charakterystyka procesu wędzenia, metody, rola i właściwości dymu

Ocena ryzyka wystpowania

wielopiercieniowych wglowodorw

aromatycznych w ywnoci

pochodzenia zwierzcego poddanej

procesowi wdzenia

Europejski Fundusz Rolny na Rzecz Rozwoju Obszarw Wiejskich: Europa inwestujca w obszary wiejskie

Instytucja zarzdzajca PROW 2014-2020 Minister Rolnictwa i Rozwoju Obszarw Wiejskich

Projekt Wielopiercieniowe wglowodory aromatyczne ocena ryzyka przekroczenia dopuszczalnych limitw

WWA w wyrobach misnych wdzonych

opracowany przez Centrum Doradztwa Rolniczego w Brwinowie Oddzia w Radomiu,

wspfinansowany jest ze rodkw Unii Europejskiej w ramach Pomocy Technicznej PROW na lata 2014-2020

Ocena ryzyka wystpowania

wielopiercieniowych wglowodorw

aromatycznych w ywnoci

pochodzenia zwierzcego poddanej

procesowi wdzenia

prof. dr hab. Zbigniew J. DOLATOWSKIdr hab. in. Magorzata KARWOWSKA

dr hab. in. Joanna STADNIKdr in. Karolina WJCIAK

Katedra Technologii Misa i Zarzdzania JakociWydzia Nauk o ywnoci i Biotechnologii

Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie

Ocena ryzyka wystpowania WWA w ywnoci pochodzenia zwierzcego poddanej procesowi wdzenia

Wdzenie jest jednym z podstawowych zabiegw

technologicznych w produkcji wdlin i ryb oraz naley

do najstarszych metod utrwalania ywnoci pochodzenia

zwierzcego.

3


W trakcie wdzenia produkt poddawany jest synergicznemu

oddziaywaniu:

skadnikw dymu

ciepa

4


W efekcie nastpuje:

nasycenie produktu skadnikami dymu otrzymywanego

w wyniku niepenego spalania (pirolizy) drewna z drzew

liciastych oraz

czciowe odwodnienie (podsuszenie).

5


Dym spenia przede wszystkim funkcj smakowo-

zapachow i barwotwrcz, a ponadto bakteriostatyczn

i przeciwutleniajc.

6


Obrbka cieplna zapewnia czciow lub cakowit

denaturacj biaek, usunicie czci wody oraz niezbdn

redukcj mikroflory.

7


Rwnoczesne oddziaywanie tych czynnikw wpywa

zarwno na smak, zapach, barw i wydajno gotowego

produktu, jak rwnie na jego trwao.

8


Celem wdzenia jest zatem:

nadanie ywnoci charakterystycznych cech sensorycznych

(szczeglnie smaku i zapachu)

przerwanie lub wstrzymanie funkcji yciowych

drobnoustrojw oraz enzymw zawartych w ywnoci

(rodzimych i bakteryjnych) - utrwalenie ywnoci

9


czciowe odwodnienie wdzonego surowca (zwaszcza

powierzchniowe), co wpywa na obnienie aktywnoci wody

(aw) w produkcie i zwikszenie jego trwaoci

zdenaturowanie biaek w celu ich przygotowania do

spoycia (dziaanie ciepa przy wdzeniu ryb lub misa na

gorco; dziaanie soli przy wdzeniu na zimno)

10


Do uzyskania dymu wykorzystuje si wiele rodzajw

drewna oraz metod wytwarzania, ktre warunkuj rne

waciwoci dymu.

11


Obecna wiedza na temat wytwarzania dymu i procesu

wdzenia umoliwia wpywanie na skad dymu, a przez to

na jako wdzonego produktu.

12


Najwaniejszymi kryteriami oceny przetworw wdzonych

przez konsumenta s:

rwnomierno uwdzenia

barwa

smak

zapach

trwao wyrobu

13


Technologia wdzenia powinna zapewni konsumentowi

uznany przez niego standard wyrobu i bezpieczestwo

zdrowotne.

14


O bezpieczestwie zdrowotnym wyrobw wdzonych

decyduje koncentracja szkodliwych skadnikw dymu, ktre

mog znale si w produkcie w wyniku nieprawidowoci

w procesie wdzenia.

Obecnoci tych skadnikw konsument nie jest w stanie

stwierdzi organoleptycznie (moe jedynie podejrzewa ich

obecno w przypadku okopconych produktw).

15


Zatem na stray bezpieczestwa ywnoci musza sta

odpowiednie przepisy prawa ywnociowego, ktrych

respektowanie gwarantuje, e spoywana ywno nie

spowoduje uszczerbku na zdrowiu.

16


Cigy postp w dziedzinie nauk o ywnoci sprawia,

i wymagania dotyczce bezpieczestwa ywnoci podlegaj

cigej weryfikacji w efekcie ktrej zaostrzane s przepisy

dotyczce zawartoci w niej potencjalnie niebezpiecznych

zwizkw, do ktrych nale m.in. WWA

17


Dym wdzarniczy jest aerozolem o rnym nasyceniu

para wodn.

Powstaje w wyniku wymieszania si z powietrzem

gazowych, ciekych i bardzo rozdrobnionych staych

produktw kontrolowanego spalania drewna przy

ograniczonym dostpie powietrza (pirolizy).

18


Faz rozpraszajc stanowi powietrze i skadniki

gazowe.

W fazie tej znajduje si ok. 10% skadnikw dymu.

19


Faz rozproszon stanowi pynne i stae produkty

spalania:

para wodna

pary zwizkw organicznych

czstki stae (sadza, smoa, ywice)

zawieszone w postaci maych kuleczek w fazie gazowej.

Czstki stae dymu maj przecitn rednic 0,08-0,14 m.

20


Dym wdzarniczy zawiera powietrze, CO2, CO

i przypuszczalnie blisko 10 000 rnych substancji (gwnie

organicznych), z czego dotychczas jednoznacznie

zidentyfikowano ok. 600.

21


Najwaniejsze grupy zwizkw czynnych wystpujcych

w dymie wdzarniczym:

kwasy karboksylowe (ok. 25 mg/m3)

zwizki karbonylowe (ok. 50 mg/m3)

fenole i ich pochodne (ok. 250 mg/m3)

zwizki obojtne (alkohole, estry, wglowodory itp.)

22


Jako wdzonych wdlin i ryb zaley od interakcji

pomidzy skadnikami dymu oraz od reakcji tych zwizkw

z surowcem poddawanym wdzeniu.

Skadniki ywnoci zawieraj liczne reaktywne grupy

funkcyjne, ktre w sprzyjajcych warunkach szczeglnie

w czasie obrbki cieplnej mog reagowa ze zwizkami

zawartymi w dymie.

23


Dziki ich obecnoci dym dziaa:

konserwujco

barwotwrczo

smakotwrczo i aromatyzujco

utwardzajco na biaka

24


Zmiany zachodzce w produkcie podczas wdzenia:

zmiana zawartoci wody i tuszczu w produkcie

zmiany zapachu barwy, smaku i konsystencji

formaldehyd wpywa na stwardnienie tkanki cznej misa

oraz osonek, zwikszajc ich odporno na rozerwanie

kwas mrwkowy zwiksza kwasowo misa, hamuje

rozwj drobnoustrojw oraz procesy autolizy

fenole nadaj smak i zapach

przemiany biaek powoduj kurczenie si misa w czasie

wdzenia i uzyskanie jego charakterystycznej konsystencji

25


Podczas spalania drewna oprcz skadnikw podanych,

powstaje rwnie znaczna ilo mniej lub bardziej

niebezpiecznych zwizkw.

Podstawowe z nich to tlenki azotu (NOx), tlenki wgla (CO)

oraz pyy (PM), bdce gwn przyczyn smogu.

WWA

dioksyny

alkohol metylowy, aceton, kwas mrwkowy

26


WWA Wielopiercieniowe wglowodory aromatyczne

(ang. PAH Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) powstaj

podczas niecakowitego spalania wszystkich wglowodorw

z wyjtkiem metanu.

Wydzielaj si take w trakcie palenia papierosw,

produkcji asfaltu, pracy piecw koksowniczych, s obecne

w spalinach samochodowych i smole pogazowej.

27


Do WWA zalicza sie ponad 100 zwizkw. Zostao

stwierdzone, e 15 WWA (wg EFSA) jest szczeglnie

niebezpiecznych, a na pierwszym miejscu wymienia sie

benzo[a]piren. Zwizki te wykazuj stosunkowo nisk

toksyczno ostr, ale bardzo wyran toksyczno

przewlek.

S to zwizki bardzo niebezpieczne - wywouj zmiany

nowotworowe w rnych tkankach. Wiele z nich odpowiada

za mutacje materiau genetycznego.

28


WWA uwaa si za genotoksyczne kancerogeny

przyjmuje si, e nie ma takiej dawki, ktra nie stwarzaby

zagroenia dla organizmu czowieka.

WWA nigdy nie wystpuj pojedynczo, lecz zawsze

w mieszaninie, obecno jednego wskazuje na to, e inne

zwizki te s obecne.

29


Substancje te przenikaj do ywnoci na dwa sposoby:

porednio:

w wyniku opadu z powietrza wraz z pyem i deszczem,

bezporednio: pod wpywem wysokiej temperatury

w procesach przetwarzania ywnoci: wdzenie, smaenie,

pieczenie.

Czowiek pobiera ponad 80% WWA ze spoywan

ywnoci.

30


Szymaski, Borys, 2012

31


Efekt kocowy wdzenia tradycyjnego, a wic i poziom

WWA w produkcie zaley od wielu czynnikw.

32


Drewno do wdzenia powinno pochodzi ze zdrowych

drzew pozbawionych yka, kory i duych skw.

Niedopuszczalne jest drewno:

zagrzybione (ze zmianami zabarwienia, sinizn)

z procesami gnilnymi

na ktrym eroway owady

33


Niedopuszczalne jest uywanie do wdzenia drewna:

pochodzcego z rozbirki starych domw

malowanego farbami olejnymi

impregnowanego preparatami grzybo- i pleniobjczymi

zabezpieczonego przeciwogniowo

34


Na skad dymu wdzarniczego wpywa:

twardo i masa waciwa drewna

wilgotno drewna

skad chemiczny drewna

35


Tradycyjnie do wytwarzania dymu stosuje si twarde

drewno z drzew liciastych.

36


Drewno mikkie (iglaste) nie nadaje si do wdzenia

zasadniczego, ze wzgldu na to, e powstajcy z niego dym

zawiera od 1,5 do 4,5-krotnie wicej substancji

rakotwrczych (wglowodorw aromatycznych) w stosunku

do drewna twardego.

37


Drewno twarde, o zwizej strukturze pali si wolniej

krtszym pomieniem - powstajce zwizki lotne nie s

tak bardzo naraone na utlenianie si do dwutlenku wgla

i innych toksycznych zwizkw jak w przypadku drewna

mikkiego o luniejszej strukturze.

Najkorzystniej drewno o twardoci 40 MPa

i masie waciwej powyej 0,500 g/cm3.

38


Gatunek drzewa

Twardo mierzona na dugo wkien (MPa)

Masa waciwa drewna powietrznie suchego

(g/cm3)

Grab 89 0,79

Akacja 88 -

Grusza 79 -

Klon 73-74 -

Buk 78 0,69

Db 66-67 0,68

Brzoza 48 0,64

Olcha 43 0,55

Lipa 30 -

Sosna 28-30 0,50

Osika 20 0,51

39


Najodpowiedniejsza wilgotno drewna do

wdzenia mieci si w granicach 15-20%.

Do wdzenia nie nadaje si drewno mokre (powyej 33%

wody), jak rwnie zbyt suche (poniej 10% wody).

40


Drewno powietrznie suche (wyschnite na wolnym

powietrzu) ma wilgotno 15-20%.

Drewno przechowywane w suchym pomieszczeniu

zmniejsza swoj wilgotno do 8-13%.

41


Skad chemiczny drewna

Sucha substancja drewna skada si gwnie z:

celulozy (40-45%),

hemiceluloz (20-35%)

ligniny (15-30%)

42


Buk - celuloza (41%), lignina (23%), hemiceluloza (33%)

Brzoza - celuloza (40%), lignina (20%), hemiceluloza

(36%)

Db - celuloza (38,7%), lignina (27,6%)

Topola - celuloza (41,8%), lignina (21,8%)

43


Na skad dymu wdzarniczego wpywa ponadto:

temperatura zarzania bd spalania drewna

dostp tlenu

44


Termiczny rozkad drewna w zalenoci od dostpu tlenu

atmosferycznego:

palenie si (w penym dostpie tlenu atmosferycznego),

piroliza (w warunkach beztlenowych lub przy

ograniczonym dostpie tlenu atmosferycznego).

45


Termin piroliza (poczenie greckich sw - ogie

i - rozkad) oznacza rozkad czsteczek zwizku

chemicznego pod wpywem podwyszonej temperatury bez

obecnoci tlenu lub innego czynnika utleniajcego.

46


Produkty powstajce podczas palenia si drewna

pomieniem otwartym praktycznie nie zawieraj

skadnikw wdzarniczych i nie s wartociowe dla

wdzenia.

Aby otrzyma dym wdzarniczy o optymalnym

skadzie proces musi zachodzi w warunkach

kontrolowanego ogrzewania i ograniczonego

dostpu powietrza.

47


Proces wytwarzania dymu skada si z dwch etapw:

termicznego rozkadu drewna

utleniania lotnych produktw tego procesu

48


Lotne skadniki powstae podczas termicznego rozkadu

drewna, aby sta si dymem wdzarniczym musz ulec

utlenieniu w warstwie dyfuzyjnej.

49


Lotne produkty rozkadu drewna maj du prno

i uchodzc z drewna tworz wok niego otoczk, ktrej

zewntrzna cz miesza si z tlenem, tworzc tzw.

warstw dyfuzyjn.

czenie z tlenem przebiega tym gwatowniej, im wysza

jest temperatura warstwy dyfuzyjnej.

50


W zalenoci od temperatury mona wyrni nastpujce

fazy rozkadu termicznego drewna:

do temp. okoo 170C intensywnie wydziela si woda -

suszenie drewna (dym jasny),

230 do 260C rozkad pentozanw (dym jasnobrzowy),

okoo 270 do 280C nastpuje intensywny rozkad

heksozanw (dym jasnoczerwony),

od 300 do 450C rozkad celulozy,

od 380 do 450C intensywnie rozkadaj si ligniny (dym

bezbarwny).

51


Ilo substancji lotnych, wydzielajcych si z drewna

w temperaturze wyszej ni 500C, jest znikoma.

Zwiksza si istotnie ilo powstajcych

wielopiercieniowych wglowodorw aromatycznych.

Produkt uwdzony w dymie powstaym w zbyt

wysokiej temperaturze jest nie tylko niebezpieczny

dla zdrowia, ale take mao aromatyczny.

52


Zawarto WWA w dymie wytworzonym w temp. powyej

600C jest nawet 10-krotnie wysza ni w dymie

wytworzonym poniej 400C.

Ilo benzo(a) pirenu wzrasta rednio

czterokrotnie przy podniesieniu temperatury z 400

do 900 stopni.

53


Wykrywalne iloci WWA >400C

Benzo[a]piren pojawia si wyranie >500C

Optimum powstawania benzo[a]pirenu 800-900C

Maksymalna temperatura pirolizy drewna nie

powinna przekracza 425-450C

54


W procesie wdzenia oprcz skadnikw dymu rdem

WWA moe by rwnie tuszcz skapujcy na rdo ciepa

(w przypadku usytuowania paleniska bezporednio pod

wdzonymi produktami).

Tuszcz rwnie podlega pirolizie.

55


W przypadku grillowanego misa stwierdzano 10-30 razy

wysza zawarto WWA w produktach przy obrbce

ktrych dochodzio do skapywania tuszczu na rdo

ogrzewania.

W wycieku znajduj si rwnie biaka i pozostaoci

zwizkw azotowych po procesie peklowania. Sprzyja to

wytwarzaniu nitrozoamin, kolejnej grupy bardzo

niebezpiecznych zwizkw.

56


Wpyw dostpu tlenu

Dostp tlenu w procesie pirolizy jest jednym z najbardziej

istotnych czynnikw wpywajcych na skad dymu

wdzarniczego.

Dym otrzymany przy maym dopywie powietrza

zawiera mniej benzo(a)pirenu ni dym otrzymany

przy penym dopywie powietrza.

57


Wpyw dostpu tlenu

Ograniczony dostp powietrza chroni drewno przed

pomieniowym zaponem - podlega ono tylko arzeniu

i wydziela dym bogaty w podane zwizki gazowe.

Przy penym dostpie powietrza egzotermiczny rozkad

drewna zaczyna si ju w temp. 210C, a w temp. 250-

350C powstaje najwicej zwizkw lotnych, jednak

dominuj w nich dwutlenek i tlenek wgla.

58


Wpyw dostpu tlenu

Przyjmuje si, e optymalny dopyw powietrza do strefy

arzenia powinien wynosi 3-5 m3/godz./kg drewna, przy

czym dokadna jego warto bdzie zalee od tego czy

otrzymany dym zostanie przed uyciem poddany

oczyszczaniu ze smoy, czy te nie.

Jeeli tak, dopyw powietrza moe by wikszy.

59


Duy wpyw na skad dymu ma rwnie:

stopie rozdrobnienia drewna

jednorodno rozdrobnienia

szybko usuwania produktw pirolizy ze strefy rozkadu

60


Temperatura pirolizy zaley od

postaci drewna uytego do

wdzenia.

Najwyszej temperatury spalania

potrzebuj szczapy drewna,

nastpnie zrbki, a najniszej

trociny.

61


Jednorodno rozdrobnienia umoliwia powtarzaln

szybko zarzania i atwe odprowadzenie produktw

rozkadu drewna.

62


Szybkie wyprowadzenie dymu ze strefy zarzania chroni

jego skadniki przed termicznym rozkadem i polepsza

jako dymu poprzez zwikszenie iloci cennych zwizkw

lotnych, gwnie fenolowych.

63

Dzikuj za uwag

64

charakterystyka procesu wędzenia, metody, rola i właściwości dymu

Documents