CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

26
CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE Afumarea este operaţia tehnologică care constă în principal în expunerea unui produs alimentar la acţiunea fumului-aerosol- rezultat prin combustia anumitor materiale lemnoase. Afumarea se face în scopul asigurării conservabilităţii, aromatizării şi formării culorii specifice. 10.1. PRODUCEREA FUMULUI Fumul pentru operaţia de afumare ia naştere prin descompunerea componentelor lemnului, prin aport de căldură, în compuşi volatili şi cărbune de lemn. Procesul de formare a fumului este o combinaţie de ardere completă şi de distilare uscată (piroliză). Cele două procese au loc simultan, primul proces desfăşurându-se în punctele de contact ale combustibilului cu aerul, iar al doilea în punctele unde combustibilul este bine încălzit însă nu dispune de o cantitate suficientă de oxigen pentru ardere. În acest caz, cca 25-30% din masa combustibilului lemnos este necesară pentru arderea completă, căldura degajată fiind folosită pentru încălzirea materialului proaspăt. Rezultă că producerea fumului este o reacţie de combustie mai puţin completă, implicând: - piroliza polimerilor conţinuţi de combustibil; - reacţii de oxidare, condensare, polimerizare Bilanţul arderii mocnite a rumeguşului este prezentat în figura 10.1. În general lemnul, respectiv rumeguşul, este format din celuloză, hemiceluloză şi lignină, componentele minore fiind răşinile şi huilele. Raportul dintre principalele componente: celuloza/lignină/ hemiceluloză =2/1/1.

Transcript of CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Page 1: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Afumarea este operaţia tehnologică care constă în principal în expunerea unui produs alimentar la acţiunea fumului-aerosol-rezultat prin combustia anumitor materiale lemnoase.

Afumarea se face în scopul asigurării conservabilităţii, aromatizării şi formării culorii specifice.

10.1. PRODUCEREA FUMULUIFumul pentru operaţia de afumare ia naştere prin descompunerea componentelor lemnului,

prin aport de căldură, în compuşi volatili şi cărbune de lemn.Procesul de formare a fumului este o combinaţie de ardere completă şi de distilare uscată

(piroliză). Cele două procese au loc simultan, primul proces desfăşurându-se în punctele de contact ale combustibilului cu aerul, iar al doilea în punctele unde combustibilul este bine încălzit însă nu dispune de o cantitate suficientă de oxigen pentru ardere. În acest caz, cca 25-30% din masa combustibilului lemnos este necesară pentru arderea completă, căldura degajată fiind folosită pentru încălzirea materialului proaspăt.

Rezultă că producerea fumului este o reacţie de combustie mai puţin completă, implicând:- piroliza polimerilor conţinuţi de combustibil;- reacţii de oxidare, condensare, polimerizare

Bilanţul arderii mocnite a rumeguşului este prezentat în figura 10.1.În general lemnul, respectiv rumeguşul, este format din celuloză, hemiceluloză şi lignină,

componentele minore fiind răşinile şi huilele. Raportul dintre principalele componente:celuloza/lignină/hemiceluloză =2/1/1.

Figura 10.1. Bilanţul arderii mocnite a rumeguşului

Page 2: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Piroliza celulozeiCeluloza cuprinde în structura sa “n” molecule de glucoză (100-10.000). Piroliza celulozei se

desfăşoară în două etape. Reacţia iniţială constă într-o hidroliză acidă, urmată de un proces de deshidratare cu formare de β-glucoză. În etapa a doua din glucoză se formează acid acetic şi omologii acestuia, apă şi ocazional mici cantităţi de furan şi fenoli. Piroliza celulozei are loc în domeniul de temperatură cuprins între 280…300 °C.Piroliza hemicelulozei

Hemiceluloza este un polizaharid (pentozani sau hexozani), care se dezagregă la temperatura de 250-275 °C. Prin piroliză pentozanilor (arabani şi xilani) se formează furfurolul, furanul şi derivaţii lor precum şi o serie de acizi carboxilici. Piroliza hexozanilor conduce la acid acetic şi omologii acestuia.Piroliza ligninei

Lignina este o macromoleculă cu structură chimică complexă şi diferită în funcţie de natura lemnului. Lignina din lemnul de esenţă tare faţă de lemnul de esenţă moale se diferenţiază prin prezenţa unui substituent metoxi în ciclul aromatic. Mecanismele posibile de piroliză ale ligninei, în funcţie de natura lemnului sunt prezente în figurile 10.2. şi 10.3.

Figura 10.2. Mecanismele posibile de piroliză ale ligninei în lemnul de esenţă moale

Page 3: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Figura 10.3. Mecanismele posibile de piroliză ale ligninei în lemnul de esenţă tareProduşii obţinuţi prin piroliza ligninei sunt foarte importanţi în determinarea aromei de fum:

fenoli, eteri fenolici (guaiacol), siringol, omologii lor şi derivaţii. În condiţiile clasice ale pirolizei, nucleele aromatice sunt stabile.

Substanţele volatile pot fi descompuse în timpul pirolizei în radicali metilenici şi hidrogenici.Dimerizarea radicalilor metilenici în etilenici urmată de polimerizare, ciclicizare şi dehidrogenare conduce la formarea de 3,4-benzpiren, figura 10.4.

Page 4: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Figura 10.4. Reprezentarea schematică a mecanismului deformare a 3,4-benzpirenului, fluorantenului şi fenantrenului

10.2. NATURA FUMULUIDin punct de vedere fizic, fumul reprezintă un aerosol format din:

- faza de dispersie care conţine 70-90% gaze necondensabile (N2, H2, O2, CO, CO2, CH4, C2H2), vapori de apă (9-19%) şi substanţe organice sub formă de vapori; - faza dispersată constă din substanţe organice sub formă de picături lichide cu φ = 0,08-0,1μm, particule solide (gudron, funingine, cenuşă, bucăţi de cărbune).

Raportul dintre substanţele organice sub formă de vapori şi cele sub formă de picături estede 1/8 pentru fumul rece (20-25°C) şi 10/1 pentru fumul cald, atunci când temperatura fumului estede 4000C.

Distribuţia substanţelor din fum între faza de dispersie şi faza dispersată depinde de temperatura de fierbere a acestora. Componentele cu puncte de fierbere joasă (alcool metilic, aldehidă formică, acidul formic, acetonă, hidrocarburi, metan, etilenă) se concentrează cu precădere în mediul de dispersie.

Hidrocarburile policiclice aromate pot forma în fum emulsii, iar în parte se dizolvă în acizi şialcooli figura 10.5.

Figura 10.5. Componentele fumului din punct de vedere al dispersiei

Page 5: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

AB

=101

laafumare calda

AB

=18

la afumare rece

10.3. COMPOZIŢIA CHIMICĂ A FUMULUIÎn compoziţia chimică a fumului au fost identificate circa 1000 de substanţe chimice, din

care 300 de compuşi sunt bine cunoscuţi. Principalele clase de substanţe organice găsite în fumul obţinut prin arderea mocnită a rumeguşului sunt următoarele:

1. Acizi organici: acizi alifatici monocarboxilici: acid formic, acetic, propionic, butiric, izobutiric,valerianic,

izovalerianic, caproic, caprinic, caprilic, lignoceric, pelargonic; acizi cetonici: acid cetoglutaric, levulinic, oxalacetic; acizi alifatici dicarboxilici: acid malic, fumaric, succinic; acizi aromatici: acid rezorcinic, acid vanilic.2. Aldehide şi cetone: aldehide alifatice şi acetalii respectivi: aldehidă formică, acetică, propionică, butirică,

izobutirică, valerianică, izovalerianică, metilvalerianică, crotonică, acroleină; di- şi cetoaldehide: glioxal, metilglioxal; aldehide heterociclice: furfurol, metilfurfurol, hidroxi-metil-furfurol; aldehide aromatice: benzaldehidă, vanilină, ortovanilină, etilvanilină etc. cetone alifatice: dimetilcetonă, metil-etil-cetonă, metil-propil-cetonă, metil-izopropilcetonă,

metal vinil-cetonă; dicetone şi cetone ciclice: diacetil, metil-ciclopentanonă.3. Alcooli: metilic, etilic, izopropilic, alilic, furfurol;4. Fenoli şi esteri mono: fenol, o.m.p. -crezol, 2,6-xilenol, 3,5-xilenol, 2-propilfenol, 2,4-dietil

fenol, 2-etil-4-metil fenol, eugenol, vinil-guaiacol;5. Fenoli şi esteri di: pirocatehină, hidrochinonă, metil-pirocatehină, guaiacol, 5-metil guaiacol,

6-metil guaiacol, 4-etil guaiacol, 4-propil-guaiacol;6. Fenoli şi esteri tri: pirogalol, fluoroglucină, ester monometilic al metil pirogalolului;7. Amine: metilamină, etilamină, butilamină, piridilamină;8. Hidrocarburi aromatice: benzen, toluen, 3,4-benziren, 1,2 sau 5,6 dibenzenantracen,

fenantren, piren, metilpiren, benzpiren, dibenzpiren.Conţinutul diferitelor grupe de compuşi chimici din fum este indicat în tabelul 10.1.

Tabelul 10.1.Conţinutul diferitelor grupe de compuşi chimici din fum, g/100 g lemn

Grupe de compuşi chimici %Acizi (exprimaţi în acid acetic) 3,65 - 5,24Fenoli (exprimaţi ca fenol) 0,12 - 0,30Compuşi carbonilici (în procente de aldehidă acetică) 1,14 - 9,03Compuşi carbonilici (în procente de 2,4-dinitro-fenilhidrazină) 10,0 - 18,0Esteri 6,7Benzpiren (în fumul obţinut din celuloză) 19,10 - 6Benzpiren (în fumul obţinut din lignină) 28,10 - 6

Page 6: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Din punct de vedere tehnologic interesează următoarele clase: fenolii, carbonilii (aldehide, cetone) acizii, furanii, alcoolii şi esterii lor.

Din punct de vedere al inocuităţii interesează hidrocarburile policiclice aromate, în special3,4-benzpirenul.

Compuşii fenolici joacă un rol important în determinarea aromei produsului afumat, avândşi rol antioxidant, deci conservant.

Cantitatea şi natura fenolilor din fum depind de temperatura de piroliză a lemnului (rumeguşului) şi de tehnica de obţinere a fumului. După diverşi cercetători, cantitatea de fenoli dintr-un produs se află în limitele 0,06 mg/kg şi 5000 mg/kg, în cele mai multe cazuri între limitele 10-200 mg/kg.

Fenolii întâlniţi în fum prezintă 1, 2 sau chiar mai multe grupări OH şi aceşti fenoli sunt plurifuncţionali. La nucleul aromatic pot fi grefate şi alte grupări.

Fenolii a căror acţiune este considerată esenţială în afumarea produselor din carne cu privire la formarea aromei sunt prezentaţi în figura 10.6

Figura. 10.6. Fenolii principali implicaţi în determinarea aromei produselor afumate

10.4. FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ COMPOZIŢIA CHIMICĂ A FUMULUICantitatea de substanţe organice (componentele de afumare) din fum este în funcţie de: felul

lemnului (rumeguşului); umiditatea lemnului, temperatura de formare a fumului; aportul de aer; metoda de obţinere a fumului; prelucrarea fumului după obţinerea acestuia.

Felul lemnuluiInteresează categoria de esenţă în care se încadrează acesta (moale sau tare).Din lemne de esenţă tare (fag, frasin, stejar) se obţine o cantitate mare de substanţe cu rol

important în afumare faţă de răşini (gudroane) şi funingine. Cu cât lemnul conţine mai multă lignină, cu atât cantitatea de substanţe utile din fum este mai redusă, pentru că în procesul de formare a fumului se urmăreşte să nu se depăşească temperatura de aprindere a ligninei care este de 350…400 °C, deoarece se formează hidrocarburi policiclice care au acţiune cancerigenă.

Lemnul (rumeguşul) care conţine cantităţi mai mari de celuloză şi hemiceluloză este mai bun, deoarece celuloza are punctul de aprindere 280 °C, iar hemiceluloza la 275 °C, sub punctual de formare a hidrocarburilor policiclice cancerigene.

Page 7: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Fumul obţinut din lemn de esenţă tare este bogat în compuşi aromatici totali şi în acizi, încomparaţie cu cel obţinut din răşinoase (tabelul 10.2). De asemenea, cel obţinut din răşinoase conţine şi multe hidrocarburi policiclice aromate.

Tabelul 10.2.Influenţa naturii lemnului asupra compoziţiei fumului, mg/m³

Tipul lemnului

Total Compuşibazici

Carbonili Produşi necarbonilici

Fenoli Acizi

Esenţă tare 1490 - 1860 48 - 108 111 - 323 60 - 310 101 - 225 660 - 1140Esenţe răşinoase (pin)

1180 33 53 24 166 640

Umiditatea lemnului (rumeguşului)Prin mărirea umidităţii rumeguşului se micşorează concentraţia fenolilor şi se măresc

cantităţile de cenuşă, funingine şi conţinutul de aldehidă formică şi acizi organici (formic, acetic, propionic). Aroma produselor afumate în aceste condiţii este mai acidă.Temperatura de formare a fumului

La temperatura de 250 – 275 °C are loc piroliza hemicelulozei care reprezintă 20-30 % dinmasa lemnului (rumeguşului) uscat de esenţă tare.

La 280 – 300 °C are loc piroliza celulozei, care reprezintă 43-53 % din masa uscată a lemnului (rumeguşului), iar la 350 – 400 °C are loc piroliza ligninei care reprezintă 18 – 24 % din masa lemnului.

Fumul trebuie să se formeze la temperaturi mai joase decât temperatura de aprindere a lemnului (220 – 450 °C).

După Hamm şi Potthast (1979) nivelurile maxime de fenoli, acizi, compuşi carbonilici, sunt obţinute la o temperatură de piroliză de ~ 600 °C. Totuşi, produsele tratate cu un fum produs la 400 °C au proprietăţi senzoriale superioare celor tratate cu fum obţinut la temperaturi mai mari ( ~ 600 °C). Profilul compuşilor fenolici variază cu temperatura de piroliză. Astfel, pentru o temperatură de combustie de 380 °C se formează 11,6 % guaiacol, 13,2 % acetovanilină şi 9,7 % acetosiringonă. La 590 °C se formează 13,5 % acetosiringonă, 18,9 % propiosiringonă. La 750 °C se formează 13,6 % siringol.

Creşterea progresivă a temperaturii de combustie a lemnului se asociază cu creşterea liniară a conţinutului de hidrocarburi policiclice aromate (HPA) din fum (figura 10.7.).

Page 8: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Figura 10.7. Concentraţia de fenoli şi 3,4-benzpiren din fum în funcţie de temperatura de combustie a lemnului (un factor de 1000 este aplicat între conţinutul de 3,4- benzpiren şi cel de fenoli).

Aportul de aerDegradarea macromoleculelor lemnului depinde atât de temperatura de piroliză cât şi de

concentraţia oxigenului, respectiv aportul de aer. Studiindu-se influenţa conţinutului de O2 din aer (0-50%) s-a constatat că nivelul de fenoli şi alţi compuşi creşte până la 10% oxigen în aer, după care se reduce substanţial între 10-20% oxigen în aer, pentru a se stabiliza ulterior pentru concentraţii mai ridicate figura 10.8.

Figura 10.8. Evoluţia concentraţiei în unele componente ale fumului în funcţie de conţinutul de oxigen din aerul admis în timpul combustiei lemnului

În prezenţa unei cantităţi mari de aer au loc reacţii de oxidare mai intense ale substanţelor din fum, formându-se cantităţi însemnate de gudron, alcool metilic, hidrocarburi policiclice aromate. Un aport insuficient de aer pentru arderea mocnită a rumeguşului conduce la formarera unui fum dens (închis la culoare), care înrăutăţeşte calitatea senzorială a produsului afumat. Fumul respectiv conţine prea mulţi acizi şi combinaţii carbonil, cu caracterisitici gustative nedorite.Metoda de obţinere a fumului

Se are în vedere posibilitatea de reglare a temperaturii de combustie a materialului lemnos.

Page 9: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

În cazul generatoarelor prin fluidizare, temperatura poate fi reglată în limitele 300…400 oC. În cazul generatoarelor neconvenţionale şi al celui prin fricţiune, temperature de generare a fumului se situează între 400 şi 800oC. Cu cât temperatura de formare a fumului este mai mare cu atât se formează o cantitate mai mare de HPA. Fumul obţinut prin fricţiune este mai bogat în acizi volatili, carbonilici şi fenol decât cel obţinut în generatoarele clasice şi sărac în HPA. Prelucrarea fumului după obţinerea acestuia

Fumul obţinut în afumătoriile clasice sau în generatoare de fum clasice conţine întotdeauna corpuri nedorite solide, care plutesc în fum (rumeguş nears, cărbune de lemn, cenuşă, funingine, gudroane). Aceste materiale, pe de o parte se depun pe conductele de fum pe care le înfundă, iar , pe de altă parte, murdăresc suprafaţa produselor care se afumă.

Figura 10.9. a – decantor uscat; b – decantor umed;1 – şicane; 2 – vase cu apă.Pentru înlăturarea acestor neajunsuri se impune purificarea fumului, care se poate realize

prin folosirea unor dispozitive care pot fi grupate după principiul lor de funcţionare în: separatoare de impurităţi uscate (pe baza gravitaţiei sau a forţei centrifugale); separatoare umede de impurităţi; separatoare electrostatice.Pentru purificarea mai bună se folosesc două separatoare de impurităţi de tip diferit, legate în

serie.Dintre separatoarele de impurităţi care folosesc pentru separare forţa gravitaţională se

utilizează decantoare uscate şi umede, separarea impurităţilor în aceste decantoare se bazează pe faptul că fumul îşi micşorează viteza prin mărirea secţiunii fluxului şi astfel particulele care nu mai pot pluti sedimentează figura 10.9.

Drumul fumului este lungit prin şicane aşezate în calea fumului, iar prin lovirea particulelor solide de şicane se facilitează sedimentarea.

În cazul decantorului umed particulele separate cad în apă şi nu mai pot ajunge din nou în fluxul de fum. Eficienţa de separare nu depăşeşte în general 40-60%.

În scopul măririi vitezei de sedimentare a particulelor de impurităţi care plutesc în fum, se utilizează separatoare cicloane. Fumul impur este condus tangenţial în partea cilindrică a ciclonului figura 10.10.

Page 10: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Figura 10.10. Separatorul ciclon pentru purificarea fumului 1-conducta de admisie; 2-conductă de evacuare a fumului purificat; 3-evacuarea impurităţilor; 4-fereastră pentru vizitare.

În cazul în care fumul are şi umezeală relativă mare, în ciclon se separă pe lângă impurităţi şi apa cu gudron. În partea de jos a ciclonului nu trebuie să se acumuleze apă, deoarece fumul care iese din ciclon ar putea antrena această apă cu impurităţi şi separarea ar deveni neeficientă.

Randamentul de separare al ciclonului este de 60-80%.În scopul separării impurităţilor din fum se folosesc frecvent şi diferite tipuri de filter labirint. Cel mai răspândit filtru labirint este format dintr-o incintă umplută cu şpan metallic figura 10.11.

Figura 10.11. Filtru labirint 1-incinta filtrului; 2-şpan metallicFumul impur trecând prin locurile goale (libere) îşi schimbă mereu direcţia, depunându-se

particulele de impurităţi pe şpanul metalic.Filtrul labirint se poate folosi economic numai dacă fumul conţine puţine impurităţi, altfel

trebuie curăţat prea des. Randamentul de separare cu acest filtru este de 60-95%.

Se poate utiliza, cu bune rezultate, spălătorul de fum în contracurent figura 10.12. În partea superioară a spălătorului se pulverizează apă. Fumul este introdus în treimea inferioară a spălătorului şi ridicându-se se loveşte de un con de deviere şi de pereţii spălătorului. Datorită contactului cu perdeua de apă, majoritatea impurităţilor din fum se depun la partea inferioară a spălătorului.

Page 11: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Lichidul murdar se colectează în rezervorul de decantare aşezat la partea inferioară a spălătorului şi se elimină printr-un robinet de evacuare.

Randamentul separării este de 55-75%, iar consumul de apă de 0,12 m³/h.

Figura 10.12. Separatorul spălător pentru purificarea fumului 1-admisie fum; 2-evacuare fum purificat;3-conductă pentru pulverizarea apei;4-con de deviere; 5-rezervor decantare impurităţi; 6-conductă admisie apă; 7-ieşire impurităţi; 8- orificiu de siguranţă pentru rezervorul.

Una din instalaţiile industriale pentru purificarea fumului cu cel mai mare randament este separatorul de impurităţi electrostatic. Acest separator este compus din două părţi: din instalaţia care produce curent continuu cu tensiune mare şi din aparatul de separare propriu zis figura 10.13.

Aceste instalaţii sunt în general foarte costisitoare şi de aceea utilizarea lor este încă redusă.

Figura 10.13. Separator electrostatic pentru purificareaFumului 1-racord alimentare cu fum; 2- electrod de ionizare; 3-corp cilindric;4-racord evacuare fum;5-transformator; 6-izolator electric.10.5. DEPUNEREA COMPONENTELOR FUMULUI PE PRODUS

Depunerea componentelor fumului aflat în vecinătatea produsului pe suprafaţa acestuia are loc:

sub influenţa forţei gravitaţionale;mişcării brawniene;

Page 12: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

condensării vaporilor la suprafaţa rece a produsului;atracţiei electrostatice dintre unele particule coloidale din fum şi grupările ionice ale proteinelor cărnii (în cazul preparatelor fără membrane).

În prima perioadă a procesului de afumare, depunerea componentelor din fum areloc în special prin condensarea substanţelor din fum sub formă de vapori, la suprafaţaprodusului, această condensare fiind cu atât mai mare cu cât diferenţa dintre temperaturafumului şi suprafaţa produsului este mai mare.

Viteza de depunere (w) a particulelor din fum pe suprafaţa produsului este dată de relaţia:

W = m· g6 · π · η · r

(1+ AIr) in care:

W – viteza de depunere a particulelorm – masa particulelorg – acceleraţia gravitaţionalăη - vâscozitatea mediului din incinta de afumare;r – raza particulei;l – drumul mediu liber al particulei;A – coeficientul care depinde de reflectarea particulelor de fum.Rezultă că randamentul depunerii substanţelor utile din fum pe suprafaţa produsului este

funcţie de parametrii care caracterizează particulele (m, r), parametrii care caracterizează mediul (η, l, A) şi de alţi factori care vor fi prezentaţi în continuare.Influenţa umidităţii produsului.

Dacă suprafaţa produsului este uscată, depunerea componentelor din fum este mai redusă decât în cazul suprafeţelor cu un anumit grad de umectare, deoarece multe dintre substanţele utile din fum sunt solubile în apă.Influenţa concentraţiei

Cantitatea de componenţi utili din fum, depuşi la suprafaţa produsului este proporţională cu concentraţia acestor componenţi din mediul de afumare. Prin amestecarea fumului rezultat din generatoarele de fum cu aer proaspăt, în incinta de afumare se micşorează cantitatea de substanţe utile depuse pe suprafaţa produsului.Influenţa temperaturii şi umezelii relative a fumului

Fumul obţinut în generator se amestecă cu aerul din incinta de afumare şi, în instalaţiile moderne de afumare, acest amestec este recirculat, fiind adus la o anumită temperatură prin trecere într-o baterie de încălzire.

Dacă temperatura mediului de afumare este ridicată (~80 oC) se depune o cantitate mai mare de fenoli pe produs (eugenol, siringoaldehidă, acetosiringonă, acetovanilină). La afumare rece (15 – 25 oC) produşii cu masă moleculară mare (guiacol, maltolul, fenolul, o-, m-, p crezol) se depun cu predilecţie. Datorită concentraţiei mici de substanţe de afumare din fumul rece, depunerea particulelor se face sub acţiunea forţelor gravitaţionale şi centrifugale, şi mai puţin prin condensarea vaporilor de apă şi ai substanţelor volatile, iar procesul de afumare durează un timp îndelungat.

Creşterea depunerii de fenoli cu masă relativ mare odată cu creşterea temperaturii se explică astfel: la temperaturi mai mari (afumare caldă), anumite componente ale fazei dispersate trec în faza gazoasă mărind astfel concentraţia fazei de dispersie şi deci se măreşte astfel viteza de depunere a componentelor utile din fum. Creşterea temperaturii mediului de afumare intensifică şi mişcarea browniană şi deci depunerea componentelor cu dimensiuni mici se măreşte.

Odată cu creşterea umezelii relative a mediului de afumare se realizează o diminuare în timp a cantităţii de componente utile depuse pe produs.Influenţa vitezei mediului de afumare

Page 13: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Cantitatea de substanţe utile din fum creşte odată cu mărirea vitezei fumului în incinta de afumare. Prin creşterea vitezei fumului de la 0,2 m/s la 20 m/s, depunerea de substanţe utile din fum pe suprafaţa produsului creşte de 10 ori.

10.6. Pătrunderea componentelor fumului în produsO parte din substanţele depuse la suprafaţa produsului difuzează în masa acestuia,

conferindu-i gust şi aromă specifică. Viteza de pătrundere a substanţelor utile din fum în interiorul produsului depinde de:

structura chimică a componenţilor depuşi; felul afumării; durata acesteia; structura şi compoziţia chimică a produsului; natura membranei; umezeala relativă a fumului.

Astfel, la afumarea caldă se acumulează aceeaşi cantitate de fenoli care se acumulează în timp dublu la afumarea rece.

La produsele introduse în membrane naturale, pătrunderea fenolilor este mai rapidă şi mai intensă decât la cele în membrane artificiale. Pătrunderea mai intensă are loc la preparatele cu un conţinut mai mare de grăsime.

Fumul cu umezeală relativă mai mare pătrunde mai intens decât fumul uscat. Astfel, la afumarea rece a salamului de durată, pătrunderea componenţilor fumului se face foarte intens.

10.7. Consecinţele afumării asupra calităţii produselorAfumarea influenţează calităţile gustative ale produsului, culoarea şi conservabilitatea

acestuia.Fumul îşi exercită capacitatea de conservare datorită proprietăţilor sale antioxidante şi

antiseptice.Funcţiile caracteristice ale fumului în raport cu compuşii prezenţi pot fi:

pozitive: aromă (fenoli, carboxili), culoare (carbonili), conservabilitate (difenoli şi fenoli ca antioxidanţi, formol, acizi – ca bacteriostatici şi bactericizi), textură

(formol, acroleină, anhidridă acetică); negative: deterioarea calităţilor igienice prin acumularea de hidrocarburi policiclice aromate

şi aldehidă formică; degradarea unor aminoacizi.Aroma produselor afumate

O contribuţie importantă la aroma tipică produselor afumate o au compuşii fenolici de tipul guaiacolului, 4-metil-guaiacolul, eugenolul, anisolul, siringolul. Alături de aceste substanţe participă la formarea aromei şi alţi compuşi cum ar fi: carbonilii, lactonele, esterii, alcoolii, furfurolul, acizii etc. Repartiţia fenolilor în produsul alimentar afumat depinde de tehnologia de afumare.

În cazul afumării tradiţionale, fenolii se concentrează la periferia produsului (zonele superficiale) pe o distanţă de câţiva milimetri. La utilizarea aromei de fum, va exista o repartizare uniformă a fenolilor în masa produsului.

Acizii care se găsesc în fum(acid formic, acetic, propionic) predomină în faza gazoasă. Culoarea produselor afumate

Substanţele chimice, care intră în constituţia fumului, colorează suprafaţa produsului de la galben-auriu spre brun. Intensitatea culorii produselor afumate în condiţii industriale depinde de:

natura lemnului folosit; condiţiile de producere a fumului care determină densitatea şi compoziţia fumului, umezeala

relativă a acestuia, gradul de purificare a fumului; caracteristicile produsului, prezenţa, respectiv absenţa membranei.

Page 14: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Culoarea de suprafaţă a produselor afumate s-ar datora şi reacţiilor de tip Maillard(reacţiile între grupările amino ale proteinelor şi carbonilii din fum). Reacţia Maillard, pe lângă rolul pozitiv în formarea culorii şi contribuţia sa la formarea aromei, intervine negativ în calitatea nutriţională a produselor afumate, deoarece implică aminoacizii liberi sau din structura proteinelor în formarea melanoidinelor care, acumulate în cantitate mare în produs pot fi toxice. În cazul produselor afumate în membrane naturale sau semisintetice (naturin, cutizin) aspectul strălucitor al acestora s-ar datora răşinilor formaldehidice care se formează după mecanismele prezentate în figura 10.14 şi 10.15.

Figura 10.14. Mecanismul de formare a răşinilor formaldehidice cu structură ramificată

Page 15: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Figura 10.15. Mecanismul de formare a răşinilor formaldehidice cu structură liniară

Deoarece reacţia de combinare a fenolilor cu aldehidele necesită o temperatură ridicată se presupune că aceste răşini se formează în fum şi apoi se depun pe suprafaţa produsului.

Pirocatehina şi rezorcina se pot uni cu aldehidele şi la temparaturi mai scăzute sub acţiunea catalitică a acidului formic, deci, este de presupus că această reacţie poate avea loc şi la suprafaţa produsului.

La preparatele de carne în membrane naturale, la formarea luciului caracteristic ar putea contribui şi combinaţia dintre fenoli şi grăsimea din membrană (fenoplaste).

Formarea şi stabilizarea culorii interioare a produsului este favorizată în timpul tratamentului termic (afumare, pasteurizare) când se formează nitrozopigmenţi.Acţiunea antioxidantă a compuşilor fumului

Fumul îşi exercită capacitatea de conservare datorită proprietăţilor sale antioxidante şi antiseptice.

Acţiunea antioxidantă se datoreşte fracţiunilor de fenol cu punct de fierbere ridicat.Aceste fracţiuni se compun din eteri metilici ai homologilor pirogalolului. Fenolii intervin în reacţiile înlănţuite, reacţionând cu radicalii liberi formaţi, aceştia trecând în hidroperoxizi.

Intervin în reacţiile înlănţuite ca inhibitori conform reacţiilor:ROO°+ln H ROOH+ln°ln°+ROO° ROOH+ln sau ln+ROO° lnRln°+ln° lnlnAcţiunea antioxidantă se manifestă în special în straturile periferice unde concentraţia

substanţelor fenolice este mai mare. De asemenea, acţiunea antioxidantă a compuşilor fenolici ai fumului este mai sensibilă pentru carnea de peşte datorită lipidelor cu un grad înalt de nesaturare.

În funcţie de acţiunea antioxidantă, substanţele fenolice din fum au fost clasificate în patru grupe tabelul 10.3.

Tabelul 10.3Clasificarea substanţelor fenolice funcţie de acţiunea antioxidantă a lorGrupa Partea antioxidantă

τa−τ0

τb−τ0

*

Componentele din fum cu acţiune antioxidantă

I 0 Fenol, anisol, veratrol

Page 16: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

II 0,03 – 0,12 m-crezol, 3,5-xilenol, 3-metil-5 etil fenol, guaiacol, p-crezol, 3,4-xilenol, metil guaiacol, propil-guiacol, timol

III 0,15 – 0,71 Dimetil-pirogalol, fluoroglucină, hidrochinonă, etil-pirogalol, pirocatehină

IV 1,00 – 5,25 Butil-hidroxi-toluen (1**), 3-metil-pirocatehina(1,53), 4-metil-pirocatehina (2,15), pirogalolul (5,29)

Notă * τ a- durata în care grăsimea ajunge la indice de peroxid de 0,1, în prezenţa unei doze cunoscute de antioxidant de testat;

τ b- durata în care grăsimea ajunge la acelaşi indice de peroxid în prezenţa BHT (martor); τ 0- durata în care grăsimea ajunge la acelaşi indice de peroxid în absenţa antioxidantului.

**Antioxidant martor.Acţiunea bacteriostatică şi bactericidă a fumului

Cea mai importantă caracteristică a fumului o constituie însuşirea sa bactericidă.Acţiunea antiseptică a fumului se datoreşte în mod deosebit existenţei în compoziţia lui a

fenolilor, aldehidelor, acizilor, fenolii fiind substanţele antiseptice cele mai active.Substanţele de afumare din fum au acţiune bactericidă atât asupra microflorei sporulate

(Bacillus subtilis, Bacillus mezentericus, Bacillus megaterium) cât şi asupra microflorei patogene nesporulate (Proteus, Staphilococcus aureus elastolyticus, Escherichia coli).

Acţiunea bactericidă şi bacteriostatică a fumului are totuşi un caracter selective nedistrugând unele bacterii (sporogenes) şi în general mucegaiurile, care sunt capabile să se dezvolte chiar la suprafaţa produselor bine afumate.

La afumarea caldă efectul bactericid mai pronunţat îl are temperatura (100 oC).La afumarea rece, efectul bactericid îl exercită numai componentele fumului, de aceea gradul

de sterilizare este mult mai redus decât la afumarea caldă (se distruge numai 50 % din microflora iniţială).

Efectul bactericid al unor componente ale fumului rece este intensificat prin scăderea pH-ului produsului, datorită acumulării unor produşi cu caracter acid.

Efectul bactericid al componentelor fumului faţă de Staphylococcus aureus este prezentat în tabelul 10.4.

Tabelul 10.4Clasificarea componentelor din fum după acţiunea bactericidă

Componentul Efectul bactericidAlcooli (metilic, etilic, butilic, propilic) 0,03 – 0,82Furfurol 0,20Acid acetic 0,22Rezorcină 0,37Fenol 1,0Acid formic 1,0Guaiacol 1,7O,m,p-crezol 2,33,4-xilenol 3,8

Efecte nedoriteAlături de calităţile senzoriale conferite produselor, afumarea prezintă şi efecte negative:

alterarea valorii nutriţionale şi a calităţii igienice ale alimentelor; contaminarea cu unele hidrocarburi policiclice aromatice cancerigene (ex. 3,4-benzpirenul).

Contaminarea cu hidrocarburi policiclice aromatice

Page 17: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Deşi, una dintre cele mai vechi metode de conservare a cărnii şi peştelui, afumarea a revenit în ultimii ani în centrul atenţiei, datorită pericolului de contaminare a produselor afumate cu diferiţi constituenţi ai fumului, dăunători sănătăţii.

Majoritatea lucrărilor de toxicologie, referitoare la produsele afumate, indică prezenţa în acestea a hidrocarburilor policiclice aromatice. Cea mai cunoscută hidrocarbură aromatică fiind 3,4-benzpirenul, agent puternic cancerigen.

Conţinutul şi repartizarea 3,4-benzpirenului depinde de tehnologia aplicată. În timpul afumării tradiţionale a peştelui, acest compus se găseşte în proporţie de 60-70 % în straturile exterioare ale produsului.

În timpul conservării produsului afumat, 3,4-benzpirenul poate difuza în interiorul produsului tratat. Astfel, la peştele afumat după 40 zile de conservare, în central produsului se găseşte 40-45 % din conţinutul de benzpiren.

Pentru a preveni acumularea de hidrocarburi policiclice aromatice se iau următoarele măsuri: se scade temperatura de piroliză a combustibilului lemnos; se purifică fumul brut evacuat din generator înainte de a fi introdus în incinta de afumare a

produselor.Conform legislaţiei germane, în produsele afumate nu trebuie să existe mai mult de 1 ppb/kg

produs.Hidrocarburile policiclice aromate pot exercita:

acţiune cancerigenă mai mult sau mai puţin directă; acţiune cocancerigenă.

Contaminarea cu alţi compuşi toxiciAldehida formică se găseşte împreună cu alte aldehide în cantităţi diferite în fum şi în

produsele afumate.În prezent, aldehida formică este privită în mod critic, ca urmare a potenţialului său

cancerigen şi al acţiunii mutagenice. De asemenea, formolul şi unii fenoli sunt incriminaţi pentru acţiunea lor mutagenică şi cancerigenă.

Fenolii pot reacţiona cu azotiţii sau cu NO din fum sau care au fost adăugaţi ca agenţi de sărare la cărnurile destinate obţinerii preparatelor din carne, conducând la formarea de nitrofenoli. Activitatea toxică se manifestă fie prin transformarea acestor compuşi în nitrozamine cancerigene, fie prin propria acţiune mutagenică a nitrozo-fenolilor.Degradarea aminoacizilor şi proteinelor

Prin afumarea produselor din carne are loc diminuarea valorii nutriţionale a produselor afumate, ca rezultat al scăderii calităţii proteinelor, lipidelor şi pierderii de vitamine.

Scăderea calităţii proteinelor este consecinţa formării legăturilor transversale dintre lanţurile polipeptidice şi aldehida formică din fum. Prin această reacţie formolul (aldehida formică) ca şi vaporii de crezoli modifică textura periferică a produselor de carne, de peşte prin efectul de tăbăcire sau coagularea fibrelor musculare ale cărnii. Reacţia dintre formol şi proteine este prezentată în figura 10.15.

Page 18: CONSERVAREA CĂRNII PRIN AFUMARE

Figura 10.15. Reacţia dintre formol şi proteine