2.1 Zpracovatelské technologie a jednotkové operace

Kapitola 2

2

POUŽITÉ PROCESY A TECHNOLOGIE

Výroba v sektoru FDM je rozmanitá a využívá četné individuální procesy. I ve výrobě podobných potravinářských výrobků existuje ohromné množství variant. Všechny procesy, používané v tomto odvětví nelze v tomto dokumentu podrobně popisovat, ale podchycuje velmi široký rozsah celého odvětví, jak je jen možné. V části 2.1 jsou uvedeny důležité zpracovatelské technologie a jednotkové operace, včetně jejich cílů a oblastí použití. Část 2.2 popisuje použití zpracovatelských technologií a jednotkových operací v některých odvětvích FDM. Hlavní ekologické problémy jsou uvedeny, spolu s údaji o spotřebě a emisích, v kapitole 3.

2.1

Zpracovatelské technologie a jednotkové operace

Nejběžněji používané zpracovatelské technologie a jednotkové operace v průmyslu potravin a nápojů jsou uvedeny v tabulce 2.1. A.1 A.2 A.3 A.4 A.5 B.1 B.2 B.3 B.4 C.1 C.2 C.3 C.4 C.5 C.6 C.7 C.8 C.9 C.10 C.11 C.12

A. Suroviny, příjem a příprava Manipulace s materiály, skladování Třídění, prosévání, klasifikace, luštění, odstonkování, ořezávání Loupání Praní Rozmrazování B. Zmenšování velikosti, míchání, tvarování Řezání, krájení, sekání, sekání nadrobno, mělnění Míchání, směšování, konšování, homogenizace Mletí a drcení Tvarování, formování, protlačování C. Separační technologie Extrakce Deionizace Čiření Odstřeďování a sedimentace Filtrace Separace na membránách Krystalizace Neutralizace (odstraňování volných mastných kyselin) Bělení Dezodorace destilací s vodní parou Odbarvování Destilace

9

Kapitola 2

D.1 D.2 D.3 D.4 D.5 D.6 D.7 D.8 D.9 D.10 D.11 D.12 D.13 D.14 E.1 E.2 E.3 E.4 E.5 E.6 E.7 E.8 F.1 F.2 F.3 G.1 G.2 G.3 H.1 H.2 U.1 U.2 U.3 U.4 U.5 U.6

Technologie zpracování produktů Namáčení Rozpouštění Solubilizace /alkalizace Fermentace Koagulace Klíčení Solení, nakládání Uzení Ztužování Sterilizace oxidem siřičitým Saturace Sycení oxidem uhličitým Potahování/postřikování/ polévání/ aglomerace/ enkapsulace Stárnutí (zrání) E. Tepelné zpracování Tavení Blanšírování Ohřívání a vaření Pečení Pražení Smažení Temperování Pasterace, sterilace, UHT (ultrapasterace) F. Koncentrace teplem Odpařování (kapaliny na kapalinu) Sušení (kapaliny na pevnou látku) Dehydrat ace (pevné látky na pevnou látku) G. Zpracování odnímáním tepla Ochlazování, chlazení a stabilizace chl adem Zmrazování Lyofilizace H. Operace po zpracování Balení, plnění Promývání plynem, skladování pod plynem U. Procesy pro provozní hmoty a energie Úklid a sanitace Výroba a spotřeba energie Úprava vody (přiváděné procesní vody) Výroba podtlaku Chlazení Výroba stlačeného vzduchu

Tabulka 2.1: Přehled zpracovatelských technologií [1, CIAA, 2002] Suroviny, používané průmyslem potravin a nápojů jsou přírodní produkty, které se mohou sezónu od sezóny či rok od roku měnit. M ůže být proto nezbytné přizpůsobovat výrobní procesy tak, aby se s těmito změnami v charakteristikách surovin vyrovnaly. Zpracování určité suroviny na produkt obvykle zahrnuje použití řady zpracovatelských technologií spřažených do jedné výrobní linky.

10

Kapitola 2

2.1.1

Příjem a příprava materiálů (A)

2.1.1.1 Manipulace s materiály, skladování (A.1) 2.1.1.1.1 Cíl

M anipulace s materiálem se vztahuje na příjem, vybalení, skladování a vnitrozávodní dopravu surovin, meziproduktů, hotových produktů a jiných výstupů, včetně odpadu. 2.1.1.1.2

Oblast používání

2.1.1.1.3

Popis technologií, metod a zařízení

Používá se ve všech objektech a zařízeních FDM . Pevné materiály se běžně dodávají v pytlích na paletách nebo v kontejnerech (velkých nádobách). Lze je také dodávat ve zmrazeném stavu, balené v normalizovaných blocích s vyložením kartonem. Dopravují se vysokozdvižnými vozíky a skladují ve skladech. Větší množství pevných surovin a práškových materiálů ve většinou dodávají volně ložené. Jsou vykládány přímo ke zpracování nebo skladovány v silech pro pozdější použití. Pevné suroviny mohou být dopravovány hydraulicky (zelenina, bulvy, hlízy), pneumaticky (pevné částice, prášek) nebo pásovými dopravníky a elevátory, šnekovými dopravníky a čerpadly. Kapalné materiály se obvykle dodávají hromadně v cisternách a přečerpávají se do zásobních nádrží. Vnitrozávodní doprava kapalin se provádí čerpáním kapaliny potrubními systémy. Někdy může být potrubní systém rozsáhlý a složitý. M enší množství kapalin se dodávají také v minikontejnerech nebo v sudech. Ty se pak dopravují vysokozdvižnými vozíky a skladují ve vhodném skladu. Plyny jako dusík, oxid uhličitý a oxid siřičitý se dodávají a skladují ve speciálních tlakových nádobách. Jsou-li potřebné, nádoby se připojují do příslušného systému a dopravovány potrubím na tlakovém spádu. Příkladem může být oxid siřičitý při zpracování cukru a ve výrobě vína, dusík a oxid uhličitý při balení a chlazení. 2.1.1.2

Třídění, , prosévání, klasifikace, luštění, odstopkování a ořezávání (A.2)

2.1.1.2.1

Cíl

2.1.1.2.2


2.1.1.2.3


Většina surovin obsahuje některé složky, které jsou nepoživatelné nebo mají proměnlivé fyzikální charakteristiky. Zpracovatelské technologie jako jsou třídění, prosévání, klasifikace, luštění, ořezávání a odstopkování jsou nezbytné pro získání stejnorodosti suroviny požadované pro její další zpracování. Kontrola detektorem kovů se může použít pro zajištění , že byly ze suroviny odstraněny všechny kovové předměty a částice. Tyto zpracovatelské technologie se používají jako první krok při zpracování ovoce a zeleniny (luštěnin), ale používají se také pro maso, vejce a ryby. Třídění a prosévání (suché nebo mokré) je dělení surovin nebo potravinářských suspenzí na třídy podle tvaru, velikosti, hmotnosti, vnějších znaků a barvy. Suché třídění se například používá ve sladovnictví pro výběr stejně velikých zrn pro proces sladování. M okré prosévání se používá pro suspenze k oddělování různých složek.

11

Kapitola 2

Velikostním tříděním a suchým čistěním zemědělských surovin se pevné látky dělí na dvě nebo více frakcí na základě různé velikosti, obvykle proséváním. Velikostní třídění je důležité zvláště pro ty potravinářské produkty, které musí být zahřívány nebo chlazeny, protože velké rozdíly ve velikosti by mohly způsobit neúplné nebo nadměrné zpracování. Pro třídění podle velikosti lze používat různé druhy hrubých a jemných sít s pevným nebo proměnným otvorem. Tato síta mohou být stacionární, otáčivá nebo vibrující. Tvarové třídění lze provádět manuálně nebo mechanicky, například na pásovém nebo válcovém třídiči. Hmotnostní třídění je velmi přesná metoda, a proto se používá pro cennější potraviny krájené maso, vejce, tropické ovoce, některé zeleniny. Třídění podle vnějších znaků se používá pro třídění potravin na základě délky, průměru a vzhledu, tj. povrchových vad a orientace potravin na dopravníku. Konečně, třídění podle barvy lze používat při vysokých rychlostech pomocí barevných třídících zařízení řízených mikroprocesory. Třídění také dovoluje oddělovat na první pohled nežádoucí materiál, např. listí a kameny, anebo nepatřičnou surovinu, jako nezralé nebo nahnilé plody, a má za cíl, aby byly do dalšího zpracování propouštěny pouze potraviny dobré jakosti. Klasifikace je hodnocení řady charakteristik potraviny za účelem získání informací o její celkové jakosti. Klasifikaci provádějí normálně školení zaměstnanci. M aso například inspektoři prohlížejí na choroby, distribuci tuku, velikost a tvar jatečně opracovaného trupu. K dalším klasifikovaným potravinám patří sýry a čaj. V některých případech je klasifikace potravin založena na výsledcích laboratorních analýzy. Ve vinařství patří k takovémuto třídění i nezbytná klasifikace hroznů, sklízených podle stupně jejich zralosti, například obsahu cukru. M nohé charakteristiky nelze prozkoumat automaticky a pro souběžné hodnocení několika charakteristik se zaměstnávají školení pracovníci, aby byl získán stejnorodý produkt vysoké jakosti. Klasifikace je nákladnější než třídění pro vysoké náklady na potřebný kvalifikovaný personál. Luštění je odstraňování slupky z luštěnin a tobolek z kakaových bobů. Při odstraňování slupek z kakaových bobů jsou boby nejprve rozlámány mezi seřiditelnými ozubenými válci. Zlomky se potom dělí frakcionací na sítech a každá frakce je profukována proudem vzduchu, který odnáší lehké slupky. Tento proces drcení a provívání se často nazývá fukarování. Luštění se používá také v procesech drcení sóji. Luštění sojových bobů vždy předchází ohřev, který odstranění slupek usnadňuje. M okrý způsob obsahuje máčení luštěnin ve vodě na několik hodin, odvodnění, vysušení, mletí a pak profukování vzduchem pro odstranění slupek. V suchém procesu se směšuje olej se semeny, které procházejí mezi brusnými válci pro obroušení povrchu. To je běžná praxe u luštěnin se zvláště houževnatou slupkou. Odstopkování či odřapíkování se týká hlavně odstraňování stopek z ovoce, např. z hroznů. Používá se ve vinařství. Ořezávání se používá pro odstraňování buď nepoživatelných částí nebo částí s vadou, nebo pro nařezání surového materiálu na velikost, která je vhodná pro další zpracování. Ořezávání se může provádět manuálně, nebo rotačních nožích.

12

Kapitola 2

2.1.1.2 Loupání (A.3) 2.1.1.3.1

Cíl

Cílem loupání je odstranit nepotřebný nebo nepoživatelný materiál z rostlinných surovin. Tím se zlepšuje vzhled a chuť hotového produktu. Při loupání je třeba snížit na minimum ztráty tím, že se odstraňuje co nejméně potraviny pod vrchní nežádoucí vrstvou, ale přesto se dosáhne čistý oloupaný povrch 2.1.1.1.2


Loupání v průmyslovém měřítku se používá u ovoce, zeleniny, bulev, hlíz a brambor. 2.1.1.1.3


Existují různé metody loupání: loupání parou, loupání noži, loupání obrušováním, loupání louhem a loupání plamenem. Tyto technologie jsou popsány v odstavcích 4.7.3.4 až 4.7.3.4.7 včetně. 2.1.1.4 Praní (A.4) 2.1.1.4.1

Cíl

Tato část se vztahuje pouze na praní materiálů FDM , nikoli na mytí výrobního zařízení či úklid provozu. Cílem praní je odstranit a oddělit z potraviny nežádoucí složky, aby bylo zajištěno, že je povrch potraviny ve vhodném stavu pro další zpracování. K nežádoucím složkám mohou patřit špína nebo zbytky slupek, solanka užitou ke konzervaci, mikroorganismy, zůstatky pesticidů a solí. 2.1.1.4.2


Praní se používá většinou jako první krok zpracování kořenových plodin, brambor, obilovin, ovoce a zeleniny. 2.1.1.4.3


Existuje řada strojů a systémů, které byly přizpůsobeny pro materiál, který má být očistěn. Praní lze provádět silnými proudy vody anebo ponořením za pomoci kartáčů či třepání nebo mícháním. Někdy se přidává čistící prostředek. Teplou vodu lze použít, avšak může se tím urychlit chemické nebo mikrobiologické poškození, pokud se neprovádí pečlivá regulace doby praní a procesu. Špína, která se jednou uvolní, se od produktu obvykle liší natolik, že je skutečné oddělení špíny a produktu normálně jednoduché, například sedimentací. Zelenina může jako polotovar přicházet do závodu naložená v koncentrovaném solném roztoku (nálevu). V takovém případě je potřebné přebytečnou sůl odstranit oplachem v proudu vody.

13

Kapitola 2

2.1.1.5 2.1.1.5.1

Rozmrazování (A.5) Cíl

Když se suroviny, např. ryby a maso, přijímají zmrazené, před dalším zpracováním je nutné je rozmrazit. Někdy se tomu říká odmrazování. Tento termín je však v tomto dokumentu vyhrazen pro odstraněné námrazy z mrazícího zařízení nebo studeného skladu. 2.1.1.5.2


Rozmrazování se hojně používá při zpracování ryb a v některých jiných odvětvích, jako je výroba hotových jídel. 2.1.1.5.2


Rozmrazování stykem s okolním prostředím je pomalejší, než pomocí vody nebo horkého vzduchu. Rozmrazování vodou či horkým vzduchem může vyvolat rychlý růst mikroorganismů v povrchové vrstvě rozmrazovaného produktu, stejně jako bránit reabsorpci odtávající vody, a tak vyvolávat nepozorovatelně a často z nutričního hlediska zbytečně vysokou ztrátu odkapáním. Použití mikrovlnné energie, která se nepřenáší vedením již rozmrazenou vrstvou potraviny, je rychlejší a méně destruktivní proces rozmrazování. Tradiční rozmrazování zmrazených ryb a masa probíhá v tekoucí vodě. V tom případě se vybalené maso nebo ryby ukládají do železných přepravek a zcela se ponořují do nádrží s vodou. Používá se také rozmrazování postřikem. Odstraňování soli a rozmrazování se provádí současně.

2.1.2 Zmenšování velikosti, míchání, tvarování (B) 2.1.2.1 Řezání, krájení, sekání, sekání nadrobno, mělnění, lisování (B.1) 2.1.2.1.1

Cíl

Cílem procesů dělení, řezání, krájení, sekání, sekání nadrobno a mělnění je zmenšit velikost materiálu, buď pro další zpracování, nebo pro zlepšení poživatelnosti či vhodnosti potravin pro přímou spotřebu. 2.1.2.1.2


Tyto operace se potravinářském průmyslu používají ve značné míře, například při zpracování masa, ryb, sýrů, zeleniny, ovoce, brambor a různých plodin, např. cukrové řepy. 2.1.2.1.3


K dispozici je velký výběr zařízení, které je normálně přizpůsobeno zpracovávanému produktu. Zařízení může být obsluhováno ručně nebo mít strojní pohon, podle velikosti příslušné operace.

14

Kapitola 2

Dělení (řezání) se používá pro zmenšení velikosti velkých nebo středně velikých částí potravinového matriálu; obvykle se používají nože, čepele, řeznické nože a sekery nebo pily. Dělení (bourání) je důležitou operací při zpracování masa a ryb. Bourání masa se používá po porážce k opracování a dělení (půlení, čtvrcení) jatečných těl k odstranění a odstranění ocasu apod., a je zachyceno v dokumentu BREF o nejlepších dostupných postupech na jatkách a v průmyslu zpracovávajícím jejich vedlejší produkty. V masných závodech jsou jatečné trupy dále děleny na porce maloobchodní velikosti s odstraněním kostí, kůže a tuku. M aso připravované pro další zpracování na šunku, slaninu, uzeniny atd. se zpracuje zpočátku podobně jako čerstvé maso a pak se podrobí dalším operacím. M ůže to být další vykostění, odstranění kůže (stažení), tuku, nakrájení, rozmělňování, emulgování. K dělícímu zařízení používanému při zpracování masa patří motorové sekáče, okružní pily či listové pily pro půlení trupů a pásové pily pro další dělení jatečných těl. Všechny mají elektrický pohon. Pro odstraňování vepřovice a tuku z trupů prasat se používají speciální stahovací stroje. Pro řezání brambor pro výrobu hranolků se často používají hydrořezačky (v nichž jsou brambory přiváděny proudem vody vysokou rychlostí na pevné nože). Při krájení (plátkování) se získávají kousky materiálu o stejné tloušťce. Krájecí zařízení se skládá z otáčejících se nebo kmitajících nožů, které potravinu krájejí, když přes ně přechází. M ateriál je někdy tlačen na nože odstředivou silou. V jiných případech, například pro krájení masných výrobků, je materiál je při průchodu přes nože unášen na vozíku. Tvrdé ovoce, jako jsou jablka, je současně krájeno a zbavováno jader, když je tlačeno na stacionární nože, umístěné v trubici. V cukrovarnictví jsou řepné bulvy krájeny na tenké kousky, zvané „řízky“. Variantou krájení je krájení na kostky (používané u zeleniny, ovoce a masa), kdy je potravina nejdříve nakrájena na plátky a potom rozřezána na pásy rotačními noži. Tyto pásy jsou vedeny přes druhou sadu rotačních nožů, které řežou kolmo na směr prvních a rozkrájejí pásy na kostky. Sekání dělí suroviny na malé částice. Sekání na hrubou drť se používá u masa, ovoce i zeleniny. Při sekání masa (kutrování) se materiál uloží na pomalu se otáčející mísu a přichází do styku se sadou nožů, otáčejících se vysokou rychlostí. Tato technologie, normálně nazývaná kutrování, se hojně používá ve výrobě uzenin a podobných produktů. Při kutrování se stupeň rozmělnění může měnit podle otáček nožů a doby sekání; pokud to je potřebné, v extrémních případech může být materiál rozmělněn až na emulzi. Sekání nadrobno (mletí) se používá hlavně pro desintegraci a homogenizaci masa. Pro sekání masa nadrobno se používá řezačka na maso. Je to lehce stavěný šnekový lis ukončený na výstupu průstřižnicí nebo rotačními noži. Proces je kombinací řezání a protlačování (kdy je maso protlačováno deskou s otvory). Mělnění se používá hlavně pro desintegraci a homogenizaci ovoce a zeleniny. Pohyblivý drsný povrch trhá ovoce (zeleninu) a protlačuje materiál štěrbinou, přičemž vytváří homogenizovanou hmotu. Nejběžnější stroje tohoto druhu jsou bubnové nebo kotoučové. Proces mělnění se někdy používá pro extrakci šťávy.

15

Kapitola 2

Lisování se používá přímo na sklizené hrozny, nebo jinou surovinu, či na matoliny po maceraci, pro získání kapalných podílů z materiálu. Lisování se používá pro výrobu vína, ale také pro některé jiné alkoholické nápoje, ovocné a zeleninové šťávy. Používají se různé druhy lisů. Horizontální pneumatický lis se skládá z nafukované pneumatické membrány, umístěné uprostřed lisu. Bobule jsou pomalu stlačovány a pouštějí šťávu, obvykle známou jako mošt ve vinařství, výrobě jablečného a hruškového moštu, do nádrže, zatímco pevné podíly zůstávají v lisu. V hydraulickém lisu s vertikální kompresí se hrozny se uloží do „klece“, která je udržuje pohromadě během lisování. Vodorovná mísa na hrozny tlačí ve svislém směru a mošt protéká klecí a sbírá se v nádrži pro další zpracování. Hrozny zůstávají v kleci. Existují také další lisy, např. pásové lisy a horizontální lisy. 2.1.2.2 Míchání, směšování, konšování, homogenizace (B.2) 2.1.2.2.1

Cíl

Cílem této skupiny operací je získat jednotnou směs ze dvou nebo více složek, nebo dosáhnout v potravinovém materiálu rovnoměrnou velikostní distribuci částic. To může mít za výsledek také zlepšené charakteristiky a kvalitu pokrmů 2.1.2.2.2


Tyto operace se potravinářském průmyslu používají téměř ve všech odvětvích FDM 2.1.2.2.3


Míchání či směšování je spojování různých materiálů. Při míchání se prostorové rozdělení samostatných složek snižuje, takže se získá určitá míra homogennosti. V průmyslu FDM lze rozlišovat různé míchací operace. M íchání pevné látky s pevnou látkou se provádí při výrobě krmiv nebo potravinářských výrobků, jako jsou čajové a kávové směsi, sušené polévky, pečivové směsi, pudinky, směsi na zmrzlinu, sladové směsi apod. M íchací zařízení, běžně používaná pro směšování pevné látky s pevnou látkou jsou: otáčivé bubny, rotační míchačky a míchací šneky s proměnnými otáčkami ve válcových nebo kuželových nádobách. Nedílnou součástí zařízení jsou obecně cyklony, v kterých se znovu získává prach a úlet z odsávaného vzduchu. Tento znovu získaný materiál se přepracuje. M íchání pevné látky s kapalinou, prováděné při výrobě konzervovaných potravin, mléčných výrobků atd. Používá se také při výrobě čokolády a cukroví, v níž jsou složky míchány v kapalném stavu a tuhnou po ochlazení. Pro míchání viskosní směsi se používají hnětací stroje. Pro získávání málo viskózních směsí se používají různé typy míchadel, oběžných kol a míchaček.. M íchání kapaliny s kapalinou, používané při výrobě emulzí, jako je majonéza, margarin a směsi roztoků. Tento druh míchání se používá také při směšování různých vín nebo minerálních vod vzájemně nebo s přísadami či zvláštními přídavnými látkami. Používají se různé druhy míchadel, oběžných kol a míchacích elementů.

16

Kapitola 2

M íchání kapaliny s plynem se používá například při výrobě zmrzliny, šlehačky a některého cukroví. Během rozprašovacího sušení se kapalná fáze směšuje s proudem plynu. Používají se rozprašovače pro vytváření malých kapének kapaliny, které jsou uváděny do styku s proudem plynu. Při výrobě zmrzliny, smetany nebo pěny se malé bublinky plynu vhánějí do kapaliny. Cílem homogenizace je dosáhnout co možná stejné velikosti částic nebo stejnorodější směsi materiálů. Používá se například u plnotučného mléka pro zmenšení velikosti tukových kuliček tak, aby zůstávaly v mléce rovnoměrněji rozdělené a bránily usazování tuku na stěnách. Kapalina, tj. mléko, se pod vysokým tlakem (200-300 barů) protlačuje malým otvorem. Konšování je zvláštní způsob hnětení, používané ve výrobě čokolády. Roztavená čokoládová hmota se převede do speciální otevřené nádoby tvaru koryta a hněte se žulovým válcem, který se pohybuje pomalu tam a zpět. Cílem konšování je snížit viskozitu hmoty a zlepšit chuť, vůni a texturu. 1 2.1.2.3 Mletí, drcení (B.3)

2.1.2.3.1

Cíl

Mletí se používá pro zmenšování velikosti pevných suchých materiálů. M ůže také zlepšovat kvalitu pokrmů nebo vhodnost k dalšímu zpracování. Je to hlavní proces v oborech zpracování obilovin a krmiv a používá se také pro drcení cukrové třtiny pro usnadnění extrakce cukru v cukrovarech a výrobnách rumu. Drcení je například potřebné pro porušování slupky bobulí a hroznů pro uvolnění moštu. 2.1.2.3.2


Mletí se používá tam, kde se zpracovávají pevné materiály, například při mletí mouky a krupice z tvrdé pšenice, v průmyslu krmiv, v pivovarech, cukrovarnictví a mléčném průmyslu. Drcení je nezbytné pro usnadnění množení kvasinek a také k provádění tradiční macerace před lisováním, např. ve vinařství. 2.1.2.3.3


Pro použití pro konkrétní druhy potravin je k dispozici celá řada technologií mletí. Lze je provádět nasucho nebo v kapalině. Při mokrém mletí lze dosáhnout menší velikosti částic. Suché mletí (či broušení) se obvykle kombinuje se proséváním nebo pneumatickým tříděním. To má za výsledek, že se získají velikostní frakce. Obecně se používají jako nedílné součásti procesu cyklony, v kterých se znovu získávají prachové částice a úlet z odsávaného vzduchu. Tento znovu získaný materiál se přepracuje. K běžným druhům mlýnů, používaných v potravinářském průmyslu, patří kladivové mlýny, kulové mlýny, válcové mlýny a kolové mlýny. Kladivový mlýn se skládá z horizontální nebo vertikální válcové komory, vyložené ocelovými lámacími deskami a obsahující vysokootáčkový rotor, opatřený po celé délce kladivy. M ateriál je drcen rázovými silami, když jej kladiva ženou proti lámací desce. Kulový mlýn sestává z pomalu se otáčejícího horizontálního ocelového bubnu, který je z poloviny naplněn ocelovými koulemi o průměru 2,5 až 15 cm. Konečná velikost částic závisí na otáčkách mlýna a velikosti koulí. Válcový mlýn se skládá ze dvou nebo více ocelových válců, které se otáčejí proti sobě a vtahují částice potravinářského materiálu do prostoru mezi válci (štěrbiny). Velikost štěrbiny lze seřizovat podle různých materiálů. 1

„Grinding and milling“ jsou dva výrazy pro mletí, které zde splývají – pozn. překl. 17

Kapitola 2

Kotoučový mlýn se skládá buď z jednoho otáčivého kotouče ve stacionární skříni, nebo dvou kotoučů, otáčejících se ve vzájemně opačných směrech. Potravinový materiál prochází seřiditelnou mezerou mezi kotoučem a skříní nebo mezi oběma kotouči. Kotoučové mlýny mají na kotoučích a skříni upevněny vzájemně do sebe zabírající kolíky. Tím ze zvyšuje účinnost mletí. 2.1.2.4 Tvarování, formování, protlačování (B.4) 2.1.2.4.1

Cíl

2.1.2.4.2


2.1.2.4.3


2.1.3

Separační technologie (C)

2.1.3.1

Extrakce (C.1)

Tvarování nebo formování a protlačování jsou operace k dosažení určitého tvaru pevných materiálů. Tvarování či formování je operace hojně používaná ve výrobě čokolády, chleba, sušenek, cukroví a pečiva. Formování je také důležitý technologický krok při výrobě sýrů. Protlačování se ve značné míře používá při výrobě uzenin (párků, klobás atd.), cukrářských výrobků a potravin rychlého občerstvení na bázi škrobu. Při tvarování či formování je materiál ve viskózní formě a nalévá se do příslušné formy. Jak formovací proces pokračuje, materiál zpevňuje až ztuhne do bodu, kdy získá pevný tvar. Protlačování je kontinuální proces tvarování. M ateriál se hněte pod vysokým tlakem a kontinuálně tlačí otvory požadovaného tvaru. Ve varných extrudérech je materiál současně tepelně zpracováván (vařen) pro solubilizaci škrobů. Extrudéry mohou mít jeden nebo dva šneky. Otáčení šneků dopravuje a směšuje materiál a zajišťuje zvyšování tlaku.

2.1.3.3.1

Cíl

Cílem extrakce je získat cenné rozpustné složky ze surovin tím, že se rozpustí v kapalném rozpouštědle, takže tyto složky lze oddělit a později regenerovat z kapaliny. Ne vždy je cílem získat zpět nějakou konkrétní sloučeninu ze suroviny v čisté formě; extrakce je někdy určena pro oddělení všech rozpustných složek od zbytku, příkladem může být extrakce kávy. 2.1.3.3.2


2.1.3.3.3


Extrakce se hojně používá v řadě různých odvětví FDM , například to jsou extrakce cukru z cukrové řepy nebo cukrové třtiny, olejů ze semen olejnin a nezpracovaných pokrutin, kávového výtažku z kávovníkových bobů, kofeinu z kávovníkových bobů a různých jiných sloučenin, jako jsou bílkoviny, pektiny, vitaminy, pigmenty, silice, aromatické sloučeniny, chuťové látky atd. z mnoha různých materiálů. Extrakce funguje na principu, že rozpustné složky lze oddělit od nerozpustných nebo méně rozpustných složek tak, že se rozpustí ve vhodném rozpouštědle. Suroviny vhodné pro extrakci mohou obsahovat pouze pevné látky, nebo pevné látky v roztoku. Extrakce pevné látky kapalinou se někdy nazývá vyluhování. Je-li rozpustná složka obsažena v nějaké kapalině, může být pro získání cenné rozpustné složky použita extrakce kapaliny kapalinou. Extrakt je běžně produktem nebo meziproduktem a zbytek je odpad nebo vedlejší produkt. 18

Kapitola 2

Účinnost procesu extrakce závisí na selektivitě rozpouštědla. Běžnými rozpouštědly jsou voda; organická rozpouštědla jako hexan, methylenchlorid nebo ethylacetát a alkohol. Pro extrakci kávy se užívá superkritický CO2. Suroviny se obvykle předběžně upravují, aby se zajistila efektivní extrakce žádoucích sloučenin. Například cukrovka a cukrová třtina se řežou na tenké řízky, ořechy a semena se melou nebo vločkují, kávovníkové boby se praží a melou a čajové lístky se suší a melou. Nejjednodušším způsobem extrakce je opakovaná extrakce čerstvým rozpouštědlem nazývaná extrakce v příčném proudu. Ta se však používá jen velmi zřídka, protože je nákladná a jejím výsledkem je extrakt s velmi nízkou koncentrací. Nejběžnější používanou metodou je protiproudá extrakce, buď šaržová nebo kontinuální. Šaržová protiproudá extrakce se používá normálně jen pro zpracování malých množství surovin. V kontinuálně pracujících extraktorech putují pevný materiál a kapalina (rozpouštědlo) proti sobě. Jednou z těžkostí extrakce je získávání vyextrahovaného materiálu z rozpouštědla. To lze provádět odpařením, krystalizací, destilací či destilací s vodní parou. V zásadě jsou možné četné různé metody dopravy. M ezi příklady dopravních systémů patří perforované mísy, připevněné na nekonečný řetěz, pohybující se horizontálně nebo vertikálně, šnekové dopravníky, které dopravují pevný materiál v protiproudu svisle nebo šikmo vzhůru (šneky jsou perforované, aby se dosáhl rovnoměrný tok kapaliny) či nekonečný perforovaný pás s pevným materiálem, zkrápěný shora rozpouštědlem, které cirkuluje pomocí čerpadel. Jsou to velké otáčivé bubny, rozdělené do komůrek šroubovicí, upevněnou na povrch bubnu. Jak se buben a šroubovice otáčejí, šťáva, která se zdržuje na dně nádoby, se dopravuje protiproudem vzhledem k rozpouštědlu, neboli opouští difuzér na konci, kde vstupuje čerstvé rozpouštědlo. 2.1.3.2 2.1.3.2.1

Deionizace (C.2) Cíl

Deionizace či výměna iontů se používá pro odstranění nežádoucích organických a/nebo anorganických složek z vody a potravinářských produktů. Viz též elektrodialýzu v odst. 2.1.3.6. 2.1.3.2.2


V mléčném průmyslu se deionizace používá při zpracování syrovátky. M ají-li být pevné podíly ze syrovátky použity pro potraviny a pro lidskou potravu a přípravky pro dětskou výživu, je potřebné, aby měly nízký obsah minerálních látek. Deionizace se v sektoru FDM také často používá pro úpravu napájecí vody pro kotle pro výrobu elektřiny a páry a pro výrobu deionizované procesní vody. Deionizace se používá také pro odstraňování minoritních ionizovaných organických látek. 2.1.3.2.3


Deionizace se normálně provádí vedením produktu přes kolonu, obsahující iontoměnič v tvaru drobných pryskyřičných korálků. Korálky obsahují velké množství aktivních center, která jsou schopna zachytit řadu různých kovů,nekovových ionizovaných látek a ionizovaných organických složek. 19

Kapitola 2

Kolony se provozují v šaržovém režimu a musí být regenerovány, když je náplň iontoměniče vyčerpána či nasycena. To se normálně provádí působením různých chemikálií, které odstraní nečistoty a regenerují aktivní centra. 2.1.3.3 Čeření (C.3) 2.1.3.3.1

Cíl

Čeření je proces vyjasňování kapalin, tj. odstraňování suspendovaných částic, které dodávají kapalině kalný vzhled. 2.1.3.3.2


2.1.3.3.3


Výroba perlivých vín a piva. Čeřidlo přidané do vína způsobí, že se jemné částice zákalu vyvločkují a usadí, takže se zákal z roztoku odstraní. Tyto částice zákalu jsou složením bílkoviny, polysacharidy, polyfenoly nebo železo či měď obsahující komplexy. Aby čeření proběhlo, musí čiřidlo a částice nést opačný elektrický náboj, což znamená, že čeřidlo musí být zvoleno velmi pečlivě podle požadovaného účinku. Povahu a dávku čeřidla lze určit laboratorními zkouškami. Technicky lze označit jako příklady procesu čeření také některé jiné úpravy, jako je „odstraňování železa“ srážením ferokyanidem draselným. Používaná čeřidla lze rozdělit do dvou větších skupin, organická a minerální čiřidla. K organickým čeřidlům patří: želatina, vyzina, vaječný albumin, krevní albumin, kaseiny a kaseináty, algináty. M inerální čeiřidla zahrnují bentonity, silikagel a vinné třísloviny . 2.1.3.4 Odstřeďování a sedimentace (C.4) 2.1.3.4.1

Cíl

Sedimentace a odstřeďování se používají pro oddělování nemísitelných kapalin a pevných látek od kapalin použitím buď přirozené gravitace nebo odstředivých sil. 2.1.3.4.2


Odstřeďování se běžně používá v mléčném průmyslu pro čistění mléka, odstřeďování mléka a syrovátky, koncentrování smetany, výrobu a regeneraci kaseinu, v sýrařství a při zpracování laktózy a syrovátkové bílkoviny atd. Tato zpracovatelská technologie se používá také v průmyslu nápojů, zeleninových a ovocných šťáv, kávy, čaje, piva, vína, sojového mléka, zpracování a regeneraci oleje a tuků, kakaového másla a výrobě cukru i čistění odpadních vod. 2.1.3.4.3


Jsou-li rozdíly v hustotě velké a čas není limitujícím faktorem, lze oddělení provádět jen samotíží To je proces nazývaný sedimentace a může být šaržový nebo kontinuální. Šaržový proces probíhá v nádobě obsahující disperzi pevných látek o vyšší hustotě, než má kapalina. Během doby tyto těžší částice klesnou ke dnu nádoby. jestliže se výška nádoby zkrátí a zvětší se její povrch, může se doba sedimentace zkrátit. Při kontinuálním procesu se na jeden konec procesu přivádí kapalina se suspendovanými částicemi a postupuje proti proudu.

20

Kapitola 2

Sedimentační výkon může být zvýšen přidáním vodorovných nebo šikmých přepážek. Odstřeďování se používá pro dělení směsí dvou nebo více fází, z nichž jedna je fází kontinuální. Existují dva obecné způsoby provozování odstředivek: kontinuální systém a systém s přestávkami pro čistění. V kontinuálním systému může být kal vypouštěn během procesu. Hnací silou pro oddělení je rozdíl v hustotě fází. Pomocí odstředivé síly se proces dělení urychluje. Nezbytné odstředivé síly se vyvíjejí otáčením materiálů. Vyvinutá síla závisí na otáčkách a poloměru otáčení. Například v surovém mléku je odstředěné mléko kontinuální fází, kdežto tuk je diskontinuální fází, tvořenou tukovými kuličkami o průměru několika mikrometrů. Třetí fázi tvoří pevné částice. Ve výrobě piva se čiření horké mladiny provádí za účelem odstranění částic, aby se získala čirá mladina. Zařízením, běžně používaným pro čiření mladiny, je cíz (hydrocyklon), kde se částice mladinového mláta oddělují v tečném proudu. Odstředivky se dělí do čtyř skupin: • • • •

válcové odstředivky, talířové odstředivky pro dělení nemísitelných kapalin; plnoplášťové tryskové či ventilové odstředivky pro čiření kapalin odstraňováním malých množství pevných látek; šnekové dekantéry, příp. filtrační s vratným dopravníkem hydrocyklony nebo vířivé vířivé separátory.

Odstředivka s válcovou nádobou se skládá ze svislého válce, který se otáčí uvnitř stacionární skříně při 15.000 až 50.000 otáčkách. Používá se pro oddělování nemísitelných kapalin, např. rostlinného oleje a vody. Obě kapaliny se rozdělí do prstencových vrstev, přičemž hustší kapalina je blíže stěně nádoby. Obě vrstvy se vypouštějí odděleně. Talířová odstředivka se v potravinářském průmyslu používá běžně v širším měřítku, protože se v ní dosahuje lepší separace proto, že se tvoří tenčí vrstvy kapalin. U talířové odstředivky obsahuje válcová nádoba obrácené kužely nebo kotouče. Kapaliny pak musí urazit jen krátkou vzdálenost než se rozdělí. Tyto odstředivky pracují při 2000 až 7000 otáčkách a mají výkon až 150 000 l/hod. Talířové odstředivky se používají k oddělování smetany od mléka, k čiření olejů, kávových extraktů a šťáv, či k oddělování škrobu ze suspenze. Plnoplášťová odstředivka je nejednodušší odstředivka pro dělení pevných látek od kapalin a je vhodná, když musí-li být odstraněna malá množství pevných látek z velkého objemu kapaliny. Skládá se z otáčivé válcové nádoby. Směs se uvádí do nádoby; pevné látky se usazují na stěně nádoby, kdežto kapalina odtéká vrchem nádoby. Koláče mohou být také odstraňovány bez zastavení odstředivky. Suspenze, obsahující vyšší koncentrace pevných látek, tj. >3% hm., mohou být děleny pomocí odstředivek s vypouštěním tryskou nebo ventilem. Tyto odstředivky jsou modifikované talířové odstředivky s dvojitou kuželovou nádobou a umožňují vypouštění pevných podílů automaticky. Tyto typy odstředivek se používají ke zpracování olejů, šťáv, piva a škrobů pro zpětné získání buněk kvasnic. M ívají výkon až 300.000 l/hod. Zvláštním typem je tzv. „baktofuga“, což je vysokootáčková odstředivka, speciálně konstruována pro separaci bakteriálních buněk a spór z mléka. Šnekové dekantéry, dekantéry s vratným dopravníkem, filtrační odstředivky se používají tam, kde přiváděná suspenze (kal) obsahuje vysoké koncentrace pevných látek. Používají se například k získávání živočišných a rostlinných bílkovin (tj. kaseinu, vysráženého z odstředěného mléka), k dělení kávových, kakaových a čajových suspenzí a k odkalování olejů.

21

Kapitola 2

V šnekovém dekantéru plnoplášťová nádoba rotuje o 25 otáček za minutu rychleji, než šnekový dopravník. To způsobuje, že jsou pevné látky vynášeny šnekem na jeden konec odstředivky, kdežto kapalný podíl na druhý konec, který má větší průměr. Dekantér s vratným dopravníkem se používá pro oddělování křehkých pevných látek (například krystalů od matečného louhu). Přiváděný materiál vstupuje do otáčivého koše nálevkou, která se otáčí ve stejných otáčkách. Tím se kapalina postupně urychluje na otáčky nádoby a střižné síly se snižují na minimum. Kapalina prochází otvory ve stěně nádoby. Když se vytvoří vrstva koláče, je posunuta vpřed ramenem s vratným pohybem. Filtrační odstředivka má děrovaný koš, vyložený zevnitř filtračním médiem, který se otáčí při 2000 ot. Dělení probíhá v cyklech, které trvají 5 až 30 minut. Ve třech fázích cyklu přiváděná tekutina nejprve vstupuje do pomalu rotující nádoby, jejíž otáčky se pak zvyšují a dochází k dělení. Konečně jsou otáčky nádoby sníženy a koláč je spodem vypuštěn. Výkony této skupiny odstředivek dosahují až 90.000 l/h. Typický hydrocyklon obsahuje kuželovou sekci, která končí ve válcové sekci. Hydrocyklon je opatřen tečným vstupem a uzavřen čelem s axiálně namontovanou přetokovou trubkou. Čelo kuželové části je ukončeno kruhovým vrcholovým otvorem. Za provozu je suspenze tlačena čerpadlem tangenciálním vstupem a tím se vytváří intenzivní vířivý pohyb. Podíl suspenze, obsahující lehčí částice, je vypouštěn přetokem a zbylá suspenze a pevné podíly se vypouštějí spodním otvorem. 2.1.3.5 Filtrace (C.5) 2.1.3.5.l

Cíl

Filtrace je oddělování pevných látek ze suspenzí v kapalině pomocí porézního média, síta nebo filtrační tkaniny, které zadržují pevné látky a umožňují, že kapalina protéká. Filtrace vzduchu je probrána v odstavcích 4.4.3.7.1. 4.4.3.7.2 a 4.4.3.7.3. 2.1.3.5.2


Filtrace se v průmyslu potravin a nápojů používá pro čeření kapalných produktů odstraňováním malých množství pevných částic např. u vína, piva, olejů a sirupů a pro oddělení kapaliny od značného množství pevného materiálu, kde je celkovým cílem operace získání filtrátu, filtračního koláče, nebo obou materiálů např. u ovocných šťáv či piva. 2.1.3.5.3


Filtrační zařízení pracuje buď při použití přetlaku na straně přívodu – tlaková filtrace, nebo použitím podtlaku na straně filtrátu – vakuová filtrace. Dva hlavní druhy tlakové filtrace jsou kalolis a listový filtr. Kalolis se skládá z desek a rámů uspořádaných střídavě a uložených na páru kolejnic. Dutý rám je od desky oddělen filtrační tkaninou. Suspenze se čerpá kanálkem do každého rámu a filtrát prochází tkaninou, stéká rýhovaným povrchem desek a je odváděn výstupním kanálkem na spodní straně každé desky. Filtr pracuje za tlaku 250 až 800 kPA. Kalolis je provozován v šaržovém režimu, přičemž optimální cyklus závisí na filtračním odporu koláče a době, potřebné k rozebrání a opětnému sestavení filtru. Někdy se jako první přivádějí pomocná filtrační média (perlit nebo křemelina) pro zlepšení filtrace „zafiltrováním“. Zařízení je spolehlivé, snadno se udržuje a hojně se používá, zvláště při výrobě jablečné šťávy a moštu a při rafinaci (bělení) jedlých olejů. 22

Kapitola 2

Zvláštním typem kalolisu je „membránový“ kalolis. M embrána je upevněna na desku, kterou lze tlakovat vzduchem nebo vodou. Díky vyššímu tlaku na filtrační koláč (až 20 barů) se získává více kapaliny, protože koláč je potom sušší. Potřebě vyvinout zařízení z mnohem větším výkonem bylo vyhověno zavedením listových filtrů. Skládá se z „listových“ sít, která jsou potažena filtračním médiem a upevněna na dutém rámu, který tvoří výstupní kanál pro filtrát. „Listy“ mohou být uspořádány horizontálně nebo vertikálně. Přívodní suspenze je čerpána do pláště pod tlakem přibližně 400 kPa. Když je filtrace ukončena, koláč je zvnějšku listů odfouknut nebo smyt. Vakuové filtry jsou normálně provozovány nepřetržitě. Suspenze je nasávána přes filtrační desku a tkaninu a na tkanině se ukládá filtrační koláč. Tlakový spád na filtru je normálně omezen na 100 kPa pro vysoké náklady na vytváření podtlaku. Někdy se používají pomocná filtrační média pro vytvoření podkladu koláče nebo vlastního filtru pro zlepšení filtrace. V těchto případech se pro seškrábnutí koláče používá nůž. Dvěma běžnými typy vakuového filtru jsou otáčivý bubnový filtr a otáčivý diskový filtr. Otáčivý bubnový filtr se skládá z pomalu se otáčejícího válce, který je rozdělen na sekce, potažené filtrační tkaninou a připojené na centrální vývěvu. Buben se při otáčení noří do vany se suspenzí. Filtrát protéká filtrační tkaninou v ponořené sekci. Když sekce opouští lázeň, je z filtračního koláče odsáta tekutina a je proprán. Jak se buben otáčí dále, podtlak se v příslušné sekci vyrovná a koláč se z tkaniny uvolní stlačeným vzduchem a odstraní škrabkou. Tentýž postup se opakuje postupně pro každou sekci, jak se cyklus opakuje. Otáčivý diskový filtr se skládá z řady vertikálních kotoučů, které se pomalu otáčejí v suspenzi v podobném cyklu, jako bubnový filtr. Každý kotouč je rozdělen na segmenty a každý segment má vývod do centrálního hřídele. Kotouče jsou opatřeny škrabkami pro nepřetržité odstraňování koláče. 2.1.3.6 2.1.3.6.1

Dělení na membránách (C.6) Cíl

Dělení na membránách má za cíl selektivní odstranění vody, rozpustných látek nebo suspendovaného materiálu z roztoku pomocí polopropustných membrán. Lze je tedy také považovat za technologii frakcionace. 2.1.3.6.2


Dělení na membránách se používá pro koncentrování kapalin, například syrovátky, odstraňování solí ze syrovátky či z vody, frakcionaci syrovátky a čistění vody. 2.1.3.6.3


V odvětví FDM existují dvě technologie: membránová filtrace a elektrodialýza. M embránová filtrace je tlaková filtrační technologie, v níž je roztok protlačován porézní membránou. Některé z rozpuštěných látek se zadrží, protože jejich molekuly jsou příliš velké, aby jim to umožnilo projít. Rozsah velikostí závisí na použitém druhu membrány. Dochází k frakcionaci přívodního proudu, přičemž se některé molekuly koncentrují na přední straně membrány, v tak zvaném koncentrátu nebo retentátu, kdežto menší molekuly procházejí membránou do proudu permeátu. 23

Kapitola 2

Různé technologie membránové filtrace lze charakterizovat velikostí pórů jejich membrán. M ikrofiltrace s příčným tokem (CM F) může být používána pro odstraňování bakterií z odstředěného mléka , nebo pro frakcionaci odstředěného mléka na retentát bohatý kaseinem a mléčné sérum, ochuzené o kasein; velikost pórů: 0,1 µm až 5 µm. Ultrafiltrace (UF) se používá jak pro odstředěné mléko, tak pro syrovátku a účelem koncentrace příslušných bílkovinných složek, při použité velikosti pórů 10 nm až 100 nm. M embrány pro nanofiltraci (NF) s póry velikosti∼ 1 nm až 10 nm mají selektivní propustnost pro minerály a některé malé anorganické nebo organické molekuly a používají se hlavně pro koncentraci a předběžnou demineralizaci (odstranění solí) syrovátky. M embrány pro reverzní osmózu (RO) jsou propustné pro vodu, ale nikoli pro minerály a používají se tudíž pro odvodňování, koncentraci syrovátky nebo odstředěného mléka, nebo pro rafinaci permeátů z NF nebo kondenzátu z odparek a čistění vody např. změkčování a demineralizaci. M embrány mají póry o velikosti 0,1 nm až 1 nm. Elektrodialýza (ED) je membránové dělení v přítomnosti vloženého elektrického potenciálu. Při elektrodialýze nízkomolekulární ionty migrují v elektrickém poli přes kationové nebo anionové membrány. Tyto membrány jsou střídavě uspořádány mezi katodou a anodou v baterii. Základní aplikací v mléčném průmyslu je demineralizace syrovátky. 2.1.3.7 Krystalizace (C.7) 2.1.3.7.1

Cíl

Cílem krystalizace je oddělit rozpuštěnou látku z rozpouštědla.. 2.1.3.7.2


Krystalizace se používá v cukrovarnictví a v mlékařství kde se vyrábí laktóza z tvarohové nebo kaseinové syrovátky.m Používá se také průmyslu jedlých olejů pro 2 úpravu vlastností jedlých olejů a tuků. V tomto případě se také nazývá frakcionací . 2.1.3.7.3


Krystalizace je vznik pevných krystalů.z roztoku. Krystaly se tvoří z roztoku v určitém geometrickém tvaru. Obvykle se získávají naočkováním přesyceného roztoku. Do struktury mřížky žádoucích krystalů se obvykle nedostávají žádné nečistoty z kapaliny. Proto je krystalizace také proces čistění. Růstu krystalů sacharózy se účastní pouze sacharóza a voda. Jiné látky, než cukry, obsažené v cukrové šťávě, do krystalové struktury nevstupují. Většina z nich zůstává v kapalné fázi, kdežto jiné uniknou do parní fáze. Krystaly cukru se z kapalné fáze získají odstředěním. 2.3.1.8 Odstraňování volných mastných kyselin (ffa) neutralizací (C.8) 2.3.1.8.1

Cíl

Cílem neutralizačního procesu je odstranit volné mastné kyseliny a fosfatidy z rostlinných olejů pomocí chemikálií, jako je kyselina fos forečná, nebo – v některých případech - kyselina citrónová .

2

Winterizací – pozn. překl. 24

Kapitola 2 2.3.1.8.2 Oblast používání

Chemická neutralizace se používá v procesu rafinace rostlinných olejů, jako je sojový olej, slunečnicový olej, řepkový olej, a živočišných tuků, jako jsou lůj nebo rybí trány. 2.3.1.8.3


Po předehřátí oleje se s olejem smíchá kyselina fosforečná nebo citronová, aby se zvýšila rozpustnost fosfatidů ve vodě. Okyselený olej, s obsahem ffa v surovém oleji zpravidla 0,5 % až 6 %, se dále smíchá s alkalickým roztokem, který zneutralizuje jak volné mastné kyseliny tak fosforečnou či citrónovou kyselinu a dále zvýší rozpustnost fosfatidů. Směs mýdel a fosfatidů, tzv. soapstock, se od oleje oddělí na odstředivce. Olej se nakonec míchá s vodou pro vyprání zbytků mýdel. Vodní frakce se potom oddělí, spolu se zbytky vypraných mýdel, opět na odstředivce. Alkalicky rafinovaný olej může být vysušen za sníženého tlaku a přečerpán do skladovací nádrže. Proces se většinou provádí kontinuálně (viz obr. 2.1), ale může být prováděn i semikontinuálně či v šaržovém režimu s použitím zařízení pro dlouhé míchání a usazování.

a) Skladovací nádrž surového oleje; b) Míchací kotel na kondicionování gumovitých látek; c) Neutralizační míchací kotel; d) Separátor (odstředivka); e) Rerafinační míchací kotel; f) Míchací kotel pro praní vodou; g) Vakuová sušárna. Legenda: Crude oil Gum conditioning Neutralisation Refined oil Re-refining

Surový olej Kondicionace gumovitých. látek Neutralizace Rafinovaný olej Opakovaná rafinace

Soap stock Vacuum Vacuum drying Water Water washing

Odpadní mýdla Vakuum Vakuové sušení Voda Praní vodou

Obrázek 2.1: Proudový diagram kontinuální neutralizace olejů a tuků [87, Ullmann, 2001]

25

Kapitola 2

Spojené vodné podíly z odstředivek (soapstocky) se dále zpracují v systému štěpení mýdel. To je proces okyselení, používaný pro zpětné získání mastných kyselin po zpracování koncentrovanou kyselinou, obvykle kyselinou sírovou nebo případně kyselinou solnou a ohřevem parou. Oddělené volné mastné kyseliny se odloučí v odstředivém dekantéru. V integrovaných výrobnách lze soapstock přidat do procesu zpracování pokrutin parou. Regenerované fosfatidy se používají v potravinách či v krmivech jako lecithin. 2.1.3.9 Bělení (C.9) 2.1.3.9.1

Cíl

Cílem bělení oleje je odstranění pigmentů a kovů např. niklu nebo železa z jiných procesů prováděných v rafinerii olejů, zůstatků mýdel a fosfolipidů z oleje nebo tuku. 2.1.3.9.2


Bělení se používá v procesu rafinace jedlých olejů a tuků. 2.1.3.9.3


Jedlé oleje nebo tuky se míchají s bělící hlinkou, která má schopnost adsorbovat nečistoty, jako jsou rostlinné pigmenty a barviva, kovy, zůstatky mýdel a fosfolipidů. Olej se za sníženého tlaku míchá, v množství asi 0,1 až 3 % na váhu oleje, s bělící hlinkou, což je jílovitý minerál, jako bentonit nebo montmorillonit, který byl aktivován tepelným nebo kyselým postupem nebo jiným zpracováním. Tyto hlinky (někdy míchané s malým množstvím aktivního uhlí) mají velmi vysokou absorpční schopnost. Po bělení, trvajícím 30 až 90 minut, se olej od bělící hlinky oddělí filtrací. Použitá hlinka obsahuje velké množství oleje (až 30 %). Část oleje nebo tuku lze regenerovat destilací s parou. Vybělený olej se dále zpracovává jinými rafinačními procesy. Zařízení používané pro bělení se skládá s míchacích kotlů, vývěv a filtrů. 2.1.3.10 Dezodorace destilací s parou (C.10) 2.1.3.10 1

Cíl

Cílem dezodorace je odstranit ffa a další velmi těkavé sloučeniny ze surových jedlých olejů a tuků, zbavených gumovitých látek nebo alkalicky rafinovaných po vybělení. 2.1.3.10.2


Dezodorace se používá v procesu rafinace jedlých olejů a tuků. 2.1.3.10.3


Dezodorace je použití destilace s vodní parou k odstranění mastných kyselin a velmi těkavých složek z olejů a tuků za sníženého tlaku. Zařízení používané pro dezodoraci se skládá z kolony pro destilaci s vodní parou, barometrického kondenzátoru, lapačů kapalného úletu a praček. Pára se vstřikuje do vyhřátého oleje (>200°C) u dna destilační kolony, která je pod sníženým tlakem. Pára strhává mastné kyseliny a jiné nečistoty z olejů a tuků; gumovité látky se v tomto procesu neodstraní. Pára se potom zkondenzuje v barometrickém kondenzátoru který je konstruován buď pro jediný průchod (otevřený), nebo pro režim v uzavřené smyčce (viz odst. 2.1.9.4). Oddělení těkavých složek z této páry může být zlepšeno jednostupňovým nebo dvoustupňovým vypíracím a kondenzačním systémem s odmlžovači. Dezodoraci lze provádět v šaržových nebo kontinuálních deodoračních zařízeních.

26

Kapitola 2

2.1.3.11 Odbarvování (C.11) 2.1.3.11.1

Cíl

Odbarvování se provádí za účelem zlepšení barvy, čistoty, stárnutí, mikrobiologické stability a skladovatelnosti některých potravinářských produktů. 2.1.3.11.2


Odbarvování se používá v cukrovarnictví, výrobě glukózy, sirupů a v kvasném průmyslu. 2.1.3.11.3


Odbarvení lze provádět přidáním aktivní práškové hmoty (např. práškového aktivního uhlí) k produktu ve vodném roztoku, který se pak za řízených podmínek míchá. Prášek se potom odstraní filtrací (statickými filtry, rotačními vakuovými filtry), kdežto odbarvený produkt se dále zpracuje. Tento proces se často provádí ve více stupních, přičemž se aktivní materiál používá opakovaně dokud není vyčerpán, často v protiproudém uspořádání. Proces lze provádět také převáděním potravinářského produktu ve vodném roztoku přes kolonu naplněnou aktivním materiálem, např. granulovaným aktivním uhlím nebo iontoměničem. V tomto případě je po skončení procesu potřebná jen minimální filtrace, protože aktivní materiál zůstává na místě. Aktivní materiál se z kolony vyjímá v pravidelných intervalech a nahrazuje se novým nebo reaktivovaným materiálem. Hlavním účelem obou těchto operací je odstranit z produktu barevné molekuly, stejně jako prekursory, které mohou způsobit zabarvení produktu během skladování (což je známo také jako stárnutí). Většina takto odstraněných nečistot je organické povahy. Průchod přes aktivované uhlí může také užitečný při odstraňování fenolických materiálů, jež mohou způsobit zabarvení, zůstatkových pesticidů a některých těžkých kovů. 2.1.3.12 Destilace (C.12) 2.1.3.12.1

Cíl

Destilace je dělení složek kapalné směsi částečným převedením směsi do parní fáze a odděleným získáváním par a zbytku. Těkavější složky původní směsi se získají v parách ve vyšší koncentraci, méně těkavé ve vyšších koncentracích zůstávají v kapalném či pevném destilačním zbytku. 2.1.3.12.2


Destilace umožňuje oddělení a vyčistění těkavých potravinářských produktů z vodných směsí. Destilaci lze používat k oddělení esencí a silic, ale používá se hlavně buď pro výrobu nápojového lihu nebo lihovin, anebo pro průmyslovou výrobu alkoholu ze zemědělských surovin (např. ovoce, obilovin), který pak lze používat pro alkoholické nápoje či likéry. Destilace normálně následuje po alkoholickém kvašení Alkoholické nápoje se řídí nařízením Rady (EHS) č. 1576/89 [218, EC, 1989]. Připravují se z destilátu získaného z materiálů získaných alkoholickým kvašením produktů zemědělského původu.. 27

Kapitola 2 2.1.3.12.3 Popis technologií, metod a zařízení

Proces se provádí v zařízeních, jež jsou v zásadě dvojího druhu: kotlíková destilační zařízení a destilační kolony. Destilační zařízení mohou být provozována jednotlivě nebo ve skupinách. Dodávka tepla umožňuje oddělení alkoholu a vodných složek z výchozí kapalné zápary v destilačním kotli. Zkondenzovaný vodný alkohol se odvádí jako kapalný líh z hlavy destilačního zařízení, kdežto destilační zbytek se vypouští spodem. Kotlíkové destilační zařízení může být provozováno v šaržovém nebo kontinuálním režimu, V prvním případě se šarže materiálu naplní do kotlíku, uvede se do varu a páry se nepřetržitě odvádějí, kondenzují a shromažďují, dokud jejich průměrné složení nedosáhne požadované hodnoty. Při kontinuálním provozu je do destilačního kotlíku stále přiváděn výchozí materiál, a páry i kapalina se odvádějí také nepřetržitě. Při kolonové destilaci se alkoholická kapalina, nebo pivo, uvádí do destilační věže, vyhřívané parou. Na každém styčném prvku (obecně patře) se tvoří rovnováha mezi parou, obohacenou na těkavé složky a kondenzující kapalinou. Z horního konce kolony se odebírá surový alkohol a rektifikuje se na jiné koloně, v níž se odděluje 95 % ethylalkohol od vyšších alkoholů. U dna první kolony se vypouští vodná směs neboli výpalky. Kondenzovaná voda nebo výpalková voda mírně kontaminovaná organickými látkami se odtahuje ze dna druhé kolony poté co byl alkohol oddestilován. 95 % alkohol může být převeden na bezvodý alkohol několika různými technologiemi, mimo jiné azeotropickou destilací pomocí třetí složky, adsorpcí (vody) na molekulových sítech nebo dehydratací membránovou technologií. Některé alkoholické nápoje a ethylalkoholy zemědělského původu lze destilací zkoncentrovat na více než 84 %.

2.1.4 Technologie zpracování produktů (D.) 2.1.4.1 Namáčení (D.1) 2.1.4.1.1

Cíl

Cílem namáčení, (např. rostlinných semen jako jsou luštěniny) je zvlhčit a změkčit semeno za účelem zkrácení doby vaření anebo pro usnadnění odstraňování obalu semen. V procesu sladování je cílem namáčení („máčení“) absorpce vody za účelem aktivace procesu klíčení v zrnu. 2.1.4.1.2


Namáčení se používá převážně při zpracování rostlinných semen. Používá se také pro obilí, když se zrno namáčí v procesu výroby sladu před klíčením. Často se tomu říká „máčení“. 2.1.4.1.3


Namáčení se provádí ponořením semen do vody na předem určenou dobu. Potřebná doba se mění s odrůdou a druhem a s délkou a podmínkami skladování. Suché fazole se tradičně máčejí ve studené vodě o vhodné tvrdosti 8 – 16 hodin. M áčení za vysoké teploty urychluje hydrataci. Pro máčení zrní se zrní ponoří do vody asi při 16°C, v rozmezí od 10 do 15°C podle typu zařízení, parametrů procesu, suroviny a toho, jaký hotový slad má být získán. 28

Kapitola 2

Během máčení vzroste obsah vlhkosti z 12-15 % asi na 45 %, přičemž se může pohybovat od 30 do 50 % podle typu zařízení, parametrů procesu, suroviny a toho, jaký hotový slad má být získán. Používá se střídání suchých a mokrých fází. Během máčení v „mokré“ fázi se voda v náduvnících dva- až třikrát vyměňuje a mokré zrní se mezitím provzdušňuje v „suché“ fázi. Proces máčení trvá jeden až tři dny. Příklad procedury namáčení ukazuje obrázek 2.2.

Legenda: Circulation/pumping dry Moisture Steeping

Cirkulace/čerpání suchý Vlhkost Máčení

Suction Time, h wet

Odsávání Čas (hod.) mokrý

Obrázek 2.2: Příklad postupu máčení [87, Ullmann, 23001 2.1.4.2 2.1.4.2.1

Rozpouštění (D.2) Cíl

Rozpouštění je přidání prášku ke kapalině za účelem získání roztoku nebo suspenze pro další zpracování.. 2.1.4.2.2


Tento proces se používá v řadě produktů pro jejich rekombinaci a změny jejich složení. Rozpouštění se například používá pro rekombinaci nebo změny složení mlék v průmyslu mléčných výrobků.. 2.1.4.2.3

Popis technologií, metod a zaří zení

K tomuto účelu se používá řada různých procesů a zařízení. Pro stejný úkol mohou být používány různé míchací systémy, od jednoduchých šaržových rozpouštěcích nádrží s účinným míchacím zařízením po kontinuální míchací procesy, v který se buď pevné materiály nasávají do kapalné fáze anebo se prášek mechanicky vstřikuje do kapalin. Podle produktu může mít kapalina teplotu okolí, nebo zvýšenou. 29

Kapitola 2

Hlavní druhy rozpouštěcích systémů jsou tyto: • směšovací čerpadlo nasává kapalinu do kapaliny. Pro celkový obsah pevných látek do 25 %; • tryskový rozpouštěcí systém, který používá princip difuzéru k nasávání prášku do kapaliny; použitelný pro celkový obsah pevných látek do 30 %; • rozpouštěcí nádrž s míchadlem s vysokým střižným účinkem. Pro celkový obsah pevných látek do 70 %; • podtlaková rozpouštěcí nádrž s míchadlem s vysokým střižným účinkem. Pro celkový obsah pevných látek do 30 %. 2.1.4.3 2.1.4.3.1

S olubilizace (alkalizace) (D.3) Cíl

Solubilizace či alkalizace je neutralizace kakaové drti nebo kakaové suspenze alkalickým roztokem, která má za výsledek tmavší barvu a mírnější chuť. Tato mírnější chuť je hlavně výsledkem neutralizace slabé kyselosti fermentovaných bobů. Pro získání koncového produktu s konstantní barvou a odstínem je zapotřebí dlouhých zkušeností a dovednosti. 2.1.4.3.2


Solubilizace se používá hlavně při zpracování kakaa. 2.1.4.3.3


Proces se provádí přidáváním roztoku alkalického činidla, obvykle uhličitanu draselného (potaše, K2CO3) ke kakau. Lze použít dvě různé metody, tj. kapalinový proces nebo alkalizace bobů. V kapalinovém procesu se zpracovává kapalná kakaová suspenze. Roztok potaše se přidává k suspenzi do dosažení hodnoty pH 7 až 8. Požadovaná rozpustnost se dosáhne zvýšením teploty z 45°C až na 130°C. Během fáze ohřevu se uvolňuje do atmosféry vodní pára a nežádoucí těkavé složky. Při alkalizaci bobů se zpracovávají zelené nebo předsušené boby, což má výhodu ve spojení sušení s pražením bobů. Nevýhodou je přítomnost kakaového másla v bobech, což může vést s mírnému poškození tohoto tuku. K dispozici jsou šaržový a kontinuální postup. Šaržové procesy se provádějí v atmosférické solubilizační nádrži, vybavené rotačním míchadlem s vysokým střižným účinkem. Kontinuální procesy se provádějí v reaktoru, za nímž je zařazena míchací nádrž, obvykle pod sníženým tlakem. Typický šaržový proces alkalizace obsahuje dva kroky. Nejprve se boby neutralizují přidáním alkalického roztoku do reakční nádrže pod atmosférickým tlakem. Reakce probíhá v teplotním rozmezí od 80°C do 105°C. V druhém kroku se provádí odpaření vody a pražení bobů v sušárně s fluidním ložem. 2.1.4.4 Fermentace (D.4) 2.1.4.4.1

Cíle

Fermentace je řízená činnost vybraných mikroorganismů, kterou se mění textura potravin pro uchování potravin pro výrobu kyselin nebo alkoholu, nebo pro získání nebo úpravu chuti či vůně. Chrání také potraviny tím, že snižuje meze tolerance pH mnoha mikroorganismů.

30

Kapitola 2 2.1.4.4.2


Fermentace je důležitý technologický krok pro řadu potravinářských produktů. M ezi typické aplikace patří pivo, víno, různé mléčné výrobky, zelenina, maso a ryby. Alkoholické kvašení se používá ve výrobě piva a vína a pro výrobu lihovin, většinou z vinných moštů, cukrových šťáv a melasy jako surovin. M léčné kvašení se používá pro výrobu jogurtu a jiných fermentovaných (kysaných) mléčných výrobků či fermentovaných masných výrobků jako jsou určité druhy salámů a zeleniny např. kyselého zelí. Při mléčném kvašení zeleniny se nakrouhaná surovina, např. zelí v případě produkce kyselého zelí, nasolí a potom fermentuje za anaerobních podmínek. 2.1.4.4.3


Existují dva druhy fermentačních procesů, tj. alkoholické kvašení a mléčné kvašení. Štěpení jednoduchých cukrů na alkohol se normálně nazývá alkoholické kvašení. Kvasinky, obvykle druhu Saccharomyces sp. např. cerevisiae či bayanus se používají pro výrobu ethanolu ze sacharidů a velmi malých množství jiných organických sloučenin. Tuto přeměnu lze popsat následující rovnicí: C6H12O6 = 2 C2H5OH + 2 CO2 (glukóza) = (ethylalkohol) + (oxid uhličitý) Je to anaerobní proces, tedy nepotřebuje přítomnost kyslíku. Teplota kvašení je obvykle v rozmezí 8 – 30°C. Teplota ovlivňuje rychlost kvašení, účinnost přeměny a chuť a vůni hotového produktu. M ůže se upravovat také hodnota pH. Tím se zajistí, že kvašení bude účinné a dosáhne se požadovaná chuť. Použitý druh kvasinek ovlivňuje rychlost, účinnost, vůni a chuť a proto se pro dosažení žádoucího výsledku speciálně vybírá. Pro optimalizaci výtěžku alkoholu a produkci aromatických látek jako druhotných složek se často používají vybrané kmeny kvasinek. Jako živné látky pro kvasinky se obvykle dodávají dusík, vitaminy a stopové prvky. Kvašení v pivovarnictví a vinařství se provádí tradičně v otevřených fermentačních nádobách. Ty se nyní nahrazují válcovými uzavřenými fermentory, které umožňují získávat oxid uhličitý. Při mléčném kvašení se laktóza nebo jiné cukry mění na kyselinu mléčnou a malé množství jiných sloučenin. Tvorba mléčné kyseliny je doprovázena poklesem pH, což je důležité pro chuť, vůni a konzervaci produktu. Existuje několik druhů baktérií, které jsou schopny produkovat kyselinu mléčnou. Každý druh dodává svou vlastní typickou chuť a vůni. M léčná fermentace je anaerobní proces a proto je někdy nezbytné odstranit co nejvíce kyslíku, aby se fermentační proces podpořil. M léčná fermentace či kysání se provádí za teplot od 20 do 40°C. Pro zahájení fermentace se k surovině, která má být fermentována, přidávají bakteriální kultury známé jako startovací kultury. Příprava startovacích kultur je citlivý proces, protože musí být na absolutní minimum sníženo riziko atmosférické infekce. Startovací kultury musí být proto připravovány v oddělené místnosti, s přívodem filtrovaného vzduchu pod mírným přetlakem proti atmosféře. Systém čistění zařízení musí být také pečlivě navržen, aby se zabránilo, že zůstatky detergentu a sterilačního činidla přijdou do styku s kulturami a poškodí je. Tyto značné hygienické překážky, spojené s požadavky na regulaci teploty, tj. nejprve tepelné zpracování živné půdy a potom chlazení, vyžadují specifickou spotřebu energie a používání chladící vody.

31

Kapitola 2

2.1.4.5

Koagulace (D.5)

2.1.4.5.1

Cíl

2.1.4.5.2


Koagulace je shlukování suspendovaných částic a oddělují se jí pevné podíly z kapalin a opačně. Koagulace (sýření) se používá ve výrobě sýrů a při získávání kaseinu z mléka. Často se používá pro oddělování tvarohu od syrovátky při zpracování mléka a říká se jí také sýření. 2.1.4.5.3


Jedním z klíčových faktorů ovlivňujících srážení mléka je teplota. Potřebná teplota se dosáhne buď pomocí tepelných výměníků nebo přímou injektáží páry do sýrařské vany. Teplota musí být mezi 30°a 40°C. K mléku se přidají startovní kultury a jiné přísady. Tyto přísady pomáhají určit specifické charakteristiky hotového výrobku. Sýření se provádí ve vhodných vanách nebo nádržích pomocí buď enzymatického koagulantu tj. syřidla živočišného nebo mikrobiálního původu, nebo pomocí okyselujících startovacích kultur (zákysů). Když se používají enzymová syřidla nebo startovací zákys, tvoří se kaseinová sraženina, která zadržuje tuk. Tato rosolovitá hmota (sýřenina) má různé charakteristiky podle použité metody sýření. To je důležité pro dosažení žádoucího hotového výrobku. Tvaroh (sýrová hmota) se získává po oddělení syrovátky, která se shromažďuje a odesílá k dalšímu zpracování podle potřeby. Pro další oddělení syrovátky (například pro získání tvrdých nebo polotvrdých sýrů) se tvaroh znovu tepelně zpracuje za míchání až při 40°až 53°C. Při výrobě jiných druhů sýrů, jako jsou mozzarella nebo provolone se tvaroh kromě ohřevu ještě podrobí mechanickému zpracování za zvýšené teploty, aby se získaly jejich charakteristické tažné a tavné vlastnosti. M imo to, používají se organické kyseliny pro regulaci pH a pro udržení tvarohu na správné hodnotě pH, aby se vytvořila správná tažnost pro formování. 2.1.4.6 Klíčení (D.6) 2.1.4.6.1

Cíl

2.1.4.6.2


Cílem klíčení je aktivovat a rozvinout enzymový systém v obilném zrnu. Tento aktivovaný enzymatický systém je nezbytný pro zahájení štěpení škrobu a bílkovin v procesu rmutování před pozdějším vařením piva. Klíčení je důležitý procesní krok v procesu sladování obilnin. Obilné slady, hlavně ječmenné, se používají pro výrobu piva a výrobu destilátů, např. whisky. Slad se používá také pro ochucování potravin 2.1.4.6.3


Pro zahájení klíčení se obilí máčí v náduvnících, dokud se nedosáhne nezbytného obsahu vlhkosti (viz „máčení“, odst. 2.2.4.1). Namočené obilí je pak přeneseno do nádob na klíčení (pro pneumatické sladování), které mají děrovaná ocelová patra, nebo na děrované podlahy – humna. Obilí se rozloží do vrstev o tloušťce 70 až 150 cm pro pneumatické sladování a asi 5 až 15 cm pro sladování na humnech. Fáze klíčení trvá obecně od 96 do asi 200 hodin. Podle zařízení, provozních parametrů, surovinu a hotového sladu, který se má získat, může být klíčení kratší nebo delší.

32

Kapitola 2

Obilí se (při pneumatickém sladování) provívá upraveným vzduchem (chlazeným či ohřívaným a zvlhčeným), nebo se vzduch vede nad vrstvou obilí (sladování na humnech). Tím se reguluje teplota a vlhkost obilí během klíčení. Aby se zabránilo zplstnatění vrstvy obilí, čas od času se promíchává či přehazuje, přičemž se může použít i postřik vodou. Proces klíčení se zastavuje vysušením. 2.1.4.7 S olení, nasolování, nakládání (D.7) 2.1.4.7.1

Cíl

S olení či nasolování je proces, v němž je produkt ošetřen kuchyňskou solí (NaCl), k níž může být přidána jedna nebo více nakládacích solí, s cílem snížit hodnoty aw pod mez tolerance mikroorganismů. Nakládání je konzervace produktů snížením hodnoty pH, zvláště zeleniny. Cílem těchto technologií je dlouhodobé zachování potlačování růstu sporulujících mikroorganismů, snížení energie potřebné k tepelnému zpracování a dodání chuti produktu. 2.1.4.7.2


S olení (máčením v solance) a nasolování se používají ve výrobě některých druhů sýrů, masa a zeleniny a hub. Koncentrace soli v produktu se může pohybovat od 1 % do 5 %. Okurky, rajčata a některé jiné druhy zahradnické zeleniny se nakládají. 2.1.4.7.3


Při solení či nasolování masných výrobků se maso ošetřuje kuchyňskou solí (NaCl) a jednou nebo více z těchto nakládacích solí: dusičnanem sodným (NaNO3), dusitanem sodným (NaNO2), dusičnanem draselný (KNO3) nebo dusitanem draselným (KNO2). Proces je navržen tak, aby se dosáhlo přijatelné koncentrace solí ve výrobku (asi 1 – 3 %) nebo koncentrace nakládací soli, dostačující k dosažení přijatelné barvy nasoleného masa, což se dosahuje reakcí masného barviva myoglobinu s dusitany. Dusitan může být používán jako takový nebo může být vnesen ve formě dusičnanu, který se v systému nakládání mění na dusitan. Přítomnost kuchyňské soli a dusitanu v produktu inhibuje růst mikroorganismů a zvyšují trvanlivost a bezpečnost produktu. Proto jsou sůl a dusitan pro proces solení nezbytně nutné. Zatímco je obsah soli dán přijatelností pro spotřebitele, je obsah nakládacích solí omezen zákonem. V současnosti přípustný maximální obsah činí 100 mg/kg dusitanů a 250 mg/kg dusičnanů, zjištěných v hotovém výrobku. K soleným masům se mohou přidávat z různých důvodů, včetně chuťových, další přísady. Patří k nim polyfosfáty, cukry, koření, jiné než masné bílkoviny a škroby. Také některé druhy sýrů se pro chuť a konzervaci solí namáčením v solance. Pro solení a nasolování se používá několik metod, tj. solení nasucho, solení nastřikováním a solení přepadáváním, mačkáním a masírováním Solení na sucho se používá u masa a sýrů. Při výrobě solených masných výrobků se sůl a ostatní nakládací přísady nanášejí na povrch kusů masa a během několikadenního až několikatýdenního období se absorbují difusí. Současně z masa difunduje ven šťáva (lák), jejíž množství odpovídá asi 10 % výchozí hmotnosti masa. Při výrobě některých druhů sýrů (např. čedaru) se k sýrové hmotě přidává suchá sůl.

33

Kapitola 2

Nastřikování se používá při zpracování masa např. šunky, slaniny. Připravený roztok, tj. solanka („lák“), obsahující přísady s vstřikuje jehlami do masa, buď ručně nebo strojně, aby se dosáhlo rychlého uložení a distribuce nakládacích solí a soli ve hmotě masa. Po nastříknutí může být maso zataveno do plastového evakuovaného obalu na řadu dní, anebo ponořeno do láku, který má podobné nebo shodné složení jako nastřikovaný solný roztok. Ponořování do láku se používá u sýrů, masa a zeleniny (např. kyselého zelí). Během ponoru sůl postupně proniká do produktu, kdežto voda, obsahující rozpustné složky produktu, z produktu odchází (vlivem osmotického tlaku). Lák lázně může být po každém použití vyhozen, nebo může být kontinuálně doplňován na správnou koncentraci a znovu použit, když se vyhodí jen to, co vyteklo. Extrakce vody, způsobená nasolením, může představovat 5 % až 15 % hmotnosti produktu. Obsah soli v láku se pohybuje od 5 % do 20 %. Solení přepadáváním, mačkáním a masírováním se používá speciálně u masa. Při něm se pohyb solanky (láku) do masa urychluje mechanicky. M aso může být nastříknuto lákem před zpracováním anebo se lze spoléhat, že absorpci láku urychlí jen mechanické působení, možná pomocí sníženého tlaku. Tento proces se normálně používá tehdy, má-li být maso následně vařeno nebo plněno do konzerv. Nakládání zeleniny lze provádět přidáváním organických kyselin až do dosažení hodnoty pH 4,3. V procesu výroby kyselého zelí se přidává sůl (v solance) pro podporu růstu mléčných baktérií, opět pro vývoj žádoucí chutí a pro konzervaci. 2.1.4.8 2.1.4.8.1

Uzení (D.8) Cíl

Cílem uzení je konzervace potravin vystavením účinkům kouře z doutnajícího dřeva, což má bakteriostatický účinek. Konzervace se také dosahuje vysušením povrchových vrstev a účinkem tepla. Kromě konzervace uzení dodává produktu chuť a vůni a v některých případech se uzení používá k ohřevu potravin. 2.1.4.8.2


Uzení se běžně používá pro zpracování ryb, sýrů, masa a masných výrobků. 2.1.4.8.3


Existují dva druhy uzení, uzení horkým kouřem a uzení studeným kouřem. Popisují se v odstavcích 4.2.5 až 4.2.5.5 2.1.4.9 2.1.4.9.1

Ztužování (D.9) Cíl

Cílem ztužování je zvýšení bodu tání v produktu a změna obsahu pevného tuku pro přeměnu jedlých olejů na jedlé tuky. 2.1.4.9.2


Ztužování se používá při zpracování jedlých olejů pro výrobu margarinu a jiných jedlých tuků. 34

Kapitola 2 2.1.4.9.3 Popis technologií, metod a zařízení

Ztužování neboli hydrogenace olejů je proces nasycování jednou a vícekrát nenasycených mastných kyselin přidáváním plynného vodíku (H2) pro hydrogenaci a niklu jako katalyzátoru. Vodíkové molekuly v přítomnosti niklového katalyzátoru a za zvláštních podmínek procesu sytí nenasycené (dvojné) vazby mastných kyselin v jedlých olejích. Neutrální nebo bělený olej se zahřívá na teplotu 150°až 205°C v přítomnosti niklového katalyzátoru (max. 10 kg katalyzátoru na tunu produktu). Potom se do reaktoru při současném míchání přidává plynný vodík, aby se provedlo ztužení, tedy přeměna oleje v tuhý tuk. Hydrogenace je exothermní proces. Po reakci jsou tuky odděleny od niklu na kalolisech nebo jiných filtrech.V menšině případů lze niklový katalyzátor opakovaně použít několikrát, než se deaktivuje. Použitý nikl regenerují specializované firmy. Zůstatkový nikl se z tuků odstraní při bělení, z kterého vychází použitá bělící hlinka kontaminovaná niklem. Zařízení používané pro ztužování se skládá z míchacích nádrží, reakčních nádrží, autoklávů a filtrů. 2.1.4.10 S terilizace oxidem siřičitým (sulfitace) (D.10) 2.1.4.10.1

Cíl

Cílem sulfitace (sycení oxidem siřičitým) je zabránit buď bakteriálnímu rozkladu nebo vzniku nežádoucího zabarvení, nebo upravit pH. 2.1.4.10.2


Sulfitace se používá například při výrobě vína, zpracování brambor a zpracování měkkýšů a korýšů. někdy se používá i při výrobě cukru pro úpravu pH. 2.1.4.10.3


Sulfitace je uvádění oxidu siřičitého (SO2) do kapalin. M nožství oxidu siřičitého, které lze přidat, se reguluje. M ůže být uváděn v různé formě. Za prvé jako plyn, vyráběný spalováním elementární síry nebo uvolňovaný odpařováním zkapalněného SO2. Oxid siřičitý je nasáván ventilátorem do absorpční kolony, v níž stéká kapalina. Za druhé v kapalné formě, ze zkapalněného plynu nebo v roztoku siřičitanu sodného nebo draselného. O xid siřičitý může být také skladován v kapalném stavu pod tlakem asi 5 3 barů v horizontálních válcových nádobách o objemu 25 až 50 m , nichž může být zaváděn do požadovaného procesního proudu. Za třetí v pevné formě jako pyrosiřičitan sodný nebo draselný, rozpuštěný v kapalině, která se má ošetřit. Alternativním, ale nákladnějším zdrojem siřičitanů je kyselý siřičitan amonný. Lze použít i kyselý siřičitan sodný. 2.1.4.11 S aturace (D.11) 2.1.4.11.1

Cíl

Cílem saturace je odstranit nečistoty z roztoku. 2.1.4.11.2


Používá se v cukrovarnictví 35

Kapitola 2 2.1.4.11.3


Saturace je uvádění vápenného mléka (hydroxidu vápenatého) a plynného oxidu uhličitého (CO2) do kapaliny za tvorby uhličitanu vápenatého, který se vysráží a strhne s sebou nečistoty. Účinek vápna s oxidem uhličitým záleží ve vysrážení nerozpustných vápenatých solí, vyvločkování (flokulaci) koloidních složek, chemickém odbourání dalších molekul, jako je invertní cukr a amidy, a absorbci jiných látek, než cukrů, na vysráženém uhličitanu vápenatém. Oxid uhličitý a vápno se normálně získávají ve vápenkách tepelným rozkladem uhličitanu vápenatého Jakékoli necukerné složky obsažené v surové cukrové šťávě po extrakci z řepy způsobují, že následné operace v procesu výroby cukru není možné provádět. Proto musí být cukrová šťáva vyčistěna, aby se umožnilo její další zpracování. Dosahuje se to kontinuálním přidáváním vápenného mléka a oxidu uhličitého z vápenky, čímž se většina necukerných příměsí vysráží. Pevný produkt po filtraci obsahuje uhličitan vápenatý a necukerné příměsi a používá se v zemědělství k vápnění pro zlepšení struktury orné půdy a regulaci půdní kyselosti. Cukrovarnické vápno lze také používat pro regeneraci lokalit, například pro vyplňování lomových jam, a pro výrobu cementových cihel. Ohledně vápenek viz referenční dokument „Nejlepší dostupné technologie v průmyslu výroby cementu a vápna“ [219, EC, 2001]. 2.1.4.12 S ycení oxidem uhličitým (D.12) 2.1.4.12.1

Cíl

Cílem tohoto procesu je rozpustit určité množství plynného oxidu uhličitého v různých produktech, aby se získal šumivý, oxidem uhličitým sycený hotový výrobek. Při rozpouštění ve vodě je oxid uhličitý (CO2) mírně rozpustný a při pomalém uvolňování tvoří bublinky, které při spotřebě vyvolávají charakteristický pocit v ústech a jedinečnou chuť. Kromě těchto organoleptických vlastností má oxid uhličitý za vhodných podmínek konzervační vlastnosti, protože inhibuje rozvoj škodlivých aerobních mikroorganismů. Nemůže však nahrazovat jiné metody, používané pro zajištění mikrobiologické bezpečnosti. 2.1.4.12.2


Sycení oxidem uhličitým je důležitý procesní krok v přípravě mnoha nealkoholických nápojů a některých druhů minerálních vod. Používá se také ve vinařství a pivovarnictví. Ve výrobě tichých vín se sycení oxidem uhličitým používá k ochraně barvy a zvýšení aromatičnosti. 2.1.4.12.3


Nasycení oxidem uhličitým je výsledkem působení plynného oxidu uhličitého (CO2) na kapalinu, při kterém se tvoří kyselina uhličitá. Oxid uhličitý se tradičně získával z vápenek (pálením vápence), ale tento způsob je v odvětví nealkoholických nápojů všeobecně nahrazen hromadným skladováním zkapalněného plynu, dodávaného dodavatelem CO2. Plyn se skladuje ve velkoobjemových tlakových izolovaných nádržích, v nichž se udržuje na velmi nízké teplotě. V běžné praxi se plyn získává jako vedlejší produkt kvašení nebo chemických procesů mimo sektor nealkoholických nápojů. 36

Kapitola 2

Sytič uvádí plynný oxid uhličitý do styku se sycenou kapalinou. Současná sytící zařízení lze rozdělit do dvou hlavních kategorií: na ty které sytí pouze vodu a ty, které sytí hotový produkt, směs sirupu a vody, Ty se někdy kombinují s chladiči („carbocoolers“). Dostupné základní konstrukce jsou sytící zařízení s integrovaným chladičem, tepelným výměníkem ve výpustní stěně a injektory CO2. Ve spojení s tímto procesem je nezbytně nutné odvzdušnění, tj. odstranění vzduchu, a obvykle se použije vodná složka odvzdušňuje v první fázi. Přítomnost vzduchu může způsobit problémy s kažením. K vytěsňování vzduchu se někdy používá oxid uhličitý, ale používání mechanicky odvzdušněné vody se nyní stává populárnějším. Stupeň sycení se mění s recepturou každého nealkoholického nápoje, od 4 g/l v ovocných nápojích po 9 g/l v nápojích pro mixéry a 12 g/l v sodovce. Obsah plynného CO2 je hmotnostně jednou z nejmenších složek (7 g/l), ale možná nejdůležitější pokud jde o chutnost výrobku. Oxid uhličitý je jedním z velmi mála plynů, které jsou vhodné pro zajištění pěnivosti a perlivosti nealkoholických nápojů. Je netoxický, netečný a v podstatě bez chuti a umožňuje pohodlnou dopravu a skladování v hromadných množstvích. 2.1.4.13 Potahování, postřikování, polévání, aglomerace, enkapsulace (D.13) 2.1.4.13.1

Cíl

Cílem této skupiny operací je pokrýt potravinářský výrobek vrstvou materiálu pro zlepšení jakosti pokrmu, opatření bariery pro pohyb vlhkosti nebo plynů, nebo pro ochranu proti mechanickému poškození. 2.1.4.13.2


Potahování (jednou ze shora uvedených technologií) se používá ve výrobě cukrovinek, zmrzliny, pečiva, pokrmů pro rychlé občerstvení, ryb, drůbeže a výrobků z brambor. 2.1.4.13.3


Cukrovinky, zmrzlina a pečivo se často potahují (polévají) čokoládou nebo čokoládu obsahujícími směsnými polevami. Základními složkami takovýchto polev jsou tuk a cukr. Tuk se temperuje a udržuje při teplotě 31°-32°C, takže se získá tekutá hmota polevy. Tento materiál se nanáší na potravinářské výrobky ve formě jednoduché nebo dvojité clony. kterou potravina prochází na dopravníku z drátěného síta z korozivzdorné oceli. M ísa pod dopravníkem sbírá přebytečnou polevu, která se pak vrací do procesu přes ohřívač do polévací clony. Výrobky jako ryby, drůbež a výrobky z brambor mohou být povlékány panádou („těstíčkem“), což je suspenze mouky ve vodě, do které se přidává cukr, sůl, zahušťovadla, příchuti a barviva k dosažení žádoucích charakteristik. Na produkt se nanáší tak, že produkt prochází těstíčkem mezi dvěma ponořenými sítovými dopravníky. Obalování ve strouhance se může provádět ukládáním potravinářských výrobků na pohyblivé lože ze strouhanky a následným průchodem strouhankovou clonou. K jiným metodám potahování patří rozprašování materiálu povlaku na produkt, enkapsulace částic potravin a aglomerace produktu.

37

Kapitola 2

2.1.4.14 Zrání (D.14) 2.1.4.14.1

Cíl

Cílem tohoto procesu je dosažení zralosti produktu, zvláště u produktů, které stárnou v dřevěných sudech, jež umožňují určitou výměnu plynů mezi produktem v sudu a okolním prostředím. Je také součástí zákonných požadavků na výrobu některých výrobků. 2.1.4.14.2


Zrání (či stárnutí) se běžně používá pro vína a hnědé destiláty. 2.1.4.14.3


Zrání spočívá v naplnění dřevěných nádob, většinou dubových sudů, a skladování těchto nádob za mírné teploty po dobu, která se řídí potřebami produktu a zákonnými požadavky na takový produkt. Objem dubových sudů bývá 200 až 600 litrů.

2.1.5 Tepelné zpracování (E) 2.1.5.1 Tavení (E.1) 2.1.5.1.1

Cíl

Cílem tavení je dosáhnout změny fází z pevné látky na kapalinu, připravit materiál na další zpracování (tuky, tavený sýr) nebo se získat roztavený podíl, např. při regeneraci tuků. 2.1.5.1.2


Hlavními aplikacemi tavení v sektoru FDM jsou formování čokolády, výroba tavených sýrů, zpracování olejů a tuků a získávání živočišných tuků ze zbytků masa. 2.1.5.1.3


Pro tavení se používají zpracovací kotle, které pracují buď v šaržovém nebo kontinuálním režimu. Ohřev může být prováděn přímým vstřikováním páry nebo nepřímo parním (duplikátorovým) pláštěm.. Zpracovací kotle jsou k dispozici v různých velikostech a tvarech. Při kontinuálním zpracování se používají tepelné výměníky s oškrabávaným povrchem. 2.1.5.2 2.1.5.2.1

Blanšírování (E.21) Cíl

Operace blanšírování jsou určeny k tomu, aby byl celý produkt vystaven krátkodobě působení vysoké teploty. Primární funkcí této operace je inaktivovat nebo zpomalit působení bakterií a enzymů, protože by jinak způsobilo rychlé zhoršení jakosti. Blanšírování má dva další žádoucí účinky, tedy vypuzení vzduchu a plynů z produktu a zmenšení objemu produktu. 2.1.5.2.2


Blanšírování je důležitý krok při zpracování syrové zeleniny a ovoce. 38



Před blanšírováním se potravina předehřívá. Podle produktu nebo dostupnosti zařízení lze blanšírování provádět v systému přímého nebo nepřímého ohřevu. Přímý ohřev se provádí normálně ponorem do horké vody (80°až 100°C) anebo vystavením ostré páře. Operace se provádí v horizontálních komorách. Doba zdržení v blanšírovacím zařízení se pohybuje v rozmezí od 1 do 5 minut, podle zpracovávané zeleniny nebo ovoce. U některých produktů je nutné se vyhýbat přímému styku s vodou, proto se používají tepelné výměníky pracující s horkou vodou nebo parou. Nepřímý ohřev je popsán v odst. 2.1.5.8. Po blanšírování se potravina ochladí vzduchem nebo vodou. 2.1.5.3

Ohřívání a vaření (E.3)

2.1.5.3.1

Cíl

2.1.5.3.2


Ohřívání a vaření jsou technologie tepelného zpracování, používané v zásadě k tomu, aby byly potraviny vhodné k požívání. M ění se jimi také textura, barva a obsah vlhkosti potravin a mohou usnadnit další procesy. Ohřívání a vaření se používají v průmyslovém měřítku pro přípravu hotových pokrmů nebo jejich součástí, jako jsou různé masné výrobky, nebo pro ohřev potravin před závěrečným zpracováním. 2.1.5.3.3


V tomto dokumentu se dělá rozdíl mezi ohříváním a pražením, které se popisuje v odst. 2.1.5.5. Ohřívání se provádí v zahřívacích zařízeních. M ohou být různého druhu: vodní, sprchová, parní, horkovzdušná nebo mikrovlnná. Vodní zařízení umožňují dosáhnout nejlepší rovnoměrnost ohřevu. Ponor do horké vody má za výsledek ztrátu hmotnosti a uvolnění bílkovin a tuků do vody. Vaření je zahřívání ve vodní lázni při teplotě varu. Sprchová zařízení dovolují dobrou rovnoměrnost ohřevu a dochází v nich současnému působení vody dodávané sprchami a nasycené páry, stoupající ze sběrné vany na dně zařízení, které je dále vyhříváno hady. V parních pecích sprchy nejsou a ohřev je zajišťován parou z vyhřívané sběrné vany. Horkovzdušné trouby mají, když je to nezbytné pro regulaci vlhkosti povrchu, vstup páry a recirkulaci horkého vzduchu přes tepelné výměníky. V mikrovlnné peci se potraviny ohřívají průchodem mikrovln, který má za následek vývoj tepla uvnitř potraviny, což usnadňuje rychlý ohřev. 2.1.5.4 2.1.5.4.1

Pečení (E.4) Cíl

Pečení je technologie tepelného zpracování se zásadním cílem učinit potravinou poživatelnou. M ůže také zlepšovat její chuť a texturu. Dalším cílem pečení je konzervace zničením mikroorganismů a snížením aktivity vody (aw) na povrchu potraviny. Skladovatelnost většiny pečených potravin je však omezená, pokud se nezmrazí nebo nezabalí.

39



2.1.5.4.3


Pečení se používá pro přípravu hotových produktů, jako je chléb, pečivo a suchary. Pečení lze použít pro ovoce a zeleninu. Pečená zelenina může být použita jako složka náplně nebo horní (ozdobné) vrstvy mnoha potravinářských výrobků, jako jsou koláče, pizza a zákusky. V peci se potravina vystavuje horkému vzduchu za teploty 110 až 240°C nebo infračervenému záření. Vlhkost na povrchu se odpařuje a odstraňuje cirkulujícím vzduchem. Když rychlost ztrácení vlhkosti z povrchu překročí rychlost transportu vlhkosti z vnitřku produktu na jeho povrch, povrch vysychá a tvoří se kůrka. Společným problémem plněných potravinářských výrobků je, že obsah vlhkosti složky náplně (obvykle čerstvé zeleniny) nepříznivě ovlivňuje složku pláště nebo podkladu výrobku tím, že do ní migruje voda. Alternativa použití konvenční dehydrované zeleniny nebo ovoce je nevhodná, protože tyto materiály mají nežádoucí chuťové vlastnosti i texturu a vyžadují před použitím rehydrataci. Pečená zelenina tyto nevýhody nemá. K zelenině, vhodné pro tento proces, patří cukety, papriky, žampióny, brambory, květák, cibule, artyčoky a lilky. Existují čtyři druhy pecí: s přímým ohřevem, nepřímým ohřevem, elektrické pece a infračervené pece. Všechny druhy pecí lze provozovat v šaržovém nebo kontinuálním režimu. V šaržových pecích se vyhřívají stěny a základna . V kontinuálních pecích jsou zářiče umístěny nad, po stranách a pod dopravníkem. Šaržové pece mají vyšší náklady na pracovní síly, než kontinuální pece. Jinou nevýhodou je nejednotnost doby pečení, způsobená zpožděním při nakládání a vykládání pece. V pecích s přímým ohřevem cirkuluje vzduch spolu se spalinami (buď přirozenou konvekcí nebo pomocí ventilátorů) kolem pečeného produktu. Teplota v peci se reguluje seřizováním průtoků vzduchu a paliva pro hořák. Normálně používanými palivy jsou zemní plyn, propan a butan. Plyn se spaluje v plochých hořácích nad pásovým dopravníkem a produktem a někdy i pod nimi. Výhody pecí s přímým ohřevem jsou tyto: krátké doby pečení, vysoká tepelná účinnost, rychlý náběh a dobrá regulace teploty. Aby se zabránilo kontaminaci potravin nežádoucími zplodinami hoření, je nezbytné správné seřízení a údržba. V pecích s nepřímým ohřevem se vzduch v pečící komoře zahřívá v tepelném výměníku parou nebo spalinami z hoření paliva. Vzduch v pečící komoře („troubě“) obvykle cirkuluje přes pečící komoru a tepelný výměník. M ezi další metody patří: vedení spalin trubicemi infrazářiče v pečící komoře nebo spalování paliva ve dvojité stěně s odtahem spalin z horní části pece. Elektrické pece jsou vytápěny sálavými deskami nebo tyčemi indukčního ohřevu. V infračervené peci pro pečení zeleniny je surový materiál je vyprán a nakrouhán nebo nařezán na kostky. Kousky zeleniny jsou pak prudce blanšírovány 60-80 sekund v nasycené páře (100%) v proudové peci při 200-300°C. Pára se do trysek v peci dodává v objemu asi 500-540 kg/hod. Rychlost vzduchu v peci je 17 až 25 m/s. Produkt je pak uveden do druhé proudové pece, kde se ohřívá 50% nasycenou parou při 270300°C po dobu 65-85 sekund (za týchž podmínek pro páru a rychlost vzduchu jako v první peci). Pak je produkt uveden do pece s infračerveným ohřevem na dobu 3-3,5 minuty. Teplota vzduchu v peci během průchodu produktu, dopravovaného pásovým dopravníkem, vzroste z 240°C na 350°C. V tomto procesu zelenina ztrácí asi 30 až 60 % svého obsahu vody, podle druhu zeleniny . 40

Kapitola 2

2.1.5.5

Pražení (E.5)

2.1.5.5.1

Cíl

2.1.5.5.2


Cílem procesu je ohřát produkt a učinit jej poživatelným, získat suchý produkt nebo zlepšit strukturu surovin. Typické pražené produkty jsou káva, ořechy, kakao, čekanka („cikorka“), ovoce, obilniny a obilninové polotovary. 2.1.5.5.3


Surovina se obvykle vystavuje účinkům horkého vzduchu za teplot přes 100°C. Někdy se produkt předsouší. V tomto případě se z produktu nejprve odpaří voda. Obsah vlhkosti klesá z 8 – 20 % na méně než 1 %. Když produkt dosáhne dostatečně vyšší teploty, tj. přes 120°C, začnou v produktu probíhat reakce. Tyto tak zvané M aillardovy reakce jsou důležité pro tvorbu vonných látek v kávě a kakau. Trvání tohoto procesu pražení závisí na produktu a na konkrétní vůni, která se požaduje. Doby pražení kávy se pohybují v rozmezí 1 až 20 minut, kdežto u kakaa a ostatních produktů to může být až 180 minut. Když teplota produktu dosáhne požadované úrovně, M aillardovy reakce se zastaví buď ochlazením produktu vzduchem anebo prudkým ochlazením vodou a následným chlazením vzduchem. Pražení lze provádět šaržově nebo kontinuálně. Typickým zařízením pro šaržové pražení mohou být bubnový pražič, kolonový pražič (pro kakao), pražič s rotujícím kotoučem, pražič s fluidním ložem či chrlícím ložem. Tato zařízená mají společné to, že je produkt současně zahříván a míchán. Produkt může být v přímém styku s horkým vzduchem, což se nazývá přestup tepla prouděním, nebo ve styku s vyhřívaným povrchem (přestup tepla vedením). Obvykle jde o kombinaci obou. Chlazení se provádí v odděleném zařízení. M ůže to být chladící síto, přes které je nasáván vzduch nebo chladič s chrlícím ložem, nebo jakékoli jiné zařízení, v němž produkt přichází do styku s čerstvým vzduchem. Prudké ochlazení vodou může probíhat v pražící komoře a někdy v chladícím zařízení. Jako nedílná součást procesu se používají cyklony pro odstranění drobných částic materiálů a prachu, zejména obsahujících zbytky produktu a slupek ze vzduchu předtím, než bude vypuštěn do atmosféry. Regenerovaný materiál se vrací do procesu. Chladící vzduch se také vypouští do atmosféry. 2.1.5.6

S mažení (E.6)

2.1.5.6.1

Cíl

2.1.5.6.2


Smažení (fritování) je ohřívací operace, při níž je potravina zahřívána v jedlém oleji na teploty v okolí 200°C. Obvykle se k tomu používá rostlinný olej nebo směs živočišného tuku a rostlinného oleje. Suroviny, jako jsou ryby, brambory a kuřata lze smažit a vyrábět produkty jako jsou rybí prsty, bramborové hranolky a kuřecí nugety. 2.1.5.6.3


Produkt se přivádí do tukové lázně na laťkovém dopravníku. Smažící zařízení (fritéza) je horizontální komora obsahující olej. Produkt padá do oleje a pokud je obalen, rozpínání těstíčka (panády) vynáší produkt k hladině oleje. Laťkový dopravník podává produkt pod hlavní pás fritézy, který produkt unáší fritézou a reguluje dobu smažení.

41

Kapitola 2

Vynášecí pás na konci fritézy zdvíhá produkt z olejové lázně, umožňuje jeho odkapání a dopravuje produkt na kontrolní a balící dopravníky. Fritézy jsou vybaveny odsávacím ventilátorem, zabraňujícím úniku výparů. Doba a teplota smažení se mění podle zpracovávaného produktu. Teploty se pohybují v rozmezí od 190°C do 205°C a doba zdržení ve fritéze bývá normálně kolem 35 sekund, může však být prodloužena až na 6 minut. 2.1.5.7 2.1.5.7.1

Temperování (E.7) Cíl

Cílem temperování je zajistit jakost a vzhled produktu, umožnit manipulaci s tekutou čokoládou pro různé aplikace, např. vyjímání z forem a zajistit řízení viskozity a umožnit plnění požadavku na čistou hmotnost. Temperováním je také řízené rozmrazování masa. 2.1.5.7.2


Temperování se používá ve výrobě čokolády a čokoládových výrobků. Receptury čokolády obsahující kakaové máslo nebo rovnocenné náhražky kakaového másla, potřebují být před použitím temperovány. Čokoláda může být „nedotemperována“, správně temperována a „přetemperována“ podle konkrétní aplikace. Je to proto, že kakaové máslo může existovat v různých krystalických formách, které neprojdou-li temperováním, se přemění na nestálé formy, které mají velmi nepříznivý dopad na technologii a jakost výrobku. Proces temperování zajistí, že tuk zkrystalizuje na stabilní modifikaci, která umožní vyrábět produkty s dobrým leskem, tvrdostí nebo lomem a zpozdí tvorbu šedobílých skvrn na povrchu, známých jako „vykvetlý tuk“. Nedostatečné temperování čokolády vede k tvorbě nestabilních krystalických forem, které způsobují ošklivý vzhled a špatnou strukturu. 2.1.5.7.3


Proces temperování znamená roztavení všech přítomných tukových krystalů ohřevem nejméně na teplotu 40°C nebo vyšší a potom ochlazení hmoty obvykle na teplotu nižší, než 30°C, známou jako očkovací teplota. Tím se umožní tvorba stabilních krystalických fází, které při konstantní teplotní prodlevě umožní průběh žádoucích přeměn. Nakonec se hmota mírně zahřeje, aby se roztavily všechny zbývající nestálé formy a zavedla další krystalizace stabilních forem. Podle jednotlivých předpisů nebo receptur se teploty a výdrže patřičně mění, aby byla zajištěna optimální jakost výrobku. Temperování v jednom proudu používá standardní technologie vyvolání krystalizace stabilních forem z kapaliny, následovaného změnami teploty. Produkt je podáván šnekovým dopravníkem do temperovací trubice, kde se ve třech stupních temperuje. Dvouproudové temperování vyžaduje, aby již naočkovaný proud byl uváděn do proudu roztavené nevytemperované čokolády. Konečně vícestupňové temperování je založeno na šetrném chlazení pro vytvoření zárodečných krystalů, následovaném šetrným ohřevem, umožňujícím vznik stabilních krystalických forem. Zóny chlazení a ohřevu se skládají z více stupňů, udržovaných na požadovaném rozsahu teploty pomocí opláštěného systému cirkulace vody. Existují různá dostupná temperační zařízení, založená na tomto principu a hojně používaná v průmyslu pro řadu různých aplikací. 42

Kapitola 2

2.1.5.8 2.1.5.8.1

Pasterace, sterilace, UHT (E.8) Cíl

Konzervace potravinářských produktů a krmiv se dosahuje zahubením všech přítomných mikroorganismů. Tepelné zpracování produktů je jednou z hlavních technologií používaných v sektoru FDM. Tepelné zpracování zastavuje bakteriální a enzymatickou aktivitu; tím se brání ztrátě jakosti a potraviny nepodléhají zkáze. Při tepelném zpracování lze používat různé kombinace času a teploty, podle vlastností produktu a požadavků na jeho skladovatelnost. Pasterace je proces řízeného ohřevu, používaný pro eliminaci živých forem všech mikroorganismů, tj. pathogennních nebo způsobujících kažení, které mohou být přítomny v mléce, ovocných nápojích, některých masných výrobcích a jiných potravinách, které se běžně tímto způsobem ošetřují, nebo pro prodloužení skladovatelnosti, jako v případě piva. Podobný proces řízeného ohřevu, nazývaný blanšírování, se používá při zpracování ovoce a zeleniny. Jak pasterace, tak blanšírování jsou založeny na použití minimální spotřeby tepla, potřebné pro deaktivaci konkrétních mikroorganismů nebo enzymů a tak snižovat na minimum změny jakosti vlastních potravin [87, Ullmann, 2001]. Při pasteraci se obecně používá ohřev na teplotu nižší, než 100°C. S terilace je proces řízeného ohřevu, používaný pro eliminaci živých forem a spór všech mikroorganismů, tj. pathogennních nebo způsobujících kažení, které mohou být přítomny v konzervovaných potravinách. Lze ji provádět vlhkým teplem, suchým teplem, filtrací, ozařováním nebo chemicky. V porovnání s pasterací používá tepelné zpracování za teplot vyšších, než 100°C, dostatečně dlouhé, aby vedlo k stabilní skladovatelnosti produktu. UHT („ultrapasteurace“) jde o velmi krátkodobý ohřev na teplotu vyšší než 100°C. 2.1.5.8.2


Pasterace a sterilace se používají k ošetření potravinářských produktů všeho druhu. M ohou sem patřit mléko, šťávy a pivo. Technologie UHT je použitelná pro kapalné produkty s nízkou viskozitou. 2.1.5.8.3


Pasterační teploty se běžně pohybují v rozmezí od 62°C do 90°C a doby pasterace se měří v sekundách a v minutách. Šaržová pasterace: používá teploty 62 – 65 °C, až na 30 minut; vysokoteplotní krátkodobá pasterace (HTST) užívá teploty 72 – 75°C na dobu 15 až 240 sekund a vysokoteplotní krátkodobá pasteraci s intenzivním ohřevem (HHST) používá ohřev na teploty 85 – 90°C na dobu 1 – 25 sekund. Šaržová pasterace se provádí v míchacích nádobách. Produkt, tj. pivo, ovocné šťávy, se někdy pasteruje po naplnění do láhví nebo plechovek. Pak se produkt v těchto nádobách ponořuje do horké vody nebo prochází parním tunelem. Pro kontinuální pasteraci se používají průtokové tepelné výměníky (trubkové, deskové), které mají vyhřívací, udržovací a chladící sekce. Tabulka 2.2 ukazuje příklady kombinací tepelného zpracování v sektoru FDM .

43

Kapitola 2 Proces

Teplota ohřevu/ doba zdržení 63°C/ 30 min 72°C/ 15 s

Pasterace kapalin ve velkém objemu Vysokoteplotní krátkodobá pasterace (HTST) Ohřev masných výrobků na vnitřní teplotu 65 až 75°C Blanšírování zeleniny různé (např. 75°C/ 5 min) Pasterace v láhvích 60°C/ 10 min

Použití Pasterace mléka v kádích Kontinuální pasterace mléka pro bezpečnost Produkty pro přímou spotřebu (šunka, hotová sekaná, párky atd.) Deaktivace enzymů a změk čení tkání Prodloužení skladovatelnosti piva.

Tabulka 2.2: Příklady kombinací tepelného ošetření, používaných v sektoru FDM [1, CIAA,2002] Pro sterilaci je produkt obecně naplněn do lahví nebo plechovek a potom tepelně ošetřen v autoklávu v horké (přehřáté) vodě nebo páře za zvýšeného tlaku. Sterilizační autoklávy mohou být provozovány v šaržovém nebo kontinuálním režimu. Při sterilaci vlhkým teplem se teploty pohybují mezi 110°C a 120°C a doby sterilace jsou od 20 do 40 minut. Například potraviny v plechovkách se sterilují v autoklávu asi při 121°C po dobu 20 minut. Vyšší teploty a kratší doby mohou mít stejný účinek (např. 3 minuty při 134°C). Jestliže však podmínky neumožňují vyklíčení spor, lze použít i nižší teploty a kratší doby. Například pro kyselé ovocné šťávy, džemy nebo zákusky normálně postačuje desetiminutový ohřev na 80 – 100°C. Pro zahubení bakteriálních endospor suchým teplem jsou potřebné delší doby expozice např. až 2 hodiny, a vyšší teploty, např. 160 – 180°C, než u vlhkého tepla. Roztoky s obsahem termolabilních sloučenin lze sterilovat filtrací přes filtrační prostředky jako jsou nitrocelulózové membrány, křemelina, porcelán či asbest. Ozařování UV zářením se používá pro udržování prostorů v částečně sterilním stavu. Bakterie a jejich spory se rychle zahubí, ale spory hub a plísní jsou na záření jen mírně citlivé. Pro sterilaci potravin a jiných kompaktních materiálů se používá ionizační záření (RTG záření a gama záření). Lze používat i chemické prostředky. Pro sterilaci potravin, plastů, skleněného nádobí a dalších zařízení se používá ethylenoxid [87, Ullmann, 2001]. Ošetření technologií UHT znamená velmi krátký ohřev na teplotu 135 – 150°C), trvající jen několik sekund. Tím se získá sterilovaný produkt jen s minimálním tepelným poškozením vlastností produktu. Ošetření UHT je možné jen v průtokovém zařízení. Produkt je tedy sterilován dříve, než je převeden do předem sterilovaných nádob ve sterilní atmosféře. To vyžaduje aseptické zpracování. Pro ošetření UHT se používá nepřímý ohřev v deskových nebo trubkových tepelných výměnících. M ůže se však uplatnit i přímé vstřikování páry nebo infuze páry.

2.1.6

Koncentrování teplem (F.)

2.1.6.1

Odpařování (kapaliny na kapalinu) (F.1)

2.1.6.1.1

Cíl

Odpařování je částečné odstranění vody z kapalné potraviny varem. Kapalné produkty je například možné zahustit z obsahu 5 % sušiny na 72 % i více, podle viskozity koncentrátů. Odpařování se používá pro předběžné koncentrování potravin, zvyšování obsahu pevných látek v potravinách, změnu barvy potravin, nebo téměř úplné odstranění obsahu vody z kapalného produktu např. při sušení jedlých olejů. 44



Odpařování se používá v mnoha odvětvích sektoru FDM . Používá se například pro zpracování mléka, derivátů škrobu, kávy, ovocných šťáv, zeleninových past a koncentrátů, chuťových přísad, omáček a při zpracování cukru a jedlých olejů. 2.1.6.1.3


Jako topné medium se obvykle používají pára, páry nebo výfukové plyny z jiných operací (sušení). Skupenské kondenzační teplo přestupuje do kapalné potraviny a zvyšuje její teplotu až k bodu varu, aby došlo k odpařování vody. Pára se pak z hladiny vroucí kapaliny odvádí. Protože potraviny jsou citlivé na ohřev, je často nezbytné pracovat při nižších teplotách. To se provádí varem kapalné složky za sníženého tlaku. Odpařování probíhá normálně v rozmezí od 50°C do 100°C, ačkoliv v cukrovarnickém průmyslu může být teplota odpařování až 130°C. V nejjednodušší formě se odpařování provádí vyvařováním vody do atmosféry při ohřevu ponořeným elektrickým topným tělesem. Nejběžněji používaným zařízením jsou však vícestupňové trubkové odparky nebo deskové odparky. Trubkové odparky mohou mít přirozenou nebo nucenou cirkulaci, se stoupajícím nebo klesajícím filmem. Odparky Centritherm, odparky se stíraným filmem (WFE), tenkovrstvé („filmové“) odparky a vakuové pánve jsou speciálně konstruovány pro odpařování velmi viskózních kapalin. Typické hodnoty celkové koncentrace pevných látek (sušiny) pro různé typy odparek jsou uvedeny v tabulce 2.3. Koncentrace celkových pevných látek ve výstupu závisí na složení produktu, který se zahušťuje. Druh odparky Trubková, vícestupňová Desková, vícestupňová Vakuová pánev Centritherm, jednostupňová WFE, jednostupňová

Sušina na vstupu % 5 – 25 5 – 25 60 - 70 5 – 25 40 - 50

Sušina na výstupu % 40 - 75 40 – 75 80 – 85 40 – 60 70 - 90

Tabulka 2.3: Typické hodnoty celkové koncentrace pevných látek (sušiny) pro různé typy odparek [1, CIAA, 2002] Pro odpařování produktů, které vyžadují významné dodávky energie, například při zpracování cukrové řepy, zpracování škrobu a odpařování mléka a syrovátky, se používají vícečlenné odparky. Ty používají čerstvou páru nebo výfukové plyny z jiných operací a tak regenerují či opakovaně využívají energie pro vyvařování vody v prvním členu. Odpařená voda má stále dostatek energie, aby mohla být zdrojem tepla pro další člen, atd. V řadě odparek se pracuje ve vakuu. Zpracovávaná kapalina prochází z jednoho členu odparky do druhého a do ostatních tak, že je vystavena více stupňům odpařování. V tomto systému může jedna jednotka páry, uvedená do první odparky, odpařit z kapaliny tři až šest jednotek vody. Další energii lze ušetřit rekompresí par využitím tepelné rekomprese par (TVR) nebo mechanické rekomprese par (M VR). To však může vést ke znečistění páry, která je pak nevhodná pro vracení do kotlů a tak zvyšuje zatížení odpadních vod. V koncovém stupni může být pára zkondenzována chladící vodou. Určitá část par z odparky může být odebírána a použita jako zdroj tepla pro jiné potřeby procesu. Kondenzát může mít takovou jakost, že může být dokonce dodáván do jiných procesů jako procesní voda.

45

Kapitola 2

Během zpracování se složky produktu postupně usazují na výměnném povrchu a mohou zhoršit účinnost výměny tepla a působit v systému tepelné ztráty. Tyto usazeniny mohou být anorganické nebo organické, podle produktu. Zařízení proto musí být pravidelně čistěno, aby se zabránilo příliš velkým tepelným ztrátám a následné ztrátě jakosti produktu. 2.1.6.2 2.1.6.2.1

Sušení (kapaliny na pevnou látku) (F.2) Cíl

Sušení je definováno jako použití tepla za řízených podmínek k odstranění vody, přítomné v kapalných potravinách, odpařením tak, aby vnikl pevný produkt. Liší se od odpařování, kterým se získává koncentrovaný kapalný produkt. Hlavním účelem sušení je prodloužení skladovatelnosti potravin snížením aktivity vody (aw). 2.1.6.2.2


M ezi typické aplikace technologií sušení patří mléčné výrobky, např. mléko, syrovátka, smetanové přípravky, káva, kávoviny, čaj, chuťové přísady, sušené nápoje a potraviny na bázi zpracovaných obilnin. 2.1.6.2.3


Pro sušení lze využít dva různé principy: sušení horkým vzduchem a povrchové sušení vedením tepla pomocí systému po přestup tepla. Při horkovzdušném sušení se ohřev se provádí horkým vzduchem, který jako přenosové médium přichází do přímého nebo nepřímého styku s kapalným produktem. Teplo, přestupující z horkého vzduchu do produktu, způsobuje odpařování vody. Při povrchovém sušení vedením tepla pomocí systému pro přestup tepla není topné medium ve styku s mokrou potravinou, ale je od ní odděleno teplo přenášejícím povrchem. Teplo se přenáší přes tento povrch vedením a prouděním z horkého povrchu na výrobek, takže dochází k odpařování vody z potraviny. Proti horkovzdušným sušárnám to má dvě hlavní výhody: je potřebný menší objem vzduchu a tepelná účinnost je tedy vyšší, a proces může být prováděn v nepřítomnosti kyslíku. Používané sušárny jsou rozprašovací, válcové, vakuové pásové a vakuové skříňové (patrové) sušárny. Při rozprašovacím sušení je materiál, který má být sušen, rozptylován do vzduchu, tj. kapalina se mění v jemnou mlhu („atomizuje“ se) a získává velkou plochu povrchu. Rozprášená kapalina je vystavena proudu horkého vzduchu v komoře sušárny. Vlhkost se odpařuje rychle a pevné látky se získávají ve formě jemných dutých kulovitých částic. Používají se vstupní teploty až 250°C i vyšší podle druhu produktu, ale díky odpařování teplota velmi rychle klesá na hodnotu kolem 95°C, což je výstupní teplota vzduchu. Teplota produktu je přitom asi o 20°C až 30°C nižší, než výstupní teplota vzduchu. Ohřev sušícího vzduchu lze realizovat parou nebo plynovými ohřívači vzduchu s přímým spalováním, nebo nepřímými topnými tělesy vyhřívanými plynnými, kapalnými či pevnými palivy. Rozprašovací sušení se provádí ve velkém měřítku v mléčném průmyslu a při sušení kávy. Obecně, jako nedílná součást procesu, výfukový vzduch se vede přes cyklony nebo filtry, kde se zachycují částečky materi álu a prach, který je výfukovým vzduchem strháván. Regenerovaný materiál se vrací zpět do produktu. 46

Kapitola 2

Principem procesu sušení na válcové sušárně je, že se na hladký povrch nepřetržitě se otáčejícího ocelového bubnu, vyhřívaného parou, stále nanáší tenká vrstva materiálu. Vrstva usušeného materiálu se nepřetržitě seškrabuje pevným nožem, umístěným na opačné straně, než na které se na buben nanáší tekutý materiál. Sušárna se může skládat z jednoho bubnu nebo z páru bubnů, někdy opatřených satelitními válci. Pára se do bubnů dodává pod tlakem 4 až 8 barů, což závisí na produktu. Na válcích se suší například mléko, škrob a bramborové vločky. Ve vakuových pásových nebo lískových sušárnách se suspenze (kaše) nastřikuje nebo nastírá na ocelový pás, který přechází přes dva duté bubny ve vakuové komoře. Potravina se nejprve suší na parou vyhřívaném bubnu a potom parou vyhřívaných hadech nebo zářičích, umístěných nad pásem. Vysušená potravina se pak chladí na druhém vodou chlazeném válci a seškrabuje se nožem. Rychlé sušení a omezené poškození teplem činí z této metody metodu vhodnou pro potraviny citlivé na teplo. 2.1.6.3 2.1.6.3.1

Dehydratace (pevné látky na pevnou látku) (F.3) Cíl

Dehydratace je definována jako použití tepla za řízených podmínek k odstranění (odpaření) vody, přítomné v pevných potravinách nebo vedlejších produktech zpracování zemědělských surovin, odpařením. Hlavním účelem dehydratace je prodloužení skladovatelnosti potravin snížením jejich vodní aktivity aw. 2.1.6.3.2


Příklady sušených potravin jsou sušené brambory, deriváty škrobu, cukr, řepa, vyluhované řepné řízky, mouka, fazole, ovoce, ořechy, obilniny, čajové lístky, zelenina a koření. Dehydratace mokrého obilí se používá při výrobě sladu (také pod názvem hvozdění). Pokud jde o proces sladování, je krok sušení nezbytně nutný a je potřebný pro získání žádoucí barvy a chuti. 2.1.6.3.3


Dehydratace ovlivňuje texturu a barvu potravin a způsobuje ztrátu těkavých sloučenin, což má škodlivý účinek jak na kvalitu, tak na nutriční hodnotu potravin. Konstrukce a provoz dehydratačního zařízení se zaměřují na omezení těchto změn na minimum výběrem vhodných podmínek sušení pro jednotlivé potraviny. Pro sušení lze využít dva principy, tj. sušení horkým vzduchem a povrchové sušení vedením tepla pomocí systému pro přestup tepla. Jsou podrobně vysvětleny v odst. 2.1.6.2. Používají se různé druhy sušáren , tj. fluidní, skříňové neboli lískové, dopravníkové neboli pásové, pneumatické, mžikové nebo prstencové, rotační, tunelové, parní trubkové, parní, hvozdy a vakuové sušárny. Kovová patra s děrovaným dnem či dnem z drátěného pletiva obsahují lože částic potravin o tloušťce až 15 cm. Ložem se dmýchá horký vzduch, což způsobí, že se potravina uvede do vznosu a intenzivně se míchá (fluidizuje).Vzduch tedy působí jako sušící a současně fluidizační medium. Sušárny mnohou být šaržové nebo kontinuální. Sušárny s fluidním ložem jsou kompaktní a mají dobrou kontrolu nad podmínkami sušení, poměrně vysokou tepelnou účinnost a vysoké rychlosti sušení. Sušárna má velmi vysoké rychlosti přestupu tepla a následně krátké doby sušení. Sušení může probíhat při teplotách pod 100°C, ale také až 170°C i vyšších, podle produktu a procesu. Sušení na fluidním loži se často používá jako poslední krok sušení po sušení rozprašováním (viz odst. 2.1.6.2) v mléčném průmyslu. 47

Kapitola 2

Skříňové či lískové sušárny se skládají z izolované skříně, opatřené mělkými lískami s děrovaným dnem či dnem z drátěného pletiva, z nichž každá nese tenkou vrstvu potraviny. Skříní cirkuluje horký vzduch. Aby byla zajištěna rovnoměrná distribuce vzduchu, používá se systém kanálů a přepážek, které směrují vzduch nad a/nebo skrz každou lísku. Lískové sušárny se používají pro výroby v malém měřítku. M ají nízké investiční náklady a náklady na údržbu, ale poměrně obtížně se regulují a vycházejí z nich produkty proměnlivé jakosti. Kontinuální dopravníkové sušárny bývají až 20 m dlouhé a 3 m široké. Potravina se suší na sítovém pásu. Proud vzduchu je nejprve veden směrem vzhůru přes lože potraviny a v pozdějších stadiích směrem dolů, aby nedocházelo k úletu suché potraviny z lože. V pneumatických sušárnách, rychlosušárnách nebo prstencových sušárnách se práškové nebo disintegrované potraviny kontinuálně suší ve svislých nebo vodorovných kovových kanálech. K odstraňování sušených produktů se používají cyklonové separátory nebo nohavicové filtry. Vlhká potravina se dávkuje do kanálového systému a rozptyluje do horkého vzduchu. Pneumatické sušárny mají poměrně nízké investiční náklady, vysoké rychlosti sušení a tepelnou účinnost a podmínky sušení lze velmi přesně regulovat. Rotační sušárna je v podstatě mírně skloněný otáčivý kovový válec, uvnitř opatřený žebry, která způsobují, že potravina při pohybu sušárnou v proudu horkého vzduchu postupně přepadává. Vzduch se může pohybovat v souproudu nebo v protiproudu. Promíchávání potraviny a velká plocha potraviny vystavená vzduchu jsou příčinou vysokých rychlostí sušení a stejnoměrného vysušení produktu. Tato metoda je zvláště vhodná pro potraviny, které mají sklon v pásových nebo lískových sušárnách plstnatět nebo se slepovat. V cukrovarnictví se tyto sušárny používají ve velkém měřítku pro sušení cukru a vyluhovaných řepných řízků. V případě řízků se jako zdroj tepla používají spaliny ze spalovacího zařízení, což také snižuje spotřebu paliva. Některá spalovací zařízení mohou produkovat spaliny s teplotou kolem 120 °C V tunelových sušárnách se vrstvy potravin se suší na lískách, které jsou narovnány na vozících, naprogramovaných na semikontinuální pohyb izolovaným tunelem, v němž cirkuluje horký vzduch. V parních trubkových sušárnách topné medium (pára) není ve styku s mokrým produktem; pro přenos tepla na povrch produktu pro sušení se používá výměníkový povrch. Pára prochází sušárnou ve válcových trubkách nebo svazcích, které se otáčejí, aby nedocházelo k lokálnímu přehřátí a zlepšila se rovnoměrnost sušení. Tato sušárna pracuje s menšími objemy vzduchu a tím jsou omezeny i emise do atmosféry. Parní sušárna je sušící zařízení speciální konstrukce, které používá přehřátou páru, získávanou pomocí tepelného výměníku. Sušárna se skládá z tlakové nádoby, v níž se produkt zbavuje vody, která se mění v páru a použije se k sušení dalšího produktu. Tento systém se v omezeném měřítku používá v cukrovarnictví pro sušení vyluhovaných řízků. Jednou z výhod je nízká spotřeba energie na sušení. Sušení na hvozdu se používá ve sladovnictví a je popsáno v odst. 2.2.1.5. Vakuové sušení se používá v případech produktů citlivých na teplotu. Aby nedocházelo k sušení za vyšší teploty, musí být snižován vnější tlak. Jedním z jednoduchých typů vakuové sušárny je vakuová válcová sušárna. Při tomto způsobu je ve vakuové komoře umístěn jeden, případně dva válce. Vznikající pára se sráží na chladiči, umístěném mezi vakuovou komorou a vývěvou. Produkt se vynáší šnekovým dopravníkem. 48

Kapitola 2

2.1.7

Zpracování odnímáním tepla (G.)

2.1.7.1

Ochlazování a chlazení, stabilizace chladem (G.1)

2.1.7.1.1

Cíl

Ochlazování se používá pro snížení teploty potravin z jedné procesní teploty na jinou, anebo na potřebnou teplotu skladování. Chlazení je zpracovatelská technologie, kterou se teplota potraviny sníží a udržuje v rozmezí –1°C až +8°C. Cílem ochlazování a chlazení je snížit rychlost biochemických a mikrobiologických změn za účelem prodloužení skladovatelnosti čerstvých a zpracovaných potravin, nebo udržet určitou teplotu v potravinářském procesu, jako například při kvašení (fermentaci) a ošetřování piva. Ochlazování se také používá pro podpoření změny stavu agregace, například pro krystalizaci. Ve vinařství se ochlazování a chlazení používají pro vyčeření moštu před kvašením. Cílem stabilizace chladem je dosáhnout vysrážení vínanů ve vínech nebo mastných kyselin v destilátech před plněním do láhví. 2.1.7.1.2


Ochlazování, chlazení a stabilizace chladem jsou v sektoru FDM velmi rozšířené. Chlazení pro konzervaci potravin se hojně používá u dlouhé řady potravin, snadno podléhajících zkáze. Stabilizace chladem se v potravinářském průmyslu používá hlavně ve vinařství a výrobě destilátů. Pivo se stabilizuje chladem, aby se vysrážely adukty polyfenolů na bílkoviny. Pivo se udržuje na teplotě –2 až –3 °C po dobu nejméně 12 hodin. 2.1.7.1.3


Chlazení kapalných potravin se běžně provádí vedením produktu přes tepelný výměník (chladič) nebo chlazením nádoby. Chladícím mediem v chladiči může být spodní voda, voda cirkulující přes chladící věž nebo voda, případně míchaná s prostředky, jako je glykol, která cirkuluje přes nějaký mechanický chladící systém nebo systém ledové vody. Při kryogenním chlazení přichází potravina do přímého styku s chladivem, kterým může být pevný nebo kapalný oxid uhličitý nebo kapalný dusík. Chladivo se odpařuje nebo sublimuje a přitom odebírá teplo z potraviny, čímž ji rychle ochlazuje. Obě chladiva, jak kapalný dusík, tak oxid uhličitý jsou bezbarvá, bez zápachu a netečná. Zásobování spotřebitelů chlazenými potravinami vyžaduje dobře propracovaný distribuční systém, obsahující chladírenské sklady, chladírenské dopravní prostředky a maloobchodní chlazené prosklené skříně a pulty. Chlazené potraviny lze sloučit do tří kategorií podle skladovací teploty [225, Hendley B., 1985]. Čtvrtá kategorie se vztahuje na vinařství. −

-1°C až +1°C (čerstvé ryby, masa, měkké uzeniny a mletá masa, uzená masa a uzené ryby);

−

0°C až +5°C (pasterované konzervované maso, mléko a mléčné výrobky, hotové saláty, pekařské zboží, těstovinová těsta, pizzy, neupečené těsto a cukrářské zboží;

−

0°C až +8°C (zcela uvařená masa, pečivo plněné rybím masem, vařené a nevařené sušené a fermentované masné výrobky, máslo, margarin, sýry a měkké ovoce;

−

8°C až 12°C ve vinařství. M ošt se udržuje na této teplotě po dobu 6 až 24 hodin. 49

Kapitola 2

Zařízení používaná ke zmrazování (viz odst. 2.1.7.2) lze pro ochlazování a chlazení také používat. S tabilizace chladem je technologie ochlazení vína při plněním do láhví, aby se vyvolalo srážení vínanových krystalů. U destilátů tato technologie spočívá v uvedení destilátu na teplotu –1°C až –7°C a možném provedení „stabulace“, tj. uložení za nízké teploty v tanku při konstantní teplotě po dobu 24 až 48 hodin. Filtrace za studena (za teploty kolem –1°C) umožňuje zadržet estery mastných kyselin. Pro vína lze použít tři technologie: stabilizaci po šaržích a stabulaci, kontinuální stabilizaci a stabilizaci naočkováním krystalků za chladu. Nejběžněji se používají obě poslední technologie a existuje mnoho obměn základního schématu. Stabilizace chladem a stabulace je nejstarší technologie a spočívá v uvedení vína na teplotu pod nulou, do blízkosti jeho bodu mrznutí, který lze vypočítat takto: teplota tuhnutí(°C) = -- { obsah alkoholu (% obj.)/2}+1 Při kontinuální stabilizaci chladem je stabulační nádrž nahrazena válcově-kuželovitým krystalizátorem s míchadlem, v němž se víno zdrží pouhých 30 až 90 minut. Stabilizace naočkováním za chladu spočívá ve vychlazení na teplotu –1°C až –2°C a naočkování krystalky vínanu v množství asi 4 g/l, při míchání po dobu asi 2 – 4 hodin a pozdějším skladování v nádržích a následné dekantace po 12 až 48 hodinách. 2.1.7.2 2.1.7.2.1

Zmrazování (G.2) Cíl

Zmrazování je způsob konzervace. Při zmrazování se teplota potraviny sníží pod bod mrznutí a určitý podíl vody projde změnou stavu a utvoří ledové krystaly. Průmyslovou normou pro zmrazování potravin je snížení teploty asi na –18°C.2.1.7.2.1


Zmrazovat lze několik druhů potravin, například ovoce, zeleninu, ryby, maso, pekařské zboží a hotové potraviny jako jsou zmrzlina, pizza apod. 2.1.7.2.1


Během procesu zmrazování je nejprve odebráno teplo, aby teplota potraviny klesla k bodu mrazu. Patří sem teplo produkované respirací jako u čerstvých potravin. Potom se odebírá latentní teplo krystalizace, když se tvoří krystaly ledu. Tabulka 2.4 ukazuje typické body mrznutí různých produktů FDM . Potravina Zelenina (např. hrášek, květák, cibule, mrkev a rajčata Ovoce (např. hrušky, švestky a meruňky) Bobulové plody (např. jahody a maliny) Mléko Pivo Maso, drůbež a ryby Zmrzlina

Bod mrznutí -0,9 až –1,4°C -1,8 až –2,5°C -0,8 až –1,2°C -0,5°C -2,2°C -0,6 až –2,0°C -4,0 až –6,0°C

Tabulka 2.4: Typické teploty mrznutí různých druhů potravin [37, Environmental Agency of England and Wales, 2000] Pro zmrazování potravin je k dispozici celá řada metod a zařízení. Nejběžnější s nich jsou dmýchací a pásová zařízení, zařízení s fluidním ložem, chlazeným povrchem, ponořovací a kryogenická. také se používá kryoextrakce a koncentrace chladem. 50

Kapitola 2

V dmýchacích zmrazovačích se přes potravinu vede studený vzduch o teplotě –30 až – 40°C rychlostí 1,5 až 6 m/s. V šaržových zařízeních je potravina uložena na lískách v místnostech nebo skříních. V kontinuálním zařízení jsou lísky s potravinou narovnány do stohů na vozících nebo potravina prochází zmrazovacím tunelem na pásových dopravnících. Někdy se používají vícefázové tunely s několika pásy. Produkt padá z jednoho pásu na druhý, čímž se také rozbíjejí hrudky zmrzlé potraviny Tloušťka vrstvy potraviny na pásu se pohybuje od 25 mm do 125 mm. V dmýchacích zmrazovacích zařízeních se recyklují velké objemy vzduchu, což může způsobit omrzliny a oxidační změny na nebalených potravinách. Vlhkost z potravin se vzduchem transportuje na zmrazovací hady, což vyvolává nutnost častého odmrazování. Používá se také nárazové mrazení a ochlazování až na teplotu –50°C při rychlostech vzduchu až 45 m/s. Princip činnosti protiproudého zmrazovacího zařízení, např. pásového nebo spirálového zmrazovače, je stejný, jako u dmýchacích zařízení s tím rozdílem, že se zmrazovaná potravina dopravuje v protiproudu studeného vzduchu nebo kapalného dusíku. Tím se snižuje odpařování vody z potraviny. Ve zmrazovacím zařízení s fluidním ložem je potravina uvedena do vznosu vzduchem o teplotě –25°až –40°C přiváděním vzduchu svisle odspodu perforovanou lískou nebo dopravníkovým pásem s vrstvou potraviny o tloušťce 2 – 20 cm. Tvar a velikost kousků potraviny určuje tloušťku lože a rychlost fluidizačního vzduchu. Potravina se dostává do rozsáhlejšího styku se vzduchem, než v dmýchacích zmrazovacích zařízeních a tak jsou všechny povrchy zmrazovány stejnoměrně. Tím se dosahuje rychlejšího zmrazování a nižší dehydratace, což má také za výsledek méně časté odmrazování zařízení. Zmrazování ve fluidním loži se omezuje na potraviny s malými částicemi, např. hrášek, zrno sladké kukuřice, krevety, jahody atd. Ve zmrazovacím zařízení s chlazeným povrchem jsou vertikální nebo horizontální duté desky chlazeny chladícím médiem o teplotě asi –40°C. Potravina se na desky klade v tenkých vrstvách. Někdy se desky lehce stlačují k sobě. To zlepšuje styk mezi potravinou a zmrazovacími deskami. Výhodou takovýchto mrazírenských zařízení je, že dochází jen malé dehydrataci potraviny, což snižuje frekvenci odmrazování. Zvláštní formou deskového zmrazovacího zařízení je zmrazovač se seškrabovaným povrchem. Skládá se ze zmrazovacího válce s otáčejícími se noži, které odstraňují zmrazený materiál z povrchu válce. Zařízení tohoto druhu se používá například pro výrobu zmrzliny. V ponořovacích zmrazovacích zařízeních se balená potravina se provádí lázní vychlazeného glykolu, solanky, glycerinu nebo roztoku chloridu vápenatého na ponořeném sítovém dopravníku. U této metody se dosahuje vysokých rychlostí zmrazování, Používá se například pro zmrazování koncentrované pomerančové šťávy v plechových konzervách a předmrazení ve folii zatavené drůbeže před zmrazováním dmýchaným vzduchem. Při kryogenním zmrazování přichází potravina do přímého styku s mrazícím médiem, což může být pevný nebo kapalný oxid uhličitý nebo kapalný dusík. M razící médium se odpařuje nebo sublimuje a odnímá teplo potravině, což způsobí její rychlé zmrazení. Obě mrazící média, kapalný dusík a oxid uhličitý, jsou bezbarvá, bez zápachu a netečná.

51

Kapitola 2

Kryoextrakce je způsob subtraktivního obohacování, který spočívá v odstraňování vody z vinných hroznů za účelem zvýšení obsahu cukru. Cílem kryoextrakce je odstranit část vody, přítomné v surovině, selektivním vymrazením. Hrozny se umístí do chladírny s teplotou, která je mezi teplotou mrznutí (na cukr) nejbohatších bobulí a teplotou mrznutí nejchudších bobulí. Doba ošetřování sklizně hroznů se pohybuje od 12 do 20 hodin při teplotách –3°C až –6°C. Technologie se používá pouze pro ručně sklízené hrozny v mělkých děrovaných přepravkách, aby se dosáhlo pomalého a stejnoměrného snižování teploty všech hroznů. Vylisování umožňuje vybrat nejzralejší šťávy, tj. ty, které vytékají první. M aximální lisovací tlak je 4 bary. Zahušťování chladem je technologie, která se používá pouze pro vína. Záleží v odstranění části vody z vína, aby se v něm zvýšila koncentrace alkoholu („síla“). Tato technologie je upravena zákonem. Víno se ochladí pod bod zmrznutí. V kapalině se objeví krystalky ledu, tvořené pouze z vody, zatímco alkohol za těchto teplot netuhne a zůstává v kapalné fázi. Stálým mícháním se krystalům brání, aby vytvořily gel. Když takto ztuhne dostatečné množství vody, kapalina se od krystalů oddělí odstředěním nebo na tlakových extraktorech. 2.1.7.3 Sublimační sušení, lyofilizace (G.3) 2.1.7.3.1

Cíl

Lyofilizace neboli sublimační sušení je proces odstraňování vody z produktu sublimací a desorbcí. Cílem procesu je uchovat citlivý materiál, který nelze sušit odpařováním. Pozor na riziko odbourání specifických složek za vyšší teploty, což by mohlo mít za následek ztrátu chuti nebo jiných aspektů jakosti. 2.1.7.3.2


Tato technologie se používá pro sušení kávových výtažků, koření, polévkové zeleniny, květin, jídel k okamžité spotřebě, ryb a masa. 2.1.7.3.3


Lyofilizační zařízení se skládá ze sušící komory s lískami s regulovanou teplotou. Zařízení může být šaržové, v němž jsou lísky po dobu operace sušení upevněny na topné desky, nebo semikontinuální, v němž se lísky pohybují do vakuové komory v sušícím tunelu vakuovou propustí. Zařízení obsahuje také kondenzační chladič pro zachycení vody odstraněné z produktu v sušící komoře, chladící systém, který dodává chladivo do lísek a kondenzátoru a čerpacího systému (vývěvy), kterým se vytváří podtlak v sušící komoře. Je-li vstupujícím produktem kapalina, např. kávový výtažek, zmrazuje se ve dvou stupních s různými teplotami a dobami mrazení a mele. Potom je pevný materiál přiváděn manuálně nebo mechanicky na lísky v sušící komoře. Teplota v sušící komoře je o mnoho nižší, než 0°C. Přesná teplota závisí na sušeném produktu. V komoře je udržován podtlak (vakuum), takže se led za těchto podmínek odpařuje. Toto odpařování způsobuje další pokles teploty produktu, který se vyrovnává ohřevem pomocí topných desek produktu přes lísky s regulovanou teplotou. Odpařená voda se znovu zmrazuje na povrchu kondenzačního chladiče, jehož teplota je hluboko pod sublimační teplotou vody za podmínek v komoře. Čas od času se povrch chladiče odmrazuje ohřevem kondenzačního povrchu. Voda roztaje a vypustí se. Snížený tlak se udržuje vývěvou. Výfuk vývěvy je vyveden do atmosféry. Aby se do vývěvy nedostávaly pevné látky a nedošlo k jejímu poškození, je před vývěvu zpravidla zařazen filtr. 52

Kapitola 2

2.1.8

Operace po zpracování (H)

2.1.8.1 Balení, plnění (H.1) 2.1.8.1.1

Cíl

Cílem procesu balení je úprava zboží pro trh, vyrobeného z jakéhokoli materiálu a jakékoli povahy, z pohledu požadavků na uzavření, chránění, manipulaci a dodávání. Obal může být použit na surovinu a na zpracované zboží. Plnění je proces vnášení produktu do obalu patřičným způsobem. 2.1.8.1.2


Většina potravinářských výrobků se před vstupem do distribučního řetězce balí. V některých případech je obal nedílnou součástí výrobního procesu, což znamená, že zabalený produkt je dále zpracováván. Příkladem je plnění potravin do plechovek nebo láhví a jejich následná konzervace teplem. 2.1.8.1.3


Směrnice Evropského parlamentu a Rady 94/62/ES [213, EC, 1994] uvádí toto: Článek 3 Definice pro účely této směrnice: 1. „obalem“ se rozumějí všechny produkty, vyrobené z jakýchkoli materiálů jakékoli povahy, které mají být použity pro uzavření, ochranu, manipulaci, dodávání a tržní úpravu zboží, od surovin ke zpracovanému zboží, od výrobce k uživateli nebo spotřebiteli. „Nevratné položky“, používané pro stejné účely musí být rovněž považovány za tvořící obal.“ „Obal“se skládá pouze z: a) prodejního obalu neboli primárního obalu, tj. obalu koncipovaného tak, aby v místě nákupu tvořil pro koncového uživatele nebo spotřebitele prodejní jednotku; b) skupinového obalu neboli sekundárního obalu, tj. obalu koncipovaného tak, aby v místě nákupu tvořil seskupení nebo určitý počet prodejních jednotek, bez ohledu na to, zda jsou prodejní jednotky prodávány koncovému uživateli nebo spotřebiteli jako takové, nebo zda slouží v místě prodeje jen jako prostředek k doplňování polic; může být z produktu odstraněn, aniž by to ovlivnilo jeho charakteristiky; c) přepravního obalu či terciárního obalu, tj obalu koncipovaného tak, aby usnadňoval manipulaci a dopravu několika prodejních jednotek nebo skupinových balení, aby se zabránilo fyzické manipulaci a poškození při dopravě. Mezi přepravní obaly nepatří silniční, železniční, lodní ani letecké kontejnery; Většina produktů FDM prochází v procesu výroby a v distribučním řetězci procesy primárního, sekundárního i terciárního balení. Obaly, používanými v sektoru FDM, mohou být obaly textilní, dřevěné, kovové, skleněné, tuhé a polotuhé plasty, poddajné plastové folie, papír a lepenka. Textilní materiály mají špatné bariérové vlastnosti. Látkové pytle se stále používají pro přepravu hromadných produktů včetně obilí, mouky, cukru a soli. Dřevěné přepravní bedny se tradičně používají pro řadu potravin, jako jsou ovoce, zelenina, čaj, víno, lihoviny a pivo. Tyto dřevěné bedny byly v některých odvětvích nahrazeny již dávno a nyní se všude stále více nahrazují plastovými sudy a přepravkami. 53

Kapitola 2

Hermeticky uzavřené plechovky mají velmi dobré bariérové vlastnosti a mohou snášet zpracování za vysoké i nízké teploty. Pro výrobu plechovek se používají ocel (cínovaná nebo necínovaná) a hliník. M ohou být pocínovány nebo potaženy lakem, aby se zabránilo reakci kovu s potravinou. Plechové nádoby se používají ve velké míře pro nealkoholické nápoje a pivo. Používají se také pro konzervování sterilovaných potravin (ovoce, zeleniny, zahuštěného mléka či masných výrobků). Plechovky lze recyklovat. Pro balení několika druhů potravin se také hojně používá hliníková folie. Sklo má velmi dobré bariérové vlastnosti, je netečné a vhodné pro zpracování teplem a mikrovlnným ohřevem. M á však dvě nevýhody: hmotnost a riziko rozbití. Skleněné láhve a sklenice se hojně používají pro mléko, vína a lihoviny, konzervy, pasty a protlaky a také pro některé potraviny a instantní nápoje. Skleněné láhve a sklenice jsou opakovaně použitelné a recyklovatelné. M ezi tuhé a polotuhé plastové nádoby patří láhve, nádoby se širokým hrdlem, misky, lísky a vaničky vyráběné z jednoduchých nebo koextrudovaných polymerů. Hlavními vlastnostmi jsou nízká hmotnost, houževnatost a nerozbitnost, snadnost zatavení, přiměřeně vysoké bariérové vlastnosti a velká chemická odolnost. Pro výrobu těchto nádob je k dispozici několik technologií, jako jsou tvarování za tepla, foukání, vstřikovací lisování, lisování protlačováním a lisování vytahováním. Používanými materiály jsou PVC (polyvinylchlorid), PS (polystyren), PP (polypropylen), XPP (lehčený polypropylen) pro tepelné tvarování, polyethylen s vysokou hustotou (HDPE), polyethylentereftalát (PET) či polykarbonát. Nádoby se často vyrábějí na místě plnění. Některé z nich jsou opakovaně použitelné, např. polykarbonátové láhve na mléko. Tuhé a polotuhé plastové nádoby se používají pro mléko, nealkoholické nápoje, mléčné výrobky, margarin, sušené potraviny, zmrzliny apod. Přizpůsobivé folie se tvoří z jiných než vláknitých plastových polymerů a jsou normálně tenčí, než 0,25 mm. Typickými materiály, používanými pro přizpůsobivé folie, jsou: polyethylen (PE), LDPE (polyethylen s nízkou hustotou), PP, PET, HDPE, PS a PVC. Přizpůsobivé folie jsou obecně poměrně levné, lze je vyrábět s řadou bariérových vlastností, dají se svařovat, přidávají málo hmotnosti, lze je jako vrstvu nanášet na papír, hliník nebo jiné plasty a dobře se s nimi manipuluje. Přizpůsobivé folie se používají pro balení dlouhé řady mokrých i suchých potravinářských výrobků. Papír a lepenku je možné vyrábět v řadě různých jakostí a forem. Jsou recyklovatelné a biologicky odbouratelné a lze je snadno spojovat s jinými materiály. Vrstvené lepenkové obaly se používají ve velkém měřítku pro balení mléka a ovocných šťáv. Papír a lepenka se také hojně používají pro balení potravin, často jako druhotný obal. Důležitým krokem procesu balení je uzavírání nádob nebo obalů. Udržení jakosti potraviny závisí převážně na patřičném uzavření obalů. Uzávěry jsou většinou nejslabším článkem obalů a také utrpí při výrobě častěji poškození nebo závadu, jako jsou potraviny zachycené do uzávěru, nesprávná teplota uzavírání nebo chybné seřízení uzavíracího stroje na plechovky. Plechovky se uzavírají lemováním a láhve a sklenice se širokým hrdlem se uzavírají kovovými víčky, plastovými víčky, nebo se zátkují. Technologie „vytvaruj – naplň – zavři“ je nyní už dobře zavedená. V tomto procesu se nádoba vytvaruje (vylisuje, vyfoukne) a částečně uzavře. Pak se naplní a nakonec úplně těsně uzavře.

54

Kapitola 2

Požadavky na plnění jsou: přesnost dávkování požadovaného množství produktu a hygiena balení, tj. zajištění hygienického plnění při správné teplotě, aby byla zaručena nejvyšší možná jakost a optimální skladovatelnost. Výběr vhodné technologie plnění závisí na povaze produktu a požadované rychlosti výroby. Plnění může být řízeno podle hladiny, objemu nebo hmotnosti. Plnění podle hladiny se nejčastěji používá v odvětví nápojů, zvláště pro pivo. Objemové plnění se uplatňuje u kapalin, past a prášků. Nejběžnější je pístová plnička. Hmotnostní plnění se používá pro materiály v relativně větších kusech (bonbóny, tablety atd.) se plní do nádob pomocí fotoelektrického zařízení pro počítání jednotlivých kusů. Ve vývoji jsou také vážící zařízení s více hlavicemi, která mají být schopna odvážit současně více produktů předtím, než je naplní do téže nádoby. Je potřebné, aby nádoby byly plněny přesně bez úniku produktu a kontaminace uzávěru. Plnění kapalných potravin jako je mléko nebo ovocné a zeleninové šťávy lze dělit podle teploty potraviny v době plnění, např. na plnění horké kapaliny, kapaliny s teplotou okolí nebo plnění čerstvé chlazené kapaliny, či jako aseptické plnění. Teplotní rozsahy používané v procesu plnění lze nejlépe ilustrovat procesy plnění za horka a plnění čerstvé chlazené kapaliny. Plnění kapaliny za horka se provádí za teploty až 95°C, aby byla mikrobiologicky nezávadná, kdežto mnoho nápojových výrobků má receptury s takovými přísadami, že nemusí být tepelně zpracovány, aby byly mikrobiologicky nezávadné a proto se plní čerstvé vychlazené za teplot od 0°do 5°C. Pro aseptické plnění jsou nutné předem např. peroxidem vodíku, sterilované nádoby, a plnění je třeba provádět ve sterilní zóně. 2.1.8.2 Plnění plynem, skladování pod plynem (H.2) 2.1.8.2.1

Cíl

Plnění a promývání plynem je proces, při kterém jsou produkty skladovány v uměle vytvořené atmosféře, normálně v nějaké plastové nádobě, jako je hermeticky uzavřená miska nebo vak. Proces se také nazývá M AP (M odified Atmosphere Packing) neboli balení v upravené atmosféře. Používá se pro podporu uchování barvy, například čerstvého masa nebo konzervovaných mas jako jsou slanina a vařená šunka, zvláště ve formě plátků. Skladování pod inertním plynem (CO2) se používá pro vína v tancích namísto oxidu siřičitého (SO2), aby se ve víně zachoval přiměřený obsah CO2 a jeho organoleptické vlastnosti, a aby víno bylo chráněno před oxidací a zabránilo se bakteriálnímu zvrhnutí Brání také změnám tanků, které by byly vyprázdněny, například v případě hromadného prodeje soukromníkům. Konečně dovoluje uchovávání sterilních ovocných šťáv. 2.1.8.2.2


Plnění plynem se používá hlavně pro maso a masné výrobky, ale také i pro jiné produkty, jako jsou pekařské výrobky.Především se však skladování pod inertním plynem používá pro bílá vína, vína rosé a první červená vína

55

Kapitola 2 Popis technologií, metod a zaří zení

2.1.8.2.3

Při uchovávání pod plynem se používané plynové směsi liší podle toho, zda má být maso, které je třeba chránit, čerstvé nebo konzervované (solením). Žádoucí jasně červená barva čerstvého masa může být uchována déle skladováním v atmosféře bohaté na kyslík, kdežto rudočervená barva nevařeného (např. uzením, sušením) konzervovaného masa a růžová barva vařeného konzervovaného masa se lépe uchovají v atmosféře zcela zbavené kyslíku. U všech druhů masa a masných výrobků se používají také směsi plynů, které obsahují také oxid uhličitý (CO2). Ten potlačuje růst bakterií na mase a poněkud (málo) prodlužuje skladovatelnost. Normálně vzduch obsahuje 78 % dusíku, 21 % kyslíku a méně než 1 % CO2. Pro porovnání, typické směsi plynů pro použití pro maso a masné výrobky jsou uvedeny v tabulce 2.5. Čerstvé maso Konzervovaná masa

Dusík 20 % 80 %

Kyslík 60 % 0%

Oxid uhličitý 20 % 20 %

Tabulka 2.5: Typické složení směsi plynů pro plnění plynem [1, CIAA, 2002] Pevný CO2, obvykle ve formě pelet, se může přidávat k masu během mělnění. Způsobí rychlý pokles teploty masné směsi a vytvoří nad povrchem masa „pokrývku“ netečného plynu, což podpoří zachování barvy. Opět dojde k dočasnému zvýšení obsahu oxidu uhličitého v atmosféře kolem zařízení, rychle se však rozptýlí. Pevný či kapalný oxid uhličitý nebo kapalný dusík se někdy používají k předběžnému zmrazení masa před krájením na plátky. Spočívá v tom, že se kusy masa, určené ke krájení dopravují tunelem, v němž jsou postřikovány zkapalněným plynem, aby se jejich teplota snížila asi na –8°C. V takovýchto případech jsou odsávací ventilátory umístěny blízko čel tunelu, aby rozptylovaly přebytky plynu do atmosféry. Žádné nepříznivé účinky nebyly pozorovány. Skladování pod plynem spočívá v uvedení plynu – což může být buď dusík (potravinářské jakosti) nebo směs dusík/CO2 – do tanku pod velmi mírným přetlakem (0,1 – 0,2 baru). Dusík se dodává ve stlačeném stavu v ocelových láhvích. O xid uhličitý je zkapalněný pod tlakem.

Veřejné služby (U)

2.1.9

2.1.9.1 Čistění a desinfekce (U.1) 2.1.9.1.1

Cíl

V průmyslu potravin a nápojů se výrobní zařízení a výrobní objekty periodicky čistí a desinfikují, ve shodě s požadavky hygienických právních předpisů. Četnost provádění se může značně lišit podle produktů a procesů. Cílem čistění a asanace je odstranit zbytky produktů, ostatní nečistoty a mikroorganismy. 2.1.9.1.2


Celý potravinářský průmysl.

56



Před zahájením procesu čistění se zařízení co možná úplně vyprázdní. Čistění a desinfekce mohou být prováděny různými způsoby. Tradičně se čistí ručně. Čistění bez demontáže (CIP – na místě), mytí bez demontáže (WIP) a čistění po demontáži mimo místo – to jsou výrazy, používané pro různé režimy čistění. Čistící prostředky se dodávají různým způsobem, např. v pytlích, např. práškové prostředky, v sudech nebo někdy hromadně v cisternách. M nohé čistící prostředky jsou potenciálně nebezpečné pro zdraví a bezpečnost obsluhy a je třeba opatřit systémy pro minimalizaci rizik při skladování, manipulaci, používání a likvidaci. M etoda CIP se používá speciálně pro uzavřená provozní zařízení a nádrže, ať jde o stacionární nebo mobilní malé provozní jednotky. Čistící roztok se čerpá zařízením a někdy se rozstřikuje rozprašovači v nádobách, nádržích a reaktorech. Program čistění je většinou prováděn automaticky. Lze rozlišit tyto kroky: předběžný oplach vodou, cirkulaci čistícího roztoku, vložený oplach, desinfekci a závěrečný oplach vodou. V automatických systémech CIP se voda použitá pro závěrečný oplach často znovu použije jako předběžný oplach, nebo může být v procesu recyklována či znovu použita. V CIP se používají vysoké teploty (až 90°C) společně s koncentrovanými (drsnými) čistícími prostředky. Systémy CIP, používané pro otevřené soustavy, jako jsou zmrazovací zařízení, jsou téměř automatické kromě určitého čistění nasucho a otvírání poklopů. Teploty ve středotlakých systémech jsou normálně nižší, než 50 °C a tlak se pohybuje od 10 do 15 barů. M etoda čistění mimo místo se používá, když je potřebné demontovat několik komponent stroje, obvykle před zahájením ručního nebo automatického čistění stroje. Demontované komponenty se pak vyčistí samostatně mimo stroj. Formovací stroj je jedním z příkladů. Dopravní šneky, písty, ventily, formovací desky a těsnění formovacích desek, to vše musí být demontováno před čistěním těchto komponent a zbytku stroje. Vysokotlaké čistění tryskami pomocí gelů a pěn lze provádět celé ručně nebo automaticky. Patřičný způsob čistění je vhodnou kombinací takových faktorů, jako jsou voda, teplota čistícího roztoku, čistící prostředky, tj. chemikálie, a mechanické síly. Pro manuální čistění je třeba používat jen mírné podmínky, pokud jde o teplotu a volbu čistících prostředků. Vysokotlaké čistění a čistění pěnou se obecně používají pro otevřená zařízení, stěny a podlahy. Voda stříká na čistěný povrch pod tlakem 40 až 65 barů. Do vody se vstřikují čistící prostředky při mírné teplotě do 60°C. Důležitou úlohu v procesu čistění hrají mechanické síly. Při čistění pěnou se pěnivý čistící roztok nastřikuje na čistěný povrch. Pěna ulpívá na povrchu. Ponechá se na povrchu působit asi 10 až 20 minut a pak se spláchne vodou. Čistění pěnou lze provádět jak ručně, tak automaticky. Čistění gelem je podobné čistění pěnou. V některých případech se čistění provádí pouze horkou vodou, ale v průmyslu potravin, nápojů a mléka se normálně používají čistící prostředky. Čistící prostředky používané v průmyslu potravin a nápojů jsou obvykle alkalická činidla, tj. hydroxidy sodný a draselný, metakřemičitan, uhličitan sodný, kyseliny, tj. kyselina dusičná, kyselina fosforečná, kyselina citronová, kyselina glukonová, kombinované čistící prostředky s obsahem komplexotvorných činidel, tj. EDTA, NTA, fosforečnanů, polyfosforečnanů; fosfonany, povrchově aktivní látky. a/nebo enzymy. 57

Kapitola 2

Pro desinfekci lze používat různá desinfekční činidla, jako jsou chlornany, látky uvolňující jód, peroxid vodíku, kyselina peroctová a kvartérní amoniové sloučeniny (QAC). 2.1.9.2 2.1.9.2.1

Výroba a spotřeba energie (U.2) Cíl

Výroba FDM potřebuje elektrickou a tepelnou energii v každém kroku procesu. Elektřina je potřebná pro osvětlení, řízení provozních procesů, ohřev, chlazení a pro pohon strojního zařízení. Obvykle ji vyrábějí a dodávají elektrárenské společnosti. Jestliže se pára a elektřina vyrábějí na místě, může být koeficient účinnosti značně vyšší. 2.1.9.2.2


Potřebná pro všechny procesy. 2.1.9.2.3


Tepelná energie je potřebná pro ohřev výrobních linek a vytápění budov. Teplo, získávané spalováním fosilních paliv se dopravuje ke spotřebičům pomocí teplonosných médií, jimiž jsou podle potřeby pára, horká voda, vzduch nebo výměníkový olej. Základní konstrukcí kotle/generátoru je obecně spalovací komora, v níž se spaluje palivo. Teplo se přenáší v počátku sáláním a pak je zařazen trubkový tepelný výměník pro výměnu tepla vedením. Horké spaliny a výměníková média jsou vzájemně odděleny speciálně řešeným systémem tepelného výměníku. Tepelná účinnost generátorů tepla velmi závisí na aplikaci a na druhu paliva. Účinnosti vypočtené na základě nejnižší výhřevnosti, se pohybují v mezích 75 až 90 %. Některé produkty se ohřívají přímým sáláním otevřeným plamene nebo prouděním pomocí přímo ohřívaného vzduchu. V tomto zvláštním případě se spaluje zemní plyn nebo zvláště lehký topný olej. Vnitropodniková kombinovaná výroba tepla a elektřiny (CHP, kogenerace) je cennou alternativou pro ty potravinářské výrobní procesy, u nichž jsou odběry tepla a elektřiny vyvážené. V závodech FDM se používají tyto koncepce kogenerace: vysokotlaké parní kotle s parní turbinou a generátorem; generátorové jednotky s plynovou turbinou, nebo plynovým či vznětovým motorem s regenerací odpadního tepla pro výrobu páry nebo horké vody. Celkový koeficient využití paliva v systémech CHP přesahuje 70 % a obvykle se pohybuje kolem 85 %. Energetická účinnost může být až 90-95 %, jsou-li výfukové plyny ze systému regenerace odpadního tepla, jako je parní kotel, použity pro jiné účely sušení. Účinnost přeměny paliva značně překračuje účinnost komerční elektrárny jakékoli konstrukce, i nejnovější generace plynových turbin s kombinovaným cyklem, které mohou dosáhnout účinnosti přeměny 55 %. Někdy je možné prodávat přebytečnou elektřinu jiným uživatelům. Nejvhodnějšími palivy jsou zemní plyn a topný olej, několik závodů však stále ještě spaluje pevná paliva, jako je uhlí a provozní odpad. Využívání provozních odpadů může být vhodným a konkurence schopným zdrojem energie a navíc pomůže zbavit se odpadu. 58

Kapitola 2 2.1.9.3 2.1.9.3.1

S potřeba vody (U.3) Cíl

Velká část sektoru FDM nemůže fungovat bez značných množství vody dobré jakosti. Bez dostatečně kvalitní vody není možné vyrábět vysokojakostní produkty. V sektoru FDM musí být dodržovány normy hygieny a bezpečnosti (nezávadnosti) potravin. Systematický přístup k řízení užívání vody a snižování spotřeby a znečisťování vody je všeobecně účinný. Každé použití vody vyžaduje její vlastní specifickou kvalitu. V sektoru FDM zaleží na tom, zda je nebo není možný styk vody s potravinářským produktem. Voda přicházející do styku s produktem musí mít, s několika výjimkami, přinejmenším standard pitné vody. Důležité jsou stejně aspekty chemické i mikrobiologické kvality. Doporučuje se provádět pravidelnou kontrolu mikrobiologických parametrů vody v nejkritičtějších místech, tj. v místě použití. To je zahrnuto v systému analýzy nebezpečí v kritických kontrolních bodech (HACCP). Jakostní normy pitné vody jsou stanoveny ve směrnici rady 98/83/ES [66, EC, 1998]. Předběžná úprava nutná pro dosažení nezávadnosti vody, závisí značně na zdroji a analýze vody. Neexistuje žádné obecné pravidlo. Koncepce minimální úpravy znamená filtraci, desinfekci a skladování vody, ale podle požadavků na vodu sem také může patřit odstranění železa a křemíku či filtrace na aktivním uhlí. Předem upravená pitná voda se čerpá ze zásobní nádrže a rozvádí vnitrozávodní rozvodnou sítí k uživatelům. K dalším úpravám patří změkčování, dealkalizace, demineralizace nebo chlorace vody, které jsou potřebné pro použití v určitých konkrétních technologiích nebo službách. Pro tento účel jsou nejběžnějšími technologiemi výměna iontů nebo membránové filtrace. Regulace znečistění vody může být prováděna snižováním objemu a koncentrace produkované odpadní vody, technologií v procesu, jako je eliminace nebo snížení koncentrace určitých znečisťujících látek, např. nebezpečných a prioritně ohrožujících látek, recyklace nebo opakované použití vody, nebo technologie „na konci potrubí“, tj. čistění odpadních vod či kombinace těchto metod. V sektoru FDM se používají tyto zdroje vody: vodovodní voda, spodní voda, povrchová voda, voda pocházející ze surovin a procesní voda. Vodovodní voda je přiváděna vodovodní sítí. Dodavatel je obvykle odpovědný za jakost dodávané vody a za pravidelnou kontrolu jakosti vody. Složení spodní vody je obecně přiměřeně konstantní a mikrobiologické hodnoty jsou většinou nízké, zvláště v hlubokých vrtech. Většinou je třeba jen malé úpravy předtím, než může být spodní voda použita jako procesní nebo chladící voda. Ve většině zemí je pro čerpání spodní vody potřebné povolení. Jakost spodní vody sleduje uživatel. Někdy úřady vyžadují oznamování výsledků pravidelných analýz na jakost vody. Povrchovou vodu nelze jako procesní vodu použít bez předchozího čistění. Je-li k dispozici, často se užívá jako chladící voda. Pro takovéto použití může být požadováno povolení. Podle oblasti, může být zdrojem vody dešťová voda. To vyžaduje zásobní nádrž. Po patřičné úpravě a kontrole může být použita jako procesní voda, v otevřených chladících systémech.

59

Kapitola 2 Některé suroviny, které se v sektoru FDM zpracovávají, obsahují značné podíly vody jako kapalnou fázi, kterou lze od tuhých složek oddělit pro samostatné použití. Toto oddělení lze provádět např. lisováním, odstřeďováním, odpařením nebo pomocí membránových technologií. K příkladům patří ovocné šťávy, cukrová šťáva a mléko. Takovéto kapaliny mohou být většinou použity, pokud se nepoužívají jako primární produkt. Někdy je lze použít bez další úpravy, např. kondenzát z prvních členů odparek pro napájecí vodu pro kotle, ale jinak je nutná vhodná úprava. Jako procesní vody mohou být použity např. z vody chladičů, vody z těsnění čerpadel, regenerovaného kondenzátu, posledních oplachových vod z čistění. 2.1.9.3.2


Upravená voda se používá v sektoru DM pro • • • • • •

zpracování potravin, kde voda buď přichází do styku s produktem, nebo se do něho přidává; čistění zařízení, úklid provozu, praní a mytí surovin, vodu, která nepřichází do styku s produktem, např. pro kotle, chladící okruhy, chlazení, chladící zařízení, klimatizaci a vytápění, hašení požárů.

Voda, používaná v sektoru FDM může být používána jako technologická voda, chladící voda nebo napájecí voda pro kotle. Popisují se v odst. 2.1.9.3.3, 2.1.9.3.4 a 2.1.9.3.5. 2.1.9.3.3

Procesní voda (technologická)

Procesní voda se v potravinářském průmyslu používá k přímé přípravě produktů nebo jiných položek, které přicházejí do přímého styku s produktem, pro čistění a desinfekci, regeneraci zařízení pro čistění a úpravu vody a pro různé technické účely. Voda přicházející do styku s produkty musí mít, s několika výjimkami, standardní jakost pitné vody. Pro produkci nealkoholických nápojů a piva se často požadují speciální jakostní charakteristiky, které někdy přesahují požadavky na jakost pitné vody. Při zpracování ovoce a zeleniny je opakované používání vody běžnou praxí, někdy po určité úpravě, jako je filtrace, během jednotkových operací před blanšírováním. M ezi příklady procesní vody používané pro přímou přípravu potravinářských výrobků nebo jiných položek, přicházejících do přímého styku s produktem patří: • voda používaná pro spouštění kontinuálních výrobních linek, jako jsou pastéry, odparky atd. • voda používaná pro vyplachování produktu z výrobního zařízení na konci produkce • voda používaná pro praní surovin a produktů • voda používaná pro rozpouštění přísad • voda používaná pro výrobu nápojů.

60

Kapitola 2

Voda proměnlivé jakosti může být používána pro účely úklidu, čistění a desinfekce. Hlavními kroky v těchto procesech jsou předběžný oplach vodou, čistění čistícími prostředky, další oplach vodou a desinfekce. Voda je dále potřebná pro mytí vnějšku zařízení a mytí stěn a podlah. V těchto případech je styk potravin s touto vodou dosti nepravděpodobný, takže se jakost pitné vody nevyžaduje. Často se však pitná voda používá proto, aby se vyloučilo jakékoli riziko. K regeneraci zařízení pro odstraňování železa a nebo manganu, pro změkčování a nebo demineralizaci produktu jsou často potřebná velká množství vody. Je třeba, aby tato voda byla dobré mikrobiologické jakosti (nezávadná), aby nedošlo k bakteriologickému znečistění materiálu filtru a nebylo potřebné potom vodu znovu upravovat. Dále by měla mít především nízký obsah železa a nízkou tvrdost, aby se zabránilo rychlému vzniku nánosů a vodního kamene. Procesní voda se používá také pro různé technické účely, například se chladící voda používá jako chladící voda ucpávek čerpadel, těsnící voda vývěv a voda v uzavřených okruzích horkovodních systémů a systémů tepelných výměníků. Voda se také používá pro regulaci zvlhčování vzduchu v klimatizačních systémech skladů a pro zpracování surovin. Existuje-li riziko, že v případě poruchy zařízení může dojít ke styku potraviny s vodou je třeba, aby tato voda splňovala požadavky na pitnou vodu. 2.1.9.3.4

Chladící voda

Chladící voda je voda používaná pro odebírání tepla z procesních proudů a produktů. V průmyslu FDM se běžně používají chladící systémy průtokové bez recirkulace chladící vody, chladící systémy s uzavřenou cirkulací, chladící systémy s otevřenou cirkulací či chladící věže, chlazení přímým stykem s chladící vodou. Chladící voda se používá i pro přímý styk s potravinami, např. po blanšírování ovoce a zeleniny a k chlazení, např. plechovek a láhví po sterilaci. V otevřených chladících systémech, tj. chladících věžích,se voda nejenom odpařuje, ale také se její malá část rozstřikuje. M imo to, v chladících věžích existují příznivé podmínky pro růst bakterií druhu Legionella. To znamená, že postřik chladících věží, je-li kontaminován, může být možným zdrojem „legionářské“ nemoci. Aby se zabránilo výskytu legionářské nemoci, společnosti, které provozují takové systémy, musí dodržovat předpisy, které od nich požadují, aby tyto systémy správně řídily, udržovaly a ošetřovaly [190, Health and Safety Executive, 2004]. M imo jiné to znamená, že voda musí být upravována a systém pravidelně čistěn. Chlazení přímým stykem se v potravinářském průmyslu vyskytuje v chladících autoklávech a věžích pro sterilaci produktů ve skleněných láhvích nebo plechových konzervách. V těchto případech dochází k přímému styku vody s obalem. Rizikem tohoto způsob chlazení je, že je voda nasáta do obalu nepatrnými otvory ve švech nebo uzávěrech. V této situaci je potřebné, aby voda měla jakost pitné vody. Tato voda velmi často cirkuluje. V takovém případě se desinfikuje, aby se zaručila její bakteriologická jakost (nezávadnost). Jakost vzduchu z chladících systémů spadá do působnosti BREFu o chlazení [67, EC, 2001]

61


Napájecí voda pro kotle

V sektoru FDM se pára generuje v kotlích s pracovním tlakem až 30 barů. Pro generaci elektřiny pomocí parních turbin jsou potřebné vyšší tlaky. Pára se užívá pro sterilaci nádrží a potrubí. Jinou aplikací je zpracování technologií UHT s přímým vstřikem páry. Někdy se injektáž páry používá pro ohřev produktu, nebo úpravu obsahu vody v surovině. Ve všech těchto případech je možný větší nebo menší přímý styk páry s potravinářským produktem, takže se požaduje jakost pitné vody. Požadavky na jakost kotelní vody závisejí na tlaku a teplotě kotle a vodivosti [68, European Confederation of Organisations for Testing, 1984]. Čím jsou tlak a teplota vyšší, tím vyšší jsou požadavky na jakost. Pak je nutné důkladné čistění a úprava vody, např. odstranění železa, změkčení a chemická úprava. Jakost kotelní vody se řídí jakostí napájecí vody kotle. Jakost se ovládá také frekvencí odkalování kotelní vody. Je důležité, aby napájecí voda kotle nepůsobila tvorbu kotelního kamene v kotli, nebo korozi parního systému. To znamená, že napájecí voda musí mít velmi nízkou tvrdost a být odvzdušněná. Vratný kondenzát může být také použit jako napájecí voda pro kotel, doplněná vhodně upravenou přídavnou vodou. 2.1.9.4

Výroba sníženého tlaku (U.4)

2.1.9.4.1

Cíl

2.1.9.4.2


Snížený tlak se používá především pro snížení teplot, za nichž probíhají některé operace a tedy omezení potenciálního zhoršení jakosti zpracovávaného materiálu, případně, ve zvláštních procesech např. při zpracování jedlých olejů, pro zabránění nežádoucí oxidace produktu během zpracování za vyšších teplot. Snížený tlak se používá v průmyslu FDM v mnoha jednotkových operacích, např. při sušení, odpařování, neutralizaci a filtraci. 2.1.9.4.3


Pro vytváření podtlaku („výrobu vakua“) existují tři základní systémy. Jsou to parní ejektory, pístové vývěvy a rotační vývěvyParní ejektor, který může vytvářet absolutní tlaky kolem 1 až 2 mm H g, se skládá z parní trysky, která přes sací komoru, připojenou na vyčerpávaný prostor, vrhá vysokou rychlostí tenký proud páry. Plyn je parou strháván a uváděn do difuzéru ve tvaru Venturiho trysky, kde se kinetická energie páry mění v tlakovou energii. Pára a odpařený materiál z ejektoru kondenzují buď přímo ve vodní sprše např. barometrickém kondenzátoru, nebo v povrchových chladičích, nebo se speciálně kondenzuje za nízké teploty, např. kondenzací v ledu při –20°C. Chladící voda z barometrických kondenzátorů může být používána buď jednorázově (v jednom průtoku), nebo recirkulována, např. v uzavřeném okruhu. V případě vysokých hodnot pH při zmýdelňování volných mastných kyselin při zpracování jedlých olejů se to provádí pomocí chladící věže. U nepřímých kondenzátorů může být kondenzát získáván zpět. Velikost kondenzátoru závisí na používané chladící teplotě, která také určuje potřebné množství páry. Pro umožnění operací za nízkých teplot mohou být použity chladící nebo vymrazovací systémy, které snižují spotřebu páry, viz odst. 2.1.7.1 a 2.1.7.2. 62

Kapitola 2

Pístová vývěva (či vývěva s vratným chodem), která může dosahovat absolutních tlaků kolem 10 mm Hg (1333 Pa) je objemové čerpadlo. Vzduch se nasává do komory čerpadla, kde se pístem stlačí a pak vypudí ven. Pístové vývěvy mohou být jednostupňové nebo vícestupňové. Počet stupňů je dán kompresním poměrem. Kompresní poměr na jednom stupni je obecně omezen na čtyři. Rotační vývěvy, které mohou dosahovat absolutních tlaků kolem 0,01 mm Hg (1,33 Pa), jsou také objemová čerpadla, mající v podstatě konstantní objem a proměnný výtlačný tlak. Výtlačný tlak se mění s odporem na výtlačné straně systému. Hojně používaná vodokružná vývěva má sací i výtlačné hrdlo umístěné na hlavě oběžného kola. Jak se oběžné kolo s lopatkami otáčí, odstředivá síla tlačí těsnící kapalinu na stěny eliptické skříně a způsobuje, že je vzduch postupně nasáván do dutin mezi lopatkami a vytlačován pod výtlačným tlakem. 2.1.9.5 2.1.9.5.1

Chlazení (U.5) Cíl

Cílem ochlazení je konzervovat produkt. Chladící zařízení je v potravinářském závodě potřebné pro chlazení, ochlazování a zmrazování. 2.1.9.5.2


V mnoha potravinářských výrobních procesech je chlazení důležitým krokem. Často se používá strojní chlazení pomocí chladícího zařízení. Kromě toho, mnohé potravinářské výrobky se skladují a distribuují buď chlazené nebo zmrazené. 2.1.9.5.3


Hlavními součástmi strojovny chlazení jsou výparník, kompresor, kondenzátor a expanzní komora. Chladivo obíhá těmito čtyřmi částmi chladícího zařízení a mění přitom skupenství z kapalného na plynné a zpět na kapalné. Výparník odebírá teplo okolí. To způsobuje, že se odpaří část chladiva. Používá-li se jako chladivo amoniak, jsou běžné výparné teploty v rozmezí –20°C až –25°C, což odpovídá tlaku 100 až 200 kPa. Páry chladiva odcházejí z výparníku do kompresoru, kde se tlak zvyšuje asi na 1000 kPa, což odpovídá teplotě asi 25°C. Stlačené páry pak přicházejí do kondenzátoru, kde zkondenzují. Teplo absorbované chladivem ve výparníku se v kondenzátoru uvolňuje. Kondenzátor je chlazen vodou nebo vzduchem. Kapalné chladivo pak přichází do expanzní komory, kde se jeho tlak a teplota snižují a chladící cyklus tím začíná znovu. Běžnými chladivy jsou amoniak (NH3) a halogenovaná chladiva, tj. chlorfluoruhlovodíky (CFC, freony), a částečně halogenované CFC (HCFC). Amoniak má vynikající vlastnosti pro přenos tepla a je nemísitelný s olejem, ale je toxický a hořlavý. Halogenovaná chladiva jsou netoxická, nehořlavá a mají dobré vlastnosti pro přenos tepla. Reakce halogenovaných chladiv s atmosférickým ozonem vedly k postupnému zákazu ozon poškozujících látek a výrobků a zařízení, které tyto látky obsahují [202, EC, 2000] V současnosti existuje návrh nařízení Evropského parlamentu a Rady o některých fluorovaných skleníkových plynech [246, EC, 2003]. Kondenzátory (chladiče) chladících zařízení lze dělit na tři druhy:

63

Kapitola 2

Ve vzduchem chlazených kondenzátorech chladivo prochází žebrovaným chladičem, kolem něhož proudí vzduch. Vodou chlazené kondenzátory pracují s vodou, obíhající v soustavě trubek. Chladivo kondenzuje na vnějším povrchu trubek. Kondenzátor je chlazen vodou bez recirkulace, voda však může být také vracena do oběhu přes chladící věž. Nejběžnějším typem vodou chlazeného kondenzátoru je trubkový kondenzátor. Konečně odpařovací kondenzátor je kombinací vzduchem chlazeného kondenzátoru a chladící věže. Voda se odpařuje na povrchu kondenzátoru. 2.1.9.6 2.1.9.6.1

Výroba stlačeného vzduchu (U.6) Cíl

Stlačený vzduch se vyrábí pro pohon a provoz jednoduchých pneumatických nástrojů a zařízení, např. pro pneumatickou dopravu, nebo pro složitější úlohy jako je provoz pneumatického ovládání. 2.1.9.6.2


Použití v sektoru FDM je velmi rozšířené, např. na výrobních a balících linkách. 2.1.9.6.3


Podmínkou pro sektor FDM je zbavit stlačený vzduch oleje. Používaný vzduch musí mít potravinářskou jakost, které se dosahuje prováděním přes několik filtrů, zařazených na výtlačné straně kompresoru.

64

2.1 Zpracovatelské technologie a jednotkové operace

Recommend Documents