140375688 Afumarea Cursul 4

Embed Size (px)

Citation preview

  • AFUMAREA

    Afumarea este o metod mixt de conservare, bazat i pe aciunea cldurii care produce deshidratarea parial.

    Din punct de vedere fizic, fumul este un aerosol ce cuprinde cca. 200 de componeni chimici, dintre care mai importani pentru conservare sunt: acidul formic, acidul acetic, aldehidele, cetonele, alcoolii, hidrocarburile aromatice,etc.

    n funcie de temperatura fumului, se deosebesc urmtoarele tipuri de afumare:

    afumarea la rece, 20-30C, timp de 10-15 zile, se aplic la carne i pete;

    afumarea cu fum cald, 60-70C; dureaza cel mult 18 ore;

    afumarea cu fum fierbinte, 90-170C (sau hiuire), dureaz 180 de minute. Se aplic la mezeluri i semipreparate din carne.

    n prezent, se aplic din ce n ce mai mult afumarea n cmp electrostatic i afumarea cu lichid de afumare. Lichidul de fum se obine prin captarea fraciunii mijlocii a fumului ce rezult prin arderea rumeguului, din care se nltur compuii nedorii (mai ales cei cancerigeni).

    Industria crnii cuprinde o varietate de sortimente de produse din carne, dintre care afumturile ocup un rol important.

    rile care n anul 2011 erau mari productoare de carne, sunt prezentate n figura 1.

    Afumarea, ca metod de conservare, are la baz principiul abiozei prin aciunea substanelor antiseptice din fum (chimiobioza) i, n msur mic, i principiul xeroanabiozei, prin deshidratarea parial a produselor.

    Afumarea de scurt durat este considerat ca o metod de ameliorare a capacitii de conservare, n care caz se asociaz cu alt metod de conservare (coacere, pasteurizare, srare) i de mbuntire a proprietilor senzoriale

    Natura i compoziia chimic a fumului

    Fumul, ca aerosol produs n generatoarele de fum clasice, rezult dintr-un proces de ardere complet a rumeguului cuplat cu o distilare uscat - piroliza.

  • Componentele lemnului (rumeguului) care intervin n producerea fumului sunt celuloza, hemiceluloza i lignina.

    Din punct de vedere chimic, fumul conine (tab. 1): acizi organici, compui carbonilici (aldehide i cetone), alcooli, fenoli i esteri ai fenolului, hidrocarburi aromatice, compui heterocicli.

    n fumul-aerosol se pot gsi n suspensie rumegu nears, cenu i funingine, ndeprtarea acestora presupunnd purificarea fumului prin intermediul decantoarelor umede aezate la generatorul de fum.

    Depunerea componentelor utile din fum la suprafaa produselor supuse afumrii este influenat de:

    concentraia substanelor utile din fumul-aerosol,

    starea suprafeei produsului,

    viteza mediului de afumare (amestec aer-fum) i temperatura acestuia,

    durata afumrii.

    Penetrarea substanelor utile de la suprafaa produsului n interiorul acestuia va fi influenat de:

    structura i compoziia chimic a componentelor depuse;

  • felul afumrii i durata acesteia; structura i compoziia chimic a produsului supus afumrii;

    natura membranei (acolo unde exist), umezeala relativ a fumului.

    Viteza de ptrundere a componentelor utile din fum n produse este mai mare la produsele fr membrane, iar n cazul celor n membrane, permeabilitatea cea mai mare o au membranele naturale i semisintetice fa de membranele sintetice (pe baz de poliamide).

    Ptrunderea componentelor fumului n produs

    O parte din substanele depuse la suprafaa produsului difuzeaz n masa acestuia, conferindu-i gust i aroma specific.

    Astfel, la afumarea cald se acumuleaz aceeai cantitate de fenoli care se acumuleaz n timp dublu la afumarea rece.

    La produsele introduse n membrane naturale, ptrunderea fenolilor este mai rapid i mai intens dect la cele mbrcate n membrane artificiale.

    Se constat o ptrundere mai intens a fenolilor n preparatele care conin mai mult grsime. Fumul cu umiditate relativ mai mare ptrunde mai intens dect fumul mai uscat.

    Astfel la afumarea salamului de durat, ptrunderea componenilor fumului se face foarte intens. De remarcat c coninutul de substane utile este diferit n funcie de stratul considerat.

    Chiar dup o perioad mai mare de afumare nu se realizeaz egalizarea concentraiei componentelor n toate straturile.

    Efectul antioxidant i bactericid al fumului

    Efectul antioxidant al fumului

    Aciunea antioxidant a fumului se datoreaz fenolilor care intervin n reaciile nlnuite, reacionnd cu radicalii liberi formai:

    n funcie de aciunea antioxidant, componenii fumului au fost clasificai n urmtoarele grupe (tabelul 2).

    Efectul bactericid al fumului este n funcie de temperatura i durata de afumare, precum i de densitatea fumului. La afumarea cald efectul bactericid mai pronunat l are la temperatura de 100C.

  • La afumarea rece, efectul bactericid l exercit numai componentele fumului i de aceea, i gradul de sterilizare este mult mai redus la afumarea rece, n comparaie cu afumarea cald.

    Efectul bactericid al unor componente ale fumului (i, n special la afumarea rece) este intensificat prin scderea pH-ului produsului, datorit acumulrii unor produi cu caracter acid (pH-ul scade cu 0,4...0,5 uniti).

    Efectul bactericid al componenilor fumului (tabelul 3) se consider n raport cu efectul fenolului considerat, egal cu 1, microorganismul testat fiind Staphylococus aureus.

    La produsele de carne, transformrile importante se refer la denaturarea proteinelor prin coagulare, ceea ce determin o pierdere a capacitii de hidratare.

    Se separ suc, care trece n lichidul de nsoire mpreun cu o serie de alte componente solubile.

    Carnea devine fibroas i se reduce digestibilitatea proteinelor.

    Scade, n acelai timp, i valoarea nutritiv prin distrugerea n proporie de pn la 25% a aminoacizilor, n special a aminoacizilor cu sulf i a lizinei.

    Caracteristicile texturale ale crnii se modific i prin hidroliza colagenului i solubilizarea gelatinei rezultate.

    Prin nclzire, grsimile se topesc, se pot oxida cu formarea de produi de rncezire.

    Culoarea crnii se modific datorit proceselor oxidative cu formarea din mioglobin a unor produi cu coloraie brun. Adaosul de nitrii imbuntete coloraia.

    Efectul afumrii asupra principalilor nutrieni

  • Reacii de formare a compuilor de arom n produsele alimentare care sufer tratament termic.

    Intensificarea, respectiv formarea aromei produselor alimentare n timpul diferitelor tratamente termice ar fi rezultatul:

    Aciunii directe a cldurii asupra proteinelor;

    Aciunii directe a cldurii asupra unor componente solubile n ap;

    Reaciilor de mbrunare neenzimatic;

    Degradrii termooxidative a grsimilor.

    Aciunea direct a cldurii asupra proteinelor

  • Aceast aciune a fost studiat n special pe carne, unde s-a constatat c, n perioada tratamentului termic i n special a tratamentului termic umed, au loc o serie de modificri fizice i chimice.

    ncepnd cu temperaturi de 30C se iniiaz degradarea proteinelor.

    ntre 35...50C actomiozina se depliaz ceea ce are drept consecin o cretere a valorii pH-ului de la 5,5 la 6.

    Cele mai multe dintre proteine sunt coagulate ntre 55...80C.

    La temperaturi peste 90C se elibereaz H2S din gruprile SH ale proteinelor miofibrilare.

    Aciunea direct a cldurii asupra componentelor solubile n ap

    i aceast aciune a fost, de asemenea, studiata mai bine n cazul crnii, caz n care s-a constatat formarea de NH3 i CO2, amoniacul putnd interveni n aroma crnii.

    Sub 100C, amoniacul se formeaz din gruparea aminic a glutaminei, iar CO2 provine din glutation.

    La temperaturi mai mari de 100C, NH3 i CO2 provin din dezaminarea i decarboxilarea aminoacizilor liberi.

    Din aminoacizi cu sulf se poate elibera H2S.

    Reaciile de mbrunare neeenzimatic

    Reaciile de mbrunare neenzimatic sunt nsoite de formarea substanelor de arom, dar cantitatea de substane de aroma format este mic n comparaie cu cantitatea de pigmeni bruni.

    Componentele de arom sunt formate din produse intermediare obinute prin reacii secundare, cum ar fi:

    ciclizarea derivailor oligosubstituii, aminelor, derivailor carbonilici i carboxilici;

    condensarea derivailor carbonilici volatili cu aminele, respectiv derivaii sulfurici etc;

    degradarea Strecker a aminoacizilor;

    aldolizarea aldehidelor, n special n prezena aminelor;

  • descompunerea spontan sau termic a pigmenilor bruni sau a bazelor intermediare Schiff;

    legarea compuilor de miros nedorii n derivai de arom neutrali cu arom modificat.

    Dintre reaciile de mbrunare menionate o poziie central o prezint reaciile Maillard (figura 2), iar n cadrul reaciilor Maillard cele mai importante ci pentru obinerea compuilor de arom sunt: reacia de ciclizare, degradarea Strecker, reacia de aldolizare.

    Fig. 2. Reprezentarea schematic a reaciilor de tip Maillard

  • Reacia de ciclizare

    Prin ciclizare se formeaz heterocicli ce au o contribuie important la formarea aromelor produselor alimentare care au suferit tratamente termice. Principalele surse de heterocicli din produsele alimentare sunt artate n figura 3.

    Fig. 3. Principalele surse de heterocicli care intervin n aroma produselor alimentare

    Degradarea Strecker

    Aceast degradare a aminoacizilor este una dintre cele mai importante etape ale reaciei Maillard, productoare de substane de arom.

    Aminoacizii, sunt transformai n final n aldehide iar aceti compui, precum i cei rezultai din degradarea zaharurilor, joac un rol important n formarea heterociclilor.

    Mecanismul degradrii Strecker este cel prezentat n figura 4.

  • Prin degradarea Strecker a unor aminoacizi se formeaz aldehide.

    Aldehidele formate prin degradarea Strecker pot participa n continuare la reaciile de mbrunare tip Maillard, cu consecinele care decurg de aici n ceea ce privete formarea compuilor de arom.

    Fig. 4. Mecanismul degradrii Strecker

    Reacia de aldolizare

    Aceast reacie poate modifica substanial aroma produs prin tratament termic, mecanismul de aldolizare fiind prezentat n figura 5.

    Reaciile de aldolizare afecteaz calitatea senzorial a produselor alimentare pe dou ci:

  • Aldehidele inferioare cu mas molecular mic, cu miros de rnced sunt transformate n compui cu mas molecular mare, nevolatili.

    Aldehidele cu mas molecular mic pot fi ndeprtate din sistem nu numai prin reacia de aldolizare ci i prin legare direct de proteine, cnd se formeaz iari compui nevolatili.

    Aceast proprietate de combinare a aldehidelor inferioare cu proteinele este folosit pentru modificarea mirosului de rnced al lipidelor autooxidante.

    n condiiile n care produii de descompunere ai acestora reacioneaz cu proteinele la nclzire, se vor forma precursori cu arom neutral, n principal baze Schiff, astfel c mirosul de rnced dispare.

    Aceti produi intermediari, incolori (sau aproape incolori), sunt rapid transformai n prezena aerului, formndu-se pigmeni macromoleculari bruni cu arom neutr.

    Totodat se formeaz o cantitate mic de substane active de arom, prin reacii de aldolizare (figura 6).

    Degradarea termic a zaharurilor

    Termoanaliza gravimetric a zaharurilor arat c, la temperaturi cuprinse n intervalul 100...130C, acestea pierd apa legat fr ca structura lor s fie modificat.

    O dat cu creterea temperaturii la 150...180C, din zaharuri se elimin o molecul de H2O i se formeaz furfural de pentoze i hidroximetilfurfural din hexoze. Aceti doi compui sufer degradri ulterioare la temperaturi mai ridicate.

    Oxidarea termic a lipidelor

    Principalele transformri pe care le sufer lipidele din carne n timpul procesului de afumare sunt degradrile oxidative, n urma crora se formeaz compui toxici cu gust i miros neplcut. Aceste degradri au loc n 2 etape:

    Hidroliza lipidelor descompunerea esterilor naturali n componentele constitutive acizi graii alcool;

    Oxidarea propriu zis.

    Hidroliza grsimilor

  • Hidroliza grsimilor const n descompunerea lor n acizi grai i glicerin, n urma fixrii moleculei de ap pe cea de triglicerid, dup urmtoarea schem:

    Procesul hidrolitic:

    se desfoar progresiv;

    este favorizat de cldur i lumin;

    indicele de aciditate crete n urma hidrolizei, acumulndu-se acizi grai liberi, volatili, inferiori, care imprim gust i miros neplcut grsimii;

    la grsimea proaspt, hidroliza este mai alert datorit coninutului ridicat de ap (8-9%) i enzime;

    La grsimea topit hidroliza este mai lent datorit coninutului redus n ap (sub 1%) i lipsa enzimelor.

    Oxidarea propriu zis

    Alterarea oxidativ a grsimilor este fenomenul cel mai frecvent ntlnit.

    Viteza oxidrii crete numrul dublelor legturi din molecula de acizi grai nesaturai este mai mare.

    Oxidarea acizilor grai nesaturai i a esterilor este accelerat sub influena luminii, radiaiile infraroii i vizibile fiind mai puin eficace n comparaie cu cele ultraviolete.

    Reaciile de oxidare includ 3 etape:

    Iniiere: cu formare de radicali liberi sau de peroxizi. Aceste reacii au energie de activare mare i sunt stimulate de temperatur, lumin i urme de ioni metalici.

    Propagare: oxidarea lipidelor de ctre O2, acumulare de peroxizi. Energia deactivare este n acest caz foarte mic.

    ntrerupere: prin asocierea de radicali liberi, rezult compui neradicalici.

    Cum putem interveni pentru ca transformrile biochimice s fie direcionate spre creterea calitii nutritive a alimentului

    Tehnologia clasic (figura 7) de afumare prezint o serie de inconveniente din punct de vedere economic, igienico-sanitar i tehnologic.

  • Din punct de vedere economic, tehnologia clasic are urmtoarele dezavantaje:

    necesit instalaii costisitoare care ocup suprafee mari constructive;

    instalaiile au o productivitate sczut, datorit duratei mari a procesului de afumare;

    se nregistreaz un consum mare de material lemnos.

    Din punct de vedere igienico-sanitar, tehnologia clasic prezint urmtoarele dezavantaje:

    ncperile destinate afumrii se murdresc uor, necesitnd o curire atent care antreneaz consumuri de utiliti (ap, detergeni, abur) i personal de igienizare;

    o dat cu ncorporarea produselor utile din fum (produse cu aciune aromatizant, antioxidant i antiseptic) se introduc i produse neutile i toxice (hidrocarburi policiclice condensate).

    Din punct de vedere tehnologic, afumarea clasic prezint urmtoarele dezavantaje:

    produsele afumate nu sunt ntotdeauna uniforme n ceea ce privete calitatea, datorit variaiilor compoziiei fumului i datorit faptului c procesul de afumare este greu de controlat din punct de vedere al concentraiei optime a constituenilor din atmosfera de afumare, a duratei i temperaturii de afumare;

    evaluarea afumrii este dificil, deoarece diferene de la arj la arj, n funcie de aprecierea subiectiv a operatorului;

    depunerea componentelor din fum pe suprafaa produsului i penetraia acestora n produs este dependent de foarte muli factori ce nu se pot corela simultan.

    Multe din neajunsurile menionate pot fi nlturate prin utilizarea lichidelor de fum. Pentru obinerea lichidului de afumare se cunosc dou tipuri de instalaii i anume:

    Instalaia de afumare n care lichidul de afumare diluat se obine prin splarea cu ap a fumului aerosol debitat de un generator obinuit; lichidul de afumare poate fi folosit ca atare dup o prealabil filtrare prin pulp de celuloz sau se concentreaz (cu prealabil filtrare) pentru a avea un volum mai redus de transportat.

  • n anumite cazuri, concentratul se supune distilrii moleculare, pentru ndeprtarea unei pri mari din substanele volatile cum ar fi alcoolul metilic, aldehida formic, aceton etc;

    Istalaia care funcioneaz pe principiul depunerii principiilor active din fum n cmp electrostatic.

    Pe plan mondial sunt n funciune o serie de instalaii din prima categorie. O noutate n acest domeniu o prezint instalaia romneasc Banu-Oprea de obinere a lichidului de afumare (fig. 8) care prezint urmtoarele avantaje:

    Sunt valorificate ntr-o msur mai mare toate principiile din fum pn la saturarea mediului absorbant, datorit recirculrii n contracurent, cu trei faze de contact a mediului absorbant cu fumul (aerosolul);

    Datorit recirculrii permanente a mediului absorbant i a fumului, acesta din urm nu mai este necesar s fie evacuat n atmosfer ca fum uzat, deci nu se va mai produce poluarea mediului;

    Instalaia este simpl, cu consum de material lemnos (rumegu) i energie electric redus, ocup o suprafa mic, fiind uor de ntreinut i exploatat.

    Pe plan mondial sunt comercializate o serie de lichide de afumare cum ar fi: Smoked Flavor (Japonia), Royal Smoke (S.U.A.), Fumersol i Vobeol (Frana), V NIIMP, Vahtol i Minh (Rusia), EDU (Polonia), Fulirom-1 (Romnia).

    Lichidul de afumare Fulirom-1 (neconcentrat) se caracterizeaz prin urmtoarele: coninut de fenoli, min. 1000mg/l; aciditate (ca acid acetic) 0,160-0,300 mg%; pH= 4,92...5,4; densitate = 1,020; culoare brun-rocat; miros migdalat de fum; metale grele

  • n cei 20 ml lichid de afumare Royal Smoke se vor gsi 0,04 g 3,4-benzpiren, adic 0,0004 g/kg compoziie, ceea ce este sub limita admis de legislaie, n cazul folosirii lichidelor de afumare (0,03g 3,4- benzpiren/kg produs), respective sub limita coninutului de 3,4-benzpiren admis la produseleafumate clasic (
  • Textura produselor afumate:

    n cazul produselor din carne fr membran, anumii compui ai fumului cum ar fi formolul i vaporii creozotai modific structura periferic prin tbcire sau coagularea fibrelor musculare.

    Tbcirea are loc i n cazul produselor cu membran. La tbcirea membranei sau suprafeei produselor fr membran ar contribui i compuii formai ntre formol i proteine.

    Conservabilitatea produselor afumate:

    Efectul de conservare este mai puternic la suprafa. La afumare, albumina se coaguleaz, adic se adun ntr-un fel de dopuri ctre suprafaa. Astfel este impiedicat ptrunderea fumului n interior.

    Cteva pri componente ale fumului mpiedic sau inhib oxidarea grsimilor din produsele afumate, deci rncezirea lor, i contribuind, mai ales n cazul afumrii la rece, la meninerea ndelungat a savorii produselor.

    Culoarea produselor afumate:

    Avnd n vedere faptul c fumul constituie un mediu reductor i acid, acesta conduce la degradarea azotiilor i respectiv la formarea nitrozo-pigmenilor (culoare n seciune).

    Culoarea de suprafa a produselor afumate s-ar datora i reaciilor de tip Maillard (reacii ntre gruprile amino ale proteinelor i carbonilii din fum).

    Reacia Maillard, pe lng rolul benefic n formarea culorii i contribuiei la formarea aromei, intervine deteriorativ n calitatea nutriional a produselor afumate, deoarece implic aminoacizii liberi sau din structura proteinelor n formarea melanoidinelor, acestea din urma n cantitate mare acumulate n produs putnd fi toxice.

    Aspectul strlucitor al produselor mbrcate n membrane naturale sau semisintetice s-ar datora rinilor formaldehidice care se formeaz.

    n cazul preparatelor de carne n membrane naturale, la formarea luciului caracteristic ar putea contribui i combinaia dintre fenoli i grsimea din membran (fenoplaste).

    Culoarea produsului depinde de proprietile fizico chimice ale mediului de afumat adic de densitatea fumului, temperatur, umiditate, grad de dispersie, viteza i caracterul micrii fumului fa de produs. Un alt factor care determin gradul de colorare este felul membranei.

  • Membranele groase se afum mai bine dect cele subiri. Produsele din carne de porc iau o culoare mai deschis dect cele de bovine. n ce privete luciul membranei, acesta este determinat de peptizarea proteinelor.

    Srarea i zvntarea favorizeaz luciul suprafeei. Luciul este determinat i de natura chimic a produilor din fum. Influena cea mai mare n aceast privin o au rinile fenol formaldehidice.

    Culoarea de afumat este indicele principal dup care se apreciaz gradul afumrii. Aceast culoare este determinat de felul lemnelor din care se produce fumul.

    Consecine negative:

    Aciunea cancerigen a fumului:

    O problem foarte mult discutat o constituie presupunerea c fumul, n anumite condiii, ar avea o aciune cancerigen, datorit anumitor hidrocarburi din fum. Din datele existente n literatur nu se poate aprecia, dac ntr-adevar produsele afumate pot constitui sau nu un pericol pentru sntatea consumatorilor.

    Pentru condiiile actuale din fabricile de produse de carne din ara noastr se consider necesar s se ia msuri de curire periodic a gudroanelor din afumtorii i de asigurare a unei temperaturi de producere a fumului sub 300 C.

    Contaminarea cu HPA este cu att mai mare cu ct temperatura de generare a fumului este mai mare. n produs pot ajunge pn la 35-40% din nivelul total de HPA aflate la suprafaa produsului (aprox. 16 mg/kg). La afumarea industrial a preparatelor din carne, nivelul de contaminare cu substanele menionate este redus i nu prezint pericol pentru consumatori.