Nowoczesne przemysłowe technologie zamrażania frytek.

PRACA SEMINARYJNA Z PRZEDMIOTU:
WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA
TEMAT: NOWOCZESNE PRZEMYSŁOWE
TECHNOLOGOE ZAMRAŻANIA FRYTEK
Wykonał:
Jakub Muszyński
Wydz. Mech. sem. IX mgr
Systemy Urządzenia
Chłodnicze i Klimatyzacyjne
Spis treści:
1.
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
2.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
OPIS PROCESU TECHNOLOGICZNEGO PRODUKCJI FRYTEK .................................... 2
SUROWIEC .................................................................................................................................... 2
OBRÓBKA WSTĘPNA .................................................................................................................... 2
OBRÓBKA TECHNOLOGICZNA..................................................................................................... 3
ZAMRAŻANIE ............................................................................................................................... 3
DOZOWANIE I PAKOWANIE ......................................................................................................... 4
METODY ZAMRAŻANIA FRYTEK ......................................................................................... 4
APARATY TAŚMOWO TUNELOWE ............................................................................................... 4
APARATY TAŚMOWO SPIRALNE. ................................................................................................. 5
ZAMRAŻANIE FLUIDYZACYJNE................................................................................................... 7
ZAMRAŻANIE KRIOGENICZNE. ................................................................................................... 8
3.
PRZECHOWYWANIE. ................................................................................................................ 8
4.
PODSUMOWANIE. ...................................................................................................................... 8
Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr
1
1. Opis procesu technologicznego produkcji frytek
1.1. Surowiec
Nie każdy gatunek ziemniaka jest dobry do produkcji mrożonych frytek na skale
masową. O jakości produktu końcowego decydują trzy zasadnicze właściwości
gatunkowe ziemniaków. Mianowicie:
• zawartość suchej substancji;
• zawartość skrobi;
• zawartość cukrów redukujących.
Ziemniaki o większej zawartości substancji suchej oddają mniej wody podczas
smażenia, co prowadzi do zwiększenia wydajności produkcji. Dlatego też zaleca się
żeby zawartość s. s. była nie mniejsza niż 20%. Kolejną równie ważna, jak nie
najważniejszą konsekwencją „stężania” s. s. jest lepszy jakościowo produkt finalny.
Frytki cechują się wówczas większą chrupkością i jaśniejszą barwą.
Jeżeli chodzi natomiast o zawartość skrobi, to powinna zawierać się w granicach
14%, 16%. Zbyt duże „stężenie” skrobi prowadzi do niekorzystnych zmian barwnych,
oraz do zgąbczenia frytek podczas dosmażania. Ale z kolei zbyt niska zawartość
skrobi objawia się dużą zawartością tłuszczu w smażonym produkcie.
Działanie cukrów redukujących każdy widział. Otóż obrane i pokrojone
ziemniaki o dużej zawartości owych cukrów mają tendencje do szybkiego
brązowienia. Z tego powodu ziemniaki stosowane do produkcji frytek powinny mieć
zawartość cukrów redukujących poniżej 0,5%. W przeciwieństwie do poprzednich
czynników, na zawartość cukrów w bulwach ziemniaczanych można wpływać. Po
pierwsze poprzez odpowiednie przechowywanie, w temperaturze 4 do 60 C i w
powietrzu o wilgotności względnej 85 do 90%, można ograniczyć naturalny wzrost
zawartości cukrów. Po drugie w celu zmniejszenia zawartości cukrów redukujących
stosuje się kondycjonowanie, czyli kilku dniowe przechowywanie ziemniaków w
temperaturze 10 do 20 C. Innym sposobem stosowanym łącznie luz zamiast
kondycjonowania jest wymywanie krochmalu (skrobi), czyli przemywanie
ziemniaków wodą o temperaturze ok. 40 C.
Ideał ziemniaka powinien mieć wymiary: co najmniej 55 na co najwyżej 2,6.
Czyli długość bulw > 55 mm oraz głębokość oczek < 2,6 mm.
1.2. Obróbka wstępna
Całą technologie frytek z grubsza można podzielić na trzy etapy (rysunek 1):
obróbkę wstępną, technologiczną oraz zamrażanie i pakowanie.
Transport ziemniaków zanim trafi na linie produkcyjną musi zostać przebrany i
sklasyfikowany. Temu celowi służy kalibrowanie, które do celowo ma pozwolić tylko
bulwom o odpowiednio dużych rozmiarach trafić do obierania, co w efekcie
końcowym doprowadzi do zmniejszenia strat obierania.
Następnie ziemniaki trzeba obrać, umyć i pokroić. Obieranie bezpośrednio
kształtuje całkowity koszt przerobu i cenę wyrobu. Obrane bulwy nadepnie poddaje
się doczyszczaniu. Proces ten jest ściśle powiązany z poprzednim procesem, obieranie.
Im bardziej będziemy chcieli zmniejszyć straty surowca podczas obierania, tym
będziemy mieli więcej pracy podczas czyszczenia ziemniaków. Ponieważ nigdy nie
ustrzeżemy się przed drobnymi niedoskonałościami w budowie i kształcie bulw
ziemniaczanych, im cieniej będziemy obierać, tym częściej pozostaną niedobrane
Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr
2
drobne oczka i wgłębienia.
Czyszczenie jest zdaje się jedynym
procesem produkcyjnym z którego nie
można wyeliminować czynnika
ludzkiego. Po oczyszczeniu
ziemniaków ktoś po prostu musi
siedzieć przy taśmociągu i szukać
troszkę gorszych jakościowo bulw.
1.3. Obróbka technologiczna
Obrane, oczyszczone, pokrojone
i posortowane słupki ziemniaków
trafiają do blanszowania (2 do 4 minut
w wodzie o temperaturze 80 do 90 C),
które ma na celu inaktywacje
enzymów.
Następnie frytki zostają
częściowo lub w pełni usmażone. W
zasadzie konfiguracja blanszowania i
smażenia jest tajemnicą producenta.
Wiadomo, że w zależności o gatunku
ziemniaków i przeznaczenia wyrobu
możliwe SA trzy kombinacje:
• blanszowanie i
zamrożenie
• częściowe podsmażenie i
zamrożenie
• blanszowanie,
podsmażenie i
zamrożenie
Jak widać możliwości jest wiele,
zważywszy, że każdy z tych procesów
Rysunek 1: Klasyczny schemat procesu przemysłowej
można przeprowadzać w różnym
produkcji mrożonych frytek [4].
stopniu i różnych warunkach.
Tak czy inaczej po smażeniu trzeba usunąć tłuszcz z frytek i przeprowadza się tą
operacje za pomocą sit wibracyjnych i/lub nawiewu gorącego powietrza. Następnie
frytki trzeba szybko schłodzić do temp 4 – 5 C.
1.4. Zamrażanie
Jednym z ostatnich procesów technologicznych jest zamrożenie wychłodzonych
frytek. Co przeprowadza się specjalnie do tego celu skonstruowanych urządzeniach (o
nich więcej w rozdziale 2). Ważne jest by frytki po zamrożeniu miały konsystencje
twardą i sypką, oraz by wyrób spełniał możliwie najwyższe kryteria jakościowe,
ustalone przez producenta, a pośrednio przez nas samych.
Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr
3
1.5. Dozowanie i pakowanie
Dozowanie i pakowanie, dzięki poprawnemu zamrożeniu frytek, przebiega w
zupełnie zautomatyzowany sposób. Ważne jest żeby frytki były pakowane w
temperaturze nie mniejszej niż -5 C
2. Metody zamrażania frytek
Rysunek 2; Urządzenia zamrażalnicze [5].
Na rysunku 2 widać podział urządzeń zamrażalniczych. Ze względu na charakter
produktu, jakimi są frytki, w procesach produkcyjnych frytek stosuje się aparaty
powietrzne oraz kriogeniczne.
2.1. Aparaty taśmowo tunelowe
Urządzenia te należą do najprostszych, najtańszych i najmniej efektywnych przy
masowej produkcji frytek. Spotyka się aparaty jedno, dwu i trzy taśmowe. Układ
trzytaśmowy pozwala dobierać czasy „omrażania”, „wymrażania” i „domrażania”
niezależnie od siebie (oczywiście jeżeli poszczególne taśmy mają osobno regulowany
napęd).
Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr
4
2.2. Aparaty taśmowo spiralne.
Rysunek 3; Taśmowo spiralny tunel zamrażalniczy firmy STARFROST, po lewej urządzenie w trakcie budowy,
po prawej rysunek poglądowy.
Spiralne urządzenia zamrażalnicze znalazły bardzo szerokie zastosowanie w
procesach technologicznych żywności, i szczególnie cieszą się dużym powodzeniem
przy produkcji frytek. W stosunkowo nie dużej kubaturze udało się pomieścić
relatywnie bardzo dużo zamrażanego produktu. Otóż obracający się bęben nawija na
siebie taśmę o specjalnej budowie, niosąc ze sobą np. frytki. Możliwe są dwa sposoby
cyrkulacji powietrza wewnątrz takiej komory zamrażalniczej (rysunek 4). Ze względu
na zmniejszoną osuszkę produktu stosuje się obieg powietrza w przeciwprądzie do
transportowanych frytek (rysunek 3, rysunek poglądowy; frytki wjeżdżają do tunelu
na dole i wyjeżdżają górnym otworem).
Rysunek 4; Równoległy (po lewej) oraz prostopadły (po prawej) obieg powietrza [3].
Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr
5
W początkowym okresie stosowania
tego typu urządzeń głównym problemem
konstrukcyjnym była taśma, która
poddawana zginaniu, skręcaniu i
rozciąganiu dość szybko ulegała
zniszczeniu. Rozwiązaniem problemu
okazała się specjalna konstrukcja taśmy
pozwalająca na wyginanie i skręcanie w
żądanych kierunkach, oraz specjalny układ
rolek odwracający taśmę tak by raz jedna
strona była u góry a raz druga. Ponad to
ważnym elementem był mechanizm
(rysunek 5) pozwalający na naciągnięcie
taśmy tak by nie ślizgała się po bębnie
oraz kompensujący długość taśmy przed
wspomnianym układem odwracającym.
Nowym rozwiązaniem, które
pozwoliło uniknąć kłopotów z naciągiem i
kompensacją długości taśmy okazał się
tunel spiralny „Gyro Freeze Compact”
produkcji Frigoscandia (rysunek 6).
Rysunek 5; Mechanizm naciągu i kompensacji
długości taśmy [3].
Rysunek 6; Aparat Gyro Freeze Compact [2]
Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr
6
W powyższym rozwiązaniu
technicznym udało się pozbyć bębna jako
takiego oraz mechanizmu odwracającego
taśmę. Taśma o specjalnym kształcie i
budowie (rysunek 7) nawijając się spiralnie
sama siebie poprzez ruch obrotowy
podstawy tworzy bęben który spełnia tą
samą funkcję jak w standardowych
aparatach spiralnych.
Rysunek 7; Zwoje taśmy ułożone na sobie jeden na
drugim [2].
2.3. Zamrażanie fluidyzacyjne.
Technologia zamrażania fluidyzacyjnego doskonale sprawdza się w zamrażaniu
frytek. Aparaty fluidyzacyjne cechują się dużo większą w porównaniu do aparatów
taśmowo rynnowych wydajnością masową produktu. Masa słupków ziemniaczanych
doskonale nadaje się do utworzenia warstwy fluidyzacyjnej, co tym bardziej ułatwia
wszelkie sposoby regulacji i modernizacji tunelów wykorzystujących zjawisko
fluidyzacji.
Rysunek 8; Tunel fluidyzacyjny Starlite IQF , firmy STARFROST.
Podobnie jak w aparatach taśmowo tunelowych istnieje możliwość
zainstalowania kilku taśm z osobnymi napędami, tak by regulować niezależnie czasy
poszczególnych etapów zamrażania (rysunek 8). Elastyczność procesu zamrażania w
połączeniu z dużą wydajnością masową pozwala w łatwy sposób dostosować się do
całego cyklu technologicznego
Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr
7
2.4. Zamrażanie kriogeniczne.
Zamrażanie kriogeniczne pomimo swoich wszystkich bardzo poważnych zalet
niestety nie znalazło szerokiego zastosowania w przemysłowej produkcji frytek. Po
pierwsze przy wydajnościach rzędu 10 t/h i więcej metoda ta staje się szalenie
nieekonomiczna. Szacuje się, że na 1 kg produktu trzeba zużyć ok. 1,5 kg czynnika
niskowrzącego [1]. Po drugie bardzo ciężko dostosować urządzenie kriogeniczne do
zmiennych warunków produkcyjnych (mała elastyczność wydajnościowa). Jednakże
w szczytowych okresach sezonu tunele kriogeniczne bardzo skutecznie pokrywają
niedobór mocy przerobowej konwencjonalnych urządzeń i właśnie w tych wypadkach
technika kriogeniczna staje się niezwykle pomocna, również przy produkcji frytek
3. Przechowywanie.
Prawidłowo wyprodukowane i zamrożone frytki zachowują swoje najlepsze
walory przez długi czas. Zaliczane są do produktów wysokiej trwałości. W temp -18 C
mogą być przechowywane do 15 miesięcy, w temperaturze poniżej -18 C do 24
miesięcy, a w temperaturze -12 C do 9 miesięcy [5].
4. Podsumowanie.
Jak widać spożycie frytek i co za
tym idzie ich produkcja ma się na
bardzo dobrym, wysokim poziomie.
Można się spodziewać, że oprócz
modernizacji procesów
technologicznych producenci co raz
bardziej zaczną ingerować w surowiec,
starając się wyhodować taką odmianę
ziemniaka która pozwoli na jeszcze
większe zyski (lub na jeszcze mniejsze
straty). Jedno jest pewne, chłodnictwo
i technologie zamrażania są pewnej
pozycji. Wszystkie zabiegi
technologiczne pójdą na marne jeżeli wyrób nie zostanie odpowiednio przechowany i
w odpowiednim stanie dostarczony nam na talerz.
Literatura:
1. Chorowski M.: „Technologie kriogeniczne – wykład”, Politechnika
Wrocławska, Wydział Mechaniczno Energetyczny
2. Materiały promocyjne FRIGOSCANDIA „The best is even Belter;
The next generation spiral freezer, chiller & proofer”
3. Postolski J., Gruda Z.: Zamrażanie żywności.Warszawa:
Wydawnictwo Naukowo Techniczne 1985
4. Postolski J.: Przemysłowa produkcja mrożonych frytek cz. 1.
„TChiKl”. 2002 nr 8, s. 278-285
5. Postolski J.: Przemysłowa produkcja mrożonych frytek cz. 2.
„TChiKl”. 2002 nr 9, s. 339-343
Jakub Muszyński, SUChKl, sem IX mgr
8