РЕФЕРАТЫ ПО НАУКЕ И ТЕХНИКЕ
Реферат: Копчение
Копчение
Введение.
Копчение – способ консервирования соленой или подсоленной рыбы веществами неполного сгорания древесины, содержащимися в дыме или коптильных препаратах. Копченая рыба – вкусный, питательный, готовый к употреблению без дополнительной кулинарной обработки продукт со специфическим ароматом, вкусом и цветом.
В зависимости от температуры различают копчение холодное, горячее и полугорячее.
Холодное копчение ведется при температуре не выше 40 градусов, горячее копчение осуществляется при температуре от 80 до 180 градусов, а полугорячее – 50-80 градусов.
В зависимости от способа применения продуктов неполного сгорания древесины копчение рыбы подразделяют на дымовое, бездымное и смешанное.
Дымовое или обычное копчение осуществляется дымом, образующимся при неполном сгорании древесины.
Бездымное или мокрое копчение – это копчение коптильными препаратами, которые представляют собой экстракты продуктов термического разложения древесины, подвергнутые специальной обработке.
Смешанное или комбинированное копчение представляет собой сочетание дымового и мокрого копчения. При этом способе рыбу, предварительно обработанную коптильным препаратом, докапчивают древесным дымом.
Положительные стороны копчения хорошо известны: с помощью этого широко распространенного технологического приема при изготовлении разнообразной продукции из рыбы и мяса получают не только продукты, обладающие особыми привлекательными вкусовыми свойствами, но и изделия (прежде всего холодного копчения), которым присуща повышенная устойчивость к окислительным и микробиальным изменениям при хранении. Вместе с тем традиционное копчение, т.е. обработка подготовленных полуфабрикатов непосредственно древесным дымом, имеет ряд недостатков.
Одним из таких недостатков является трудность получения партий однородной готовой продукции. Отчасти это связано с невозможностью генерации однородного и стабильного по составу коптильного дыма, поскольку в дымогенераторах любых конструкций и температура, и другие условия образования дыма в локальных зонах термического разложения органической массы древесины (опилки, щепа, стружки, чурки, дрова) непрерывно изменяются, поэтому в целом возникновение собственно коптильного дыма в значительной степени носит хаотический характер.
Использование же коптильных препаратов позволяет получать готовые изделия, максимально унифицированные не только по вкусовым показателям, но и по колеру, т.е. окраске поверхности копченых продуктов в специфические цвета с глянцевито-желтым, лимонным, золотистым (для рыбных продуктов) или красновато-коричневатым (для колбас, окороков холодного копчения) оттенками.
Другим существенным недостатком копчения при помощи древесного дыма является наличие в дыме канцерогенных и токсических веществ, вредных для здоровья человека (эти вещества относятся к полициклическим ароматическим углеводородам, в числе которых 3,4-бензпирен, проявляющий наибольшую канцерогенную активность). Коптильные препараты и ароматизаторы не обладают таким недостатком, так как при их производстве используются методы, исключающие попадание вредных веществ в конечный продукт.
Способы изготовления коптильных препаратов.
Основными источниками для производства коптильных жидкостей, коптильных препаратов или концентратов коптильного дыма, предназначенных для замены обычного (дымового) копчения, являются органические соединения, получаемые при медленном или форсируемом термолизе древесины при условии неполного окисления (горения) органической массы древесины. При этом используют преимущественно древесину лиственных пород, лишь в отдельных случаях применяют древесину хвойных пород, которую при этом подвергают специальной обработке. В отдельных разработках предлагается использовать не древесину, а специфические источники сырья, например лигнин или целлюлозу.
Крайне нежелательно использовать в качестве основного источника подсмольную воду, образуемую при сухой перегонке древесины любых пород, из-за содержания в этом случае среди продуктов термолиза веществ, не свойственных натуральному коптильному дыму – полимерных соединений, фенолов и других веществ, обладающих иными сенсорными и токсикологическими свойствами по сравнению с аналогичными соединениями, образующимися при неполном окислении (горении) древесины.
В качестве ингредиентов синтетических коптильных препаратов могут быть применены как отдельные фракции и соединения, найденные в натуральном коптильном дыме, так и отдельные чистые реактивы при условии соблюдения гигиенических требований (отсутствие токсических свойств).
Обилие коптильных препаратов, коптильных жидкостей и коптильных эссенций, а также иных коптильных средств, которые предлагаются промышленными и торговыми фирмами в различных странах мира для изготовления пищевых копченых продуктов, прежде всего необходимо каким-то образом классифицировать. Это можно сделать, учитывая и технологию приготовления соответствующего коптильного средства, и основной источник исходного сырья для их производства, и способ применения.
Так как лучшим исходным сырьем для производства коптильных жидкостей и коптильных препаратов являются конденсаты древесного дыма, получаемые при определенных условиях пиролиза древесины и подвергаемые соответствующей обработке, нецелесообразно при классификации коптильных препаратов исходить из природы сырья, из которого они вырабатываются.
Чрезмерное разнообразие технологических приемов, используемых при изготовлении коптильных препаратов, также не позволяет принять в качестве основы классификации технологию их производства. Поэтому все имеющиеся коптильные препараты было бы правильно подразделить на следующие основные категории:
- коптильные препараты, изготавливаемые из конденсатов древесного дыма, предназначенные для обработки пищевых продуктов с поверхности. Пригодны для производства рыбы холодного и горячего копчения, консервов типа «Шпроты в масле», свинокопченостей, сырокопченых и полукопченых колбас и т.п.;
- коптильные препараты, изготавливаемые из конденсатов дыма и преимущественно используемые для целей копчения путем введения их в продукт на различных стадиях технологического процесса его производства. Рекомендуются при производстве различного рода формованных и структурированных изделий из рыбы и мяса, консервов различных видов, пастеризованной ветчины в банках и др.;
- коптильные препараты, которые изготавливают из сырья, полученного иным способом, нежели при образовании коптильного дыма при пиролизе древесины, а также путем неполного горения (т.е. так же, как и древесный дым, но не из целой древесины, а из составных частей древесины – лигнина, целлюлозы или другого материала). Для определения области их применения требуются специальные технологические эксперименты;
- прочие коптильные средства, точнее, добавки, придающие продуктам (изделиям из мяса, рыбы, плавленому сыру, суповым приправам, соусам, томатной пасте и т.п.) аромат и привкус копчения.
Для получения продуктов пиролитического разложения древесины могут быть применены любые процессы, обеспечивающие образование продуктов термического распада органической массы древесины, аналогичных или близких к продуктам, получаемым при естественном неполном сгорании (тлении) древесных опилок.
Оптимальными условиями, обеспечивающими максимальный выход полезных коптильных веществ при ограниченном количестве вредных (типа канцерогенных полициклических соединений) и нежелательных (балластных) компонентов, являются условия, при которых одновременно происходят умеренные процессы термического разложения лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы древесины и частичного (неполного) окисления возникающих продуктов термического разложения. Указанные условия обеспечиваются в первую очередь температурными параметрами деструкции органической массы древесины и скоростью отвода образующихся коптильных компонентов из зоны термолиза и окисления.
Коптильные препараты, которые производят, растворяя в воде химически чистые реагенты, имеют обычно сравнительно простой состав из ограниченного количества компонентов. В одном из таких препаратов под названием «Составы для придания мясным продуктам вкуса и аромата копчености» содержится всего 16 компонентов.
Технология производства такого рода коптильных составов является сравнительно простой и сводится к растворению в воде или 1 %-ном водном растворе этилового спирта указанных химически чистых реагентов в необходимой пропорции и последующей фасовке (розливу) в стеклянные емкости.
Методы использования коптильных препаратов и ароматизаторов.
Различают два метода придания рыбе и прочим пищевым объектам свойств копченой продукции: путем обработки в дымовоздушной среде (обычное копчение) и обработка коптильным препаратом (бездымное копчение).
Основным методом копчения рыбы в настоящее время является дымовое копчение. При этом методе обработки эффект копчения достигается за счет попадания на поверхность рыбы под действием многочисленных факторов, например центробежных сил, седиментации, броуновского движения, конденсации паров, абсорбции в поверхностном слое влаги и пр., коптильных компонентов дыма и дальнейшего их проникновения в толщу, сопровождающегося специфическими реакциями взаимодействия с химическими составляющими продукта. Отличительными чертами обычного копчения являются длительность термической обработки и достигаемые при этом ярко выраженные свойства копченого продукта – интенсивная окраска поверхности, приятные дымовые вкус и аромат копчености.
Бездымное копчение основано на применении коптильных препаратов. Оно может осуществляться либо путем погружения рыбы в раствор коптильной жидкости с последующей термической обработкой, либо в процессе термической обработки средой из мелкодиспергированной или парообразной коптильной жидкости. В первом случае попадание коптильных компонентов в рыбу происходит диффузионным путем, во втором – по аналогии с обычным дымовым копчением.
В зависимости от типа используемых коптильных препаратов (раствор коптильных компонентов в воде, концентрат веществ, обладающих ароматом копчения и т.д.), вида изготавливаемого продукта (изделия холодного или горячего копчения из мяса или рыбы, сыр, консервы и др.), а также характера взаимодействия коптильного средства с обрабатываемыми продуктами могут быть применены следующие технологические приемы:
- добавление коптильного препарата непосредственно в продукт;
- выдерживание предварительно подготовленного изделия в коптильной жидкости:
- инъекция коптильного препарата в толщу продукта;
- орошение поверхности изделий раствором коптильного препарата;
- обработка продукта в коптильной камере тонкодиспергированным препаратом;
- обработка продукции в коптильной камере в парах коптильного препарата.
Добавление препарата непосредственно в продукт.
Этот технологический прием используется при изготовлении такой продукции, как различные формованные или структурированные рыбные изделия, а также при изготовлении сосисок, сарделек или вареных колбас, в производстве разнообразных консервов, некоторых видов сырных изделий.
При использовании данного приема необходимы гарантированная чистота коптильного препарата при полном отсутствии в его составе компонентов типа 3,4-бензпирена или других полициклических ароматических углеводородов, обладающих бластомогенным действием, и хорошее перемешивание препарата по всей массе продукта.
Способ исключительно прост, не требует каких-либо специальных устройств, обладает высокой рентабельностью. При его применении отпадает необходимость в обычном коптильном оборудовании (дымогенераторное хозяйство, специализированные коптильные камеры, системы рециркуляции, устройства для очистки и улавливания дымовых выбросов коптильных печей).
Данный способ является наиболее экономичным по сравнению со всеми другими способами бездымного копчения, кроме того, он обеспечивает наилучшие условия труда рабочих, занятых в производстве копченых изделий, максимальное благополучие готовой продукции по санитарно-гигиеническим показателям.
Недостатком способа является ограниченное применение (преимущественно при производстве изделий типа вареных колбас или сосисок, а также отдельных видов мясных и рыбных консервов).
Для изготовления копченых продуктов, характерным признаком которых является колер – окрашивание с поверхности в привычный для потребителя золотистый (копченая рыба) или коричневый цвет (мясные копчености), данный способ непригоден.
Выдерживание в водном растворе коптильного препарата.
Выдерживание изделий в коптильной жидкости является одним из самых первых способов бездымного копчения. Положительные стороны способа – известная простота в выполнении и универсальность (пригоден для любых изделий из рыбы или мяса) – позволяют придавать обрабатываемым изделиям как вкус и аромат копчения, так и колер.
Последовательность обработки изделий коптильным препаратом следующая: посоленную предварительно рыбу после обвязки шпагатом или нанизывания на прутки (шомпола) погружают на несколько секунд в водный раствор коптильного препарата, находящийся в какой-либо емкости, например тележке из нержавеющей стали; выдерживают некоторое время (в зависимости от величины рыбы и вида изделия), после чего подвергают либо пропеканию, либо провариванию, либо провяливанию, либо дополнительной обработке древесным дымом в коптильной камере.
Однако производство рыбы холодного копчения с применением докапчивания дымом, практикуемое, например, при использовании коптильного препарата МИНХ, ни в коей мере нельзя отнести к бездымным способам копчения, поскольку все недостатки, присущие способам, связанным с использованием древесного дыма, остаются без каких-либо изменений.
Описываемый способ, называемый также иммерсией (т.е. обработкой погружением), несмотря на кажущуюся простоту, имеет существенные недостатки. Среди них можно выделить такие, которые сказываются на качестве изготовленной продукции:
- колер бледнее, чем у продукции, выкопченной дымом, при хранении он становится еще более слабым, в отдельных экземплярах характерная окраска кожного покрова копченой рыбы даже полностью исчезает;
- рыба хуже хранится, ее поверхность увлажняется;
- в отдельных экземплярах готовой продукции чрезмерно выражен основной оттенок запаха исходного коптильного препарата Вахтоль, при обработке обезжабренной рыбы коптильный препарат проникает в брюшную полость, при хранении он вытекает, также увлажняя поверхность рыб.
Инъекция коптильного препарата в толщу продукта.
Этот прием предложен преимущественно для изделий типа пастеризованной ветчины в банках и окороков, хотя с успехом может быть применен при производстве, например, копченой рыбы осетровых пород, а также рыбы средних и крупных размеров других пород (в этом случае в сочетании с последующей обработкой «красящими» коптильными препаратами их поверхности).
Способ обеспечивает получение стандартной по содержанию посолочных и коптильных ингредиентов готовой продукции.
Оптимальным следует признать способ инъекции коптильного препарата совместно с посолочным рассолом, в который его добавляют от 0,2 до 1,0% (в зависимости от концентрации коптильных компонентов в самом препарате, а также в зависимости от желательной степени прокопченности продукта, или, другими словами, степени выраженности аромата и вкуса копчения в готовых изделиях). Требования к коптильным препаратам аналогичны требованиям, которые предъявляются к препаратам, вводимым непосредственно в продукт.
Орошение (разбрызгивание) коптильным препаратом.
При обработке изделий орошением коптильным препаратом раствор коптильного препарата направляют на продукт.
Недостатком обработки изделий орошением коптильным препаратом является то, что для практического претворения данного способа необходимы специальное оборудование, большой расход коптильного препарата, ректификация коптильной жидкости и утилизация ее после многократного использования.
Обработка тонкодиспергированными коптильными препаратами.
Основное условие рассматриваемого способа – очень тонкое диспергирование раствора коптильного препарата; размеры основной массы частиц должны быть 10-40мкм, размеры остальных, более крупных, частиц не должна превышать 150 мкм. Другими словами, при этом способе взаимодействие коптильных компонентов с продуктом осуществляется главным образом в результате так называемых радиометрических сил (броуновское движение), а также под действием сил гравитации и центробежных сил.
При обработке продуктов этим способом образующиеся струя, факел или облако диспергированного коптильного препарата направлены не в сторону продукта, а в свободную зону камеры, например над изделиями. Созданная таким образом аэрозольная система в какой-то степени напоминает аэрозольную систему дыма, однако во вновь образованной коптильной среде нет смолистых веществ, полностью или почти полностью (в зависимости от чистоты исходного раствора коптильного препарата) отсутствуют канцерогенные (типа ПАУ) или проканцерогенные (типа нитрогазов) вещества.
Определенные затруднения, с которыми могут столкнуться производственники, применяя этот способ, состоят в том, что для получения хороших, стабильных результатов применительно ко всем единицам всей партии обрабатываемых продуктов необходимо достаточно свободное размещение их в камере (в противном случае не будет обеспечен нормальный равномерный контакт продукции и коптильной среды), что в свою очередь снижает коэффициент полезного использования, а следовательно, и производительности коптильных камер.
Обработка аэрозольной коптильной средой.
Коптильный препарат сравнительно легко может быть превращен в пары (если он состоит преимущественно из летучих соединений), либо в коптильную среду, максимально приближающуюся к дыму, предназначенному для горячего копчения.
С этой целью тонкодиспергированный (средний размер частиц не должен превышать 140-150 мкм) коптильный препарат направляют в зону нагретого воздуха в самой камере или вне камеры. Например, на участке калорифер – коптильная камера копчение осуществляют, применяя рециркуляцию паровой коптильной среды. Это позволяет снизить расход коптильного препарата до минимума. Помимо положительных сторон, которые указаны для предыдущего способа, обработку рыбы и других продуктов в парах коптильного препарата можно осуществлять в обычных коптильных камерах, в которых возможно применение рециркуляции коптильной среды с размещением обрабатываемых изделий так же, как это принято при традиционном копчении (древесным дымом).
Эти многочисленные преимущества данного способа бездымного копчения позволяют считать его одним из самых перспективных способов производства копченой продукции.
Известные ограничения для использования данного способа в коптильном производстве связаны лишь с качеством коптильных препаратов: они не должны содержать большого количества сухих веществ и не должны обладать повышенным корродирующим эффектом к металлам.
Физико-химические свойства коптильных препаратов.
Химический состав дыма.
Распространенное ныне копчение рыбы предполагает использование в процессе тепловой обработки в качестве рабочей среды дыма (дымо-воздушной смеси). Дым – типичный аэрозоль, образующийся в результате частичной конденсации газообразных продуктов термического разложения различного древесного материала. Как всякий аэрозоль, дым состоит из двух частей: капельно-жидкой (дисперсной) фазы и газа (дисперсионная среда). При этом к капельно-жидкой фазе, как правило, относятся достаточно крупные частицы смолы и сажи, а также летучей золы. Для обработки рыбных и мясных продуктов применяют так называемый «технологический дым» - дым, обладающий определенными физическими, физико-химическими и химическими характеристиками. Качество дыма можно определить путем оценки качества готовой продукции. Однако это косвенная оценка, так как влияние на качество готовой продукции оказывают также химический состав сырья и технологические режимы (параметры) обработки. Технологические свойства дыма зависят от его химического состава и прежде всего от степени насыщения ароматическими веществами. Во время копчения многочисленные компоненты дыма попадают в обрабатываемый продукт и обеспечивают его консервацию, ароматизацию и нужную окраску. Предполагается, что в этих процессах должны принимать участие лишь 10% из 5000 компонентов, регистрируемых в дыме. В настоящее время идентифицировано более 200 химических соединений дыма, участвующих в процессе копчения. К ним относятся в основном коптильные компоненты фенольной группы, карбонильные соединения (альдегиды и кетоны), кислоты, производные фурана, лактонов, полициклических ароматических углеводородов, спиртов и эфиров.
Наиболее полно исследована роль (в процессе придания продукту специфических свойств) трех групп органических веществ: фенолов, кислот и карбонильных соединений.
Фенольные соединения дыма способствуют в основном формированию аромата и вкуса копчености у обрабатываемого продукта.
Установлено, что выразительность аромата копчености на 66% связана с присутствием в продукте фенолов, тогда как роль карбонильных соединений в этом ограничивается: 14 и 20% приходится на все остальные коптильные компоненты.
Среди многочисленных фенолов исследователи выделяют отдельных представителей этого класса, по их мнению, наиболее активно способствующих образованию аромата и вкуса копчености.
Считается, что такими «активными компонентами» из фенольных соединений являются гваякол, 4-метилгваякол и 2,6-диметоксилол (сирингол). Однако аромат композиции, составленный только из этих трех фенолов, смешиваемых в тех же пропорциях, в каких они выделены из конденсата дыма, лишь весьма отдаленно напоминал дымовой аромат исходного конденсата.
Помимо гваякола, метилгваякола и сирингола в процессе формирования аромата продукта принимают активное участие такие фенольные соединения, как эвгенол, крезолы, ксиленолы и ряд других веществ.
В копченой рыбе, обработанной дымом или коптильным препаратом, доминируют метилгваякол, затем гваякол, фенол и крезолы. Постоянное присутствие гваякола в копченых изделиях, по мнению ученых, делает возможным использовать его в качестве «индекса копчения».
Тем не менее, запах растворов, приготовленных из фенолов, ранее идентифицированных в конденсатах дыма, отличался от исходных дымовых конденсатов по оттенкам и интенсивности. Это дает основание считать, что для полного воспроизведения аромата необходимы помимо фенолов другие химические соединения, способствующие в какой-то мере формированию запаха копчености.
Аромат копчения усиливается и приобретает наиболее выразительный характер при добавлении к фенольной композиции карбонильных соединений и других химических веществ. Установили, например, что активное участие в образовании аромата копчения принимают такие органические вещества, как фураны и лактоны, а также создающие специфический запах оксиметилциклопентанол и мальтол. Сочетание фенольных соединений обуславливает хорошо выраженный аромат копчения без каких-либо посторонних оттенков. В случае сочетания фенольной фракции с карбонильными соединениями возникает отчетливо выраженный аромат копчения с пряными оттенками. Так же сильно выражен аромат копчения с оттенками жженого сахара при соединении в одну композицию фенолов, карбонильных и некарбонильных веществ.
Карбонильные соединения усиливают отчасти аромат копчености, но основная их роль в процессе копчения заключается в образовании характерной окраски. Механизм цветообразования представляется серией неферментных реакций, подобных реакциям Майара, с той лишь разницей, что продукты реакций, дегидрированные эфирные углероды, возникающие в процессе генерации дыма, пригодны для прямого контакта с аминогруппами белков продуктов.
Карбонильные соединения, преобладающие в коптильном дыме и вступающие во взаимодействие с белком, - это формальдегид, глиоксаль, фурфурол, ацетон, оксиацетон, диацетон, гликолевый альдегид и метилглиоксаль, причем два последних характеризуются как активно участвующие в реакции цветообразования. Установлено также, что глиоксаль и кротоновый альдегид при взаимодействии с растворами аминокислот способствуют возникновению интенсивной окраски, диоксиацетон и ацетоальдегид умеренно активны, а формальдегид и ацетон вообще не принимают участия в данной реакции.
Сравнительно недавно в дыме при помощи масс-спектрометра идентифицированы кониферовый и санапалевый альдегиды. Данные химические вещества реагируют с белком продукта, придавая ему оранжевый оттенок, характерный для копченых изделий. Развитие окраски продукта связано с ростом карбонильных групп, вступающих во взаимодействие с белком продукта. Интенсивность окраски зависит от ряда факторов, таких, как, например, рН среды, t и т.д. Окраска продукта усиливается под действием света и кислорода, с изменением рН среды в щелочную сторону, с повышением температуры рабочей среды и продолжительностью ее воздействия на исследуемый объект.
Реакция покоричневения под действием карбонильных соединений сопровождается и нежелательным эффектом – деградацией (разрушением) аминокислот белка. Отмечено уменьшение количества аминокислот, и в частности лизина в белке продукта, выкопченного дымом или обработанного коптильными препаратами.
Летучие кислоты (С1-С6), присутствующие в дыме и коптильных препаратах, играют в основном вспомогательную роль, способствуя в комплексе с фенолами и карбонильными соединениями созданию у обрабатываемого продукта определенных вкусовых свойств.
Свойства коптильных препаратов
Химический состав.
Внутригрупповой состав коптильных препаратов весьма разнообразен, например состав только 12 препаратов, содержащих воду, может колебаться в весьма широких пределах:
Вода – 11-92%, Фенолы – 0,2-2,9%, Кислоты – 2,9-9,5%, Карбонильные соединения – 2,6-4,6%.
Представление о соотношении этих основных групп органических компонентов в отдельных зарубежных коптильных препаратах и коптильных жидкостях можно получить из данных табл.1: Таблица 1
Соотношение основных групп органических компонентов в коптильных препаратах и жидкостях
| Препарат | Общее содержание | Соотношение | ||
| Фенолов г/кг | Кислот мг/г | Карб.со- ед, мг/г | ||
| Копт. жидк. на основе дыма из американского орешника | 5,54 | 32,66 | 15,8 | 1:5,9:2,9 |
| То же на основе концентрата дыма другой древесины | 4,06 | 3,73 | 7,4 | 1:0,9:1,8 |
| Жидкий дым – 062 | 57,54 | 10,56 | 168,0 | 1:0,2:2,9 |
| Жидкий дым – 063 | 4,62 | 6,44 | 15,6 | 1:1,4:3,4 |
| Конденсат дыма из дымоген-ра Эстром |
| |||
