W. 1
PROCES PRODUKCYJNY. PROCESY TECHNOLOGICZNE W PRODUKCJI ŻYWNOŚCI. PROCESY POMOCNICZE. MAGAZYNOWANIE.
Procesem produkcyjnym nazywamy sumę wszystkich działań wykonywanych w celu wytworzenia w danym zakładzie gotowego wyrobu z surowców, dodatków i półproduktów.
Proces produkcyjny obejmuje:
· proces technologiczny
· oraz działania pomocnicze, jak magazynowanie, transport wewnętrzny, kontrola techniczna, konserwacja, gospodarka energetyczna, gospodarka cieplna, gospodarka wodno-ściekowa, gospodarka odpadami
Proces technologiczny to wszystkie czynności występujących po sobie w określonej kolejności, powodujące przemiany fizyczne, chemiczne i biochemiczne surowców oraz materiałów i prowadzące do otrzymania gotowego wyrobu.
Proces technologiczny składa się z następujących po sobie operacji i procesów jednostkowych nazywanych procesami podstawowymi.
Operacje łączą procesy jednostkowe i jako części procesu technologicznego wykonywane są na jednym stanowisku roboczym przez jednego pracownika (lub grupę pracowników) na jednym przedmiocie (lub grupie przedmiotów), bez przerw na inną pracę. Operacja nie jest jednostką techniczną, lecz organizacyjną. Liczba operacji w procesie technologicznym zmienia się w zależności od warunków technicznych, ilości występujących procesów jednostkowych, złożoności i wielkości produkcji.
Główną częścią operacji jest z kolei zabieg (zabiegi proste i zabiegi złożone). Do wykonania operacji, oprócz zabiegów, niezbędne są czynności pomocnicze.
MAGAZYNOWANIE
Magazynowanie jako działanie pomocnicze w procesie produkcji pozwala na utrzymanie tzw. zapasów produkcyjnych obejmujących:
- zapasy materiałowe (bieżące i zabezpieczające)
- zapasy produkcji w toku
- cykliczne (międzyoperacyjne, obrotowe, transportowe, kompensacyjne, awaryjne)
- pozacykliczne
- zapasy wyrobów gotowych
Na wielkość magazynowanych zapasów wpływają:
- częstotliwość dostaw materiałowych
- sposób dostawy
- warunki transportu
- wielkość zużycia w jednostce czasu
- równomierność zużycia w jednostce czasu
- warunki magazynowania
W przypadku żywności niezwykle istotne znaczenie mają warunki magazynowania.
Żywność, niezależnie od jej pochodzenia (roślinnego lub zwierzęcego), stopnia przetworzenia (surowce, półprodukty, produkty gotowe) i sposobu utrwalenia, musi być przechowywana przez krótszy lub dłuższy czas. Wynika to bądź, z wymogów procesu technologicznego (magazynowanie międzyoperacyjne) lub wiąże się to z fizjologicznymi cechami człowieka, który wymaga ciągłej dostawy pokarmów i nie może odżywiać się "na zapas". Wynika stąd konieczność magazynowania i zabezpieczania żywności w taki sposób, aby w odpowiednim momencie mogła być włączona w proces produkcyjny lub spożyta przez człowieka.
Przechowywana żywność podlega przemianom mikrobiologicznym, biochemicznym, chemicznym i fizycznym. Przemiany te po pewnym czasie prowadzą do zmniejszenia jej wartości odżywczej, zdrowotnej i organoleptycznej. Produkty żywnościowe mają ograniczoną trwałość, która zależy od składu chemicznego produktu, obecnej w nim mikroflory oraz ewentualnej aktywności życiowej. Stąd warunki i przebieg procesu magazynowania żywności ma duże znaczenie. Na szybkość przebiegu przemian oraz na trwałość surowców i produktów spożywczych istotny wpływ mają czynniki środowiskowe w jakich są one magazynowane, takie jak temperatura, wilgotność, tlen atmosferyczny oraz gazy otaczające przechowywany produkt czy dostęp światła.
Podstawowym składnikiem większości produktów żywnościowych jest woda, występująca w postaci wolnej, zaadsorbowanej na powierzchni makrocząstek oraz hydratacyjnej. Woda, będąc rozpuszczalnikiem wielu składników, stanowi środowisko reakcji enzymatycznych, chemicznych i mikrobiologicznych. Stosunki wodne w produkcie określa aktywność wody. Większa zawartość wody zwiększa szybkość przebiegu reakcji chemicznych (zmniejsza lepkość środowiska, ułatwia ruch cząsteczek, rozpuszcza katalizatory, zwiększa powierzchnię reakcji), a także intensyfikuje rozwój drobnoustrojów.
Dlatego wilgotność względna powietrza otaczającego przechowywany produkt ma mniejszy lub większy wpływ na jego trwałość, w zależności od rodzaju produktu i stosowanego opakowania (lub jego braku). W większości przypadków zbyt duża wilgotność względna środowiska (powyżej 70-80%) powoduje chłonięcie wody przez produkt w wyniku ustalania się wilgotności równowagowej. Opakowania hermetyczne, np. puszki metalowe, chronią produkt przed chłonięciem wilgoci, są natomiast narażone na korozję.
Tlen atmosferyczny, zarówno z powietrza otaczającego produkt, jak i znajdującego się wewnątrz opakowania w bezpośrednim kontakcie z produktem, przyśpiesza reakcje utleniania. Dlatego coraz częściej stosuje się w przechowalnictwie różnych surowców atmosferę regulowaną, o mniejszej ilości tlenu, natomiast zwiększonej zawartości azotu.
Temperatura jest czynnik środowiskowym, który w istotny sposób wpływa na trwałość produktów, zarówno opakowanych, jak i przechowywanych luzem. Wpływ temperatury na szybkość reakcji chemicznych wyraża współczynnik temperaturowy van't Hoffa Q10. Na przykład dla wielu reakcji chemicznych Q10 wynosi 2 do 3, a dla nieenzymatycznego brunatnienia ok. 5.
Dlatego decydujące znaczenie dla trwałości przechowywanej żywności ma obniżenie temperatury. W przechowalnictwie chłodniczym (w temperaturach dodatnich) stosuje się zakres użytecznych temperatur między 13 a O°C, bez przekraczania temperatury krioskopowej (zamarzania). Trwałość produktów podczas przechowywania wzrasta wielokrotnie w wyniku zastosowania temperatur zamrażalniczych, od -18°C do -30:C, co jest związane ze zmianą stanu skupienia wody (powstaniem struktury uporządkowanej - kryształów lodu) i w wyniku tego ze znacznym obniżeniem aktywności wody.
Przechowywanie nieutrwalonych produktów pochodzenia roślinnego
Ziemniaki, warzywa i owoce
Bardzo zróżnicowane sposoby magazynowania.
Podstawą racjonalnego przechowywania tej grupy surowców jest ich możliwie szybkie schłodzenie. Zabieg taki zmniejsza intensywność procesu „oddychania” surowców roślinnych (działa hamująco na aktywność enzymatyczną) i ogranicza ilość ciepła wydzielanego przez magazynowane surowce. Mimo tego podczas magazynowania tej grupy produktów roślinnych konieczne jest intensywne wentylowania pomieszczenia magazynowego. Przepływ powietrza usuwa nadmiar ciepła, ale i pełni regulatora wilgotności oraz składu atmosfery gazowej w pomieszczeniu magazynowym.
W zakładach przetwórczych w stosunku do ziemniaków, warzyw czy owoców stosowane jest chłodzenie w okresie przechowywania przed procesem technologicznym, co ma istotny wpływ na jakość trwałość i przydatność przerobową.
Ziarna zbóż i ziarna roślin oleistych
Świeżo zebrane ziarna roślin charakteryzują się znaczną aktywnością procesów życiowych, które wpływają na trwałość i jakość podczas przechowywania. Intensywność procesów życiowych zależy od stopnia dojrzałości nasion, skorelowanego z zawartością wody. Dojrzałe ziarno zbóż zawiera około 15% wody. W ziarnie zbóż zbieranego kombajnami zawartość wody jest zbyt wysoka. Przed jego magazynowaniem konieczne jest jego dosuszenie i obniżenie zawartości wody do poziomu 10-14%. Takie ziarno może być magazynowane w workach lub luzem w spichrzach czy silosach. Nowoczesne silosy do przechowywania zboża mają kształt walców. Są one wyposażone w urządzenia do przewietrzania oraz mieszania zawartości. Przy nadmiernej wilgotności w magazynowanym ziarnie może dochodzić do samozagrzewania się masy ziarna prowadząc do obniżenia jakości lub jego całkowitego zniszczenia.
Mąka i kasze
Przemiany jakie zachodzą w tej grupie surowców są zbliżone do opisanych zmian podczas przechowywania ziaren zbóż, jednak w tym przypadku intensywność przemian chemicznych czy biochemicznych jest znacznie większa. Wynika to z rozdrobnienia ziarna co powoduje „rozwinięcie” powierzchni oraz zwiększenie dostępu tlenu i chłonięcia wilgoci. Procesy zachodzące w mące podczas magazynowania mogą prowadzić do poprawy jej właściwości technologicznych (dojrzewanie mąki) lub psucia się jej. Zwiększenie wilgotności i temperatury mąki sprzyja zwiększeniu aktywności enzymatycznej – dochodzi do utleniania składników mąki, wzrostu kwasowości (hydroliza tłuszczów), zmian właściwości białek oraz zmian smaku i zapachu.
Do racjonalnego przechowywania mąki stosuje się silosy ocieplane co zabezpiecza przed ochłodzeniem mąki poniżej 12oC.
Kasze i mąki o wilgotności 10 – 12% magazynowane w odpowiedniej temperaturze i zabezpieczone przed szkodnikami mogą być magazynowane nawet przez kilka lat. Okres przechowywania maleje wraz ze wzrostem zawartości tłuszczów.
Cukier
Cukier, ze względu na swoją higroskopijność nie może mieć podczas magazynowania wilgotności większej niż 0,03%. Temperatura przechowywania nie powinna przekraczać 25oC. Wilgotność wprowadzanego do silosów powietrza nie może przekraczać 60 - 70%. Temperatura cukru powinna być zawsze nieco niższa niż temperatura powietrza zewnętrznego.
Przechowywanie nieutrwalonych produktów pochodzenia zwierzęcego
Surowce te stanowią bardzo dobrą pożywkę dla drobnoustrojów, a jednocześnie brak w nich naturalnych czynników hamujących rozwój mikroflory. Ich przechowywanie jest możliwe jedynie w obniżonej temperaturze. W innych warunkach ulegają szybkiemu zepsuciu wywołanym działaniem własnych enzymów, rozwojem drobnoustrojów oraz innych reakcji chemicznych czy fizycznych.
Mięso
Przechowywanie mięsa jest możliwe po jego szybkim schłodzeniu do 0 – 2oC i utrzymywaniu w tej temperaturze przy wilgotności 85 – 90%. Czas przechowywania w tych warunkach wynosi do 15 dni.
Mięso może być przechowywane w kontrolowanej atmosferze, najczęściej zmienionej poprzez podniesie stężenia CO2 do 10 – 11%. Czas przechowywania wydłużą się wówczas nawet do 40 dni. Możliwe jest też przechowywanie mięsa w atmosferze wzbogaconej w tlen, co uaktywnia powstawanie oksymioglobiny i poprawia jego wartość handlową.
Podczas przechowywania mięsa, oprócz procesów psucia, zachodzą także procesy dojrzewania poprawiające cechy jakościowe i technologiczne surowca.
Ryby
Ryby są jeszcze mniej trwałym produktem niż mięso. Bezpośrednio po złowieniu powinny być one przetrzymywane w odpowiednio niskiej temperaturze (1oC). Nieodpowiednio schłodzone ryby pokrywają się szybko warstwą śluzu, który jest odpowiednim środowiskiem do rozwoju mikroflory. Ryby świeże najczęściej chłodzi się lodem metoda kontaktową podając skruszony lub łuskowy lód w proporcji 1 : 1 (niekiedy z dodatkiem antyseptyków). Im niższa temperatura tym dłuższy okres przechowywania. Filet dorsza składowany w temp. 25oC wykazuje objawy zepsucia już po 24 godz., w temp. 3oC po upływie 5-6 dni, a w temp. 0,3oC po 11-12 dniach.
Ryby świeże, jako surowiec do przetwórstwa (dalszego mrożenia lub np. produkcji konserw) przechowywane są najwyżej 2-4 dni.
Jaja
Jaja przechowywane w temperaturze pokojowej mają ograniczoną trwałość. Dlatego ich magazynowanie wymaga obniżenia temperatury do temperatury nieco powyżej 0oC. W tym wypadku schładzanie musi być raczej wolne (0,5oC/godz.), bo gwałtowne schładzanie powoduje zawilgocenie powierzchni jaj sprzyjające rozwojowi na niej pleśni. Jaja schłodzone mogą być poddane procesowi parafinowania (olej parafinowy). Podczas przechowywania należy utrzymywać wilgotność na poziomie 80%. Przy dłuższym składowaniu stosuje się ozonowanie lub filtracja powietrza. Jaja składuje się w chłodni do 5 – 9 miesięcy. Przed wydaniem jaj z chłodni poddaje się je procesowi odchłodzenia (12 – 36 godzin).
Mleko
Mleko jest produktem o małej trwałości. Mleko świeże, nie schłodzone lub schłodzone do temperatury powyżej 10oC już po kilku godzinach od udoju wykazuje szybki wzrost drobnoustrojów skutkujący wzrostem kwasowości.
Wskaźnikami jakości mleka są: kwasowość, smak i zapach oraz ogólna liczba drobnoustrojów. Szybkość występowania zmian zależy od ilości i rodzaju mikroflory, ale głównie od temperatury składowania.
Przechowywanie utrwalonych produktów przetworzonych
Mrożonki
Zamrażanie żywności jest sposobem jej utrwalania. Utrzymanie trwałości mrożonek polega na przechowywaniu ich w odpowiedniej temperaturze i wilgotności powietrza (klimatyczne warunki przechowywania).
Podczas długotrwałego przechowywania produktów zamrożonych w ujemnych temperaturach zachodzi szereg procesów powodujących pogorszenie ich jakości. Szybkość procesów powodujących pogorszenie jakości surowca zależy od temperatury i czasu magazynowania. W trakcie magazynowania mrożonej żywności najczęściej utrzymywana jest temp. – 18oC. Niemniej zastosowanie niższej temperatury (-28oC do -30oC) powoduje wyraźne wydłużenie czasu przechowywania.
Każdy produkt zamrożony, niezależnie od temperatury przechowywania, ma określony przedział czasu po którym występują pierwsze wykrywalne zmiany jakościowe. Powyższa czas według Międzynarodowego Instytutu Chłodnictwa jest określony jako okres zachowania dobrej jakości – HQL (High Quality Life).
W warunkach przemysłowych używane jest także pojęcie praktycznego okresu przechowywania – PSL (Practical Storage Life). Jest to okres czasu jaki upływa od momentu zamrożenia do momentu kiedy pogorszenie jakości uniemożliwi jego sprzedaż na określonym rynku lub przerób w zamierzonym procesie.
Na jakość przechowywanych produktów mrożonych ma jakość surowca w momencie mrożenia. Wpływ ma nie tylko temperatura przechowywania, ale także jej stabilność (wahania nie powinny przekraczać 1-2 oC).
Konserwy właściwe
Konserwy właściwe utrwalone przez apertyzację są jednym z najtrwalszych produktów spożywczych. Wyprodukowane z zasadami dobrej technologii mogą być przechowywane przez wiele miesięcy. Problemem jest wewnętrzna i zewnętrzna korozja opakowań. Niektóre konserwy rybne muszą być z tego powodu przechowywane w temp. 5 – 10 oC.
W konserwach (zwłaszcza rybnych) w pierwszym okresie przechowywania (1 – 2 miesiące) zachodzi proces ich dojrzewania. Zachodzi w nich dyfuzja składników oraz powstanie w wyniku reakcji chemicznych odpowiednich cech organoleptycznych.
Susze
Produkty suszone, podobnie jak konserwy są bardzo trwałą formą żywności. Obniżenie zawartości wody powoduje zwolnienia wszystkich reakcji chemicznych. Podstawowym warunkiem zachowania trwałości suszu jest utrzymanie w nim odpowiednio niskiej zawartości wody.
Najczęściej spotykanymi suszami są suszone warzywa, owoce grzyby i mleko (mleko w proszku). Zawartość wody w suszu waha się od 20% (owoce), 12% warzywa, 3% mleko do 1-2% w suszach liofilizowanych. Temperatura magazynowania może być dosyć wysoka, ale nie powinna przekraczać 25oC. Wilgotność, przy przechowywaniu w opakowaniach niehermetycznych, nie powinna przekraczać 40%. Powyżej następuje chłonięcie wody. Dlatego optymalnym opakowaniem dla suszu są opakowania hermetyczne.
Koncentraty
Do typowych koncentratów o dużym znaczeniu w przemyśle spożywczym można zaliczyć zagęszczone soki owocowe. Zagęszczone soki powinny być przechowywane w temp. około 0oC. Niektóre, koncentraty z malin czy truskawek wymagają przechowywania w temp. – 20oC. Koncentraty z dodatkiem cukru (dżemy, marmolady) magazynowane w wyższej temperaturze są dodatkowo utrwalane termicznie.
Kiszonki
Produkty kiszone (ogórki, kapusta) zawdzięczają swą trwałość obecności kwasu mlekowego (pH ok. 3,5). Jednak nie jest to pełne zabezpieczenie przed drobnoustrojami. Dlatego produkty te powinny być magazynowane w temperaturze poniżej 10oC (najlepiej 4 - 7oC).
Tłuszcze jadalne
Tłuszcze jadalne dzielą się na tłuszcze roślinne (oleje), zwierzęce (masło, smalec) i mieszane. Podczas przechowywania tłuszczów zachodzą w nich niekorzystne zmiany chemiczne i enzymatyczne pogarszające parametry jakościowe i technologiczne. Wpływ na intensywność tych niekorzystnych procesów ma temperatura, światło (zwłaszcza UV), tlen oraz rodzaj opakowania.
Oleje optymalnie jest magazynować w temp. 4-6oC przy wilgotności powietrza 75%.
Z produktów zwierzęcej najtrudniej przechowuje się masło. Wynika to ze składu i zawartości wody. Masło w 10oC można przechowywać przez 10 dni, w 0oC 6 tygodn...
t500