Коптильня

Бездымное или мокрое копчение – это копчение коптильными препаратами, которые представляют собой экстракты  продуктов термического разложения древесины, подвергнутые специальной  обработке.

Бездымное копчение основано на применении коптильных препаратов. Оно может осуществляться либо путем  погружения рыбы либо мясной продукции в раствор коптильной жидкости с последующей термической обработкой, либо в процессе термической обработки средой из мелкодиспергированной или парообразной коптильной жидкости. В первом случае попадание коптильных компонентов в мясо происходит диффузионным путем, во втором – по аналогии с обычным дымовым копчением.

К несомненным преимуществам  новой прогрессивной технологии бездымного копчения по сравнению с  устаревшими способами изготовления копченых продуктов, когда используется древесный дым, относятся:

-     увеличение  производительности и улучшение  санитарно-гигиенических условий  труда работающих на коптильных  предприятиях;

-     возможность  сравнительно простого решения  экологических проблем, неизбежно  возникающих при изготовлении  копченостей по старой технологии;

-     ликвидация  дымогенераторных подразделений при ощутимой экономии электроэнергии и древесины;

-     повышение  рентабельности коптильных производств;

-     реальные возможности  быстрого расширения ассортимента  разнообразных копченых изделий  из мяса и рыбы по простой,  поддающейся полной механизации  технологии (например, при введении  специализированных коптильных  препаратов в полуфабрикаты, при  изготовлении консервов, структурированных  и формованных продуктов сыра  и др.);

-     возможность  использования принципа малоотходной  технологии в коптильном производстве  и т.д.

А также возможность производить  копченую продукцию, не отличающуюся по своим свойствам от продуктов  дымового копчения, но не содержащую вредных  примесей (канцерогенные и токсичные  вещества).

Смешанное или комбинированное  копчение представляет собой сочетание  дымового и мокрого копчения. При  этом способе мясо, предварительно обработанное коптильным препаратом, докапчивают древесным дымом.

  Дым. Его свойства  и недостатки.

     Дым – типичный  аэрозоль, образующийся в результате  частичной конденсации газообразных  продуктов термического разложения  различного древесного материала.  Как всякий аэрозоль, дым состоит  из двух частей: капельно-жидкой (дисперсной) фазы и газа (дисперсионная среда). При этом к капельно-жидкой фазе, как правило, относятся достаточно крупные частицы смолы и сажи, а также летучей золы. Для обработки рыбных и мясных продуктов применяют так называемый «технологический дым» - дым, обладающий определенными физическими, физико-химическими и химическими характеристиками. Качество дыма можно определить путем оценки качества готовой продукции. Однако это косвенная оценка, так как влияние на качество готовой продукции оказывают также химический состав сырья и технологические режимы (параметры) обработки.

Технологические свойства дыма зависят от его химического состава  и прежде всего от степени насыщения  ароматическими веществами. Во время  копчения многочисленные компоненты дыма попадают в обрабатываемый продукт и обеспечивают его консервацию, ароматизацию и нужную окраску. Предполагается, что в этих процессах должны принимать участие лишь 10% из 5000 компонентов, регистрируемых в дыме.

 В настоящее время  идентифицировано более 200 химических  соединений дыма, участвующих в  процессе копчения. К ним относятся  в основном коптильные компоненты  фенольной группы, карбонильные  соединения (альдегиды и кетоны), кислоты, производные фурана, лактонов, полициклических ароматических  углеводородов, спиртов и эфиров.

Наиболее полно исследована  роль (в процессе придания продукту специфических свойств) трех групп  органических веществ: фенолов, кислот и карбонильных соединений.

Фенольные соединения дыма способствуют в основном формированию аромата и вкуса копчености у  обрабатываемого продукта.

Установлено, что выразительность  аромата копчености на 66% связана  с присутствием в продукте фенолов, тогда как роль карбонильных соединений в этом ограничивается: 14 и 20% приходится на все остальные коптильные компоненты.

Среди многочисленных фенолов  исследователи выделяют отдельных  представителей этого класса, по их мнению, наиболее активно способствующих образованию аромата и вкуса  копчености.

Считается, что такими «активными компонентами» из фенольных соединений являются гваякол, 4-метилгваякол и 2,6-диметоксилол (сирингол). Однако аромат композиции, составленный только из этих трех фенолов, смешиваемых в тех же пропорциях, в каких они выделены из конденсата дыма, лишь весьма отдаленно напоминал дымовой аромат исходного конденсата.

Помимо гваякола, метилгваякола и сирингола в процессе формирования аромата продукта принимают активное участие такие фенольные соединения, как эвгенол, крезолы, ксиленолы и ряд других веществ.

В копченой рыбе, обработанной дымом или коптильным препаратом, доминируют метилгваякол, затем гваякол, фенол и крезолы. Постоянное присутствие гваякола в копченых изделиях, по мнению ученых, делает возможным использовать его в качестве «индекса копчения».

Тем не менее, запах растворов, приготовленных из фенолов, ранее идентифицированных в конденсатах дыма, отличался  от исходных дымовых конденсатов  по оттенкам и интенсивности. Это  дает основание считать, что для  полного воспроизведения аромата  необходимы помимо фенолов другие химические соединения, способствующие в какой-то мере формированию запаха копчености.

Аромат копчения усиливается  и приобретает наиболее выразительный  характер при добавлении к фенольной  композиции карбонильных соединений и  других химических веществ. Установили, например, что активное участие в  образовании аромата копчения принимают  такие органические вещества, как  фураны и лактоны, а также создающие  специфический запах оксиметилциклопентанол и мальтол. Сочетание фенольных соединений обуславливает хорошо выраженный аромат копчения без каких-либо посторонних оттенков. В случае сочетания фенольной фракции с карбонильными соединениями возникает отчетливо выраженный аромат копчения с пряными оттенками. Так же сильно выражен аромат копчения с оттенками жженого сахара при соединении в одну композицию фенолов, карбонильных и некарбонильных веществ.

Карбонильные соединения усиливают отчасти аромат копчености, но основная их роль в процессе копчения заключается в образовании характерной  окраски. Механизм цветообразования представляется серией неферментных реакций, подобных реакциям Майара, с той лишь разницей, что продукты реакций, дегидрированные эфирные углероды, возникающие в процессе генерации дыма, пригодны для прямого контакта с аминогруппами белков продуктов.

Карбонильные соединения, преобладающие в коптильном дыме и вступающие во взаимодействие с  белком, - это формальдегид, глиоксаль, фурфурол, ацетон, оксиацетон, диацетон, гликолевый альдегид и метилглиоксаль, причем два последних характеризуются как активно участвующие в реакции цветообразования. Установлено также, что глиоксаль и кротоновый альдегид при взаимодействии с растворами аминокислот способствуют возникновению интенсивной окраски, диоксиацетон и ацетоальдегид умеренно активны, а формальдегид и ацетон вообще не принимают участия в данной реакции.

Сравнительно недавно  в дыме при помощи масс-спектрометра идентифицированы кониферовый и санапалевый альдегиды. Данные химические вещества реагируют с белком продукта, придавая ему оранжевый оттенок, характерный для копченых изделий. Развитие окраски продукта связано с ростом карбонильных групп, вступающих во взаимодействие с белком продукта. Интенсивность окраски зависит от ряда факторов, таких, как, например, рН среды, t и т.д. Окраска продукта усиливается под действием света и кислорода, с изменением рН среды в щелочную сторону, с повышением температуры рабочей среды и продолжительностью ее воздействия на исследуемый объект.

Реакция покоричневения под действием карбонильных соединений сопровождается и нежелательным эффектом – деградацией (разрушением) аминокислот белка. Отмечено уменьшение количества аминокислот, и в частности лизина в белке продукта, выкопченного дымом или обработанного коптильными препаратами.

Летучие кислоты (С1-С6), присутствующие в дыме и коптильных препаратах, играют в основном вспомогательную  роль, способствуя в комплексе  с фенолами и карбонильными соединениями созданию у обрабатываемого продукта определенных вкусовых свойств.

Особенности и недостатки копчения.

Положительные стороны копчения хорошо известны: с помощью этого  широко распространенного технологического приема при изготовлении разнообразной  продукции из рыбы и мяса получают не только продукты, обладающие особыми  привлекательными вкусовыми свойствами, но и изделия (прежде всего холодного  копчения), которым присуща повышенная устойчивость к окислительным и микробиальным изменениям при хранении. Вместе с тем традиционное копчение, т.е. обработка подготовленных полуфабрикатов непосредственно древесным дымом, имеет ряд недостатков.

Одним из таких недостатков  является трудность получения партий однородной готовой продукции. Отчасти это связано с невозможностью генерации однородного и стабильного по составу коптильного дыма, поскольку в дымогенераторах любых конструкций и температура, и другие условия образования дыма в локальных зонах термического разложения органической массы древесины (опилки, щепа, стружки, чурки, дрова) непрерывно изменяются, поэтому в целом возникновение собственно коптильного дыма в значительной степени носит хаотический характер.

Другим существенным недостатком  копчения при помощи древесного дыма является наличие в дыме канцерогенных  и токсических веществ, вредных  для здоровья человека (эти вещества относятся к полициклическим  ароматическим углеводородам, в  числе которых 3,4-бензпирен, проявляющий наибольшую канцерогенную активность).

 Коптильные препараты  и ароматизаторы не обладают таким недостатком, так как при их производстве используются методы, исключающие попадание вредных веществ в конечный продукт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 Расчет процесса  горения топлива

Цель данного этапа: расчет низшей теплотворной способности топлива, количества и состава продуктов  сгорания, теплосодержания продуктов  сгорания.

Низшая теплотворная способность  топлива определяется по уравнению  Менделеева:

где C, H, S, O, W – соответственно содержание в топливе углерода, водорода, серы, кислорода, влаги, % масс.;

 кДж/кг.

Теоретическое количество воздуха, необходимого для сгорания 1 кг топлива:

;

 кг/кг.

Фактический расход воздуха: 

,

где a – коэффициент избытка воздуха;

 кг/кг.

Количество продуктов  сгорания, образующихся при сжигании 1 кг топлива:

 

,

где W_ф – расход форсуночного пара;

 кг/кг.

Количество газов, образующихся при сгорании 1кг топлива:

 кг/кг;

 кг/кг;

 кг/кг;

 кг/кг;

 кг/кг.

Проверка осуществляется, исходя из условия:  ;

3,117+1,17+0,8271+13,6896 = 18,824 кг/кг  » 18,825 кг/кг.

Объемный расход воздуха, необходимого для сгорания 1 кг топлива:

;

 м³/кг.

Расчет теплосодержания  продуктов сгорания на 1 кг топлива  при заданной температуре производится по формуле:

,

где Т – температура продуктов сгорания, К;

C_i – средние массовые теплоемкости продуктов сгорания, кДж/кг×К (их значения находим по табл.2 [2, с.7] методом интерполяции);

 кДж/кг.

Результаты расчета значений теплосодержания представим в виде таблицы. 

 

Таблица 1

Т, К	300	500	700	1100	1500	1700	1900
qt, кДж/кг	530,4	4555,6	8781,5	17860,9	27623,1	32677,3	37799,6

Выводы: по результатам расчетов данного этапа низшая теплотворная способность топлива составила 42215,504 кДж/кг, количество продуктов сгорания на 1 кг сжигаемого топлива – 18,825 кг/кг.

2.2 Тепловой баланс  трубчатой печи. Расчет коэффициента  полезного действия и расхода  топлива

Цель этапа: кроме к.п.д. и расхода топлива рассчитать теплопроизводительность трубчатой печи (полную тепловую нагрузку), значение которой необходимо для выбора ее типоразмера.

Уравнение теплового баланса  для трубчатой печи выглядит так:

Расчет теплового баланса  ведется на 1 кг топлива.

Статьи расхода тепла:

,

где q_пол., q_ух., q_пот. – соответственно полезно воспринятое в печи сырьем, теряемое с уходящими из печи дымовыми газами, теряемое в окружающую среду, кДж/кг.

Статьи прихода тепла:

,

где C_т, C_в, C_ф.п. – соответственно теплоемкости топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, кДж/кг;

t_т, t_в, t_ф.п. – температуры топлива, воздуха, форсуночного водяного пара, ⁰С.

Явное тепло топлива, воздуха  и водяного пара обычно невелико и  ими часто в технических расчетах пренебрегают.

Итак, уравнение теплового  баланса запишется в следующем  виде:

,

а 

или  ,

откуда коэффициент полезного  действия трубчатой печи:

,

где  ,   – соответственно потери тепла с уходящими дымовыми газами и потери тепла в окружающую среду в долях от низшей теплотворной способности топлива.