CC BY
140
УДК 631.36:621.34 В.Н. Невзоров, А.В. Ефремов, А.В. Шупиков
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОНСЕРВАНТА ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЯСНЫХ
ПРОДУКТОВ
Представлен сравнительный анализ физико-химических показателей консерванта для обработки мясных продуктов. Предложен новый консервант высокого качества. Приведен компонентный состав жидких продуктов, полученных в процессе пиролиза лесосечных отходов осины.
Ключевые слова: консервант, пиролиз древесины, компонентный состав.
V. N. Nevzorov, A.V. Yefremov, A.V. Shupikov
RESEARCH OF THE PHYSICAL AND CHEMICAL INDICATORS OF PRESERVING SUBSTANCE FOR MEAT
PRODUCTS PROCESSING
The comparative analysis of physical and chemical indicators of preserving substance for meat products processing is given. New preserving substance of high quality is offered. The component structure of the liquid products received by pyrolysis of aspen lop is given.
Keywords: preserving substance, wood pyrolysis, component structure.
В настоящее время специалисты пищевой промышленности России при разработке ассортимента традиционных и новых видов продукции большое внимание уделяют концепции здорового питания. Анализ зарубежной и отечественной литературы свидетельствует о том, что современные вкусоароматические экстракты и коптильные жидкости не только улучшают органолептические свойства готового продукта, но и позволяют продлить срок его хранения.
В связи с повышением требований потребителей к безопасности пищевых продуктов и ужесточению экологических норм, специалисты обращают внимание на то, что традиционные способы копчения и консервирования мясных продуктов имеют ряд недостатков.
Среди них в первую очередь следует отметить наличие в готовой продукции канцерогенных соединений, достаточно неравномерное качество готовой продукции, загрязнение окружающей среды дымовоздушными выбросами, значительные затраты на санитарную обработку коптильного оборудования и большое количество сточных вод.
Состав коптильных препаратов типа "жидкого дыма" определяется видом древесины, способом и температурой пиролиза, а также типом растворителя, используемого для конденсации дыма. В зависимости от количества сконденсированного дыма препараты могут иметь окраску от светлой до темно-вишневой, а величину рН от 1,8 до 4,7. В случае использования для конденсации дыма органических растворителей препараты могут содержать повышенное количество смолистых соединений. Использование таких препаратов может отрицательно воздействовать на вкус, запах и безопасность продукта.
Водные конденсаты дыма оказываются более безвредными, так как смолистые вещества в воде практически не растворяются и их можно отделять путем фильтрации сразу после получения конденсата, а также после хранения его в течение нескольких дней. Вместе со смолой удаляются ПАУ (полициклические ароматические углеводороды).
Состав препаратов типа "жидкий дым" характеризуют в основном суммарным количеством основных коптильных компонентов - фенолов, карбонильных соединений и кислот. Например, один из немецких коптильных препаратов имеет следующие показатели: общая кислотность (в пересчете на уксусную кислоту) от 15,0 до 17,0%; содержание фенолов от 13,0 до 15,0 мг/л, содержание карбонильных соединений от 14,0 до 18,0%, рН от 2,0 до 2,6, плотность 1,12 кг/л [7]. Схема получения такого препарата включает пиролиз древесины после ее сушки, конденсацию дыма в водной среде, осаждение смолистых веществ, их отделение путем фильтрации и заполнение коптильным препаратом контейнеров.
На кафедре «Машины и аппараты пищевых производств» Красноярского государственного аграрного университета разработали установку для получения консерванта, позволяющую получать консервант высокого качества. Установка относится к оборудованию пищевой промышленности и может быть использована при получении консервантов для придания пищевым продуктам специфических вкусоароматических свойств копчености. Схема получения консерванта включает пиролиз древесины после ее сушки, осаждение токсичных и канцерогенных веществ путем фильтрации дымо-воздушной смеси под давлением через сменные фильтры, конденсация дымо-воздушной смеси в водной среде, осаждение смолистых веществ, их отделение и заполнение контейнеров консервантом (Патент РФ № 2310332 от 20.11.2007).
По полученному патенту изготовили опытную установку для получения консерванта для обработки мясных продуктов. В результате эксперимента получили опытную партию консерванта.
Полученные жидкие продукты разделяли отстаиванием на надсмольную воду и отстойную смолу. Так как отстойная смола не представляет для нас интереса, то проводили исследование надсмольной воды.
Для того чтобы достоверно убедиться в изменении качественного состава жидких продуктов, полученных в процессе пиролиза лесосечных отходов осины, провели исследование жидких продуктов, полученных при пиролизе того же сырья.
На рисунках 1 и 2 показан типичный компонентный состав образцов консерванта.
Рис. 1. Типичный компонентный состав образца №1, полученного в диапазоне температур 150-250С: 3.54 - 1-гидрокси-2-бутанон; 3.73 - 1-гидроксибутанон; 3.92 - бутанодиаль; 3.99 - тетрагидрофуранол;
4.51 - 4-гидрокси-2-пентанон; 4.60 - 2-фуранкарбоксальдегид; 4.74 - тетрагидро-2-пентанон;
5.20- 6,10-диметил-5,9-додекадиен-2-он; 6.09- 2-метил-2-циклопентен-1-он; 6.36- дигидро-2-фуранон; 6.58 - 1,2-циклопентандион; 7.40 - 5-метилфурфурол; 7.83 - 3-метил-2-фуранон; 7.93 - фенол;
8.99 - 2-гидрокси-3-метил-2-циклопентен-1-он; 9.69 - 2-метил-фенол; 10.20 - 3-метил-фенол;
10.48- 2-метокси-фенол; 10.63- дигидро-4-гидрокси-2-фуранон; 11.07- мальтол;
11.23 - 3-этил-2-гидрокси-2-циклопентен-1-он; 12.99 - 4-метил-2-метокси-фенол; 13.41 - бензендиол; 13.88-гидроксиметилфурфурол; 14.64- 3-метокси-1,2-бензендиол; 14.75- 3-метил-1,2-бензендиол; 15.01 - 4-этил-2-метокси-фенол; 15.44- 4-метил-1,2-бензендиол; 16.64 - 2,6-диметокси-фенол; 17.70 - 4-гидрокси-3-метокси-бензальдегид; 18.68 - 1,2,3-триметокси-бензол;
20.43 - 2-метокси-4-пропил-фенол; 22.92 - 4-гидрокси-3,5-диметокси-бензальдегид;
24.27- 1-(4-гидрокси-3,5-диметоксифенил)-этанон; 24.94 - 3,5-диметокси-4-гидроксифенилуксусная кислота; 25.87- фуран-2-карбоксальдегид; 28.00 - гексадекановая кислота
Рис. 2. Типичный компонентный состав образца №2, полученного в диапазоне температур 250-350С: 3.63 - 1-гидрокси-2-бутанон; 3.82 - Пропанол; 3.92 - Тетрагидро-2-фуранол; 4.22 - 4-гидрокси-2-пентанон; 4.60 - Фурфурол; 5.14 - 2-бутанон; 5.35 - 1-(ацетилокси)-2-пропанон; 6.09 - 2-метил-2-циклопентен-1-он; 6.32- Дигидро-2(3Н)-фуранон; 6.55 - 2-гидрокси-2-циклопентен-1-он;
7.40 - 5-метил-2-фуранкарбоксальдегид; 7.46 - 3-метил-2-циклопентен-1-он; 7.95 - фенол;
8.99 - 2-гидрокси-3-метил-2-циклопентен-1-он; 9.39 - 4-метил-5Н-фуран-2-он; 10.49 - 2-метокси-фенол; 10.70 - дигидро-4-гидрокси-2(3Н)-фуранон; 11.09 - мальтол; 11.25 - 3-этил-2-гидрокси-2-циклопентен-1-он; 13.00 - 2-метокси-4-метил-фенол; 13.37 - 1,2-бензендиол;
13.97- 5-(гидроксиметил)-2-фуранкарбоксальдегид; 14.66- 3-метокси-1,2-бензендиол;
14.76 - 3-метил-1,2-бензендиол; 15.45 - 4-метил-1,2-бензендиол; 16.65 - 2,6-диметокси-фенол;
17.48 - 4-этилкатехол; 17.72 - 4-гидрокси-3-метокси-бензальдегид;
18.77 - 1-(2,3,4-тригидроксифенил)-этанон; 19.53 - 1-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-этанон;
20.45 - 2-метокси-4-пропил-фенол; 21.07- тимол; 22.92 - 4-гидрокси-3,5-диметокси-бензальдегид; 24.28- 1-(4-гидрокси-3,5-диметоксифенил)-этанон; 24.95 - 1-(2,4,6-тригидроксифенил) 2-пентанон
Компонентный состав образцов консерванта исследовали методом хромато-масс-спектрометрии на газовом хроматографе Agilent Technologies 5975 C в качестве детектора. Применяли 30 м кварцевую колонку HP-5 (сополимер 5%-дифенил-95%-диметилсилоксана) с внутренним диаметром 0,25 мм и толщиной пленки неподвижной фазы 0,25рм. Газ-носитель - гелий с постоянным потоком 1мл/мин. В хроматограф вводили 1 мкл гексанового раствора эфирного масла. Температура испарителя 280°С. Температура колонки: 40°С (3мин), 40-270°С (6°С/мин), выдержка при 270°С (5 мин). Температура интерфейса между газовым хромато-
графом и масс-селективным детектором 280°С. Температура источников ионов 173°С. Энергия ионизирующих электронов - 70 эВ.
Содержание компонентов вычисляли по площадям газохроматографических пиков без использования корректирующих коэффициентов. Качественный анализ основан на сравнении времен удержания и полных масс-спектров с соответствующими данными компонентов эталонных масел и чистых соединений, если они имелись, и с данными библиотеки масс-спектрометрических данных Wiley 275 (275000 масс-спектров), а также по атласам масс-спектров.
Общий состав надсмольной воды представлен в таблице 1. Надсмольная вода лесосечных отходов осины содержит все группы веществ, характерные для жидких продуктов пиролиза. Количество же этих веществ в надсмольной воде, полученной при различных температурных режимах, неодинаково. Образец 1 был получен в диапазоне температур 150-250°С, образец 2 получен в диапазоне температур 250-350°С.
Наибольшую ценность из всех компонентов надсмольной воды представляют кислоты, фенолы и карбонильные соединения, поэтому эти группы веществ были изучены подробно. В надсмольной воде пиролиза содержится ряд низших кислот жирного ряда. Основными компонентами суммарных кислот являются уксусная, муравьиная и пропионовая кислоты. Фенолы представлены в основном двухатомными и одноатомными фенолами; присутствуют в составе фенолов и сложные эфиры.
Таблица 1
Общий состав надсмольной воды, %
Характеристика Образец 1 Образец 2
Фенол 22,87 14,37
Карбонильные соединения 35,75 18,82
Фурфурол Не обнаружен 3,98
Кислоты 28,0 30,03
Из таблицы 1 видно, что состав надсмольной воды изменяется в зависимости от температуры, при которой она получена. Так, содержание фенолов различается примерно в 1,6 раза, карбонильных соединений в 1,9 раза, кислот в 0,9 раза, рН от 2-4.
Таблица 2
Сравнительный анализ консервантов, %
Компонент Аромат копчения (Япония) ПДВ (PDW) (Польша) Коптильная жидкость (Канада) ВНИИМП «Вахтоль» МИНХ
Фенол 2,4 30 2,1 1,2 2,2 9,4
Карбонильные соединения 18,1 7,8 16,1 5,5 10,5 4,6
Фурфурол 2,3 0,6 0,5 2,1 0,5 -
Кислоты 45 1,6 100 16,7 45 23,3
В качестве примера консерванта, состоящего преимущественно из так называемой фракции дыма, следует назвать польский консервант PDW.
Ароматические свойства в этом консерванте улучшают за счет добавления к его основной (фенольной) части фракции углеводородов, тщательно очищенных от полициклических ароматических углеводородов.
В конечном итоге этот консервант представляет собой водный раствор веществ, преимущественно содержащих фракции фенолов, и некоторое количество кислот и фурфурола.
На основании данных, приведенных таблице 2, можно заключить, что коптильная жидкость (Канада), «Вахтоль» и МИНХ пригодны для поверхностной обработки продуктов, другие целесообразнее вводить в продукт.
Таким образом, изучен состав образцов консерванта, полученных в разных температурных режимах при пиролизе лесосечных отходов осины. Установлено, что они содержат все группы органических соединений, характерных для жидких продуктов пиролиза древесного сырья, но имеют количественные различия.
Проведен сравнительный анализ состава консервантов зарубежного и российского производства, из которого видно что образцы 1 и 2 консерванта пригодны для использования в пищевой промышленности для обработки мясных продуктов путем ввода консерванта в продукт.
Литература
1. Золотокопова С.В., Мижуева С.А. Технология производства коптильного препарата. - М., 1995. - 320 с.
2. Технология копчения мясных и рыбных продуктов / Г.И. Касьянов [и др.]. - М.: Март, 2004. - 207с.
3. Крылова О.К. Состав и переработка жидких продуктов пиролиза лесосечных отходов хвойных: авто-реф. дис. ... канд. техн. наук. - Красноярск, 1994.
4. Курко В.И. Основы бездымного копчения. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984. - 228 с.
5. Мезенова О.Я. Научные основы и технология производства копченых продуктов: учеб. пособие. - Калининград: Изд-во КГТУ, 1997. - 134 с.
6. Fessman K.-D. Flussigrauch. Eine anwendungsorientierte Betrachtung // Fleischwirtschaft. - 1987. - Bd. 67. - №10. - S.l 180-1186.
7. Hermey B, Patzelt H. Einsatz von Fliissigrauch in der Praxis // Fleischwirtschaft. - 1994. - Bd.74, №11. - S. 1541161.
УДК 621.9.02 П.В. Цаплин, А.Г. Ермолович, В.А. Меновщиков
АНАЛИЗ СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПЛИТ ДВУХПОДВИЖНОЙ ВИНТОВОЙ ФРЕЗОЙ
В статье приводятся результаты исследования процесса стружкообразования при сложном фрезеровании прямолинейных поверхностей композиционных плит.
Ключевые слова: стружка, фреза, композиционная плита, резец, шлифовальная лента.
P.V. Tsaplin, A.G. Yermolovich, V.A. Menovshchikov ANALYSIS OF CHIPS FORMATION IN THE PROCESS OF COMPOSITE PLATES MILLING BY TWO-REMOVABLE HELICAL MILLING CUTTER
The results of chips formation process research at difficult milling of the composite plates rectilinear surfaces are given in the article.
Key words: chips, milling cutter, composite plate, cutter, grinding belt.
Для обработки плоских поверхностей применение получили цилиндрические фрезы с винтовым зубом, позволяющие обеспечить равномерность фрезерования и в ряде случаев исключить операцию шлифования. В связи с приведенными особенностями фрезерования винтовыми фрезами, представляет интерес обработка прямолинейных поверхностей плитных композиционных материалов (МОР - мебельная плита, ДСтП - древесно-стружечная плита), где в отличие от металлообработки ширина обрабатываемых листовых плит может достигать 2 м. В настоящее время для поверхностной обработки плит используются широкие шлифовальные ленты, которые кроме положительных свойств имеют и отрицательные стороны, а именно: значительные мощности обработки шлифованием, перевод снимаемого припуска плит в пыль и невозможность ее повторного использования, дороговизна оборудования. Использование винтового фрезерования позволяет исключить эти недостатки. Снятие припуска винтовым лезвием фрезы с двумя степенями подвижности позволяет на 20% сократить расход мощности и получить элементную стружку, пригодную для по-
