Przemysłowa produkcja żywności

Przez setki lat produkcja żywności opierała się na drobnych wytwórcach. Rolnik uprawiał zboże, przetwarzał je na mąkę, a następnie z tej mąki wypiekał chleb, który zaspokajał potrzeby rodziny oraz najbliższego otoczenia. To samo dotyczyło produkcji zwierzęcej. Hodowca sam dokonywał uboju i rozbioru, a potem wędził, wytwarzał wędliny, podroby itp. Rzemiosło było pieczołowicie kultywowane, często przekazywane z pokolenia na pokolenie. Dziś mamy zupełnie inne czasy. Małe zakłady rzemieślnicze oczywiście nadal istnieją i w wielu wypadkach sprzedają doskonałe wyroby, ale ekonomia spowodowała, że większość żywności oferowanej na rynku pochodzi z dużych zakładów przemysłowych.

Chleb i wyroby cukiernicze

Produkcja chleba wydaje się dość prosta. Wystarczy bowiem zmieszać mąkę, wodę, sól oraz drożdże albo zakwas, pozwolić ciastu urosnąć, a następnie wypiec w kontrolowanej temperaturze. Jeśli jednak chleb produkuje się na skalę masową, skład ten jest najczęściej dość silnie modyfikowany. Oczywiście nadal stosuje się mąkę, ale w wielu wypadkach zamiast drożdży czy zakwasu do wytworzenia dwutlenku węgla, który jest odpowiedzialny za strukturę chleba, wykorzystuje się węglan sodu, który rozkłada się z wytworzeniem CO₂. Dzisiejsze chleby zawierają całą gamę rozmaitych substancji, tzw. polepszaczy, których zadaniem jest poprawa struktury bochenka oraz zapewnienie mu dłuższej przydatności do spożycia. Większość oferowanego pieczywa jest co prawda produkowana z zachowaniem wszelkich zasad sanitarnych (gwarantuje to system HACCP – patrz ramka) i ma znacznie większą trwałość, ale jego smak niestety w niczym nie przypomina wyrobów tradycyjnych.

System produkcji chleba na skalę przemysłową w założeniu nie różni się od tego, który stosuje się w małych piekarniach. Tu też mamy trzy podstawowe elementy linii technologicznej: ciastownię, obrabialnię oraz piecownię. Jednak ich rozmiary są zdecydowanie większe. Nic dziwnego, największe zakłady tego typu potrafią wyprodukować ponad milion bułek dziennie. Całość procesu technologicznego jest w dużym stopniu zautomatyzowana. Ciasto jest wyrabiane w olbrzymich miesiarkach, a następnie przenoszone z dzieży za pomocą wywrotnicy do dzielarko-zaokrąglarki, przygotowującej pojedyncze porcje ciasta, z których powstają bułki. Tak przygotowane ciasto trafia oczywiście do pieca. Gotowe wyroby mogą trafić luzem do koszy, ale coraz częściej są dodatkowo pakowane w woreczki foliowe przez maszyny. I to zwykle kończy proces produkcyjny – bułki, chleb czy ciastka po ostatecznej kontroli jakości trafiają do klimatyzowanych magazynów, a stamtąd już na rynek. Bardzo często duże zakłady produkują pieczywo mrożone, które do pieca trafia dopiero w sklepach. Konsument z półki bierze chleb czy bułki, które robią wrażenie świeżych, ale tak naprawdę powstały jakiś czas temu.

Podobnie wygląda przemysłowa produkcja cukiernicza. Na rynku oferowane są kompletne linie produkcyjne. Dozowanie i mieszanie odbywa się automatycznie. Odpowiednio uformowane ciastka trafiają następnie do pieca. Współczesne zakłady cukiernicze korzystają najczęściej z pieców tunelowych, w których ciastka są wypiekane na metalowym taśmociągu. Pozwala to na produkcję w systemie ciągłym. W przypadku ciastek z polewą czekoladową stosuje się specjalne oblewarki pokrywające wyroby ze wszystkich stron lub tylko z jednej oraz tunele chłodnicze, które umożliwiają szybkie zastygnięcie czekolady na ciastku.

Przemysłowe przetwórstwo mięsa

W dawnych czasach przerób zwierząt rzeźnych na wyroby mięsne był względnie prosty. Zaraz po uboju następował rozbiór i uzyskane mięso najczęściej jeszcze tego samego dnia przerabiano na kiełbasy, gotowano lub wędzono. Wynikało to oczywiście z wieloletniego doświadczenia – brak możliwości głębokiego mrożenia powodował, że trzeba było jak najszybciej unieszkodliwić bakterie, które natychmiast zaczynają się namnażać.

Dziś w wielkich zakładach mięsnych dokonuje się uboju setek, a nawet tysięcy zwierząt dziennie. Nie ma oczywiście technicznych możliwości natychmiastowego przerobu takich ilości, dlatego podstawowym procesem, któremu podlegają uzyskane tusze, jest szybkie schłodzenie do temperatury niższej niż 4°C.

Ciąg dalszy procesów technologicznych w zasadzie przypomina to, co robił dawno temu lokalny rolnik, ale stosowany sprzęt ma zdecydowanie większe gabaryty. Do mielenia stosuje się przemysłowe maszyny, znane pod nazwą wilk. Są one skonstruowane podobnie do kuchennych maszynek do mięsa, ale mają zdecydowanie większą wydajność. Podobnie jest z urządzeniami do produkcji kiełbas. Wędliny rozdrobnione, pasztety lub farsze przygotowuje się przy pomocy kutrów – maszyn składających się z misy obrotowej i zaopatrzonych w zestaw noży tnących.

Pozostające po rozbiorze elementy kostne zawierają jeszcze niewielkie ilości mięsa i tłuszczu. W zasadzie kiedyś to był zwykły odpad, ale wymyślono metodę, aby nawet te resztki odzyskać. Specjalne urządzenia, w których zmielone resztki mechanicznie przeciska się przez specjalne stalowe sita, służą do produkcji mięsa oddzielanego mechanicznie (na etykietach często spotkamy skrót MOM). Służy ono jako dodatek do produkcji niskiej jakości przetworów mięsnych. Produkcja MOM musi spełniać rygorystyczne wymogi higieniczne, ponieważ w tej masie mięsnej bardzo szybko zaczynają się rozwijać bakterie. Z tego powodu wyprodukowane tą metodą mięso musi także być bardzo szybko schłodzone, a następnie głęboko mrożone.

Do produkcji przemysłowej używa się także urządzeń, których raczej nie spotkamy w zwykłej kuchni. Jednym z nich jest nastrzykiwarka. Jest to aparat wyposażony w zestaw igieł służących do nastrzykiwania mięs poddawanych peklowaniu. Klasyczne peklowanie polega na zanurzeniu mięsa w roztworze solankowym lub peklującym. Proces ten jest jednak bardzo wolny. Nastrzyknięcie szynki czy innego mięsa zdecydowanie przyspiesza peklowanie. Warto wiedzieć, że w ten sposób obrabiana porcja mięsa zdecydowanie zwiększa swoją masę, czasem nawet o dobre kilkadziesiąt procent. Przemysłowo peklowane wyroby w przekroju mają piękną różową barwę, wynikającą z reakcji tlenku azotu (NO), wydzielającego się z obecnego w roztworze peklującym azotynu, z mioglobiną.

Podobnie wygląda kwestia wędzenia, które jest jedną z najdawniej stosowanych metod konserwacji wyrobów mięsnych. Kiedyś prowadzono je w wędzarniach, używając dymu pochodzącego z powolnego spalania drewna (głównie z drzew owocowych). Proces ten jednak jest dość długi. Dlatego współczesne przemysłowe metody wędzenia opierają się na tzw. płynnym dymie albo aromatach dymnych. Płynny dym to kondensat zwykłego dymu drzewnego oczyszczony z substancji najbardziej szkodliwych. Czasem uzupełnia się go dodatkami, jak ekstrakt z jałowca. Proces samego wędzenia polega zwykle na natrysku płynnego dymu na surowiec umieszczony w specjalnych komorach wędzarniczych. Wielką zaletą jest tutaj zdecydowane skrócenie czasu wędzenia.

Kawałki mięsa mają zazwyczaj rozmaite kształty. W wielu zakładach przetwórczych można je do pewnego stopnia poprawić. Służą do tego prasy oraz formierki. Nie są to zresztą jedyne specjalistyczne urządzenia, które możemy spotkać w tej gałęzi przemysłu. Znajdziemy tam np. odkręcarki, naciągarki czy podtrzymywarki jelit, dzielarki czy odwieszarki. Wszystkie one ułatwiają automatyzację procesu produkcji. Dzięki temu wytwarzanie produktów mięsnych jest szybkie. Jednocześnie minimalizacja kontaktu człowieka z surowcami czy półproduktami pozwala na zachowanie odpowiedniej higieny.

Część mięsa trafia na rynek w postaci nieprzetworzonej. Dziś, kupując w sklepie zapakowany kawałek schabu czy karkówki, zazwyczaj możemy przeczytać na etykiecie, że mięso jest pakowane w atmosferze modyfikowanej (czasem spotyka się skrót MAP – modified atmosphere packaging). Oznacza to, że w procesie pakowania powietrze, które zawsze znajduje się pomiędzy pakowanym towarem a opakowaniem, zostaje zastąpione gazem, który wydłuża trwałość produktu. Najczęściej stosowanymi gazami są w tym przypadku dwutlenek węgla, azot oraz… tlen. Zastosowanie tego ostatniego może nieco dziwić, bo zwykle raczej ogranicza się dostęp tlenu, aby produkty się nie rozkładały. W przypadku mięsa jednak jest nieco inaczej. Zawartość tlenu w opakowaniu pozwala na zachowanie charakterystycznej czerwonej barwy mięsa, pochodzącej od utlenionej formy mioglobiny (oksymioglobina). Także niektóre warzywa i owoce pakuje się w atmosferze tlenowej.

Prostszą metodą pakowania wielu produktów spożywczych jest pakowanie próżniowe, które polega na umieszczeniu wyrobu w folii nieprzepuszczalnej dla gazów, usunięciu z niego powietrza i hermetycznym zamknięciu. Szacuje się, że pakowanie próżniowe wydłuża trwałość produktów nawet kilkunastokrotnie.

Mleczarstwo

Inną dziedziną przetwórstwa, które uległo sporej ewolucji, jest produkcja wyrobów mleczarskich. Kiedyś rolnicy produkowali w gospodarstwie masło, maślankę, zsiadłe mleko i biały ser. Dziś na półkach spotykamy całą gamę produktów, które pochodzą z mniejszych i większych zakładów przemysłowych. Tu również podstawowe zasady produkcji są takie jak kiedyś, ale skala jest zdecydowanie większa. Dzięki wprowadzeniu konkretnych linii produkcyjnych ogranicza się możliwość tego, że coś pójdzie nie tak. Dawniej odstawianie mleka na kwaśne nie gwarantowało tego, że otrzymamy dobry produkt. Dziś całość procesu jest kontrolowana. Do fermentacji używa się konkretnych szczepów bakterii. Dzięki temu można otrzymać całą gamę rozmaitych jogurtów czy kefirów. Zwykle produkty te powstają przy użyciu w pełni zautomatyzowanych linii technologicznych, składających się z homogenizatora, pasteryzatora, zbiorników fermentacyjnych i – w przypadku jogurtów owocowych – dozownika wsadu. Całość linii jest zwykle wykonana ze stali nierdzewnej, a temperatura i inne parametry procesu kontrolowane są przez elektronikę.

Produkcja twarogu także została zautomatyzowana. W tym przypadku mamy kocioł koagulacyjny, w którym ścina się białko, prasę odciskającą nadmiar wody, formierkę do nadawania odpowiedniego kształtu oraz linię do pakowania gotowych wyrobów w folię. Podobnie wygląda proces produkcji serów dojrzewających, ale w tym przypadku kluczową kwestią jest dodatkowy element instalacji, zwany matecznikiem. W maszynie tej namnażają się bakterie, które później zaczynają swoją pracę wewnątrz uformowanego sera. Tutaj temperatura musi być kontrolowana bardzo precyzyjnie, dlatego poza mieszadłem matecznik musi być wyposażony w system grzania (zwykle parą) i chłodzenia (wodą lodową). Innym bardzo istotnym elementem linii technologicznej jest solownia. Tam gotowe sery zanurza się w roztworze solanki. Kręgi serowe po pokryciu ich warstwą parafinową trafiają na koniec do dojrzewalni, w której leżakują przez odpowiedni czas. Dopiero potem gotowy produkt oferowany jest konsumentom.

Jeszcze bardziej złożona jest produkcja niektórych serów podpuszczkowych, zwanych pleśniowymi (np. brie, camembert). W procesie ich wytwarzania używa się wyselekcjonowanych pleśni, które nadają produktowi charakterystyczny wygląd i smak. Tutaj także elektronika czuwa nad takimi warunkami jak temperatura i wilgotność otoczenia, co gwarantuje, że otrzymany produkt będzie nie tylko smaczny, ale także bezpieczny dla zdrowia.

dr n. chem. Mirosław Dworniczak

***

HACCP

Na wielu opakowaniach z żywnością spotykamy skrót HACCP. Jego polskie rozwinięcie to „analiza zagrożeń i krytyczne punkty kontroli”. Sama idea pochodzi z lat 60. XX w. W tamtym czasie NASA postanowiła opracować system kontroli produkcji bezpiecznej żywności dla astronautów. System HACCP sprawdził się i rozpowszechnił na cały świat.

Założeniem jest kontrola produkcji wszelkiej żywności od pozyskania surowców aż do przekazania do konsumenta. Pierwszym etapem jest zawsze analiza zagrożeń, które mogą wystąpić na wszystkich etapach procesu, oraz przygotowanie środków zapobiegawczych. Następnym jest ustalenie dla każdego procesu technologicznego tzw. krytycznych punktów kontroli (CCP), czyli miejsc, w których należy badać odpowiednie parametry (temperatura, czas itp.). Jednocześnie należy określić limity krytyczne, których przekroczenie wymaga konkretnych działań. Każdy z takich punktów musi posiadać ciągłą dokumentację pomiarów, występujących odchyleń oraz działań zaradczych, które podjęto w celu korekty błędów.

Wdrożenie systemu HACCP jest niezbędne, jeśli zakład produkcyjny chce wprowadzać produkty żywnościowe na rynek.

***

Standaryzacja pszenicy

Przemysłowa produkcja pieczywa pszennego jest silnie zautomatyzowana. Dlatego surowce wykorzystywane w kolejnych wsadach w procesie produkcyjnym muszą mieć taką samą jakość. Jej wahania mogą bowiem silnie wpływać na powstający produkt. W przypadku krajów, w których dominują gospodarstwa wielkotowarowe, jest to łatwiejsze do zapewnienia niż w Polsce, gdzie działają raczej gospodarstwa niewielkie. Z tego powodu młyny produkujące mąkę pszenną muszą stosować standaryzację. Nie jest to sprawa prosta, ponieważ na jakość mąki, czyli tzw. wartość wypiekową, wpływa cały zespół parametrów. Mąka musi wykazywać dużą wchłanialność wody, ponieważ gwarantuje to otrzymanie jednolitego ciasta. Istotna jest też zawartość białek glutenowych, ponieważ ma to kluczowe znaczenie w tworzeniu się gąbczastej struktury. W Polsce od połowy lat 90. ub.w. dopuszczono stosowanie kilku dodatków pozwalających na ujednolicenie jakości mąki pszennej. Jest to kwas askorbinowy, mieszanina emulgatorów oraz enzymy regulujące działanie glutenu. O ilości dodawanych polepszaczy decyduje się za każdym razem, gdy zostanie przygotowana nowa partia przemielonej mąki. Zawsze wykonuje się badanie otrzymanego z mąki ciasta, a potem przeprowadza wypiek próbny, który pozwala określić ilość koniecznych dodatków. Aby produkcja w piekarniach była jak najbardziej efektywna, niezbędna staje się dobra wymiana informacji pomiędzy zakładami młynarskimi a piekarniami.

***

Masa jajowa

Piekąc w domu ciasto albo robiąc makaron, potrzebujemy zwykle kilka jajek. Nikt nie zastanawia się nad czasem poświęconym na ich rozbijanie i oddzielanie skorupek. Inaczej jest w przypadku produkcji przemysłowej. Trudno sobie bowiem wyobrazić, że pracownicy piekarni od rana rozbijają nie setki, ale dziesiątki tysięcy jajek. Przemysł spożywczy wymyślił rozwiązanie, które zdecydowanie ułatwia produkcję. Na rynku działa sporo firm oferujących kilka rodzajów tzw. masy jajowej. Powstaje ona w ujednolicony sposób, co pozwala na standaryzację produkcji. W specjalnych liniach jaja są rozbijane, po czym zgrubnie oddziela się skorupki i następuje filtracja, pozwalająca na pozbycie się pozostałych ich fragmentów. Kolejny etap produkcji to pasteryzacja, żeby zabić ewentualne drobnoustroje. Następnie masa jajowa zostaje szybko schłodzona do temperatury poniżej 4°C. Jeden jej kilogram odpowiada 19–22 świeżym jajom. Gotową masę pakuje się w aseptyczne worki foliowe umieszczane w kartonach (bag in box) – w każdym jest 10 kg. Duże zakłady korzystają ze zbiorników mieszczących 1000 kg surowca, a największe – z cystern mieszczących do 25 t. W podobny sposób produkuje się i pakuje masę składającą się z samych żółtek oraz samych białek. W tym przypadku dodatkowym etapem jest rozdzielenie obu składników jaja. Reszta, w tym sposób pakowania, pozostaje taka sama.