Nowe technologie w produkcji mrożonych owoców warzyw i ich…

WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAśANIA
Temat seminarium:
‘Nowe technologie w produkcji mroŜonych
owoców, warzyw i ich przetworów.’
MAKOWSKI TOMASZ
Sem. IX, SUChiKl
1) Wstęp.
Aby uzmysłowić sobie jak waŜną dziedziną jest produkcja mroŜonych warzyw i owoców,
wystarczy spojrzeć na poniŜsze tabele. Ukazują one nam wielkość zbioru wyŜej wymienionych w
czterech kolejnych latach 2001 – 2004.
ZBIORY OWOCÓW W POLSCE (PODANE W TYSIĄCACH TON)
ZBIORY WARZYW GRUNTOWYCH W POLSCE (TYS. TON)
2
Udział przetwórstwa w zbiorach wybranych owoców i warzyw w Polsce
(Średnia z lat 2001-2005)
PowyŜszy diagram, przedstawia nam udział przetwórstwa wśród wybranych warzyw i owoców.
Jak widzimy wśród niektórych udział przetwórstwa sięga 80%. Oczywiście mówiąc o
przetwórstwie nie mamy na myśli wyłącznie zamraŜania, jednakŜe stanowi ono dość potęŜną
jego część.
Jak kaŜdy inny proces technologiczny, tak i produkcja mroŜonych warzyw i owoców jest ciągle
udoskonalana. Celem tego jest zapewnienie optymalnej jakości wytwarzanych produktów,
moŜliwej do osiągnięcia z przetwarzanych surowców. Poza tym ciągły rozwój tych procesów, ma
na celu podniesienie ekonomicznej efektywności produkcji i rozszerzenie oferty rynkowej.
Postęp ten uzyskuje się przez stałe doskonalenie praktycznie wszystkich operacji i procesów
cyklu produkcyjnego.
Etapy produkcji mroŜonych owoców, warzyw i ich przetworów:
•
organizacja zaplecza surowcowego, zbiorów i dostaw
•
sortowanie surowców
•
obieranie i czyszczenie
•
blanszowanie
•
zamraŜanie
• dozowanie i pakowanie
3
2) Organizacja zaplecza surowcowego, zbiorów i dostaw.
Tendencje w podwyŜszaniu jakości dostarczanych surowców, polegają na zwiększaniu roli
przetwórni i wkraczaniu jej na plantacje. Osiągane jest to poprzez:
•
zatrudnianie specjalistów od biotechnologii i inŜynierii genetycznej
•
dostarczanie plantatorom materiałów siewnych
•
wyznaczanie i kontrola terminów siewu i zabiegów uprawowych
•
zapewnienie odpowiedniego parku maszynowego, umoŜliwiającego szybki zbiór
•
zapewnienie transportu surowców do przetwórni
•
bazy przetwórcze firm zlokalizowane jak najbliŜej plantacji
Celem tych zabiegów jest podwyŜszenie jakości surowców, co osiągane jest poprzez:
•
zapewnienie odpowiedniej ilości surowców w odpowiednim czasie
•
zapewnienia dostarczania odpowiednich i jednolitych odmian surowców
•
zapewnienie wysokiej jakości dostarczanych warzyw i owoców
wysoka jakość surowców = wysoka jakość zamroŜonych produktów
3) Sortowanie surowców
JuŜ od kilkunastu lat sortowanie ręczne, jako proces mało wydajny i nieekonomiczny jest
zastępowane przez inne metody. Ujednolicanie stopnia dojrzałości przerabianych surowców,
realizowane jest przez urządzenia elektroniczne:
•
elektrometrycznego pomiaru barwy powierzchni surowców, niezaleŜny od ich wymiarów,
kształtu i stopnia wilgotrności
•
pełna automatyzacja tych urządzeń połączonych z precyzyjnymi urządzeniami
zgarniakowymi
•
ograniczenie stosowania ze względu na cenę
4
4) Obieranie i czyszczenie
TakŜe i w tym etapie produkcji mroŜonych warzyw i owoców zanotowano znaczny postęp,
poprzez:
•
ciągłe udoskonalanie konstrukcji tych urządzeń jak i parametrów ich pracy
•
wdroŜenie dwufazowego przerobu owoców delikatnych (czarne i czerwone porzeczki,
jagody, borówki, poziomki)
•
przerób warzyw korzeniowych metodą parową – krótkotrwałe (90 - 240s) sparzanie
produktów parą wysokopręŜną (0.6 – 1.0 MPa) a następnie mechaniczne oddzielanie
skórki.
•
modyfikacje klasycznych metod termicznych (obieranie po zamroŜeniu, obieranie w
podczerwieni, obieranie w warunkach próŜniowych)
PoniŜszy schemat przedstawia typową linię do dwufazowego przerobu owoców delikatnych, na
przykładzie porzeczek.
ZamroŜone w pierwszej fazie owoce przechodzą przez pochylony, rotujący bęben wyłoŜony
drewnianymi listwami lub Ŝłobkową gumą. Jagody są tu oddzielane od szypułek i zostaje z nich
otarty okwiat, po czym są one podawane do oczyszczalni wentylatorowej. Wentylator zasysa
jagody z lekkimi zanieczyszczeniami, a cząstki cięŜkie pozostają. Elementy lekkie oddzielane są
od jagód w cyklonach, a jagody przesuwają się po sitach, które sortują je na trzy frakcje
5
wielkościowe. Wyselekcjonowany do dalszego przerobu owoc, jest podawany na separator
spiralny, gdzie eliminowane są jagody zgniecione lub odkształcone. Następnie sortownik
elektroniczny oddziela jagody niedostatecznie wybarwione.
5) Blanszowanie
Przez blanszowanie rozumiemy kaŜdy proces cieplny, powodujący inaktywację enzymów
tkankowych. Zabieg ten pozwala zachować naturalne walory sensoryczne przerabianych
surowców. Przeprowadzanie tej operacji jest konieczne przy przerobie warzyw wykazujących po
zbiorze aktywny metabolizm.
W tradycyjnym wykonaniu ma on powaŜne wady:
•
najbardziej energochłonny proces (ogrzewanie i schładzanie duŜej masy surowca)
•
duŜa masa ścieków
Z tego powodu, prowadzone są badania nad innymi procesami, eliminującymi konieczność
tradycyjnego blanszowania:
•
stosowanie
inhibitorów
chemicznych,
blokujących
reakcje
enzymatyczne
w
przerabianych warzywach
•
radykalne
obniŜanie
temperatury
przechowywania
zamroŜonych
warzyw
nie
blanszowanych do temperatury ok. - 80◦C
Metody te póki co nie są jednak stosowane, ze względu na trudności techniczne jak i na ich
nieekonomiczność. Dlatego, równolegle do tych badań, trwają intensywne wysiłki nad
udoskonalaniem przemysłowych metod blanszowania. Są one nastawione, na zapewnienie
bardziej równomiernego rozkładu ciepła i identycznego czasu procesu w całej masie produktów,
niezaleŜnie od zmiennego obciąŜenia urządzenia.
DuŜym
osiągnięciem,
było
wprowadzenie
do
praktyki
przemysłowej
blanszowników
zawierających zintegrowane systemy schładzania i ogrzewania. Za pomocą tej metody, moŜna
zaoszczędzić około 60% energii niezbędnej do podgrzania produktów do temperatury
blanszowania i zredukować zuŜycie wody w tym procesie o 90%. Praca tego typu urządzeń,
polega głównie na wstępnym ogrzaniu nowych partii surowców gorącą wodą, podgrzewaną w
trakcie chłodzenia surowca zblanszowanego.
6
Urządzenie tego typu, przedstawia poniŜszy schemat:
6) ZamraŜanie
Największym przełomem racjonalizacji procesów przemysłowego zamraŜania produktów
luzem wniosła fluidyzacyjna metoda zamraŜania. W miejsce Ŝmudnego i pracochłonnego,
parogodzinnego procesu mroŜenia na sitach i stelaŜach oraz jeszcze trudniejszego rozbijania
bloków i zlepieńców ,owoce i warzywa popłynęły przez aparat strumieniem, zamraŜając się w
formie sypkiej w ciągu kilku minut.
Zasadniczą cechą tej metody, jest omywanie
poszczególnych cząstek produktów strumieniem powietrza, przedmuchiwanym z dołu do góry
przez warstwę surowców, przemieszczanych na taśmie.
Główne zalety:
•
szybkość procesu – kilka minut w tunelu w miejsce kilkugodzinnego zamraŜania na sitach
i stelaŜach
•
jakość – owoce zamraŜane są w formie sypkiej, brak konieczności rozbijania bloków i
zlepieńców
7
•
kilkakrotnie wyŜsze współczynniki α niŜ w tunelach owiewowych (ok. 130 -180, przy 10
– 40 W/m2K przy zamraŜaniu tradycyjnym)
•
łatwiejsze składowanie, porcjowanie i pakowanie produktów zamroŜonych luzem, lepsze
wykorzystanie pojemności chłodni
Wady:
•
wraŜliwość na wszelkie zmiany tj. nie rytmiczność podawania surowca, lub skierowanie
do przerobu surowców o obniŜonej jakości
•
wydajność zaleŜy od wymiarów zamraŜanych produktów i maleje wraz ze wzrostem ich
cząstek
W dzisiejszych czasach, bardzo popularną jest wersja tunelu fluidyzacyjnego dwutaśmowego w
układzie kaskadowym. Tego typu urządzenie, przedstawione jest na poniŜszym schemacie:
SBL 4L8N firmy SAMIFI-BABCOCK
Na taśmie I zwanej taśmą omraŜania, zamarza woda powierzchniowa i cienka warstwa
powierzchni cząstek, zaś na taśmie II następuje ich pełne zamroŜenie do temperatury ok. - 18◦C.
8
Dane techniczno- eksploatacyjne (temp. początkowa +20◦C temp. końcowa -18◦C)
Obecnie 90% owoców i warzyw zamraŜanych jest metodą fluidyzacyjną.
Inne metody zamraŜania warzyw, owoców i ich przetworów:
•
zamraŜanie kontaktowe – produkcja soków i przecierów owocowych i warzywnych
•
zamraŜanie w urządzeniach kriogenicznych
o aparaty LIC – przy uŜyciu ciekłego CO2
o aparaty LIN – przy uŜyciu ciekłego azotu
7) Dozowanie i pakowanie
W celu zapewnienia zakładanej funkcji ochronnej, opakowanie musi wykazywać określone
cechy uŜytkowe:
•
odporność na czynniki zewnętrzne i składniki produktów
•
nieprzepuszczalność wobec pary wodnej, pary wodnej i lotnych substancji aromatycznych
•
stałość podstawowych właściwości w szerokim zakresie temperatury
•
moŜliwość formowania, dozowania i pakowania w urządzeniach mechanicznych i
automatycznych
•
niska cena
9
Proces pakowania integralnie wiąŜe się z operacją dozowania. W określonych warunkach
produkcyjnych, wszystkie związane z tymi procesami czynności (formowanie opakowań,
dozowanie i zamykanie napełnionych jednostek) wykonuje się w urządzeniach automatycznych,
lub na wyspecjalizowanych liniach pakowania. Zapewnia to duŜą wydajność i niski koszt
jednostkowy tej fazy produkcji.
Dozowanie produktów moŜe odbywać się poprzez odmierzanie objętości lub masy, przy czym z
uwagi na duŜą zawartość wody w zamroŜonych owocach i warzywach ich gęstość ma wartość
zbliŜoną do 1kg/dm3, co umoŜliwia ustalenie mniej więcej stałej relacji pomiędzy masą i
objętością róŜnych produktów.
8) Przykłady innowacyjnych technologii:
•
‘komputerowy groszek’
•
smaŜone pierścienie z cebuli, formowane metodą ekstruzji
•
usuwanie pestek z wiśni po ich wcześniejszym zamroŜeniu
•
stosowanie niewielkiej ilości ‘uszlachetniaczy’ dla polepszenia walorów sensorycznych
produktów
•
produkcja zamroŜonej kostki z pomidorów bez skórki
10
Literatura:
•
J. Postolski: ‘Postęp technologiczny w produkcji mroŜonych owoców, warzyw i ich
przetworów’, seria artykułów na łamach TCHiK, rok 2001
•
Z. Gruda, J. Postolski: ‘ZamraŜanie Ŝywności’. Wyd. III, WNT W-wa 1999
•
Źródła internetowe
11