Transcript pobierz

Katedra Technologii Mięsa i Zarzadzania Jakością
Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie
Charakterystyka procesu wędzenia,
metody, rola i właściwości dymu
wędzarniczego, dobór surowca
wytwarzającego dym.
„Wpływ procesu wędzenia na bezpieczeństwo żywności”
„Europejski Fundusz Rolny na rzecz Rozwoju Obszarów Wiejskich: Europa inwestująca w obszary wiejskie.”
Projekt opracowany przez Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Pomocy Technicznej Programu Rozwoju
Obszarów Wiejskich na lata 2007-2013
Instytucja Zarządzająca Programem Rozwoju Obszarów Wiejskich na lata 2007-2013 Minister Rolnictwa i Rozwoju Wsi
1
Wykonawcy
 Prof. Dr hab. Zbigniew J. Dolatowski
 Dr hab. Joanna Stadnik
 Dr hab. Dariusz Stasiak
 Dr Malgorzata Karwowska
2
Zakres szkolenia
 Metody wędzenia
 Wytwarzanie dymu wędzarniczego
 Właściwości dymu wędzarniczego
 Dobór surowca wytwarzającego dym
3
Wędzenie
 Wędzenie:




wprowadzenie substancji hamujących
rozwój mikroflory i procesów utleniania
Ogrzewanie: inaktywacja mikroorganizmów
Solenie: zmiana wartości pH - kwasowości i aw
Suszenie: usuwanie części wody - aw
Chłodzenie: zahamowanie rozwoju mikroflory
4
Sposoby wędzenia
Wędzenie w środowisku powietrza
i dymu (owiewowe)
• Konwencjonalne (zwykłe) – w obojętnym
środowisku powietrza i dymu
• Elektrostatyczne – w polu elektrycznym
wysokiego napięcia
Wędzenie w roztworach
dymu wędzarniczego
(preparatach)
5
Wędzenie konwencjonalne
 zimne - dym o temp. 16-22°C i wilgotności
względnej 90-95%; może ono trwać do kilku dni;
duża trwałość wędlin (kiełbasy i wędzonki surowo
dojrzewające, słonina),
 ciepłe
- dym o temperaturze 23-40°C
i wilgotności względnej 70-90%; zależnie od
asortymentu trwa ono od 4 do 48 godzin (np.
parówki, parówkowa, serdelki),
 gorące
- dym o temperaturze 40-90°C;
najbardziej popularna metoda wędzenia; trwa ono
do kilku godzin.
6
Wędzenie dymem gorącym
I faza
• suszenie
powierzchni
przez 10-40
min.
w temp. 4555°C,
II faza
• wędzenie
zasadnicze
przez 30-100
min. w
temp.45-60°C
III faza
• powierzchniowe
przypieczenie
przez 10- 20
min. w temp.
70-85°C
7
Wytwarzanie dymu wędzarniczego
stosowany w wędzarnictwie jest
mieszaniną gazowych, ciekłych i stałych
bardzo drobnych produktów, otrzymaną
w wyniku kontrolowanego spalanie materiału
drzewnego przy ograniczonym dostępie tlenu
atmosferycznego.
 Dym
8
Metody wytwarzania dymu wędzarniczego
 Żarowa tradycyjna 400-800°C (suchy, gęsty)
 Cierna (bezpłomieniowa) 300-500°C (suchy, gęsty)
 Parą wodną (bezpłomieniową) 300-400°C (wilgotny,
gęsty)
 Fluidyzacyjna (bezpłomieniowa) 300-400°C (suchy,
gęsty)
 Dwustopniowa (bezpłomieniowa) 300-400°C (suchy,
gęsty)
 Wytlewanie (bezpłomieniowa) 300-400°C (suchy,
gęsty)
9
Skład dymu wędzarniczego
 W dymie wędzarniczym przypuszczalnie znajduje się
blisko 10 000 różnych substancji z czego dotychczas
zidentyfikowano ok. 600.
 Według
powszechnie przyjętego i stosowanego
podziału związków występujących w dymie rozróżnia
się następujące grupy:
- kwasy karboksylowe,
- związki karbonylowe,
- fenole i ich pochodne,
- związki obojętne (alkohole, estry i węglowodory).
10
Czynniki wpływające na skład
dymu wędzarniczego
 Wilgotność, skład chemiczny drewna
 Temperatura zżarzania bądź spalania drewna
 Dostęp tlenu
11
Czynniki wpływające na skład
dymu wędzarniczego
Wpływ jakości drewna
 Tradycyjnie do wytwarzania dymu stosuje się twarde
drewno z drzew liściastych. Skład chemiczny drewna
różnych gatunków nie jest jednakowy i dlatego dym
uzyskiwany z drewna dębowego i bukowego zawiera
więcej kwasów w stosunku do drewna miękkiego
sosny lub świerka,
 drewno iglaste nie jest do wędzenia zasadniczego,
ze względu na to, że powstający z niego dym
zawiera od 1,5 do 4,5-krotnie więcej substancji
rakotwórczych (węglowodorów aromatycznych) w
stosunku do drewna twardego.
12
Czynniki wpływające na skład
dymu wędzarniczego
Twardość i masa właściwa drewna
 Drewno twarde, o zwięzłej strukturze pali się wolniej
– powstające związki lotne nie są tak bardzo
narażone na utlenianie się do dwutlenku węgla i
innych toksycznych związków
 najkorzystniej – drewno o twardości ≥ 40 MPa
i masie właściwej powyżej 0,500 g/cm3
13
Twardość i masa właściwa drewna
- przykłady
Twardość mierzona na
długość włókien (Mpa)
Masa właściwa drewna
powietrznie suchego
(g/cm3)
Grab
89
0,79
Akacja
88
-
Grusza
79
-
Klon
73-74
-
Dąb
66-67
0,68
Brzoza
48
0,64
Olcha
48
0,55
Lipa
30
-
Sosna
28-30
0,50
Osika
20
0,51
Gatunek
drzewa
14
Czynniki wpływające na skład
dymu wędzarniczego
Skład chemiczny drewna
 Sucha substancja drewna składa się głównie
z celulozy (40-45%), hemiceluloz (20-35%) i ligniny
(15-30%)
 Buk – celuloza (41%), lignina (23%), hemiceluloza (33%)
 Brzoza - celuloza (40%), lignina (20%), hemiceluloza (36%)
 Dąb - celuloza (38,7%), lignina (27,6%),
 Topola - celuloza (41,8%), lignina (21,8%),
15
Czynniki wpływające na skład
dymu wędzarniczego
Wilgotność drewna
 Dopuszczalna wilgotność wynosi 25%.
 Podczas procesu pirolizy drewna miękkiego (jodła,
sosna, olcha) powstaje od 1,5 do 4,5-krotnie więcej
wielopierścieniowego węglowodoru aromatycznego 3,4-benzopirenu
niż
z
drewna
twardego.
3,4-benzopiren posiada silne właściwości kanceroi mutagenne.
16
Czynniki wpływające na skład
dymu wędzarniczego
Wpływ temperatury spalania
Termiczny rozkład drewna w zależności od dostępu
tlenu atmosferycznego:
 palenie się (w pełnym dostępie tlenu
atmosferycznego),
 termoliza (w warunkach beztlenowych),
 piroliza (przy ograniczonym dostępie tlenu
atmosferycznego).
17
Czynniki wpływające na skład
dymu wędzarniczego
Wpływ temperatury spalania
 Temperatura ,,spalania” wpływa na szybkość tworzenia się
fenoli i aldehydów, a także niepożądanych w wędzeniu
węglowodorów aromatycznych (benzen, benzopiren, toluen).
Optymalny rozkład termiczny głównych składników drewna, czyli
hemicelulozy, celulozy i ligniny to zakres pomiędzy 250-400ºC.

Celuloza stanowi główne źródło kwasu octowego, a lignina jest
substratem, z którego tworzą się fenole i ich pochodne.
Podwyższenie i utrzymanie temperatury w przedziale 350450ºC spowoduje to, iż dym będzie zawierał dużą ilość
substancji smolistych.
18
Czynniki wpływające na skład
dymu wędzarniczego




W zależności od temperatury w strefie rozkładu drewna można
wyróżnić następujące fazy jego rozkładu:
do temp. około 170°C intensywnie wydziela się woda (dym
jasny),
210 do 260°C rozkład pentozanów (dym jasnobrązowy),
około 270° do 280°C następuje intensywny rozkład celulozy
i hemiceluloz (dym jasnoczerwony),
od 350° do 450°C intensywnie rozkładają się ligniny (dym
bezbarwny).
19
Czynniki wpływające na skład
dymu wędzarniczego
 Ilość substancji lotnych, wydzielających się z drewna
w temperaturze wyższej niż 500°C, jest znikoma.
Zwiększa
się
istotnie
ilość
powstających
wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych.
 Wykrywalne ilości WWA >400°C
 Benzo[a]piren pojawia się wyraźnie >500°C
 Optimum powstawania benzo[a]pirenu 800-900°C
 Maksymalna
temperatura pirolizy drewna nie
powinna przekraczać 425-450°C
20
Czynniki wpływające na skład
dymu wędzarniczego
Wpływ dostępu tlenu (powietrza)
dostęp powietrza chroni drewno przed
płomieniowym zapłonem - podlega ono tylko żarzeniu i wydziela
dym bogaty w pożądane związki gazowe. Przy pełnym dostępie
powietrza egzotermiczny rozkład drewna zaczyna się już w
temp. 210°C, a w temp. 250-350°C powstaje najwięcej
związków lotnych, jednak dominują w nich dwutlenek i tlenek
węgla.
 Przyjmuje się, że optymalny dopływ powietrza do strefy żarzenia
powinien wynosić 3-5 m3/godz/kg drewna, przy czym dokładna
jego wartość będzie zależeć od tego czy otrzymany dym
zostanie przed użyciem poddany oczyszczaniu ze smoły, czy
też nie. Jeżeli tak, dopływ powietrza może być większy.
 Ograniczony
21
Działanie i rola dymu w procesie
wędzenia
 Wpływ wilgotności powierzchni produktu
 Wpływ stężenia dymu
 Wpływ prędkości przepływu dymu
22
Zmiany zachodzące w produkcie
podczas wędzenia
 Zmiany zawartość wody i tłuszczu w produkcie





(większe ubytki gdy dłuższe jest wędzenie, wyższa
temperatura czy też szybsze krążenie powietrza),
Zmiany zapachu, smaku i smaku i konsystencji,
Formaldehyd wpływa na stwardnienie tkanki
łącznej mięsa oraz osłonek, zwiększając ich
odporność na rozerwanie,
Kwas mrówkowy zwiększa kwasowość mięsa,
hamuje
rozwój
drobnoustrojów oraz procesy
autolizy,
Fenole nadają smak, zapach,
Przemiana białek, co powoduje kurczenie się mięsa
w czasie wędzenia i uzyskanie charakterystycznej
jego konsystencji.
23
Utrwalające działanie dymu
wędzarniczego
właściwości przeciwutleniające posiadają
związki
fenolowe,
oraz
nieliczne
kwasy
karboksylowe.
 Najsilniejszymi przeciwutleniaczami z grupy fenoli są
3-metylopirokatechina, 4 - metylopirokatechina,
pirogallol, hydrochinon i jego homologi, gwajakol oraz
fenole
jednowodorotlenowe.
Właściwości
przeciwutleniające posiadają także kwas mrówkowy,
benzoesowy, salicylowy, wanilina i aldehydy
syringowy.
 Silne
24
Utrwalające działanie dymu
wędzarniczego
 Bakteriobójcze i bakteriostatyczne właściwości dymu.
Efekt wędzenia obniżający ilość drobnoustrojów
względnie hamujących ich rozwój polega z jednej
strony na mikrobiocydowym lub mikrobiostatycznym
działaniu
licznych
składników
dymu
(np.
formaldehydu, fenoli, gwajakolu, kwasu octowego i
mrówkowego), z drugiej natomiast na towarzyszącym
wędzeniu efekcie obsuszenia i wpływie ogrzewania,
które występuje podczas wędzenia gorącego.
25
Zmiany zachodzące w produkcie
podczas wędzenia
Proces tworzenia charakterystycznej złocisto - żółtej,
złocistobrązowej do smolistej barwy wędzonych
wyrobów jako skutek:
 interakcji karbonylowo - aminowej
pomiędzy
związkami karbonylowymi dymu i wolnymi grupami
aminowymi białek oraz wolnymi aminokwasami
(lizyna), która dominuje w produkcie i wywołuje
reakcje brunatnienia między wysokocząsteczkowymi
fenolami i białkami (reakcje Maillarda),
26
Walory smakowe i zapachowe –
wpływ rodzaju drewna
 Jabłoń
- bardzo łagodny dym z subtelnym owocowym
posmakiem lekko słodki, można stosować do wędzenia drobiu,
barwi skórkę drobiu na kolor ciemno brązowy;
 Wiśnia - podobne walory smakowe dymu do dymu jabłoni ale
jest lekko gorzki, można stosować do wędzenia drobiu, barwi
skórkę na kolor ciemno brązowy;
 Klon cukrowy - dym nadaje wędzonkom łagodny i lekko słodki
smak, oraz złocistożółty kolor, stosować do wędzenia ryb i
wołowiny
 Jesion - szybko się pali i opieka potrawy, ostry z lekkim
wyróżniającym go smakiem, nadaje wędzonkom złocistożółtą
barwę, świetny do dziczyzny,
27
Walory smakowe i zapachowe –
wpływ rodzaju drewna
 Winorośl - dostarcza dużo dymu, każdy gatunek innego,
wszystkie rodzaje posiadają jednak generalnie bogaty i głęboki
smak owocowy, polecana szczególnie do wędzenia ryb
i drobiu;
 Akacja - uzyskujemy cytrynowy kolor wędzenia, szczególnie
polecana do wędzenia drobiu oraz wieprzowiny;
 Bez - dym bardzo lekki, łagodny, subtelny z odrobina zapachu
(smaku) kwiatowego, polecany do wędzenia owoców morza
i baraniny

Dąb czerwony - jedno z najszybciej palącego się drewna,
wyczuwalny smak miodu, oraz posmak ziemisty z odrobiną
goryczki, daje barwę brązową;
28
Walory smakowe i zapachowe –
wpływ rodzaju drewna
 Dąb
biały - jest nieco łagodniejszy, nadaje potrawom
zabarwienie ciemnożółte, polecany do wędzenia wołowiny, ryb i
drobiu;
 Buk - nadaje potrawom wędzonym zabarwienie złocistożółte,
zalecany szczególnie do wędzenia wieprzowiny oraz ryb;
 Grusza - paląc drewnem gruszy, uzyskamy w czasie wędzenia
barwę czerwonego wina, wędzić przede wszystkim drób;
najczęściej stosowane, uzyskuje się ładny,
ciemnożółty kolor potraw, przechodzący w brąz, polecany do
wędzenia wszystkich mięs i ryb;
 Olcha - ?
 Orzech - uzyskujemy ciemnożółte zabarwienie mięs, oraz
specyficzny aromat potraw, do wędzenia drobiu i ryb;
29
Zmiany zachodzące w produkcie
podczas wędzenia






Na intensywność osadzania się dymu na produkcie
wpływają następujące parametry:
temperatura i wilgotność powietrza podczas obróbki,
czas trwania obróbki,
stężenie dymu w komorze,
wielkość batonów wędlin,
właściwości osłonki (osłonka sztuczna, jelito
naturalne),
odstęp między wędzonymi produktami
30
Szkodliwe związki powstające
podczas wędzenia
 Podczas spalania drewna powstaje znaczna ilość
mniej i bardziej niebezpiecznych związków.
Podstawowe z nich to tlenki azotu (NOx), tlenki
węgla (CO) oraz pyły (PM), będące główną
przyczyną smogu.
 WWA
 Dioksyny
 alkohol metylowy, aceton, kwas mrówkowy
31
Wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne (WWA)
 WWA Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne
(ang. PAH Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)
powstają
podczas
niecałkowitego
spalania
wszystkich węglowodorów z wyjątkiem metanu.
 Wydzielają się także w trakcie spalania drewna
iglastego, palenia papierosów, produkcji asfaltu,
pracy pieców koksowniczych, są obecne w spalinach
samochodowych i smole pogazowej.
32
Wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne (WWA)
 Do WWA zalicza sie ponad 200 związków. Zostało
stwierdzone, że 16 WWA jest szczególnie
niebezpiecznych, a na pierwszym miejscu wymienia
sie benzo[a]piren. Związki te wykazują stosunkowo
niską toksyczność ostrą, ale bardzo wyraźną
toksyczność przewlekłą.
 Są to związki bardzo niebezpieczne - wywołują
zmiany nowotworowe w różnych tkankach. Wiele
z
nich
odpowiada
za
mutacje
materiału
genetycznego.
33
Celuloza
lignina
Hemicelulozy
 Drewno poza celulozą zawiera inne
substancje polisacharydowe, do których
należą hemicelulozy.
 Hemicelulozy są substancjami
reprezentującymi wszystkie polisacharydy i
ich pochodne występujące w drewnie oprócz
celulozy i skrobi,
Hemicelulozy
 Hemicelulozy‐niejednorodna grupa
polimerów cukrów prostych(lub ich
pochodnych) połączonych wiązaniami
β‐glikozydowymi tworzących rozgałęzione
łańcuchy. Są one jednym z głównych
składników ściany komórkowej roślin:
 mogą stanowić ok. 20%suchej masy ściany
pierwotnej, oraz ok. 30% suchej masy ściany
wtórnej. Wchodzą w skład m.in. drewna,
słomy, nasion i otrąb. Ich nazwa wywodzi się
stąd, że chemicznie i strukturalnie bliskie są
celulozie.
fenole
Fenole
 Fenole – związki organiczne zawierające
grupy hydroksylowe związane
bezpośrednio z atomami węgla w
pierścieniu aromatycznym.
 Wykazują znacznie większą kwasowość
niż alkohole i mogą tworzyć z mocnymi
zasadami sole, fenolany.
Fenole
Fenole
WWA
benzo[e]piren
Temperatura topnienia: 178 °C
Temperatura wrzenia: 492
Poniżej chryzen i benzofloranten
Wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne (WWA)
 ROZPORZĄDZENIE KOMISJI (UE) NR 835/2011 z
dnia 19 sierpnia 2011 r. zmieniające rozporządzenie
(WE) nr 1881/2006 odnośnie
najwyższych
dopuszczalnych poziomów wielopierścieniowych
węglowodorów
aromatycznych
w
środkach
spożywczych
43
Wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne (WWA)
 nowe najwyższe dopuszczalne poziomy dla
sumy czterech substancji (WWA - 4, tj.
benzo(a)pirenu,
benz(a)antracenu,
benzo(b)fluorantenu i chryzenu), zachowując
przy tym odrębny najwyższy dopuszczalny
poziom dla benzo(a)pirenu.
44
Wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne (WWA)
 Mięso wędzone i produkty mięsne wędzone:
benzo(a)piren: 5,0 (μg/kg) do 31.08.2014 r.
2,0 (μg/kg) począwszy od 1.09.2014 r.
 Suma czterech związków: 30,0 (μg/kg)
począwszy od 1.9.2012 r. do 31.08.2014 r.
i 12,0 (μg/kg) począwszy od 31.08. 2014
45
Wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne (WWA)
 Mięso ryb wędzone i produkty rybołówstwa wędzone
z
wyłączeniem
produktów
rybołówstwa
wymienionych w pkt 6.1.6 i 6.1.7. Najwyższy
dopuszczalny poziom w przypadku wędzonych
skorupiaków stosuje się do mięsa z przydatków
i odwłoka. W przypadku wędzonych krabów
i skorupiaków miękkoodwłokowych (Brachyura
i Anomura) dotyczy on mięsa z przydatków.
5,0 (μg/kg) do 31.8.2014 r.
2,0 (μg/kg) począwszy od 1.9.2014 r.
46
Wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne (WWA)
 Środki spożywcze, w przypadku których nie są
spełnione najwyższe dopuszczalne poziomy mające
zastosowanie od dnia 1 września 2014 r. zgodnie z
pkt 6.1.4 i 6.1.5 załącznika do rozporządzenia (WE)
nr
1881/2006,
zmienionego
niniejszym
rozporządzeniem,
które
zgodnie
z
prawem
wprowadzono do obrotu przed dniem 1 września
2014 r., mogą pozostawać w obrocie do upływu ich
daty minimalnej trwałości lub przydatności do
spożycia.
47
Warunki powstawania i osadzania
się na produktach WWA
 Gatunek drewna
 Wilgotność drewna
 Udział kory
 Temperatura spalania
 Temperatura utleniania
 Sposób przepływu dymu przez komorę
 Wilgotność powierzchni wyrobów
 Czas i sposób wędzenia
 Wielkość wyrobu
48
Zastosowanie preparatu dymu
wędzarniczego
 Większości
wad wynikających ze szkodliwego
wpływu składników dymu wędzarniczego pozbawione
są preparaty dymu wędzarniczego, które stanowią
alternatywę dla wędzenia metodami tradycyjnymi.
 Wytwarzanie ich opiera się na skropleniu składników
dymu i następującej po tym etapie selektywnej
obróbce, w czasie której pewne grupy związków
nieistotnych w procesie wędzenia zostają w różnym
stopniu usunięte.
 Eliminuje się w ten sposób węglowodory rakotwórcze
w tym benzo[a]piren.
49
Zastosowanie preparatu dymu
wędzarniczego
Zalety:
 Skrócenie procesu wędzenia
 Obniżenie ubytków masy
 Standaryzacja produktu
 Nowe możliwości technologiczne
 Ograniczenie zanieczyszczenia środowiska
 Ograniczenie lub eliminacja związków
szkodliwych
50
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ
51