Массопередача коптильных веществ в технологиях бездымного копчения рыбных продуктов Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

ше со-ер час-форму

¡ает за-ясперс-сырья. .иентов ассмат-аия не эуктив-зца из-

сности

(ГДИТЬ о

деления экупно-¡естных ¡я обра-шя 13], зия, по ¡направ-работки мельче-иракте-

>1М, т.е.

гоодных различает те аны на ленного

рбработ-^аракте-1ЫХ ком-:охраня-

яого ме-:ходного лизации шем из-5ъему, а урно-ме-рактери-

криораз-йвляется го режи-ерсности .области области [1]. При яки дис-дробион-:ре нара-

лх темпе-зрмаций)

характе-х услови-ззличные ость мас-:тиц рыб-ана урав-

нением Вейбула. Различие дисперсных характеристик компонентов рыбного сырья дает предпосылки для осуществления их криоразделения из общей совокупности тонкоизмельченных частиц.

ЛИТЕРАТУРА

1. Фатыхов Ю.А., Эрлихман В.Н. Применение криотехнологий в пищевой промышленности // Холодильное дело. — 1997. — № 4. — С. 26-28.

2. Рогов И.А., Горбатов A.B., Свинцов В.Я. Дисперсные системы мясных и молочных продуктов. — М.: Агро-промиздат, 1990. — 320 с.

3. Илюхин В.В. Физико-технические основы криоразделения пищевых продуктов. — М.: Агропромиздат, 1990. — 207 с.

4. Фатыхов Ю.А., Рулев В.И. КТИРПХ предлагает / / Рыбное хоз-во. — 1993. — № 2. — С. 32-33.

Кафедра пищевых и холодильных машин

Поступила 28.10.97

664.951.3

МАССОЛЕРЕДАЧА КОПТИЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ТЕХНОЛОГИЯХ БЕЗДЫМНОГО КОПЧЕНИЯ РЫБНЫХ ПРОДУКТОВ

О.Я. МЕЗЕНОВА

Калининградский государственный технический университет

До сих пор в технологиях бездымного копчения рыбы режимы устанавливались преимущественно экспериментально, на основе визуальных наблюдений, без серьезных попыток их формализации. В настоящее время эмпирически описаны, причем только в технологии дымового копчения, лишь процессы сушки и диффузии фенолов, при этом практически не учтены многообразие и вариабельность факторов сырья и среды. Массопередача при обработке рыбы водными растворами препаратов во многом зависит от способов их нанесения, химической активности компонентов рыбы и среды, жесткости технологической обработки (посол, степень обезвоженности и др.) [1-3].

Цель нашей работы — установление и математическое описание массопередачи коптильных веществ в технологиях бездымного копчения при взаимодействии коптильного препарата с рыбой.

Методически организация исследований была сведена к модельным экспериментам на основе общепринятых методов планирования и обработки данных с учетом априорной информации.

Объектами исследования служили модельные ’’колбаски” из фарша трески в различных оболочках (из кожи различных рыб, натуральные, искусственные). Треску выбрали потому, что ее мышечная ткань наиболее объективно передает так называемую ’’точку отсчета” в моделировании факторов жирности, активности ферментов. Варьирование численными значениями факторов в моделях осуществляли путем добавления заданных количеств поваренной соли, пищевого жира рыб и комплекса пищеварительных ферментов Панзином-форте (Германия) с широким диапазоном оптимума pH.

Основными методиками в исследовании откликов являлись: проникновение коптильных компонентов — бумажная хроматография с 2,6-дихлор-хинонхлоримидом;

активность тканевых ферментов — прирост количества продуктов гидролиза белка на основе формольного титрования;

активность компонентов коптильного препарата

— расчетный метод на основе их химической формулы;

химический состав продукта — стандартные методы.

При определении основных зависимостей мас-сопереноса в бездымном копчении рыбопродукции исходили из следующей совокупности массообменных процессов в системе [4]:

адгезия коптильных компонентов к поверхности рыбы:

адсорбция коптильных веществ (поглощение их пористой структурой ткани без изменения химической природы);

диффузия (перемещение под действием броуновского движения);

хемосорбция или хемодиффузия (взаимодействие коптильных компонентов с компонентами рыбы с потерей их химической природы);

распределение коптильных компонентов в водно-жировой структуре рыбы в соответствии с их коэффициентами диссоциации в двойных системах.

При этом учитывали встречный массоперенос влаги.

Совокупность данных процессов объективнее всего можно охарактеризовать коэффициентом массопередачи К.

Основными внешними факторами, влияющими на К в системе бездымного копчения рыбы, без учета химических эффектов, являются:

П — периодичность нанесения коптильного препарата (количество раз), средний диапазон варьирования от 1 до 5;

/ — толщина ’’кожи”, где под ’’кожей” подразумеваются все препятствия перемещению компонентов, диапазон — от 0,001 до 0,0001 м;

Т — температура сушки, диапазон изменения от 20 до 150 °С.

Анализ полученных экспериментальных данных на моделях позволил формализовать определение К в виде зависимости

\ё К, =-6,044 + 0,82 1ёП - 0,75 1? I + 0,29 ^ Т,

где К1 — коэффициент массопередачи под действием внешних факторов. Внутри заданной области исследований пределы существования К., согласно зависимости: от 0,005 до 0,22 м/с.

С учетом факторов химического состава сырья и встречного массопереноса при сушке, количественно определяемых в виде факторов Ф1 и Ф2, коэффициент массопередачи определяют по формуле

ИЗВЕ

К = КХФХФ2,

где и Ф2 — соответственно факторы диффузионно-сорбционных и хемосорбци-онных процессов в системе.

В качестве основных параметров, влияющих на диффузионно-сорбционные процессы под кожей рыбы, были учтены массовые доли жира Ж, соли S, удаляемой при сушке влаги Д W, %.

Области определения фактора Ф,: Ж 0—30%; S 0-10%; AW 2-20%.

Основными параметрами, обусловливающими хемосорбционные взаимодействия, в результате которых возрастает разность концентрации коптильных компонентов, являются:

АКК — активность коптильных компонентов (АКК = /фСф + /аСа + /кСк, где / и С -соответственно индексы активности и концентрации фенольных, альдегидных и кислотных веществ препарата, определяются в условных единицах;

АТФ — активность тканевых ферментов рыбы, мкмоль/(г-ч) (чем выше АТФ, тем больше активных веществ в виде аминокислот и полипептидов встречается на пути ’’движения” коптильных веществ);

Й.ч. — йодное число жира рыбы, г/100 г жира (чем меньше Й.ч., тем более устойчив жир к гидролизу и окислению с образованием радикалов, активно взаимодействующих с фенолами и фено-лальдегидами).

Области определения фактора Ф2: АКК 26 - 50 усл.ед.; АТФ 0,1 - 1,2 мкмоль / (г • ч); Й.ч. 120

- 220 г/100 г жира.

Получена следующая формула расчета фактора сорбционно-диффузионного массопереноса:

Ф, = 1 + 0,015 Ж - 0,0125 S - 0,0135 Д W.

Пределы существования Ф{ 0,6 - 1,5, где нижнее значение характерно для тощего крепко соленого и сильно обезвоживаемого сырья, а верхнее

— для жирной слабосоленой и практически не обезвоживаемой рыбы.

Формула расчета фактора химических взаимодействий

Ф2 = 1 + 0,062 АТФ + 0,0023 АКК + 0,00012 Й.ч

Пределы определения Ф2, обусловленные особенностями состава сырья и коптильной среды, 1,08 - 1,21.

Таким образом, с учетом всех факторов коэффициент массопередачи К будет варьироваться в пределах 0,0032 - 0,4 м/с.

В соответствии с физическим смыслом коэффициента массопередачи его определение сводится к формуле

К = Мф / F?tAC,

где Мф — количество коптильных веществ на поверхности рыбы, кг/м ;

F — площадь поверхности продукта, м2; ï — продолжительность контакта, ч;

ДС — разность концентраций коптильных веществ на поверхности и внутри продукта, кг/м .

Так как Fp можно определить через массу рыбы М в зависимости от формы ее тела, Т7 составляет 0,11 - 0,15 М , то вместо Рр в формулу определения К удобнее ввести показатель массы рыбы М , при этом коэффициент для большинства рыб с торпедообразной формой тела (сельдь, салака, скумбрия) равен 0,12. Тогда

К = Мф / 0,12 ЛудС.

С учетом характеристик коптильного препарата и рыбы можно вести расчет концентрации коптильных веществ в мясе рыбы Сн в зависимости от времени обработки по формуле

См = 1( 0,1 - 0,15 ) МрАСК. '

Подставляя поэтапно продолжительность обработки (например, через 1 ч), высчитывая при этом падающее значение концентрации, можно вести расчеты в динамике степени прокопченности мяса рыбы.

Например, при адгезионном способе холодного копчения филе скумбрии на основе коптильного геля из крахмала и препарата ВНИРО с последующей сушкой при 24 °С кинетика накопления фенольных веществ в мясе со стороны кожи будет следующей (через 1 - 10 ч): 0,02; 0,04; 0,065; 0,08; 0,10; 0,11; 0,13; 0,15; 0,18 мг% и т.д. Соответствующая кинетика со стороны мяса: 0,12; 0,25; 0,31; 0,37; 0,41; 0,53; 0,62; 0,78; 0,91; 1,06 мг% и т.д. Таким образом, со стороны мяса массоперенос интенсивнее в 5—15 раз, в зависимости от продолжительности сушки после нанесения коптильного геля. Эти данные хорошо согласуются с картиной массопереноса, полученной с помощью бумажной хроматографии с применением 2,6-дихлорхинон-хлоримида.

Достоверность полученных по данным зависимостям результатов подтверждена сравнением экспериментальных и расчетных значений концентраций коптильных веществ по фенольному числу с помощью критерия Стьюдента. При этом модельные образцы были приготовлены с оболочками из кожи трески; основные показатели внутреннего содержимого: Ж4%, 5 4%, АТФ 0,5 мкмоль/(г-ч), АКК 60 уел. ед., Й.ч. 150 г/100 г жира, а температура внешней сушки Т 32°С. Расчетное значение критерия Стьюдента Ї = |д|шах/5 = 1,3 при значении табличного, с вероятностью вывода 95%, іт = 3,5.

Использование полученных зависимостей в практике позволяет получать предварительную информацию по продолжительности массопередачи в бездымном копчении до заданной степени прокопченности рыбы при известных параметрах процесса и сырья, а также степени прокопченности при известных продолжительности и технологических факторах. Данные зависимости также можно считать научным обоснованием введения элементов управляемости и эффективности на этапе собственно копчения рыбы в части массопереноса.

ВЫВОДЫ

1. Установлены соотношение и характер основных процессов массопереноса в технологиях рыбопродукции бездымного копчения. Определены кон-

крет:

ента

комп

возд^

бцио

2.

ноет:

врем

торо]

НИЯ]

равн

рат.

Hî мясг| врем знач с исг по pi прои

Кг

тала

мясн

трак

С і

телы

ХИМН

oj

ятияі

351

профі

Tej

у рыбы гавляет ределе-ібьі Мр, рыб с салака,

епарата ш коп-юсти от

I

гь обра-

ри этом

о вести

ти мяса ■ ,

. ;-V'

лодного ' і

ильного

следую-

ния фе-

и будет

55; 0,08;

ветству-

!5; 0,31;

% И т.д.

»перенос

продол-

'ИЛЬНОГО

артиной

шжной

фХИНОН-

зависи-

ием экс-

эдентра-

числу с

модель-

жами из

треннего

ль/(г-ч),

а темпе-

шачение

1,3 при

ода 95%,

остей в

ьную ин-

»редачи в

прокоп-

х процес-

ости при

гических

жно счи-

лементов

пе собст-

юса.

кретные математические зависимости коэффициента массопередачи (по фенольному числу) от комплекса факторов (сырья, препарата, внешнего воздействия) с учетом в нем диффузионных, сорбционных и химических составляющих.

2. Предложен метод оценки степени прокопчен-ности рыбопродукции бездымного копчения по времени процесса в зависимости от основных факторов процесса копчения, а также метод определения продолжительности массопередачи до момента равновесия в системе рыба—коптильный препарат.

ЛИТЕРАТУРА

1. Горохов Ю.И., Курко В.И. Сорбция фенолов при копчении / Исследования по технологии рыбных продуктов. — М.: ВНИРО, 1986. — С. 35-44.

2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. — М.: Химия, 1971. — 784 с.

3. Проскура Ю.Д. Влияние влажности топлива, коэффициента избытка воздуха и других параметров на физико-хи-мическое состояние коптильного дыма. — Владивосток: Дальневост. кн. изд-во, 1969.

4. Rusz I. Physical and chemical processes in the production and application of smoke / / Pure and Applied Chemistry. _ 1984. — 49. — № 11. — P. 1639-1648.

Кафедра технологии рыбных продуктов

Поступила 17.11.97

РЕКЛАМА * ОБЪЯВЛЕНИЯ * РЕКЛАМА

На кафедре технологии мясных и рыбных продуктов КубГТУ разработан способ обработки мяса животных, выбракованных из стада по возрасту (7—9 лет). Способ основан на кратковременном выдерживании мяса II категории в среде диоксида углерода, что позволяет значительно повысить органолептические показатели и усвояемость продуктов, изготовленных с использованием обработанного новым способом сырья. Заказчику передаются рекомендации по реализации способа в промышленных условиях, описание аппаратурной схемы, ’’ноу-хау” процесса.

Кафедра технологии мясных и рыбных продуктов КубГТУ совместно с КНИИХП разработала нормативную документацию на производство сбалансированных по составу растительномясных консервов Ассорти с использованием нута, моркови, говядины (20—30%), С02-экс-трактов и других компонентов.

С использованием компьютерных методов проектирования разработаны рецептуры расти-тельно-мясных консервов (Солянка с мясом, Первое обеденное блюдо с мясом) с заданным химическим составом и гарантированным содержанием ценных компонентов.

Оформление договоров на передачу разработок заинтересованным организациям и предприятиям производится по адресу:

350072, Краснодар, ул. Московская, 2, комн. Г 416, зав. кафедрой ТМ и РП, профессор КАСЬЯНОВ Г.И.

Телефон 55-10-45, доп. 2-71, 3-71.

ер основах рыбо-іеньї кон-