Курс лекций по дисциплине: «Теоретические основы технологии продовольственных продуктов» для специальности: «Технология продовольственных продуктов»


Состав и свойства коптильного дыма



бет96/108
Дата13.06.2023
өлшемі1,08 Mb.
#101006
түріКурс лекций
1   ...   92   93   94   95   96   97   98   99   ...   108
Байланысты:
лекции теоретические основы пп

2. Состав и свойства коптильного дыма
Дым для копчения является химически сложной, чрез­вычайно реакционноспособной и поэтому легко изменчивой смесью из преимущественно органических соединений. В составе его найдено приблизительно 300 соединений, мно­гие из которых до настоящего времени не идентифициро­ваны.
А именно обнаружены: парафиновые углеводороды, спирты, карбонильные и гетероциклические соединения (альдегиды и кетоны), органические кислоты, сложные зфиры, бензол, фенол, ароматические циклические соедине­ния, из которых наиболее известным является канцероген­ное — 3,4-бензпирен, и другие компоненты, такие, как смо­ла, окись углерода, зола.
Состав дыма, а вместе с ним и качество копченых про­дуктов зависят от ряда физических факторов, важнейши­ми из которых являются:
♦ температура тления дерева (образование дыма);
♦ количество подаваемого воздуха;
♦ способ получения дыма (например, тлением, горени­ем, горячим воздухом или перегретым сухим паром);
♦ вид дров и скорость их сгорания;
♦ конструкция дымоводов (например, длина участков охлаждения, подогревания, увлажнения дыма).
Температура воспламенения дерева находится в пре­делах 500°С, древесного угля — 220-250°С. Поэтому при продувании через опилки горячего воздуха с температурой 300°С дым образуется без заметного тления опилок.
Затем в результате пиролиза древесины образуется древесный уголь, который имеет более низкую температу­ру тления, происходит его загорание, и при достаточном поступлении кислорода температура опилок быстро повы­шается, достигая тления древесины.
При постепенном повышении температуры опилок на­блюдаются следующие изменения. При температуре около 120°С образуются капли конденсируемой воды, при 185°С опилки окрашиваются и становится видимым тонкий туман с резким запахом, который, однако, не похож на обычный дым.
Настоящий дым образуется при температуре в облас­ти 220—300°С и продолжается до 500°С, когда происходив полное обугливание опилок. Более узкая область образова­ния его не определяется. При дальнейшем повышении тем­пературы происходит быстрое загорание опилок, и их тем­пература повышается до 700—900°С.
Температура в зоне тления опилок в промышленном дымогенераторе может достигать 800—1000°С. Однако дым в той зоне, где имеет место горение опилок, не образует­ся. Он может образовываться только в тлеющих опилках (не загоревшихся) при температуре между 220 и 500°С.
При получении дыма в промышленном дымогенераторе температура опилок по объему распределяется в широком спектре от подачи свежих опилок (около 20°С) до их сгора­ния (около 1000°С). Поэтому нельзя определить строго оп­ределенную температуру процесса, так что параметры гидролиза определяются только как приблизительные.
Регулировать процесс образования дыма в промышлен­ных дымогенераторах можно в весьма ограниченных преде­лах. Температура пиролиза из-за большой разности ее в различных слоях опилок, по объему отстоящих всего на несколько миллиметров, практически не поддается регу­лированию.
Если по какой-либо причине становится заметным их тление, можно добавить воду для увлажнения, ее количе­ство может достигать 20 % к массе сухих опилок.
Плотность дыма (масса составных частой дыма в 1 м3 дымовоздушной смеси) регулируется изменением количе­ства подаваемого воздуха. Обычно в дымогенератор пода­ется минимальное его количество и обеспечивается про­цесс образования дыма. При этом образуется дым с макси­мальной плотностью, что обеспечивает наиболее интенсивный процесс копчения продукта.
Относительную влажность дыма можно регулировать добавлением воды, испарение которой приводит к быстро­му ее повышению.
Глубина пиролиза опилок независимо от их влажности при температуре 500 и 700°С достигает 75 %, а при продол­жительном пиролизе - 80 %. При температуре 300°С на об­разование дыма расходуется до 60 % опилок.
Вода, содержащаяся в опилках, существенно замед­ляет образование дыма во время нагревания. Достаточно высокая температура не оказывает заметного влияния на количество образующегося дыма из единицы массы опилок.
Вода, испаряющаяся во время нагревания опилок, вы­тесняет кислород воздуха из зоны тления. Тем самым по­давляется процесс горения дерева и обеспечивается образование большого количества дыма. При этом температура пиролиза древесины снижается.
Для испарения воды расходуется тепло. Вследствие более низкой средней температуры пиролиза древесины с большой влажностью заметно изменяются состав дыма и, следовательно, вкусовые свойства готового продукта.
Определяющим для ка­чества дыма является содержание в нем карбонильных соединений, фенола и органических кислот. Благодаря их участию в реакциях копчения образуются ха­рактерные цвет и аромат копченых продуктов, повышает­ся их стойкость при хранении.
Механизм образования дыма можно представить сле­дующим образом.
Вначале под действием тепла происходит термический распад древесины до низкомолекулярных органических со­единений. Этот процесс называется пиролизом. Одновременно при этом протекают многочисленные реакции конденсации, полимеризации и окисления, в результате которых обра­зуются более сложные химические соединения, из кото­рых около 100 идентифицированы. Их мо­жет быть более 1000.
При 200—260°С происходит швелевание (полукоксова­ние) пентазана и α-целлюлозы, образуется светло-корич­невый пиролизный конденсат, а при 260—310°С - разло­жение целлюлозы с образованием красно-коричневого кон­денсата.
Лигнин разлагается при температуре 310—500°С с об­разованием бесцветного пиролизного конденсата.
Количественный состав отдельных компонентов дыма, полученных при разной температуре тления дерева, суще­ственно различается, а так как от состава зависят и реакции копчения, то понятно влияние способа получения его на качество копченых продуктов.
Соотношение фенолов в дыме, полученном при разной температуре, сильно отличается, что оказывает большое влияние на процесс копчения. При более низкой темпера­туре тления опилок образуется больше фенолов с низкой температурой кипения (например, гваякола — 11,6 %, ацетованилона — 13,2 %, ацетосирингола — 9,7 %), при более высокой в составе дыма повышается доля фенолов с более высокой температурой кипения (ацетосирингола, пропиосирингола, сирингола).
При тлении твердых пород дерева (бук, дуб) в дыме содержится незначительное количество мелких твердых частиц, а при тлении мягких часто наблюдается интенсив­ное попадание этих частиц в дым, их не всегда удается удалить, и они в виде сажи осаждаются на поверхности продуктов с попаданием на них большого количества 3,4-бензпирена.
При меньшей подаче воздуха температуру образова­ния дыма можно поддерживать на более низком уровне.
Часто ее поддерживают выше оптимальной, а в дымоводе от дымогенератора до коптильной камеры предусмат­ривают установку фильтров, охлаждающих устройств, душа для удаления твердой фазы и вместе с ней частично 3,4-бензпирена.
Так как такие соединения, как спирты, альдегиды, кетоны и фенолы, весьма термолабильны и легко окисляют­ся, можно предположить, что их содержание при более высокой температуре дыма снижается.
Физическое состояние коптильного дыма — аэрозоль, в котором видимые жидкая и твердая фазы, состоящие из золы, сажи, копоти и смолы, распределены в виде тумана в невидимой газообразной среде.
Жидкая и газообразная фазы дыма находятся между собой в динамическом равновесии: при повышении темпе­ратуры часть жидких соединений испаряется и переходит в газообразную, при охлаждении часть газообразных кон­денсируется и переходит в жидкую.
Процесс копчения происходит преимуще­ственно благодаря абсорбции поверхностью продукта газо­образной фазы дыма.
Жидкие и твердые соединения его осаждаются на по­верхности в небольшом количестве и не оказывают суще­ственного влияния на процесс копчения.
Несмотря на абсорбцию продуктом части газообразных соединений, их концентрация в газообразной фазе практически не снижается, так как сохраняется равновесное со­стояние между жидкой и газообразной фазами и постоянно происходит дополнительное испарение жидких соединений.
Вкусовые и ароматические соединения дыма диффун­дируют из поверхностных слоев в более глубокие, цветообразугощие вступают в химические реакции с соединениями продукта уже на его поверхности и в более глубокие слои не попадают.
Так как составные части дыма абсорбируются водой, то процесс копчения будет тем интенсивнее, чем больше ее находится в поверхностном слое и на поверхности продукта. Процесс копчения будет интенсивнее при большей плотности дыма и более высокой температуре.
Содержание воды на поверхности продукта в это вре­мя снижается. Скорость ее испарения ниже при более вы­сокой относительной влажности и процесс копчения протекает интенсивнее.
Условия копчения продуктов должны обеспечивать рав­номерную обработку всех изделий партии и воспроизводи­мость результатов копчения, то есть достигать такого же эффекта на другой партии продукта при соблюдении пре­жних условий копчения.
Определяющими факторами этого процесса являются:
♦ плотность;
♦ температура в коптильной камере во время каждой фазы.




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   92   93   94   95   96   97   98   99   ...   108




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет