Курс лекций по дисциплине: «Теоретические основы технологии продовольственных продуктов» для специальности: «Технология продовольственных продуктов»
Состав и свойства коптильного дыма
жүктеу/скачать 1,08 Mb.
|
| 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. жүктеу/скачать 1,08 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|