CC BY
582
3. Сарафанова Л.А. Применение пищевых добавок в кондитерской промышленности. - М.: Профессия,
2010. - 224 с.
4. Толстогузов В.Б. Новые формы белковой пищи. - М.: Агропромиздат, 1987. - 302 с.
5. URL:http://www.nordspb.ru/sapp.
УДК 664.951.3 + 621.3.082.72 В.В. Селунский, В.Ю. Чурин
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО КОПЧЕНИЯ
В статье показаны преимущества и недостатки электростатического способа копчения продуктов. Дан анализ существующих установок подобного типа с учетом пригодности их к использованию в личном, домашнем хозяйстве.
Предлагается модернизировать конструкцию установки электростатического копчения путем использования выносного дымогенератора тления с неэлектрическим способом подогрева опилок. Приведены чертежи коптильной камеры и дымогенератора, а также схемы соединения его с коптильной камерой при различных способах копчения.
Представлены зависимости, позволяющие рассчитать технические и эксплуатационные характеристики модернизированной установки электростатического копчения при работе ее в автономном режиме, при питании от аккумуляторной батареи.
Показаны результаты испытаний изготовленной установки на примере копчения рыбы (пеляди) холодным способом.
Ключевые слова: установка коптильная, способы копчения, электрокопчение, дымогенератор, эффективность.
V.V. Selunsky, V.Yu. Churin ELECTROSTATIC SMOKING INSTALLATION EFFICIENCY INCREASE
The advantages and disadvantages of the electrostatic way for smoking the products are shown in the article. The analysis of existing installations of this type taking into account their suitability for use in personal, private household is given.
It is offered to modernize the electrostatic smoking installation design by means of use of the portable glow smoke generator with nonelectric way of heating the sawdust. Technical drawings of the smoke-room and smoke generator, and also the schemes for its connection with the smoke-room at various ways of smoking are given.
The dependences allowing to calculate technical and operational characteristics of the modernized electrostatic smoking installation in the process of its work in an independent mode and battery supply are given.
The results of the constructed installation tests on the example of fish smoking (syrok) in the cold way are shown.
Key words: smoking installation, ways of smoking, electrosmoking, smoke generator, efficiency.
В пищевой промышленности широко применяются копченые рыбные продукты и копченые полуфабрикаты - заготовки для дальнейшей переработки и хранения. Копчение заключается в обработке предварительно посоленного рыбного сырья органическими компонентами, образующимися при неполном сгорании (пиролизе) древесины.
В зависимости от температуры процесса различают холодное, горячее и полугорячее копчение [1, 2].
При холодном копчении температура коптильной среды не должна превышать + 40 °С, для того, чтобы белки и ферменты в такой продукции не потеряли нативных свойств (не были денатурированы).
Горячее копчение производится при температуре коптильной среды, превышающей + 80 °С (80-170 °С). Белки при такой температуре полностью денатурируют (провариваются), а ферменты теряют свою активность.
Полугорячее копчение происходит при температуре + 40...80 °С. Белки при таком способе копчения денатурированы частично, ферменты практически полностью теряют активность [2].
В зависимости от вида коптильной среды различают три способа копчения: 1) дымовое копчение; 2) бездымное (мокрое); 3) смешанное копчение.
По особенностям проведения процесса копчение можно классифицировать на: 1) естественное; 2) искусственное; 3) комбинированное.
Естественное копчение - осаждение коптильного препарата на поверхности продукта и проникновение внутрь его. Осуществляется без применения специальных технических приемов, активизируюших процесс.
Искусственное копчение - осаждение коптильного препарата на поверхность продукта и проникновение его внутрь с применением специальных технических приемов, ускоряющих процесс.
В настоящее время в основном применяется дымовое, естественное копчение. Остальные способы копчения находятся в стадии разработки и совершенствования. Сказывается и отсутствие необходимого оборудования, методик и рекомендаций.
Недостатками дымового, естественного копчения являются длительность процесса, высокая энергоемкость, загрязнение окружающей среды дымовыми выбросами.
Копчение продуктов можно производить путем осаждения частиц коптильной среды в электростатическом поле. Такой способ приготовления продуктов называется электрокопчением [1,2]. Он основан на ионизации частиц коптильного дыма или коптильного препарата при помощи коронного разряда и осаждении их на поверхность продукта, имеющего противоположный электрический заряд. С помощью этой технологии можно готовить продукты как горячего, так и холодного копчения.
Важным преимуществом электрокопчения является ускорение процесса осаждения коптильных веществ на продукт, что значительно сокращает время копчения. Кроме того, более полно используется по назначению коптильный дым (при дымовом копчении), что многократно снижает расход дымообразующего сырья (древесины). Это позволяет применять для производства дыма только высококачественную древесину ценных пород, что улучшает качество продукта. При использовании этой технологии значительно сокращаются дымовые выбросы, улучшается экология и санитария производства.
К недостатку электрокопчения можно отнести то, что продукт после окончания дымовой обработки требует дополнительной выдержки при определенной температуре и влажности, во время которой происходит его дозревание и удаление лишней влаги. Кроме того, существуют укоренившиеся традиции и привычка людей к традиционному способу копчения, что сдерживает внедрение новых технологий.
Отечественной промышленностью выпускаются установки электростатического копчения: УЭК-1 «ИДИЛЛИЯ» (рассчитанная на разовую загрузку продукта, равную 4 кг), ЭКМ-50 (разовая загрузка за один цикл копчения 50-60 кг), ЭКМ-150 (125-150 кг), ЭКм-300 (250-350 кг), «ИЖИЦА-1200» (вместимость коптильного шкафа 1,2 м 3) [2, 3]. Однако эти установки в своем большинстве, за исключением УЭК-1, не находят применения в личном подсобном хозяйстве из-за слишком высокой стоимости и производительности. Применять их экономически выгодно только в условиях массового промышленного производства продуктов.
Установка УЭК-1 «ИДИЛЛИЯ» позволяет получать при соблюдении технологии копчения высококачественные продукты. Однако она не лишена некоторых недостатков. Во-первых, при копчении трудно контролировать и регулировать температуру дыма. Это происходит из-за того, что в серийной конструкции дымоге-нератор находится непосредственно под коптильной камерой и температура дыма часто превышает допустимую, необходимую для холодного копчения (+ 30.40 °С) [2]. Во-вторых, установка потребляет из электрической сети относительно большую мощность (540 Вт) [3], значительная часть которой идет на нагрев древесного сырья для начального дымообразования. Непосредственно на электрокопчение, при включенном электронном блоке, расходуется мощность не более 60 Вт. Обеспечивая другой (неэлектрический) способ подогрева древесины, можно значительно снизить потребляемую установкой мощность. Это позволит не только экономить электроэнергию, но и даст возможность обеспечить автономный режим работы установки.
Питание электрической энергией можно осуществлять в этом случае от источника небольшой мощности, например, от источника бесперебойного питания UPS-250 (мощностью 250 Вт) и аккумуляторной батареи достаточной мощности. Автономный режим работы установки очень удобен при производстве копченых продуктов в полевых условиях, отсутствии централизованного электроснабжения.
С учетом указанных недостатков серийного устройства нами была разработана установка электростатического копчения, которая проста по конструкции и может быть изготовлена в домашних условиях или в небольшой мастерской [4]. Установка (рис.1) включает коптильную камеру 1, изготовленную из металла толщиной 0,8-1,5 мм. На дне коптильной камеры закреплена труба 2 диаметром 80.100 мм, в середине которой (снизу) вварен отрезок трубы такого же диаметра 3, предназначенный для подачи дыма. Оба конца трубы 2 закрыты, а на поверхно-
сти расположены отверстия для истечения дыма (более крупные отверстия располагаются с краю, мелкие - в центре). В торцовых стенках коптильной камеры устанавливаются проходные изоляторы 5, 8, выдерживающие высокое напряжение (не менее 30 кВ), в которых закреплен металлический стержень - рабочий электрод 6. На боковых стенках коптильной камеры располагаются коронирующие иголки 7, способствующие возникновению коронного разряда. Иголки выполнены из заостренных металлических шпилек диаметром 4 мм, закрепленных с помощью резьбового соединения на стенках коптильной камеры. Расстояние между иголками при их шахматном расположении - 50 мм, их рабочая длина (от острия до стенки камеры) - 25 мм. Сверху коптильная камера закрывается прозрачной крышкой из органического стекла 9, которая при запирании фиксируется на защелку. Для обеспечения безопасности работы предусмотрена блокировка (конечный выключатель) 4, исключающая подачу напряжения на электроды установки при открытой крышке.
Рис. 1. Установка электростатического копчения
Для производства коптильного дыма был разработан и изготовлен дымогенератор тления с косвенным подогревом (рис. 2). Его корпус прямоугольной формы 1 сварен из металла толщиной 3 мм. С одной стороны к корпусу приварены уголки 2 и 3, в которых закреплена заслонка 4. Она закрывает вход дымогене-ратора и служит для загрузки дымообразующего сырья (опилок) и регулирования подачи воздуха в зону тления. Противоположная сторона корпуса дымогенератора закрыта, а в верхней части вварена труба диаметром 60 мм для отвода дыма 5. Нагрев корпуса производится снизу с помощью паяльной лампы, газовой горелки или другим способом.
5
Рис. 2. Конструкция дымогенератора
Дым от дымогенератора в коптильную камеру подается по металлической трубе (диаметром 60 мм), от длины которой зависит температура в области копчения. Способы соединения дымогенератора с установкой УЭК-1 изображены на рисунке 3. При длине трубы, равной 1500-2000 мм и более (рис. 3,а), температура дыма в коптильной камере не превышает 30-40 °С, при этом происходит холодное копчение продукта. В том случае, когда дымогенератор располагается в непосредственной близости от коптильной камеры (рис. 3,б), температура дыма в ней становится выше 40 °С, что соответствует полугорячему или горячему копчению [2]. Интенсивность дымообразования и густота дыма в коптильной камере регулируются с помощью температуры корпуса дымогенератора, количества загруженных опилок, их влажности и степени измельчения, положения заслонки (рис. 2).
а б
Рис. 3. Схема размещения дымогенератора относительно коптильной камеры при различных способах копчения: а - холодное копчение; б - горячее копчение
Перед началом копчения подготовленный продукт (мясо, рыбу или сало) необходимо подвесить с помощью металлических крючков к рабочему электроду установки. Расстояние от продукта до стенок и дна коптильной камеры должно быть не менее 25 мм (в противном случае может произойти пробой воздушного промежутка и отключение установки). Дымогенератор соединить с коптильной камерой по схеме холодного (см. рис. 3, а) или горячего (см. рис. 3, б) копчения, засыпать подготовленные опилки и нагреть его корпус. После появления дыма отрегулировать интенсивность его поступления в коптильную камеру с помощью температуры корпуса дымогенератора и положения заслонки. Заполнение дымом камеры контролируется визуально, через ее прозрачную крышку. Высокое напряжение должно подаваться на электроды установки не постоянно, а периодически, по мере заполнения коптильной камеры дымом. На практике наилучшие результаты были получены при включении напряжения в течение 8-12 с, при паузе, во время которой камера заполнялась дымом, равной 40-60 с. При постоянно включенном высоком напряжении продукт прокапчивается неравномерно (больше - со стороны поступления дыма в коптильную камеру).
Во время испытания устройства нами проводилось холодное копчение рыбы (пеляди). Дымогенератор подключался к коптильной камере по схеме (см. рис. 3, а). Разовая загрузка составляла 1,5 кг (5 рыбы по
0,3 кг каждая). При загрузке в камеру большего количества рыбы (в паспорте установки указывается 4 кг [3]) качество продукта ухудшалось. Копчение продолжалось 12 мин с начала поступления дыма в коптильную камеру и первой подачи высокого напряжения на электроды установки.
К моменту окончания процесса рыба насыщалась коптильными веществами, однако, распределялись они неравномерно, в основном в поверхностных слоях мяса рыбы. Кроме того, из-за кратковременности дымовой обработки в рыбе не успевали произойти автолитические процессы созревания, приводящие к готовности продукта. Влажность продукта при этом составляла 65.70 %, что больше требований ГОСТа к копченым рыбным продуктам [5]. Поэтому после окончания копчения рыба подвергалась выдержке при температуре +8.10 °С и относительной влажности не выше 65 % в течение 18.24 ч. После чего продукт созревал и становился годным к употреблению.
Средняя электрическая мощность, потребляемая установкой, может быть определена как
Р Т
р _ Г эв 1 р
СР ~ -г т
тр+тП
где Рэв - электрическая мощность, потребляемая установкой при включенном высоковольтном блоке, Вт;
Тр - время подачи высокого напряжения за один цикл копчения, с;
Тп - время паузы в цикле копчения, с.
Энергоемкость копчения ІУ определится из выражения
Р ■ Т
ж = _СР------к_ (2)
60 • т3
где ІУ - расход электроэнергии на копчение единицы веса продукта (полуфабриката), Вт ■ ч / кг;
Тк - время копчения продуктов, мин;
т з - масса продукта, направляемый на копчение при разовой загрузке коптильной камеры, кг.
При работе коптильной установки в автономном режиме питание электроэнергией происходит по схеме: аккумуляторная батарея ^ преобразователь напряжения ^ блок высокого напряжения. ^ коптильная камера. Энергетический баланс процесса копчения определяется из выражения
р
ОР =—Тж- (3)
Ш •
Отсюда суммарное время работы коптильной установки в автономном режиме составит
(4)
СР
где Тік - суммарное время работы коптильной установки в автономном режиме, ч;
О - емкость аккумуляторной батареи, А ■ ч; и - напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, В;
П - коэффициент полезного действия преобразователя напряжения.
Общая масса рыбы, которую можно обработать в установке электростатического копчения в автономном режиме, равна
Т
1 и
т
■ да,
(5)
тр -
С учетом того, что загруженная сырьем установка при работе высоковольтного блока потребляет мощность Рэ = 60 Вт, время копчения составляет Тк = 12 мин, загрузка коптильной камеры т з = 1,5 кг, продолжительность включенного состояния Тр = 10 с, паузы Тп = 50 с, получим среднюю мощность при холодном копчении скумбрии Рср = 10,0 Вт, энергоемкость процесса 1У = 1,333 Вт ■ ч / кг.
Время работы коптильной установки в автономном режиме при копчении рыбы определится по формуле (4). Так, например, используя в качестве источника электрической энергии автомобильный аккумулятор емкостью 60 А ■ ч, принимая КПД преобразователя п = 0,7 [6] и учитывая, что Рср = 10,0 Вт, получим время непрерывной работы установки Т^к = 50,4 ч. За это время, согласно формуле (5), учитывая продолжительность копчения (12 мин), разовую загрузку коптильной камеры (1,5 кг), может быть обработано дымом 375 кг рыбы (пеляди).
Выводы
1. Предлагается вариант модернизации конструкции установки электростатического копчения с помощью выносного дымогенератора тления с неэлектрическим способом подогрева дымообразующего сырья.
2. Разработанная конструкция позволяет повысить качество продуктов (за счет точного поддержания температуры дымовоздушной смеси), снижает энергоемкость процесса копчения, расширяет область применения коптильной установки, с учетом возможности ее автономной работы.
3. Полученные зависимости дают возможность рассчитывать технические и эксплуатационные характеристики модернизированной установки.
Литература
1. Воскресенский Н.А., ЛогуновЛ.Л. Технология рыбных продуктов. - М.: Пищевая пром-сть, 1968. - 424 с.
2. Мезенова О.Я., Ким И.Н., Бредихин С.А. Производство копченых пищевых продуктов. - М.: Колос, 2001. - 208 с.
3. Устройство электростатического копчения УЭК-1 «ИДИЛЛИЯ»: руководство по эксплуатации. - Северодвинск: Полярная звезда, 2003. - 64 с.
4. Селунский В.В. Модернизация электростатической коптильной установки // Механизация и электрификация с. х. - 2005. - № 8.
5. Рыба и рыбные продукты. Рыба копченая, вяленая и сушеная // Государственные стандарты. - М.: Изд-во стандартов, 1997. - 154 с.
6. Букреев С.С. Силовые электронные устройства. Введение в автоматизированное проектирование. -М.: Радио и связь, 1982. - 256 с.
'--------♦-----------
УДК 663.8 В.С. Колодязная, Л.А. Байченко
О РАЗРАБОТКЕ ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ НЕКТАРОВ ДЛЯ ПИТАНИЯ ЛИЦ, КОНТАКТИРУЮЩИХ С ПРОМЫШЛЕННЫМИ АРОМАТИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
В статье обоснован выбор растительного сырья, разработаны на его основе плодово-ягодные нектары, обогащенные биологически активными веществами, предназначенные для людей, контактирующих с ароматическими соединениями, в том числе с фенолом и анилином.
Ключевые слова: плодово-ягодные нектары, растительное сырье, физико-химические показатели, органолептическая оценка, рецептура, технология.
V.S. Kolodyaznaya, L-А. Baichenko ON DEVELOPMENT OF THE FRUIT-BERRY NECTARS FOR DIET OF THE PEOPLE WHO CONTACT WITH INDUSTRIAL AROMATIC COMPOUNDS
The choice of vegetative raw materials is substantiated in the article; fruit-berry nectars enriched with biologically active substances, made for the people who contact with aromatic compounds, including phenol and aniline are developed on its basis.
Key words: fruit-berry nectars, vegetative raw materials, physical and chemical indicators, organoleptical estimation, recipes, technology.
Развитие химической промышленности и использование в быту предметов, содержащих такие распространенные ароматические вещества, как фенол и анилин, актуализирует разработку нутрицевтиков, парафармацевтиков и продуктов питания с их применением для целевого назначения. Эти продукты позволяют удовлетворить потребности населения, живущего или/и работающего в экологически неблагоприятных условиях, в макро- и микронутриентах, усиливают и ускоряют связывание и выведение ксенобиотиков и токсичных веществ из организма. На актуальность проблемы также указывает некоторые промышленные аварии, в результате которых в окружающую среду попадает значительное количество таких ароматических соединений, как бензол, нитробензол, фенол, ксилол и анилин. При строительстве типовых панельных домов, особенно в 1960-1980-е годы, в бетон для уменьшения сроков затвердевания добавляли фенолфор-
