[Warto wiedzieć] Preparaty dymu wędzarniczego i ich znaczenie.

[Maxell]

Preparaty dymu wędzarniczego i ich znaczenie

 

 

Wędzenie dymem wędzarniczym jest jedną z metod utrwalania żywności. Skład dymu zależy od: rodzaju i wilgotności drewna, temperatury wytwarzania dymu wędzarniczego, dostępności tlenu podczas procesu niepełnego spalania drewna (pirolizy), metody wędzenia oraz metody wytwarzania dymu wędzarniczego.

 

Dym składa się z ponad 8000 związków chemicznych. Za właściwości barwiące odpowiadają głównie aldehydy i ketony alifatyczne. Aromat wędzarniczy tworzą związki fenolowe, głównie syringol, gwajakol oraz fenol i ich pochodne oraz aromatyczne ketony i aldehydy. Powstające w procesie spalania Wielopierścieniowe Węglowodory Aromatyczne (WWA) są grupą związków zbudowanych z kilku do nawet kilkudziesięciu pierścieni benzenowych, przez co różnią się one między sobą właściwościami fizykochemicznymi i toksycznymi. Najwięcej WWA powstaje w temperaturze spalania od 500°C do 700°C. Najgroźniejszym spośród nich związkiem, ze względu na swoje rakotwórcze właściwości, jest benzo(a)piren (B(a)P). Duża zawartość WWA w dymie wędzarniczym powoduje, że wraz z jego innymi składnikami osadzają się one na powierzchni wyrobów wędzonych, przez spożycie których konsumenci dostarczają te rakotwórcze, mutagenne związki do organizmu.

Dym wędzarniczy ma także działanie antyoksydacyjne, za które odpowiadają głównie związki fenolowe. Ma także właściwości bakteriobójcze i bakteriostatyczne, poprzez obniżanie pH i aktywności wody na powierzchni wyrobu, co przedłuża okres trwałości wyrobów wędzonych. Jako surowiec, do wytwarzania dymu stosuje się głównie twarde drewno z drzew liściastych.

Natomiast urządzenia wykorzystywane do tego celu to między innymi dymogeneratory żarowe, cierne oraz parowe.

Dymogenerator żarowy - zrębki drewna zasypywane są na płytę żarową, gdzie zachodzi ich piroliza. Pomiędzy zrębkami znajdują się przestrzenie powietrzne, dzięki czemu zwiększony jest dostęp powietrza podczas pirolizy i wzrasta temperatura wędzenia, której nie można kontrolować, przez co zwiększa się ilości substancji smolistych w dymie. W wyniku wędzenia powstaje produkt o ciemniejszej barwie i mocniejszym aromacie. Dodatkowo wadą tej metody są wysokie koszty oczyszczania instalacji ze smoły oraz konieczność zainstalowania urządzenia do końcowego oczyszczania dymu.

Dymogenerator cierny - w skutek tarcia koła ciernego o drewniany klocek, wzrasta temperatura klocka (około 400^o), co powoduje wytwarzanie się dymu wędzarniczego ubogiego w WWA. Wytworzony w ten sposób dym jest łagodniejszy niż ten powstający w metodzie żarowej i pozwala na szybsze uzyskanie odpowiedniej barwy i smaku wyrobu. Metoda cierna w porównaniu z metodą żarową umożliwia precyzyjne sterowanie ilością dostarczanego do komory dymu.

Dymogenerator parowy – dym wędzarniczy powstaje przez oddziaływanie rozgrzanej do około 320-400^o pary wodnej lub mieszaniny pary wodnej z powietrzem na wiórki. Para przenika przez wiórki i unosi ze sobą substancje dymne i aromatyczne. Zaletą jest szybkość uzyskania pożądanej ciemnej barwy wyrobu. Wadą natomiast jest nie zawsze akceptowalny smak wyrobu.

Alternatywną metodą, pozwalającą uzyskać korzystne efekty wędzenia, przy jednoczesnym ograniczeniu spożycia przez konsumentów wraz z produktem substancji szkodliwych, jest zastosowanie płynnych preparatów dymu wędzarniczego. Preparaty dymu podobnie jak dym wędzarniczy mają właściwości barwiące, aromatyzujące, bakteriobójcze i antyoksydacyjne. Płynne preparaty lub aromaty dymu wędzarniczego mogą być stosowane w różny sposób: wędzenie, zanurzanie, zraszanie, dodatek aromatu dymu do solanki peklującej, farszów mięsnych lub impregnowanie osłonek wędlin.

Proces wytwarzania preparatów dymu wędzarniczego polega na skropleniu w wodzie lub oleju roślinnym składników dymu wędzarniczego, a następnie usunięciu z otrzymanego kondensatu wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA). Wykorzystanie preparatów dymu wędzarniczego, wpływa na ograniczenie powstawania dodatkowych rakotwórczych N-nitrozoamin w wędzonych produktach mięsnych. Związanie jest to z eliminacją tlenków azotu, które mogą powstawać podczas termicznego rozkładu drewna. W porównaniu z wędzeniem tradycyjnym w preparacie dymu wędzarniczego zawartość WWA, związków smolistych i fenolowych jest bardzo mała.

Na skład preparatu dymu wędzarniczego ma wpływ: rodzaj zastosowanego surowca, zastosowana metoda i parametry rozkładu drewna, przebieg procesu oczyszczania, zagęszczania oraz stabilizacji. Preparaty dymu mają, podobnie jak dym wędzarniczy, właściwości barwiące, aromatyzujące, bakteriobójcze i antyoksydacyjne. Mogą one powstawać na bazie wody, na bazie oleju stosowane z solanką peklującą oraz w postaci suchej na substancjach pełniących rolę nośników stałych - sól kuchenna, słód, skrobia, białka, przyprawy. Preparaty dymu wędzarniczego stosuje się na powierzchnię lub do wewnątrz produktu. Płynne preparaty przystosowane do zastosowania na powierzchnię produktu nanoszone są przy użyciu komór wędzarniczych lub zaprojektowanych specjalnie w tym celu urządzeń. Preparat dymu może być rozpylany na powierzchni produktu za pomocą dysz pneumatycznych lub hydraulicznych. Można zastosować także termorozpylanie i ultradźwięki. Przy jednorazowej dawce preparatu uzyskamy jasnobrązową barwę produktu. Zastosowanie większej ilości preparatu umożliwia uzyskanie ciemniejszej barwy batonu.

Stosowanie preparatu dymu wędzarniczego na nośnikach, czyli dodanie do wnętrza produktu pozwalają jedynie na nadanie wyrobom charakterystycznego aromatu wędzonki. Metoda ta znajduje zastosowanie w produkcji wyrobów pakowanych w osłonki barierowe.

Intensywność charakterystycznego smaku i zapachu otrzymywanego w procesie wędzenia może być kontrolowana właśnie dzięki zastosowaniu preparatów dymu wędzarniczego. Mogą one być używane nie tylko w celu nadania wyrobom smaku lub zapachu wędzonki, ale także w celu wzmocnienia aromatu wędzonych produktów mięsnych lub jako uzupełnienie procesu wędzenia. Optymalna dawka preparatu zależy od zawartości wody i tłuszczu w produkcie. Jego zastosowanie może wpływać na zmianę odczucia poziomu słoności i wyczuwanie niektórych przypraw. Przekroczenie odpowiedniej dawki dla danego preparatu powoduje pojawienie się w aromatyzowanym produkcie obcych nut smakowych i zapachowych. Wyczuwane są najczęściej nuty kwaśne, ostre, pogorzeliskowe i chemiczne.

Do zalet stosowania preparatów zamiast wędzenia tradycyjnego należą przede wszystkim wysoka i powtarzalna jakość, związana z możliwością sterowania procesem wędzenia (kontrola dozowania preparatu). Preparaty umożliwiają m.in. wyeliminowanie emisji szkodliwych lub niepożądanych substancji chemicznych do atmosfery, skrócenie czasu wędzenia (o około 40%), zmniejszenie ubytków masy w porównaniu z wędzeniem tradycyjnym oraz obniżenie kosztów.

Urzędy sprawujące kontrole nad bezpieczeństwem zdrowotnym żywności uznały, że preparaty dymu wędzarniczego otrzymywane z kondensatu dymu są bezpieczne i stanowią mniejsze zagrożenie dla zdrowia niż stosowanie wędzenia tradycyjnego. Stosowanie aromatów dymu wędzarniczego jest uregulowane w Unii Europejskiej rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 2065/2003 z 10 listopada 2003 r. (DzU nr L 34 z 8 lutego 2005 r.). Rozporządzenie to zawiera podstawowe definicje i określa wymagania jakie muszą być spełnione w celu dopuszczenia danego aromatu do stosowania w żywności oraz określa procedurę zatwierdzania na szczeblu Unii Europejskiej kondensatów dymu wędzarniczego przeznaczonych do produkcji aromatów dymu wędzarniczego.

 

Autor: mgr inż. Karolina Banaś

 

Znaczenie preparatów dymu wędzarniczego

 

 

Preparaty dymu wędzarniczego w przemyśle mięsnym są stosowane jako dodatki smakowo-zapachowe. W dużej mierze wpływają na barwę produktu oraz działają bakteriobójczo i antyoksydacyjnie. Surowcem, z którego otrzymuje się preparaty dymu wędzarniczego jest drewno, najczęściej z: buku, olchy, klonu, jesionu oraz drewna drzew owocowych np.: jabłoni, gruszy, wiśni.

 

Drewno do produkcji preparatów na wstępie rozdrabnia się, a potem suszy do wilgotności ok. 10%. Rozdrobnione drewno poddaje się termicznemu rozkładowi w kontrolowanych warunkach, zazwyczaj metodą wolnej lub szybkiej pirolizy. Termiczny rozkład prowadzi się najczęściej w specjalnych piecach obrotowych w temperaturze w przedziale od 450°C do 500°C. Przy niższej temperaturze rozkładu drewna zwiększa się zawartość związków karbonylowych i smoły w kondensacie dymu. Wyższa temperatura rozkładu drewna powoduje tworzenie się większej ilości produktów gazowych i znaczne obniżenie zawartości związków karbonylowych w kondensacie. Gazy, które powstają w procesie termicznego rozkładu drewna są absorbowane i wchodzą w skład fazy wodnej kondensatu dymu. Nie kondensujące się gazowe składniki pirolizy drewna mogą być wykorzystywane do ogrzania urządzeń, w których prowadzi się proces. Kondensat po ostudzeniu rozdziela się na frakcje wodną i smolistą. Obydwie frakcje są używane jako preparaty dymu wędzarniczego w preparatach handlowych. Frakcja wodna często zostaje poddana oczyszczaniu, rozdzielaniu czy zatężaniu. Aby poprawić stabilność kondensatu dymu w czasie składowania, dodaje się emulgator. Filtrowana frakcja wodna kondensatu dymowego jest półproduktem do wytwarzania wielu wersji handlowych preparatów wędzarniczych o zróżnicowanym składzie chemicznym i różnym przeznaczeniu. W poszczególnych partiach produkcyjnych preparatów bada się zawartość podstawowych składników, tj: wody, kwasów (w przeliczeniu na kwas octowy), fenoli i karbonyli oraz związków niepożądanych (WWA). Handlowe preparaty dymu wędzarniczego najczęściej występują w formie: płynów służących do rozpylania w komorach wędzarniczych, emulsji do wprowadzania do produktów poprzez nastrzykiwanie, jako substancje rozpuszczalne w wodzie służące jako zalewy, czy w formie sproszkowanej na sypkich nośnikach np.: soli wędzarniczej, skrobi. Aromaty dymne suche dodawane są wraz z przyprawami do masy wędliniarskiej i mieszane w masownicy. Ich dodanie powoduje przyjemny i łagodny smak dymu nie powodując zabarwienia masy wędliniarskiej lub powierzchni wędliny. Czasem preparaty handlowe dymu wędzarniczego przybierają także formę roztworów rozpuszczonych w olejach roślinnych. Preparat jest rozpylany dyszami pneumatycznymi lub hydraulicznymi. Niektóre zakłady do tego celu wykorzystują także ultradźwięki oraz termorozpylanie. Rozpylanie na powierzchni ma na celu uzyskanie odpowiedniej barwy. Im więcej warstw preparatu, tym produkt jest bardziej ciemny. Natomiast w przypadku, gdy preparat stosowany jest wewnątrz produktu uzyskuje się tylko odpowiedni aromat.

Do zalet rozpylania płynnego dymu w urządzeniu wędzarniczym należy:

 

• wysoka powtarzalność jakości wędzenia i uzyskanych wyrobów,

• równomiernie rozłożony kolor oraz smak dymu przy wędzeniu,

• wędzenie nie stwarza problemu z ochroną środowiska i ze ściekami,

• zmniejszone koszty czyszczenia oraz konserwacji,

• wzrost wydajności urządzeń wędzarniczych,

• brak konieczności kosztownego usuwania smoły i popiołu,

• brak konieczności zamontowania katalizatora,

• brak niebezpieczeństwa powstania pożaru i wybuchu,

• polepszone warunki higieniczne na wydziale wędzarni.

 

W przypadku natryskiwania do naniesienia płynnego dymu stosowane są dysze, a w przypadku skraplania używa się perforowanych blach, aby roztwór płynnego dymu nanieść na wędzony towar. W pierwszej kolejności należy przetłoczyć roztwór płynny dymu wędzarniczego ze zbiornika magazynującego przy pomocy pompy poprzez system filtrów do urządzenia natryskowego lub skrapiającego, a następnie spryskaniu lub skropieniu powierzchni produktu. Roztwór płynnego dymu przepływa następnie z powrotem do zbiornika i poprzez system cyrkulacyjny dociera na towar. Przy natryskiwaniu i skrapianiu, lecz także przy zanurzaniu produktów wędzarniczych decydujące znaczenie mają następujące parametry:

 

• koncentracja roztworu dymnego,

• czas kontaktu roztworu dymnego z produktem wędzonym,

• temperatura roztworu dymnego.

 

 

Skład chemiczny preparatów jest zbliżony do składu chemicznego dymu wędzarniczego. W dużej mierze zależy on od: rodzaju surowca z jakiego jest produkowany, metody oczyszczania i zagęszczania oraz stabilizacji preparatu. Celuloza i hemiceluloza zawarta w drewnie podczas pirolizy tworzy: kwasy organiczne, aldehydy i ketony alifatyczne i cykliczne, pirany, furany, laktony, alkohole alifatyczne czy pochodne cukrów. Natomiast z ligniny zawartej w drewnie powstają: fenol, gwajakol, aldehydy i ketony aromatyczne oraz alkohole aromatyczne. Płynne preparaty dymu wędzarniczego służące do zraszania w swoim składzie zawierają: wodę (40-75%), kwas octowy (4-12%), kwas mrówkowy (0,5-3,5%), aldehyd glikolowy (1,7-5%), formaldehyd (0,5-12%), ponadto glioksal, aceton i inne składniki m.in. smoły (do 12%).

Preparaty dymu, które służą jako dodatki do produktów mają bardziej zróżnicowany skład chemiczny wynikający z dodatku do nich soli czy przypraw, ale zawierają mniejsze ilości związków chemicznych występujących w czystym preparacie dymu. Preparaty dymu wędzarniczego oraz wędzenie tradycyjne często wzbudzają kontrowersje przez zawartość w nich WWA, które są szkodliwe dla zdrowia. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) to węglowodory zawierające skondensowane pierścienie aromatyczne bez podstawników. Powstają podczas niecałkowitego spalania wszystkich węglowodorów z wyjątkiem metanu. Wydzielają się także w przypadku spalania drewna iglastego.

Zawartość WWA w preparatach dymu wędzarniczego zależy od metod ich otrzymywania oraz oczyszczania. Nowe metody rozkładu drewna w obniżonej i kontrolowanej temperaturze pozwoliły na zmniejszenie ilości WWA w preparatach. Ponadto metody oczyszczania zwłaszcza frakcji smolistej pozwalają na uzyskanie preparatów o niskich zawartościach WWA, w tym głównie benzo(a)pirenu.

Preparaty dymu wędzarniczego charakteryzują się właściwościami: barwiącymi, aromatyzującymi, antyoksydacyjnymi oraz bakteriobójczymi. Za właściwości barwiące preparatów odpowiadają zawarte w nich aldehydy i ketony alifatyczne. Natomiast związki fenolowe i karbonylowe odpowiadają za typowy zapach i smak produktów wędzonych.

Wielkość dodatku preparatu dymu wędzarniczego ma wpływ na aktywność bakteriostatyczną i bakteriobójczą. Dla wielu preparatów wyznaczono MIC (Minimum Inhibitory Concentration - minimalne stężenie inhibitujące), powyżej którego wykazują one właściwości bakteriobójcze lub bakteriostatyczne. Wykazano że wartość MIC waha się w granicach od 0,4% dla bardziej aktywnych preparatów, do 1,8% dla mniej aktywnych. Aktywność tych preparatów obserwowana jest w stosunku do bakterii z rodzajów: Bacillus, Staphylococcus, Listeria, Escherichia, Salmonella,  Yersinia, Pseudomonas.

Duży popyt na preparaty dymu wędzarniczego jest spowodowany następującymi zaletami:

 

• eliminacją uciążliwości owiewanego wędzenia,

• tworzeniu nowych możliwości technologicznych,

• znacznym skróceniu czasu wędzenia,

• obniżeniu ubytku masy w procesie wędzenia,

• zwiększeniu liczby dostępnych rozwiązań technicznych dotyczących stosowania preparatów,

• ułatwieniu spełnienia rosnących wymagań w zakresie ochrony środowiska,

• poprawie bezpieczeństwa pracy,

• poprawie warunków higienicznych produkcji.

 

Stosowanie preparatów dymu wędzarniczego obok wielu zalet ma liczne wady, do których należy: brak równowagi pomiędzy ich właściwościami aromatyzującymi a właściwościami barwiącymi, co w praktyce powoduje, że ciemniejsza barwa produktu wędzonego towarzyszy silnym zapachom nietypowym dla produktów wędzonych tradycyjnie. Smak wyrobu mocno uwędzonego preparatami dymu wędzarniczego jest również nietypowy, wyróżniający się najczęściej obcym posmakiem chemiczno-medycznym, smołowym lub pogorzeliskowym. Inną niekorzystną właściwością preparatów wędzarniczych jest znaczne ograniczenie ich optymalnego dodatku do produktu spożywczego. W przypadku wielu preparatów wędzarniczych ich dodatek do produktu spożywczego na poziomie progu wyczuwalności jest bardzo bliski poziomowi optymalnemu. Ponadto optymalny poziom dodatku preparatu wędzarniczego do produktu spożywczego jest zależny od zawartości wody i tłuszczu w nim zawartego.

Preparaty dymu wędzarniczego mogą w pełni zastąpić wędzenie tradycyjne. Ich stosowanie jest niezwykle popularne w firmach wielkoprodukcyjnych, których linie technologiczne są zautomatyzowane. Preparaty wędzarnicze stosuje się do produkcji popularnych wędlin i wędzonych produkowanych w dużych ilościach. Zastosowanie gotowych preparatów jest szczególnie przydatne w przypadku produkcji ciągłej prowadzonej w tunelach czy komorach wędzarniczych. W przypadku mniejszej skali produkcji stosuje się stanowiska do zraszania preparatem wędzarniczym produktów wędliniarskich. Nawet zastosowanie niewielkich dodatków preparatów dymu wędzarniczego na poziomie ilości podprogowych poprawia smakowitość i zapach tych wyrobów. Niestety dodatki preparatów nie są równoznaczne z wędzeniem i nie pozwalają uzyskać podobnego smaku i zapachu, choć pozwalają ograniczyć zagrożenie ze strony WWA i N-nitrozoamin.

 

Autorzy:

dr hab. inż. Paweł Sobczak

dr hab. inż. Wioletta Żukiewicz-Sobczak