu drewna. Również ilość WWA wprowadzonych do produktów wędzonych jest znacząco mniejsza w porównaniu z tradycyjnym wędzeniem. Aromat wędzonkowy stosowany w przetworach mięsnych, nawet w ilościach podprogowych dla większości konsumentów, nadaje wyrobom specyficzny smak i zapach. Jednak zazwyczaj preparaty dymu wędzarniczego nie umożliwiają uzyskanie smaku i zapachu wędzonkowego, identycznego z wędzeniem naturalnym. Zastąpienie preparatem wędzarniczym wędzenia zimnego, stosowanego w produkcji wielu tradycyjnych lub lokalnych produktów spożywczych jest trudne. Jest to wynik trwającego wiele godzin oddziaływania dymu na produkt, zmian zachodzących na jego powierzchni oraz interakcji między składnikami dymu i wędzonego produktu.

Barwa i aromat wędzonego produktu w przypadku rozpylania preparatu dymu wędzarniczego w komorach wędzarniczych jest zależna od stopnia i równomierności osuszenia powierzchni produktu. Stosowanie preparatu na wilgotną powierzchnię produktu może wpływać niekorzystnie na jego barwę, i jednocześnie może powodować nadmiernie intensywny smak i zapach. Użycie preparatów dymu wędzarniczego wymaga wiedzy o ich właściwościach, odpowiedniego doświadczenia oraz znajomości preferencji konsumenta. Stosowanie preparatów wędzarniczych w produkcji wyrobów mięsnych, ze względu na mnogość oferowanych preparatów oraz uwzględniając różnice w ich składzie chemicznym i właściwościach sensorycznych, z reguły należy poprzedzić konsultacjami z producentem preparatu oraz wykonać próby technologiczne. Dla wielu preparatów wędzarniczych oferowanych w postaci sypkiej, optymalna ilość dodatku preparatu jest bliska dawce maksymalnej. Dawka optymalna dla danego preparatu jest zazwyczaj zależna od zawartości wody i tłuszczu w aromatyzowanym produkcie. Stosowaniu preparatu dymu wędzarniczego mogą towarzyszyć zmiany odczucia słoności i niektórych przypraw.

Przekroczenie optymalnego poziomu dawki danego preparatu powoduje pojawienie się w produkcie aromatyzowanym obcych nut smaku i zapachu, najczęściej nuty kwaśnej, ostrej, pogorzeliskowej lub chemicznej.

 

8. Właściwości technologiczne preparatów dymu wędzarniczego

 

Preparat dymu wędzarniczego, podobnie jak dym wędzarniczy, ma właściwości barwiące, aromatyzujące, bakteriobójcze i antyoksydacyjne. Za właściwości barwiące preparatów wędzarniczych w decydującym stopniu odpowiadają zawarte w nim aldehydy i ketony alifatyczne. Z pewnym uproszczeniem można stwierdzić, że preparat wędzarniczy zawierający

5% aldehydu glikolowego ma dobre właściwości barwiące. Obecność formaldehydu, glioksalu, furfuralu i aldehydu octowego intensyfikuje właściwości barwiące danego preparatu. Zawarty w preparacie kwas octowy obniża wartość pH na powierzchni produktu, co ułatwia reakcję aldehydów z białkami, w wyniku której tworzy się typowa barwa produktu wędzonego.

Za charakterystyczny zapach i smak produktu wędzonego, w szczególnie dużym stopniu, odpowiadają zawarte w preparatach wędzarniczych związki fenolowe i karbonylowe. Obecnie nie jest możliwe przewidywanie jakości aromatu wędzonkowego na podstawie znajomości składu chemicznego preparatu. Ze względu na tworzenie aromatu wędzonkowego, szczególnie pożądane wśród związków fenolowych są syringol i jego pochodne, w mniejszym stopniu zaś guajakol i jego pochodne, a w najmniejszym fenol i jego pochodne. Ważną rolę w tworzeniu aromatu wędzonkowego pełnią również furfural i jego pochodne, cykloten, maltol oraz aromatyczne ketony i aldehydy. Najlepsze właściwości aromatyzujące mają preparaty, w których wzajemne propozycje wymienionych związków są zbliżone do proporcji, w jakich tworzą się one w wyniku termicznego rozkładu drewna.

Preparaty wędzarnicze mają właściwości bakteriostatyczne i bakteriobójcze. Stwierdzono, że aktywność bakteriobójcza jest przede wszystkim związana z wielkością dodatku preparatu wędzarniczego do produktu. Dodatek do mięsa 8% preparatu skutecznie hamował rozwój Escherichia coli O157:H7, chociaż zalecany poziom wynosił 2%. Dla wielu preparatów wędzarniczych wyznaczono Minimalne Hamujące [Inhibicyjne] Stężenie (MHS), Minimum Inhibitory Concentration (MIC), powyżej którego preparaty te mają właściwości bakteriostatyczne. Dla bakterii z grupy Bacillus, Staphylococcus aureus, Listeria, Lactobacillus, Escherichia coli, Salmonella, Yersinia, Pseudomonas wartość (MHS) MIC wynosi dla najbardziej aktywnych preparatów 0,4%. Wartość (MHS) MIC wyznaczona dla mniej aktywnych preparatów wynosi 1-8%. Wyniki badań wskazują na zależność pomiędzy zawartością związków fenolowych i kwasu octowego w preparatach wędzarniczych a ich właściwościami bakteriostatycznymi. Duża zmienność składu chemicznego handlowych preparatów wędzarniczych powoduje, że ich właściwości bakteriobójcze w procesie utrwalania danego produktu spożywczego są traktowane wyłącznie jako wspomagające.

Właściwości antyoksydacyjne preparatów dymu wędzarniczego są związane z zawartością w nich związków fenolowych. Aktywność przeciwutleniającą przypisano w malejącej kolejności następującym związkom: m-trans-4-propenylosyringolowi, 4-izopropenylosyringolowi, 4-pro- pylosyringolowi, 4-etylosyringolowi, 4-metylosyringolowi, syringolowi oraz 4-alkilogwajakolowi. Przypuszcza się, że występujące w preparatach polifenole są również aktywnymi antyoksydantami. Preparaty dymu wędzarniczego przeznaczone do rozpylania w komorach wędzarniczych zazwyczaj wydłużają ok. 3-krotnie czas indukcji nadtlenków w tłuszczach zwierzęcych. Preparaty otrzymywane przez ekstrakcję i destylację ze smół drzewnych i przeznaczone do aromatyzacji produktów mięsnych mają właściwości antyoksydacyjne zbliżone do BHA, a stosowane w zalecanych ilościach do produktu mięsnego mogą wydłużyć czas indukcji nadtlenków ok. 5-krotnie.

 

9. Aspekty zdrowotne stosowania preparatów dymu wędzarniczego i obowiązujące przepisy prawne

 

W wielu krajach preparaty dymu wędzarniczego otrzymywane z kondensatu dymu są przez urzędy odpowiedzialne za bezpieczeństwo żywności klasyfikowane jako bezpieczne. Przyjmuje się, że stosowanie preparatów dymu wędzarniczego w miejsce tradycyjnego wędzenia zmniejsza zagrożenia zdrowia. W porównaniu do wędzenia tradycyjnego, preparaty dymu wędzarniczego eliminują oddziaływanie tlenków azotu na wędzony produkt, a ilość WWA wprowadzana do produktu, podobnie jak i ilość smól jest znacznie mniejsza. Stosowanie preparatów wędzarniczych umożliwia dokładniejszą kontrolę pod kątem ilości związków fenolowych wnikających lub dodawanych do wędzonego produktu.

Odmienne podejście do zezwoleń na stosowanie preparatów dymu wędzarniczego do żywności obowiązuje w Unii Europejskiej. Rozporządzenie WE nr 2065/2003 określa zakres wymagań i procedurę warunkującą dopuszczenie stosowania preparatów dymu wędzarniczego do żywności. Rozporządzenie to, m.in. w kondensatach i preparatach dymu wędzarniczego, określa maksymalny poziom następujących składników:

  • benzo(a)pirenu: do 10 µg/kg,
  • benzo(a)antracenu: do 20 µg/kg,
  • arsenu (As): maks. 3 mg/kg,
  • rtęci (Hg): maks. 1 mg/kg,
  • kadmu (Cd): maks. 1 mg/kg,
  • ołowiu (Pb): maks. 10 mg/kg.

Wymaga się również, by producent preparatu dymu wędzarniczego wykazał brak szkodliwości preparatu dla zdrowia człowieka. Wymagane jest przeprowadzenie badań toksyczności podostrej i genotoksyczności preparatu dymu wędzarniczego.

 

Autor: dr hab. inż. Andrzej Borys

Dla potrzeb portalu wedlinydomowe.pl opracował Maxell


Użytkownik Maxell edytował ten post 30 maj 2017 - 18:50


#2 Maxell

Maxell

    Uzależniony od forum

  • Moderatorzy
  • 30138 postów
  • MiejscowośćBełchatów

Napisano 30 maj 2017 - 19:49

Urządzenia do wędzenia płynnymi preparatami dymu wędzarniczego

 

Omówione wcześniej metody wytwarzania dymu wędzarniczego: tradycyjne, żarowe, cierne czy też parowe oraz sposoby doprowadzenia do komory czy rozprowadzenia dymu w komorze nie pozwalają na dokładną ocenę, jakie lotne produkty termicznego rozkładu materiału dymotwórczego i w jakich ilościach przedyfundują do produktu wędzonego. Możliwość taką daje zastosowanie preparatów dymu wędzarniczego o dokładnie określonym składzie chemicznym i stałym dla konkretnego preparatu.

Preparat wędzący starannie dobiera się w zależności od tego, jakie cechy sensoryczne chcemy nadać wędzonej żywności. Podobnie jak dym wędzarniczy wytwarzany metodami tradycyjnymi, preparaty dymu wędzarniczego wykazują podobne właściwości barwiące, aromatyzujące, bakteriobójcze i antyoksydacyjne (Borys, 2005a).

Sposób wytwarzania preparatów dymu wędzarniczego umożliwia uzyskanie preparatów niezawierających substancji smolistych, mutagennych i kancerogennych węglowodorów policyklicznych (Borys i Piotrowski, 1997; Pijanowski i in., 1996; Sikorski, 1980). Stwarza też możliwość nadawania im różnych aromatów dymnych o różnym stopniu kondensacji oraz wzbogacania o składniki mineralne, takie jak wapń, magnez, sód czy potas.

Podstawowy skład chemiczny płynnego preparatu dymu wędzarniczego stanowią: woda 40-70%, kwas octowy 4-12%, kwas mrówkowy 0,5-3,5%, aldehyd glikolowy 1,7-5%, formaldehyd 0,5-12%, glioksal do 1,2%, acetol 2-5% i smoły do 12% (Borys, 2005, 2005a).

Płynne preparaty dymu są w praktyce stosowane poprzez:

  • rozpylanie w komorze wędzarniczej (tzw. atomizacja),
  • natryskiwanie,
  • zanurzanie,
  • dodanie do mieszanki peklującej,
  • bezpośrednie dodanie do farszu,
  • odparowanie płynnego dymu na gorących powierzchniach komory wędzarniczej,
  • powlekanie preparatem wędzarniczym wewnętrznych powierzchni sztucznych osłonek przetworów mięsnych.

W przypadku rozpylania płynnego dymu ważne jest utrzymanie takich parametrów procesu, jak:

  • odpowiednia koncentracja preparatu dymu,
  • temperatura roztworu preparatu dymu,
  • czas jego kontaktu z wędzonym produktem.

Proces atomizacji polega na jednoczesnym podawaniu pod ciśnieniem 0,4 do 0,6 MPa do komory wędzarniczej mieszaniny płynnego dymu i powietrza.

 

Załączony plik  ryc.01,02.jpg   45,46 KB   1 Ilość pobrań

 

W komorze wędzarniczej tworzy się chmura aerozolu, którego cząstki fazy rozproszonej o średnicy 0,1-0,5 µm osiadają na powierzchni produktu i łatwiej dyfundują do jego wewnętrznych warstw. Proces atomizacji prowadzi się w szczelnych komorach wędzarniczych przy wyłączonej cyrkulacji powietrza. W trakcie pełnego cyklu wędzenia natrysk aerozolem następuje tuż po procesie podsuszania, czyli w momencie, gdy podczas tradycyjnego procesu wędzenia doprowadzany jest do komory świeży dym z generatora. Jest to etap procesu wędzenia w nowoczesnych komorach wędzarniczych i jako takim z łatwością steruje się automatycznie. O skuteczności procesu osiadania i dyfuzji preparatu decyduje wielkość cząstek fazy rozproszonej.

Zaletami rozpylania płynnego dymu w urządzeniu wędzarniczym są:

  • powtarzalność jakości wędzonego produktu,
  • równomiernie rozłożony kolor oraz smak produktu po wędzeniu,
  • zmniejszenie ubytku wagi produktu wędzonego o około 1-2%,
  • obniżenie emisji dymu do środowiska,
  • skrócenie czasu czyszczenia komór wędzarniczych, a w konsekwencji obniżenie kosztów procesu,
  • wzrost wydajności urządzeń wędzarniczych,
  • poprawa warunków higienicznych w wędzarni,
  • mały koszt urządzeń do atomizacji i natrysku,
  • zmniejszenie ryzyka powstania pożaru i wybuchu.

Oprócz wymienionych już zalet zastosowania płynnego dymu przy rozpylaniu, procesy natryskiwania i zanurzania mają tę zaletę, że czas produkcji wędzonych wyrobów może zostać znacznie skrócony. Czas wędzenia skraca się o 1-2 min w stosunku do metod wędzenia dymem otrzymanym metodą termicznego rozkładu drewna.

Metoda natryskowa polega na naniesieniu płynnego dymu, stosując dysze; w przypadku skraplania stosuje się sufitowy natrysk poprzez perforowane blachy.

 

Załączony plik  ryc.04.jpg   53,7 KB   2 Ilość pobrań

 

W małych zakładach proces natryskiwania prowadzi się ręcznie za pomocą pistoletu natryskowego.

 

Załączony plik  ryc.03.jpg   36,48 KB   2 Ilość pobrań

 

Po procesie natryskiwania nadmiar dymu odpływa z powrotem do zbiornika i jest ponownie wykorzystywany.

Metoda immersyjna polega na zanurzaniu wędzonego produktu w roztworze wodnym preparatu dymu wędzarniczego.

 

Załączony plik  ryc.05.jpg   61,39 KB   2 Ilość pobrań

 

Kolejną metodą wytwarzania aerozolu jest odparowanie nakrapianego płynnego dymu na gorących powierzchniach komory wędzarniczej.

 

Załączony plik  ryc.06.jpg   42,87 KB   2 Ilość pobrań

 

Metodę tę cechuje równomierne rozprzestrzenianie dymu w komorze wędzarniczej.

Współczesne metody nastrzykiwania surowców mięsnych solankami peklującymi umożliwiają dodanie preparatu dymu do roztworu wodnego mieszanki peklującej i wraz z nim wprowadzenie aromatu wędzarniczego do produktu.

W celu uniknięcia reakcji ubocznych ze składnikami solanki peklującej stosuje się tylko takie produkty aromatów dymnych, które mają obojętne pH.

Zastosowanie preparatów dymu w solance peklującej umożliwia równomierne aromatyzowanie wyrobów peklowanych na surowo. Przy produkcji wędlin preparaty dymu na bazie wody, oleju lub na nośnikach stałych (sól kuchenna) mogą być dodawane bezpośrednio do farszu.

Jedną z nowszych metod jest stosowanie sztucznych osłonek do przetworów mięsnych z wewnętrzną warstwą powlekaną preparatem wędzarniczym. Z ekologicznego punktu widzenia metoda ta jest najbardziej przyjazna środowisku ze względu na brak zanieczyszczenia składnikami dymu powietrza oraz ścieków.

Czas wędzenia decyduje o przejściu czynnika wędzarniczego z atmosfery wędzenia do wędzonego produktu i tym samym odgrywa ważną rolę przy przenikaniu dymu.

Nowoczesne komory wędzarnicze można łatwo przestawić na proces wędzenia z zastosowaniem płynnego dymu.

 

Załączony plik  ryc.07.jpg   50,45 KB   3 Ilość pobrań

 

Warunkiem decydującym o skuteczności zastosowania płynnego dymu jest możliwość całkowitego zamknięcia urządzenia wędzarniczego. Tak samo jak w przypadku świeżo wytworzonego dymu wędzarniczego, przetwory mięsne przed traktowaniem ich preparatami płynnymi należy poddać osadzaniu i wstępnemu osuszaniu.

Biorąc pod uwagą korzyści płynące ze stosowania wędzenia płynnymi preparatami dymu wędzarniczego jako procesu gwarantującego powtarzalność jakości produktu, także bezpieczeństwo zdrowotne konsumentów i to wynikające z wyeliminowania niebezpieczeństwa wybuchu w wędzarni oraz korzyści ekonomiczne wydaje się, że jest to metoda przyszłości zarówno w małych jak i dużych zakładach produkujących żywność wędzoną.

 

Autor: dr hab. inż. Jerzy Balejko, prof. nadzw.

Dla potrzeb portalu wedlinydomowe.pl opracował Maxell


Użytkownik Maxell edytował ten post 30 maj 2017 - 20:07





Użytkownicy przeglądający ten temat: 0

0 użytkowników, 0 gości, 0 anonimowych