De technologie van het rookproces by Bertrand Vande Ginste

C.V.I. ยง 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

PROCESSING

7.7

DE TECHNOLOGIE VAN HET ROOKPROCES

Auteurs :

R. van Dijk J.B. Lenssinck

mei 1997

blad 1 van 18

C.V.I. ยง 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

I NHOUDSOPGAVE

HISTORIE

ACHTERGROND VAN HET ROOKPROCES

2.1

Rookgeneratie

2.2

Rooksamenstelling

2.3

Diffusie van rookcomponenten in het product

ROOKMETHODEN

3.1

Directe en indirecte rook

3.2

Koude, warme of hete rookbehandeling

4 EFFECTEN VAN ROOK OP VLEESWAREN EN WORSTPRODUCTEN

4.1

Rookgeur en rooksmaak

4.2

Rookkleur

4.3

Het hardende effect van rook op darmen

ROOKSYSTEMEN

5.1

Verbrandingsrook

5.2

Wrijvingsrook

5.3

Condensrook

5.4

Electrostatische rook

5.5

Rookcondensaat

5.6

Vernevelingsinstallaties

5.7

Verdampingsinstallaties

5.8

Sproeiinstallaties

5.9

Dompelinstallaties

BEHEERSING, BESTURING EN MONITORING VAN ROOKPROCESSEN

WETTELIJKE ASPECTEN

7.1

Geurhinder

7.2

Etikettering

LITERATUUR

blad 2 van 18

C.V.I. § 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

HISTORIE

Het langer houdbaar maken van bederfelijke producten door middel van het roken is één van de oudste conserveringsmethoden. Parallel daarmee loopt de extreme vorm van drogen, pas veel later gevolgd door zouten, al dan niet in combinatie met roken en/of drogen.

Het is niet bekend wanneer en in welke mate de mens zich bewust is geworden van de toepassing van rook als conservering. Aangenomen mag echter worden dat de oermens met het roken van vlees en vis is begonnen sinds hij in staat was om vuur te maken en in holen en andere onderkomens beschutting zocht. Er werd vuur aangelegd zoals in de buitenlucht en aanvankelijk zocht de rook zich door het gehele onderkomen een uitweg waarbij ook de jachtbuit met rook in aanraking kwam. Gedurende duizenden jaren kwam hierin vrijwel geen verandering. Stukken vlees en vis werden hangend bewaard, omgeven door verbrandingsgassen die vrij vanaf de stookplaats opstegen en door een gat in het hoogste punt werden afgevoerd. Rond het begin van onze jaartelling werd dit verbeterd door de rook- en verbrandingsgassen via kanalen van plaatijzer of steen te leiden en af te voeren. Hierbij werd ook de bouw van separate rookruimten toegepast, die via een bypass op deze kanalen waren aangesloten. Beïnvloeding van het proces door het sturen van de hoeveelheid rook, rooktijd, temperatuur en relatieve vochtigheid (RV), vormde de aanzet tot de huidige rooktechnologie, waarbij het roken plaatsvindt in kasten met wanden van roestvrij staal en gestuurd wordt door een procescomputer.

ACHTERGROND VAN HET ROOKPROCES

2.1

Rookgeneratie

De vorming van rook uit hout begint bij 250 °C in de vorm van nevelachtige verschijnselen. Vanaf 300 °C begint duidelijke rookvorming. Vanaf circa 400 °C worden teerproducten gekraakt. Boven 500 °C verbrandt de rook. Vanaf circa 270 °C verloopt de thermische afbraak (pyrolyse) exotherm (er komt meer warmte-energie vrij dan nodig is voor het instandhouden van de reactie) in plaats van endotherm (alle vrijkomende warmte-energie wordt weer verbruikt om de reactie in stand te houden). Verbranding is een chemische reactie met zuurstof (oxydatie). Omdat chemische reacties sneller verlopen naarmate de temperatuur hoger is, zal er bij stijgende temperatuur nóg meer warmte vrijkomen en de reactie weer sneller verlopen. Hierdoor ontstaat een kettingreactie en kan de temperatuur op blijven lopen mits er voldoende zuurstof beschikbaar is, benodigd voor de oxydatie. De temperatuur in de verbrandingszone wordt dan alleen begrensd door de hoeveelheid beschikbare zuurstof. Hierdoor kan de temperatuur bij wrijvings-, verbrandings- en óók bij condensrooksystemen oplopen van 750 tot 1300 °C. Dus ook bij condensrook kan de temperatuur in de verbrandingszone hoger worden dan de temperatuur van de toegevoerde stoom. Rookvorming zal daarom plaatsvinden in een beperkt gebied rond de verbrandingszone. Hoe verder de temperatuur boven de 500 °C stijgt, hoe meer hout verbruikt wordt bij dezelfde rookopbrengst en hoe meer ongewenste verbindingen zoals PAK's (Polycyclische Aromatische Koolwaterstoffen) vrijkomen. De luchttoevoer moet vanuit dit oogpunt dus beperkt worden. Uit oogpunt van veiligheid mag echter de hoeveelheid zuurstof niet te laag zijn, omdat anders een zeer explosief mengsel kan ontstaan. In Duitsland zijn in dit kader veiligheidsblad 3 van 18

C.V.I. § 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

voorschriften voor het ontwerp van rookgeneratoren opgesteld [3]. De belangrijkste eisen hieruit zijn dat het volume aandeel koolmonoxyde bij het uittreden van de rook uit de rookgenerator maximaal 0,9 % en de hoeveelheid zuurstof meer dan 19,5 % moet bedragen. Tevens moet de rook bij het verlaten van de rookgenerator zo verdund zijn dat de verhouding van bijgemengde verse lucht : luchttoevoer verbrandingszone $20 :1. Onder de bijgemengde lucht wordt de lucht verstaan die in de rookgenerator niet over de verbrandingszone wordt geleid. Dit wordt meestal gerealiseerd door middel van een by-pass in de rookgenerator.

2.2

Rooksamenstelling

Door thermische afbraak (pyrolyse) van cellulose en lignine én oxydatie onstaan duizenden verbindingen, waarvan er meer dan 300 zijn geïdentificeerd. Deze verbindingen zijn onder te brengen in de volgende groepen: C alcoholen C aldehyden C esters C carbonzuren (o.a. azijnzuur en mierezuur) C fenolen C samengestelde koolwaterstoffen (o.a. PAK's) C carbonylverbindingen (ketonen, aceton, formaldehyde, e.d.) De samenstelling van de gevormde rook is, naast de vochtigheid van de houtspaanders en temperatuur in de verbrandingszone, afhankelijk van de gebruikte houtsoort. Meestal is dit beukenhout of eikenhout. Daarnaast wordt ook gebruik gemaakt van houtspaanders van linde-, elzen-, essen-, naaldbomen en van mahonia. Naaldbomenhout wordt echter zeer zelden toegepast vanwege de sterke teerafzetting en de zeer donkere rookkleur. In Duitsland wordt deze houtsoort toegepast voor o.a. de productie van "Schwartzwalder Schinken". In de warenwet zijn in het warenwetbesluit 'Bereiding en behandeling van levensmiddelen', een aantal eisen geformuleerd waaraan het te gebruiken hout moet voldoen: Het roken van eetwaren mag uitsluitend geschieden met rook, verkregen uit hout of houtachtige gewassen in onbehandelde staat (Art. 8, lid 1). In de bijbehorende 'Nota van toelichting' is dit in Paragraaf 3 als volgt toegelicht: Het hout moet zich in onbehandelde staat bevinden. Dat betekent dat het vrij moet zijn van vreemde stoffen, zoals verf, impregneermiddelen of lijm. Vanzelfsprekend kan het gaan om houtkrullen, takjes en spaanders, als om grotere stukken als latten, takken en houtblokken. Er is geen restrictie ten aanzien van het soort hout dat gebruikt mag worden. Tussen het product/darm en de rookcomponenten vinden chemische reacties plaats die van invloed zijn op smaak, kleur en consistentie van de darm. Hierbij is het van belang dat in de vetfractie andere rookbestanddelen worden opgenomen dan in het overige deel van het product. Ten aanzien van het gebruikte hout is wel enigszins een indicatie van de invloed op de kleur te geven (tabel 1). Tabel 1

blad 4 van 18

Houtsoort en invloed op de kleur

houtsoort

kleurindicatie

beuken

gelige kleur

eiken

rood-bruinachtig

elzen

geel-roodachtig

linde

helder gelige kleur

spar/den

zwart-bruin

C.V.I. § 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

De productkleur ontstaat door de reactie van met name carbonylverbindingen op het product en de kleur van het oppervlak. Daarnaast tevens door hechting van teerdeeltjes uit de rook op het oppervlak. De mate waarin elk van de eerste twee processen bijdraagt aan de kleurvorming wordt bepaald door de condities tijdens het rookproces. De carbonylverbindingen geven een belangrijke bijdrage aan de kleurvorming, met name formaldehyde, acetol, glycolaldehyde en methylglyoxal. De concentratie van carbonylverbindingen wordt beïnvloed door de samenstelling en het vochtgehalte van het hout. Hoe deze relatie precies ligt is niet bekend. Dit betekent dat het vochtgehalte van het hout invloed heeft op de kleurvorming. Klimatologische omstandigheden kunnen weer sterke invloed hebben op het vochtgehalte in de ruimten waar het hout is opgeslagen. Hieruit volgt dat indirect de weersomstandigheden de kleurvorming kunnen beïnvloeden. Indien dit effect duidelijk merkbaar is, moet kritisch gekeken worden naar de wijze waarop het hout is opgeslagen. Fysisch bestaat de rook uit een gasfase met daarin zwevende gedispergeerde kleine vloeistofdruppels (dampdruppels) en vaste deeltjes (asdeeltjes). Er vindt continu een uitwisseling plaats van stoffen tussen gasfase en dampdruppels. Dit evenwicht in stofverdeling tussen dampdruppels en de gasfase wordt bepaald door de heersende druk, temperatuur en de eigenschappen van de betrokken component. Extra bevochtigen van de lucht in de rookkamer zal leiden tot het bevorderen van het neerslaan van de vloeistoffase (teer) op het product en de wanden. Drogen van de lucht in de rookkamer daarentegen heeft tot gevolg dat de vloeistoffase wordt afgevangen en de kleurvorming voornamelijk bepaald zal worden door de chemische reactie van de carbonylverbindingen met het product. Rookcomponenten kunnen op het product condenseren, met het product verkleven ten gevolge van botsen van deeltjes uit de vloeistoffase met het product én in het product diffunderen. In tabel 2 is de invloed van de werking van verschillende rookcomponenten op het product in kwalitatieve zin aangegeven.

Tabel 2

Invloed van verschillende rookcomponenten op het product.

rookcomponent(en)

effect op het product

aldehyden (formaldehyde) zuren (azijnzuur, mierezuur) fenolen carbonylen

microbiologische remming

fenolen, fenolaldehyde en -zuren

anti-oxydant

fenolen (guajacol, syringol) carbonylen lactonen

aroma vorming

carbonylverbindingen (glycolaldehyde) fenolaldehyde

kleurvorming

aldehyden (formaldehyde)

huidvorming

blad 5 van 18

C.V.I. ยง 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

2.3

Diffusie van rookcomponenten in het product

Vanwege het streven naar concentratie-evenwicht zullen rookcomponenten uit de rook (zowel vanuit de gasfase als de vloeistoffase) diffunderen in het product. Vocht speelt hierbij een overheersende rol. Bij condensatie vindt diffusie van waterdamp plaats vanuit de omringende lucht in de richting van het productoppervlak en bij droging vindt diffusie in omgekeerde richting plaats. Het diffusieproces voltrekt zich in de grenslaag tussen de langs stromende rook en het productoppervlak. De diffusiesnelheid is van de volgende factoren afhankelijk: C De grootte van de concentratieverschillen, dus hoe geconcentreerder de rook, hoe sneller de diffusie verloopt. C De soort en de aard van de verbindingen. Gassen diffunderen sneller dan vloeistoffen en vloeistoffen diffunderen sneller dan vaste stoffen. Stofeigenschappen zoals moleculair gewicht spelen een belangrijke rol. C Temperatuur en luchtvochtigheid. Hoe hoger de temperatuur en hoe lager de relatieve vochtigheid van de rook, hoe sneller het diffusieproces vanuit de gasfase verloopt. C Dikte grenslaag. Hoe hoger de luchtsnelheid, hoe dunner de grenslaag en hoe sneller het diffusieproces zal verlopen. C Eventuele darmeigenschappen. Indien het product voorzien is van een darm, zal de doorlaatbaarheid en selectiviteit van de darm invloed hebben op de snelheid waarmee de rookcomponenten in het product diffunderen. C Productsamenstelling. Met name vet- en vochtgehalte hebben een belangrijke invloed. Het diffusieproces zal zich ook na het roken voortzetten. Dit betekent dat het product na enige tijd opslag enigszins van kleur kan veranderen. Over het algemeen is het diffusieproces van veel factoren afhankelijk en moeilijk voorspelbaar.

ROOKMETHODEN

3.1

Directe en indirecte rook

Met de latere ontwikkeling van andere conserverings- en bewaarmethoden voor het opbouwen van voorraad, is het oorspronkelijke doel van het roken van vlees- en visproducten achterhaald. Daarnaast is het traditionele rookproces tijdrovend en is de beheersing van het proces ondanks de procescomputer voor verdere verbetering vatbaar. Ook op basis van milieu- en gezondheidsoverwegingen wordt het rookproces in toenemende mate kritisch benaderd. Dit stimuleert de toepassing van alternatieven voor de directe opwekking van rook op locatie in de vorm van uit rook gewonnen componenten. Dit kan d.m.v. vernevelen, besproeien, onderdompelen of door het rechtstreeks toevoegen aan het deeg of de spuitpekel. In combinatie met een rookkleurige omhulsel kan de indruk worden gewekt van een natuurlijk gerookt product. Het toevoegen van rookcomponenten wordt ook wel gecombineerd met een verkorte verblijftijd in directe rook. Goede resultaten worden bereikt via onderdompeling van producten in vloeibare concentraten van rookcomponenten. Een algemene toepassing is echter voor een aantal productgroepen nog ondenkbaar. Door de beperkte toevoegingsmogelijkheid geldt dit met name voor de onverhitte niet-samengestelde en samengestelde productgroepen (rauwe vleeswaren respectievelijk droge worstsoorten). Ook bij rookworst in natuurdarm wordt aan de d irecte toep a s s in g va n r o ok d e voor k e u r g e g e ve n b ove n d e i n d i r e c t e (drogen/dompelen/drogen) methode.

blad 6 van 18

C.V.I. § 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

3.2

Koude, warme of hete rookbehandeling

De terminologie waarbij gesproken wordt over koude, warme of hete rookbehandeling is aan de historie ontleend en speelt tegenwoordig nauwelijks nog een rol. De temperatuurgrenzen zijn niet zo scherp aan te geven als men zou kunnen vermoeden en de aan deze rookbehandelingen gekoppelde termen hebben slechts een indicatieve betekenis. De tijd van de verouderde en thans nog sporadisch voorkomende (soms verdiepingen hoge) in steen opgetrokken rokerijen, die oorspronkelijk stok voor stok werden volgehangen, ligt echter nauwelijks achter ons. Voor de oorspronkelijke koude rookbehandeling golden temperaturen tot circa 25 EC. Dit temperatuurgebied werden toegepast voor de in rauwe toestand te verduurzamen productgroep. De vroeger daarbij behorende dagen (droge worst) tot wekenlange (rauwe ham) rook/droogtijden waren door de geringe rookintensiteit van traag smeulend zaagmeel noodzakelijk om de temperatuur in dit lage temperatuurgebied te kunnen handhaven. Alleen de koude jaargetijden waren geschikt. De heersende weersomstandigheden speelden een belangrijke rol en door de geringe mogelijkheden om te sturen was de beheersbaarheid beperkt. Bij een drogend weertype met een forse oostelijke windkracht werden trek en temperatuur bijvoorbeeld door de volgende maatregelen in de hand gehouden; de luchttoevoerschuiven zoveel mogelijk sluiten/afdichten en het aanleggen en onderhouden van een "geremd rookbed" (korte, brede en hogere laag, van aangestampt en iets bevochtigd fijn zaagmeel). Bij een windstil en vochtig weertype was de minimaal noodzakelijke trek om rook bij lage temperatuur te produceren soms niet aanwezig. Uiteraard waren de luchttoevoerschuiven zoveel mogelijk geopend, en was een "gestimuleerd rookbed" aangelegd (enkele smalle en minder hoge lagen van zorgvuldig droog bewaarde schaafkrullen en spaanders waarover een laagje fijn zaagmeel was aangebracht). Het was dan ook een geaccepteerd feit dat de resultaten door de weersomstandigheden werden beïnvloed en in zekere zin werden bepaald. Tussen koud (ongeveer 25 EC) en heet roken (vanaf ongeveer 55 EC) ligt het gebied van warm roken waarin de kookworstsoorten 3 tot 12 uur in de rokerij verbleven. De tijd kon sterk varieren en was van een aantal factoren afhankelijk (kaliber en soort product, mate van elders voorafgaand drogen en doorkleuren, temperatuur van het product, temperatuur van de rokerij door al dan niet voorafgaand gebruik, weersomstandigheden). Om het proces van voordrogen/doorkleuren, roken en nadrogen binnen de genoemde tijden te realiseren werden zowel technieken van koud roken als van heet roken toegepast. De laatst genoemde rookmethode werd vanwege beheersbaarheid en brandrisico uitsluitend in kleinere rokerijen en slechts in beperkte mate toegepast. Het heet roken, bij temperaturen ruimschoots boven 55 EC was veelal een noodmaatregel om producten sneller (1-2 uur) gereed te hebben. Snelheid was echter geen factor voor de originele bereidingswijze van bijvoorbeeld katenspek. Voor de bereiding van dit product werd bewust voor intensief roken en tegelijkertijd gaarmaken gekozen. Voor het heet roken werd de rokerij eerst droog en warm gestookt, waarna de te roken producten erin werden gehangen. Door de hoge aanvangstemperatuur, maar mede door stralingswarmte en vochtabsorptie van wanden etc., werd een niet onbelangrijke tijdwinst geboekt met betrekking tot de duur van het voordrogen en doorkleuren. Ook door rookvorming bij een snel oplopende temperatuur werd tijdwinst verkregen. De verdere temperatuurstijging werd bereikt door een snel brandend rookbed van verhoudingsgewijs veel spaanders en houtwol, afgedekt met zogenaamd rookmot (een mix van kort schaafsel en zaagmeel). De huidige technologie biedt veel meer dan vroeger de mogelijkheid om processen als koelen, verhitten, bevochtigen, drogen of roken afzonderlijk te zien en ze binnen één temperatuurgebied te plaatsen.

blad 7 van 18

C.V.I. § 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

EFFECTEN VAN ROOK OP VLEESWAREN EN WORSTPRODUCTEN

4.1 Rookgeur en rooksmaak Bij toepassing van directe rook moeten de aromatische stoffen voor een goed resultaat met betrekking tot de geur/smaak, vanuit de rand door het gehele product diffunderen. Dit gaat hoofdzakelijk via de waterfase van het product. De snelheid wordt beïnvloed door de temperatuur en de beschikbaarheid van vrij water in het product. Bij lagere temperatuur verloopt de diffusie trager dan bij hogere temperatuur. Als door de hogere temperatuur eiwitstolling is opgetreden en minder vrij water ter beschikking is vraagt het in balans komen van concentratieverschillen tussen rand en kern van het product echter weer meer tijd . Met enkele voorbeelden van de rookbehandeling van producten wordt dit verduidelijkt. Zo wordt rookworst eerst beneden de coagulatietemperatuur gerookt (meer vrij water beschikbaar) en daarna - al dan niet in verpakking - in de kern tot boven de coagulatietemperatuur verhit. Klassieke droge rauwe vleeswaren, zoals ardennerham, worden langdurig bij lagere temperatuur gerookt (zie tabel 3, pagina 13), terwijl voor de tegenwoordige minder zoute en minder droge rauwe vleeswaren - zoals licht gezouten rookvlees - met een korte tijd bij hogere temperatuur kan worden volstaan. De naam ardennerham is synoniem voor sterke rooksmaak. Dit product bevat veel rookcomponenten. De aard van het product laat echter niet toe dat de rookbehandeling bij hogere temperatuur plaatsvindt. Daarbij ontstaat in deze fase van de bereiding risico van bederf en van ongewenste verandering van productkenmerken door denaturatie van eiwitten. Door de noodzakelijk lage temperatuur is zowel de opnamesnelheid als de diffusiesnelheid van de rookcomponenten ook laag. De interne diffusie is tevens traag omdat de beschikbare hoeveelheid vrij water door het droogzoutproces is afgenomen. Om het product onder die condities de gewenste karakteristieke eigenschappen te geven vergt de rookbehandeling veel tijd. In vergelijking met ardennerham zijn bij licht gezouten rookvlees andere condities aan de orde. Onder de voorwaarde van een opslagtemperatuur van 0EC van het vacuüm verpakte eindproduct, laat licht gezouten rookvlees een rookbehandeling toe bij hogere temperatuur. De hierdoor optredende partiele denaturatie van de eiwitten is zelfs gewenst voor toename van de stevigheid. Het product bevat relatief veel vocht en de hogere temperatuur draagt bij aan een snelle diffusie waardoor de duur van de rookbehandeling relatief kort kan zijn (zie tabel 3, pagina 13) Een andere invalshoek met betrekking tot rookgeur en rooksmaak is het verloren gaan van deze harmoniërende aroma's voor een aantal producten. De oorspronkelijk toegepaste natuurdarm waarbij het rookproces bijdroeg aan de conservering van de darm, alsmede aan de geuren smaakvorming van de worst, is vervangen door kunst- en kunststofdarmen. Het smaakhiaat dat hierdoor is ontstaan, is niet algemeen door toevoeging van vloeibare rookcomponenten ingevuld, waardoor de karakteristieke smaak van bijvoorbeeld osseworst, berliner - en hausmacherleverworst is verdwenen.

4.2

Rookkleur

De kleur van de rand van een gerookt product is een verbinding van het bruin van rook en de onderliggende kleur van vlees, spek of worstdeeg. Het bruin in de kleur kan variëren van zwak tot zeer sterk waarbij de kleur van de onderliggende vleesgrondstof in min of meerdere mate kan worden overheerst. De intensiteit van de bruinkleuring wordt door een aantal factoren bepaald, waarbij de rooktijd voor zichzelf spreekt. Voorts zijn rookdichtheid, luchtsnelheid, relatieve vochtigheid en temperatuur van de rook in de directe omgeving van de producten bepalend, maar ook de temperatuur van het product is van betekenis. In het algemeen kan worden gesteld dat producten gemakkelijk (te veel) rookbestanddelen opnemen via een vochtig/nat oppervlak als gevolg van hoge RV en/of condensatie.

blad 8 van 18

C.V.I. § 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

In de rookkleur van worst en andere gerookte vleeswaar is de roodachtige ondertoon van de vleesgrondstof van esthetische aard en van grote betekenis. Om een goed resultaat te bereiken is het zogenaamde doorkleuren, voorafgaande aan het feitelijke roken van het product, een absolute voorwaarde. In de halfproductfase is aan de rand van het product vaak nog de grijs-grauwe kleur (nitroso-metmyoglobine) aanwezig. Enerzijds bevorderen het zure karakter van rook en de in rook aanwezige stikstofoxyde het doorkleuren. Anderzijds kan rook vooral bij lagere temperatuur, een niet doorgekleurd oppervlak denatureren/fixeren waardoor doorkleuring blijvend wordt belemmerd. Het is daarom raadzaam om het feitelijke roken pas aan te vangen als de grijs-grauwe kleur geheel of nagenoeg geheel heeft plaatsgemaakt voor de roodachtige kleur (nitroso-myoglobine). Deze omkleuring vindt sneller plaats bij een relatief hoge producttemperatuur en een stroefdroog oppervlak. In tabel 3 zijn een aantal voorbeelden gegeven die kunnen dienen als richtlijn voor het instellen van het rookproces voor bepaalde productsoorten. Omdat het type rookkast en allerlei bedrijfsspecifieke omstandigheden invloed hebben op het proces, moeten deze gegevens met de nodige voorzichtigheid worden gehanteerd.

4.3 Het hardende effect van rook Een niet onbelangrijke functionele eigenschap van de directe toepassing van rook is het hardende effect daarvan op eetbare worstomhulsels, dit geldt met name voor natuurdarmen. Het hardende effect komt voornamelijk tot stand door de looiende werking van de in rook voorkomende formaldehyden. Hierbij wordt water afgesplitst en worden eiwitten onoplosbaar en onomkeerbaar tot een hecht netwerk met elkaar verknoopt. Dit kan zowel in positieve als in negatieve zin worden uitgelegd. Aan producten in natuurdarm die warm worden gegeten, zoals bijvoorbeeld rookworst en knakworst, kan bij een goede rookbehandeling het gewenste en specifieke eetgevoel bij het afbijten en weg-eten worden toegeschreven. Anderzijds wordt de darm van rookworst vaak als te hard en oneetbaar ervaren. Om een voldoende stevige maar malse darm tot uiting te laten komen, dienen ook stevigheid en structuur van het deeg daarop te zijn afgestemd. Bij een te zachte darminhoud kan het hardende effect van een juiste rookbehandeling namelijk gemakkelijk in negatieve zin naar een te harde oneetbare darm worden vertaald. Een goede rookbehandeling onderscheidt zich in dit verband van een onjuiste rookbehandeling doordat voorkomen wordt dat de natuurdarm zelf, te veel rookbestanddelen kan opnemen. Hiertoe zijn de condities van product en omgeving tijdens de rookbehandeling van belang. Onder rookbehandeling wordt in dit verband zowel de voor- en nadroogfase als de rookfase gerekend. Voor de rookbehandeling van bijvoorbeeld rookworst in natuurdarm wordt in de voordroogfase gebruik gemaakt van 85 - 95 % RV bij een luchtcirculatietemperatuur van 30 - 50 EC. Door de betere warmteoverdracht bij hoge RV zal de temperatuur van het product sneller en gelijkmatiger toenemen. Deze fase wordt beëindigd als de kerntemperatuur van het product nagenoeg overeenkomt met de omgevingstemperatuur. Van groot belang is vervolgens een afnemende omgevingstemperatuur en RV waarbij door warmteonttrekking aan het oppervlak een efficiënte en gelijkmatige aandroging van de darm plaatsvindt. Met de rookfase kan worden aangevangen als de darm een groot deel van het daarin aanwezige vocht (circa 2/3) heeft verloren, aanzienlijk dunner is geworden en nog iets stroefdroog richting gladdroog aanvoelt. Door de geringe toegankelijkheid (reeds gedeeltelijke denaturatie) van de eiwitten in de darm kan de natuurdarm zèlf minder rookstoffen opnemen en binden maar ze nog wel doorlaten naar het onderliggende worstdeeg. Een natuurdarm waarin relatief weinig looiende rookstoffen zijn opgenomen, zal niet snel als te hard worden ervaren. Behalve door de condities van de omgevende lucht en de hoeveelheid water die de darmen zelf bevatten, wordt de selectieve doorlaatbaarheid van darm door de onder de darm liggende deegmassa beïnvloed.

blad 9 van 18

blad 10 van 18

verduurzaamde worst in kunstdarm (osseworst)

verduurzaamde worst in kunst/natuurdarm (snijworst/metworst)

samengesteld, onverhit

gekookte ham / katenspek

niet samengesteld, verhit

licht gezouten rookvlees (aw >0,94)

rauwe ham (aw<0,90)

niet samengesteld, onverhit

productgroep

drogen roken

220-25 80-95 3x0,25

75-95

roken

40-45 75-90

40-55

72-120 20-25 80-95

0,5-3

roken

RV (%)

20-40 75-90

20-30

T (Â°C)

drogen

0-0,5

0,5-1

drogen

1-3

1-4

roken drogen

1-12

tijd (uren)

drogen

fase

3-10

0.10.5

3-10

3-4

0.10.5

lucht (m/s)

procescondities

indirect

direct

soort rook

vanwege ondoorlaatbare darm alleen indirect roken; tegenwoordig vaak ongerookt

drogen niet van toepassing

eerst doorkleuring, daarna 1 x 24 uur roken

rijpen en doorkleuren bij hoge RV ; stroefdroog oppervlak

combinatie direct/indirect mogelijk; tegenwoordig meestal eerst gekookt/gekoeld; sterke rookopname door condensatie

snelle denaturering oppervlak; toename kleurintensiteit

stroefdroog oppervlak en doorkleuring gewenst/noodzakelijk

intensiteit rookkleur neemt na het roken toe in de tijd

stroefdroog oppervlak en doorkleuring gewenst/noodzakelijk

bijzonderheden

C.V.I. Â§ 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

Tabel 3. Voorbeelden als richtlijn voor het instellen van het rookproces.

bloedworstsoorten

leverworst in natuurdarm (berliner)

leverworst in kunstdarm met rookbestanddelen (berliner)

gekookte worst in kunstdarm (boterhamworst)

0,20,5

roken

70 3-10

3-10

lucht (m/s)

soort rook

stroefdroog, doorkleuren gewenst, maar niet noodzakelijk (darm met rookleur en rookbestanddelen)

bijzonderheden

direct

indirect

deze worstsoorten worden tegenwoordig niet meer gerookt

zie leverworstsoorten

denaturering en hardening darm

stroefdroog, doorkleuren niet nodig; eerst gekookt-gekoeld

zowel directe als indirecte rook, of combinatie

stroefdroog, doorkleuren niet nodig (rookkleurige darm/speklaag); eerst gekookt-gekoeld;. sterke rookopname door condensatie

door ondoorlaatbare darm alleen mogelijk via toevoeging rookcomponenten aan het deeg

niet van toepassing

toename kleurintensiteit; knapperig door denaturering en hardening darm

droog oppervlak (darm moet dun zijn, heeft vocht vrijwel verloren); doorkleuring noodzakelijk

combinatie combinatie direct/indirect gewenst t.b.v. een betere smaak

als leverworstsoorten

20-25 85-95

0,5-1 20-30

drogen

20-25 85-95

0,20,5

roken

0-0,5 20-30

roken

40-45 85-95

45-50

drogen

0,20,5

roken drogen

1-2

40-45 85-95

0,10,2

roken drogen

45-50

RV (%)

0,5

tijd T (uren) (Â°C)

drogen

fase

procescondities

Vervolg tabel 3

gekookte worst in natuurdarm (rookworst)

gekookte worst in kunstdarm met rookbestanddelen (rookworst)

samengesteld, verhit

productgroep

C.V.I. Â§ 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

Voorbeelden als richtlijn voor het instellen van het rookproces.

blad 11 van 18

C.V.I. § 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

Producten waarvan de darmen vochtrijke worstdegen bevatten of waarvan de waterbinding losser is, zullen krachtiger moeten worden gedroogd om het beoogde doel te bereiken. Producten waarvan de darmen vetrijke worstdegen bevatten of waarvan de stabiliteit tegen vetafzet gering is zullen daarentegen voorzichtiger moeten worden gedroogd omdat het drogen snel tot vetzweten kan leiden hetgeen onder andere kleurafwijkingen tot gevolg heeft. Tijdens de rookfase zullen, vooral bij een hoge rookdichtheid, de temperatuur en de RV de neiging hebben onbeheersbaar te stijgen. De tegenkoeling en de RV regeling zijn vaak niet in staat te compenseren voor de extra warmte, respectievelijk het extra water dat bij de rookopwekking vrijkomt. De RV- waarde van 85 % mag in deze situatie echter niet of nauwelijks worden overschreden. Bij overschrijden is er snel sprake van overmatige condensatie op het iets koudere oppervlak van de worst. Op haar beurt leidt overmatige condensatie weer tot een verhoogde neerslag van de ongewenste teerfractie. Hieraan kan alleen worden ontkomen door het onderbreken of door het beëindigen van de rookfase. Na het onderbreken kan bijvoorbeeld verse lucht worden aangezogen totdat de verwarming wordt geactiveerd en de RV zal dalen. Hierna kan de rookfase worden hervat. Na het beëindigen van de rookfase kan met een circa 15 minuten durende nadroogfase worden begonnen. Door een snelle stijging van de temperatuur tot minimaal 65 EC en een daling van de RV tot minder dan 50 %, wordt de natuurdarm gedenatureerd en in die toestand gefixeerd. Worsten die deze rookbehandeling hebben ondergaan en waarvan de temperatuur daardoor vrij hoog is, worden uit microbiologische overweging aansluitend voldoende verhit en gekoeld. Andere positieve voorbeelden van het hardende effect zijn de eigenhuidvorming bij de in schildarm geproduceerde knakworst en de betere uitwendige microbiologische stabiliteit van onverpakte of in zuurstofdoorlaatbare verpakking bewaarde producten.

ROOKSYSTEMEN

Rooksystemen zijn onder te verdelen in twee groepen: directe en indirecte systemen. Directe systemen maken gebruik van hout om hieruit direct rook te genereren, bij indirecte systemen wordt gebruik gemaakt van een rookcondensaat. Over het algemeen kan een keuze gemaakt worden uit de volgende typen directe en indirecte rooksystemen: Directe systemen - Verbrandingsrook (gloeirook). - Wrijvingsrook. - Condensrook. - Electrostatische rook Indirecte systemen - Vernevelingsinstallaties - Verdampingsinstallaties - Sproeiinstallaties - Dompelinstallaties

blad 12 van 18

C.V.I. § 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

5.1

Verbrandingsrook

Hierbij worden houtspaanders gegloeid waardoor rook wordt opgewekt (figuur Figuur 1.Principe verbrandingsrookgenerator 1). De sp a a n d ers worden ontstoken door een verwarmingselement dat na het Roerwerk ontsteken weer uitschakelt. De houtspaanders kunnen zich in een bak bevinden of via een doseerinstallatie op een gloeib ed w ord en g ed eponeerd. Over en/of door de gloeizone wordt verse lucht geleid om het verbrandingsproRook ces van zuurstof te kunnen voorzien. Houtspaanders Deze luchtstroom dient tevens om de rook naar de rookkamer te transporteren. Direct na de rookgenerator wordt extra verse lucht bijgemengd om de rook te verdunnen en te voorkomen dat een explosief mengsel ontstaat (zie §2.1). De BijmengLucht afstemming van deze luchtstromen is lucht zeer kritisch. Een te grote verse luchttoeAs voer over de gloeizone leidt tot zeer hoge temperaturen en vlamvorming en een te kleine luchttoevoer kan leiden tot een explosief mengsel. Om deze reden is het belangrijk de plaats van de verse luchttoevoer goed vrij te houden.

5.2

Wrijvingsrook

Over het algemeen wordt dit principe al- Figuur 2. Principe wrijvingsrook generator leen in kleine rookinstallaties toegepast, bijvoorbeeld in slagerijen (figuur 2). Hierbij wordt een blok hout met een bepaalde aandrukgewicht kracht tegen een cilinder met een geruwd oppervlak aangedrukt. Hierdoor ontstaat zoveel wrijvingswarmte dat het blok hout houten balk bij de cilinder begint te roken. In de cylinder zitten openingen waardoor de verse lucht én de bijmenglucht (lucht die niet over de gloeizone wordt geleid) wordt aangevoerd. Door lengte-meting van het blok hout is een indicatie te krijverse gen over de verbruikte hoeveelheid hout. lucht Hiermee kan een ruwe schatting gemaakt worden van de intensiteit van de rookbehandeling. Tevens is bij dit proces de rookgeneratie goed te sturen door middel van het aan- en uitzetten van de cilinder As die tegen het blok hout drukt. Hierbij dient wel opgemerkt te worden dat door het aan- en uitzetten steeds een temperatuurtraject in de verbrandingszone wordt doorlopen. Hierdoor zal de samenstelling van de rook sterk wisselend zijn.

blad 13 van 18

rook

C.V.I. ยง 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

5.3

Condensrook

Oververhitte stoom wordt met bijmenging van perslucht (hierbij is geen aparte bijmenglucht nodig) door houtspaanders gevoerd (figuur 3). Het hout begint hierdoor te roken. Dit proces is evenals verbrandings- en wrijvingsrook exotherm, dat wil zeggen dat er meer warmte wordt geproduceerd dan voor de instandhouding van het proces nodig is. Hierdoor zal de temperatuur in de gloeizone hoger worden dan de temperatuur van de oververhitte stoom. Doordat stoom door de houtspaanders wordt geleid is het vochtgehalte van de rook zeer hoog. Figuur 3. Principe condensrook generator

Stoom

Houtspaanders

Perslucht

Zeef

Roerwerk Verwarming

Condensaat Temperatuur opnemer

5.4

Transportschroef

Rook

Electrostatische rook

De in een gewone rookgenerator opgewekte rook wordt langs metalen elektroden geleid die onder zeer hoge spanning staan (enkele duizenden volt), waardoor de rookdeeltjes statisch worden geladen. Hierdoor worden de rookdeeltjes direct op het productoppervlak neergeslagen. Deze methode wordt nauwelijks toegepast omdat er veel nadelen aan vast zitten. Er ontstaat veel teerneerslag op het productoppervlak, sterk afwijkende geuren kunnen ontstaan, de methode is vrij kostbaar vergeleken met de andere rooksystemen en tenslotte brengt de bediening, ten gevolge van de zeer hoge electrische spanning, een vergroot veiligheidsrisico met zich mee. 5.5

Rookcondensaat

Rookcondensaat wordt gewonnen door traditioneel opgewekte rook in een waterig medium te condenseren. Daarna kunnen verschillende behandelingen plaatsvinden zoals filtratie, afscheiding van fracties door middel van destillatie, menging van fracties in een bepaalde mengverhouding, toevoeging van emulgatoren, enz. Bij de winning van vloeibare rook wordt de teerfractie grotendeels afgescheiden. De concentratie polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's) is in deze rook veel lager dan bij direct opgewekte rook. Donkere kleuren zijn met rookcondensaat over het algemeen moeilijk realiseerbaar. Rookcondensaat kan op verschillende manieren worden verwerkt. blad 14 van 18

C.V.I. § 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

5.6

Vernevelingsinstallaties

Hierbij wordt rookcondensaat in de rookkast met behulp van perslucht (ca. 7 bar) via nozzles verneveld. Ook hierdoor ontstaat een vloeistoffase én een gasfase met min of meer dezelfde eigenschappen als 'echte' rook. Deze rook verschilt alleen van de 'echte' rook van de overige rookinstallaties in samenstelling. Dit betekent dat de rest van het productieproces hetzelfde kan verlopen als bij toepassing van 'echte' rook. De rookcondensaat mag geen vaste deeltjes bevatten waardoor de relatief kleine nozzle-openingen verstopt kunnen raken. Het is denkbaar bij vernevelingsinstallaties ook het principe van electrostatische neerslag op het product toe te passen (zie §5.4). Concrete toepassingen hiervan op industriële schaal zijn binnen Nederland niet bekend.

5.7

Verdampingsinstallaties

Rookcondensaat wordt met bijmenging van perslucht (ca. 3 bar) via relatief grote nozzleopeningen (in vergelijking met het vernevelingssysteem) op een verwarmd oppervlak gesproeid. Hierdoor ontstaat, net als bij het vernevelen, een vloeistoffase en een gasfase en kan het productieproces hetzelfde verlopen als bij 'echte' rook. Na verloop van tijd kan een teerlaag op het verwarmend oppervlak ontstaan waardoor de dichtheid van de opgewekte rook afneemt en het verbruik van rookcondensaat toeneemt.

5.8

Sproeiinstallaties

Rookcondensaat uit een tank wordt via een sproeiinstallatie op het te roken product gebracht (figuur 4). Hierbij ontstaat geen gasfase zoals bij het vernevelen. Er ontstaat dus ook geen 'rook', maar alleen een 'regen' van rookvloeistof. Het sproeien hoeft niet in een gesloten kast plaats te vinden waardoor dit systeem eenvoudig geschikt is voor een continu rookinstallatie. Druppels die van het product vallen kunnen weer opgevangen worden voor hergebruik. Het verbruik ligt o.a. hierdoor lager dan bij vernevelen waar ook veel rookcondensaat zich tegen de kastwand afzet en vervolgens weggespoeld wordt. Deze methode wordt voornamelijk toegepast voor het 'koud' roken van producten. Figuur 4. Principe sproeiinstallatie voor rookcondensaat. Sproeisysteem

Filter

Pomp

blad 15 van 18

C.V.I. § 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

5.9

Dompelinstallaties

Dit is de meest eenvoudige vorm van het gebruik van rookcondensaat. Het product wordt hierbij in een bak met rookcondensaat ondergedompeld. Ook deze methode wordt voornamelijk toegepast bij het 'koud' roken. Zowel het sproeien als het dompelen leiden in de praktijk tot aanzienlijke verkortingen van de procestijd. Een voorbeeld waarbij sproeien of dompelen wordt toegepast, is het door Stork ontwikkelde co-extrusieproces voor continu productie van gerookte producten.

BEHEERSING, BESTURING EN MONITORING VAN ROOKPROCESSEN

Het doel van het roken is het realiseren van een bepaalde kleur, smaak en houdbaarheid. Dit nagestreefde resultaat is niet alleen afhankelijk van de condities tijdens de rookfase, maar is afhankelijk van verschillende variabelen in het totale productieproces die elkaar beïnvloeden. Dit betekent dat indien de rookfase volledig beheerst zou kunnen worden, variabelen in een andere procesfase (bijvoorbeeld bij de deegbereiding) toch in kleur en/of smaakafwijkingen kunnen resulteren. Het rookproces bestaat uit verschillende fasen (doorkleuren, aandrogen, roken, napasteuriseren, koelen). De volgorde en condities van deze fasen zijn afhankelijk van het soort product en bedrijfsspecifieke omstandigheden. Het instellen van bepaalde variabelen zoals temperatuur, relatieve vochtigheid, luchtsnelheid, geeft geen garantie dat de ingestelde waarden ook werkelijk worden bereikt en gehandhaafd en overal in de rookkamer gelijk en reproduceerbaar zullen zijn. Dit geldt ook voor variabelen die niet ingesteld kunnen worden, zoals de rookdichtheid. Om een constante productkwaliteit te kunnen realiseren moeten tijdens elke fase van het proces de kritische parameters worden beheerst en gecontroleerd. TNO heeft onderzoek uitgevoerd, gericht op een betere beheersing en controle van de rookfase. Hiertoe is een sensor ontwikkeld die het verloop van de rookdichtheid kan volgen. Deze 'rook'sensor is in staat tijdens het rookproces 'on-line' de rookdichtheid te meten. Een dergelijk systeem biedt - naast de belangrijke rol van continue monitoring van de procesvoering - tevens mogelijkheden om een nieuw regelsysteem op te zetten voor sturing en beheersing van de rookgeneratie. Hierbij dient te worden opgemerkt dat een rookgenerator slechts optimaal kan functioneren met een vaste instelling. Beïnvloeding van de condities waaronder de rookgenerator functioneert resulteert onherroepelijk in verandering van de rooksamenstelling of leidt tot gevaar voor vlamvorming of explosies. Wel is het mogelijk meer of minder lucht bij te mengen en de rookfase te verkorten of te verlengen. Bij sproei- of dompelsystemen met rookcondensaat is het noodzakelijk de concentratie van de vloeistof te controleren. Doordat het product tijdens behandeling componenten uit de rookcondensaat opneemt, zal de samenstelling van de rookcondensaat tijdens productie wijzigen en gecorrigeerd moeten worden. Een hulpmiddel bij het controleren van de concentratie is het meten van de pH. Voor een nauwkeurige controle moet een uitgebreidere analyse plaatsvinden van de samenstelling.

blad 16 van 18

C.V.I. § 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

WETTELIJKE ASPECTEN

7.1

Geurhinder

De wetgeving is erop gericht geurhinder zoveel mogelijk door procesgeïntegreerde maatregelen te voorkomen. Indien dit geen verdere mogelijkheden biedt, kunnen ‘end of pipe’ technieken worden toegepast. Bij de constructie van een moderne rookinstallatie wordt door de fabrikant rekening gehouden met een optimale benutting van de rook. Dit betekent dat de leverancier van een goede rookinstallatie al het mogelijke heeft gedaan om door middel van procesgeïntegreerde maatregelen tot een zo laag mogelijk emissieniveau te komen. De ‘end of pipe’ techniek is aanwezig in de vorm van een naverbrander of condensor. De gebruiker van een rookinstallatie is verantwoordelijk voor een goed functionerende naverbrander of condensor. Naar aanleiding van de "Nota Stankbeleid (1992)" en de "Nederlandse Emissie Richtlijnen (1992)" is o.a. voor de vleessector een bedrijfstakstudie uitgevoerd om tot een standaard aanpak te komen bij vergunningverlening. Hierdoor kan geuronderzoek bij individuele bedrijven voor vergunningverlening over het algemeen achterwege blijven. De resultaten van deze studie zijn vastgelegd in het rapport "Bedrijfstakstudie Geur Vleesindustrie" (rapportnr. pvf493a3, oktober 1994, te verkrijgen bij de Productschappen Vee, Vlees en Eieren te Zoetermeer). De mate van geurhinder die acceptabel is, wordt vastgesteld door het bevoegde bestuursorgaan (gemeenten, binnen het kader van de milieuvergunning). Als geurhinder is te verwachten treedt het bevoegde gezag in overleg met het betreffende bedrijf en worden voorschriften opgelegd volgens het ‘ALARA’ (As Low As Reasonable Achievable) principe. Dit houdt in dat de te nemen maatregelen technisch en bedrijfseconomisch haalbaar moeten zijn.

7.2

Etikettering

Als een product algemeen bekend staat als gerookt product zoals gerookte ham, dan hoeft dit niet expliciet op het etiket te worden vermeld. Is het roken van een bepaald product minder bekend bij de consument, dan moet dit wel duidelijk op het etiket worden aangegeven (art. 4.3 van het ‘Warenwetbesluit Etikettering van levensmiddelen’). Met betrekking tot rookcondensaat bestaat nog discussie tussen bedrijfsleven en nationale overheid en tussen bedrijfsleven en richtlijnverstrekkende instanties van de EG. Over het algemeen geldt voor de nationale markt dat bij verneveling van rookcondensaat, of bij onderdompeling in rookcondensaat, er geen vermelding in de ingrediëntenlijst hoeft plaats te vinden. Bij het verwerken van rookcondensaat in het product, moet dit wél gedeclareerd worden (situatie 1996). De EG-regelgeving ziet anno 1996 toepassing van rookcondensaat niet als een ‘natuurlijk’ rookproces en eist officieel dat vermeld wordt dat gebruik is gemaakt van rookcondensaat. Het EG-standpunt zal naar verwachting versoepeld worden, omdat ingezien wordt dat rookcondensaat, vergeleken met het natuurlijk rookproces, minder voor de gezondheid schadelijke componenten bevat.

blad 17 van 18

C.V.I. § 7.7 Processing; De technologie van het rookproces

LITERATUUR

Möhler, K. 'Das Räuchern'. Fleischforschung und Praxis, Heft 11 (1978). Verlag der Rheinhessischen Druckwerkstätte, Alzy - Duitsland. Wechel, L. te. 'Optimales Räuchern'. Fleischwirtschaft, 62 (1982) 10, 1264-1278. 'Sicherheitsregeln für Räucheranlagen zur Nahrungsmittelbehandlung'. Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften. Ausgabe Oktober 1991, Nr. ZH 1/216. Carl Heymanns Verlag, Köln - Duitsland. Klettner, P.G. 'Heutige Räuchertechnologien bei Fleischerzeugnissen'. Fleischwirtschaft 59 (1979) 1, 17-24. Maga, J.A. 'Smoke in Food Processing'. CRC Press, Inc. 1988, Florida - USA. Schützenberger, O. 'Wirtschaftliche Räuchertechnologie und Wärmebehandlung von Fleischwaren'. Fleischerei-Technik, 8 (1992) 4, 374-378. Hermey, B. and H. Patzelt. 'Using liquid smoke'. Fleischwirtschaft 75 (1995) 4, 445447. Huisman, G. 'Vloeibare rook en rookaroma's'. Vlees & Vlees 7 (1993) , 10-15. Potthast, K. 'Flüssigrauch, eine Alternative zum frisch entwickelten Räucherrauch ?'. Fleischwirtschaft 73 (1993) 12, 1376-1383.

2 3

4 5 6 7 8 9

blad 18 van 18