автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Получение коптильных препаратов и их применение в технологии копчения гидробионтов

Президиум ВАК Рос:,

(решение от" " ^СсМ 19 Ш.//1У.У? присудил ученую степень ДОКТС1

__■ . __наук

Начальник управления ВАК России

Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет

На правах рукописи УДК 664.951.3

КИМ Эдуард Николаевич

ПОЛУЧЕНИЕ КОПТИЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИИ КОПЧЕНИЯ ГИДРОБИОНТОВ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных

и рыбных продуктов

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научные консультанты:

доктор технических наук

Курко В.И.

доктор технических наук Слуцкая Т.Н.

ВЛАДИВОСТОК 1998

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1. Научные и практические предпосылки бездымного копчения 10

1.1. Современный технический уровень коптильных препаратов 10

1.2. Применение коптильных препаратов 17

1.3. Способы получения коптильных препаратов 27

2. Объекты и методы исследований 41

2.1. Структура проведения исследований 41

2.2. Методика проведения исследований 42

2.3. Методы оценки качества коптильных средств и копченой продукции 69

3. Обоснование принципов регулирования качества продуктов бездымного копчения 79

3.1. Химическая природа аромата и вкуса копчения 79

3.2. Окрашивание поверхности обрабатываемых продуктов 103

3.3. Химические и биохимические изменения в копченом продукте 112

4. Обоснование принципов получения коптильных препаратов 124

4.1. Химическая и физико-химическая характеристика коптильного дыма и дымовых выбросов коптильных камер 124

4.2. Получение водных конденсатов дыма в регулируемых условиях 133

4.3. Изменение химического состава водных конденсатов дыма при хранении 146

5. Разработка технологий коптильных препаратов 161

5.1. Технология коптильного препарата из дыма 161

5.2. Технология коптильного препарата из дымовых выбросов коптильных камер 182

5.3. Технология коптильного масляного ароматизатора 199

6. Обоснование технологий бездымного копчения гидробионтов 218 6.1. Обоснование технологии копченой рыбы 218

6.2. Обоснование технологии консервов из гидробионтов 237

6.3. Обоснование технологии консервов и пресервов в ароматизированных заливках 248 Выводы 264 Литературы 267 Приложения 397

ВВЕДЕНИЕ

Производство копченых рыбных продуктов позволяет обеспечивать население продукцией, обладающей не только своеобразными привлекательными органолептическими свойствами, но и имеющей повышенную стойкость к окислительной и микробиальной порче при их хранении. Вместе с тем, традиционное копчение, предусматривающее обработку поверхности продукта древесным дымом, имеет ряд существенных недостатков, требующих совершенствования технологии и техники копчения, организации коптильного производства в соответствии с новыми принципами, отражающими рациональное использование сырья и энергии, гигиеническую и экологическую безопасность производства.

Коптильный дым образуется путем термической деструкции составляющих древесины в условиях ограниченного доступа кислорода воздуха. При этом образуется по некоторым данным (Курко, 1969; Хван и др., 1986; РоКаз1:, 1983-85; ТоШ, 1983 и др.) около тысячи разнообразных химических соединений. Химический состав коптильного дыма зависит от разнообразных факторов, таких как вид древесины, ее состояние, параметры дымообразования и др. В процессе дымообразования, подготовки и собственно копчения различные по классу химические компоненты дыма подвержены таким вторичным реакциям, как окисление, конденсация, полимеризация, а также термический распад и др. (Курко, 1969; ТоШ, 1983 и др.). Компоненты коптильного дыма относятся к различным классам химических соединений (кислоты, фенолы, спирты, кетоны, альдегиды, полиароматические углеводороды и т.д.), внутри которых идентифицировано несколько десятков индивидуальных веществ.

Учитывая это, а также то, что коптильный дым представляет собой аэрозоль конденсационного типа, контролировать химический состав коптильного дыма в процессе его образования, подготовки и обработки им пищевого сырья не представляется возможным.

Одним из основных недостатков дымового копчения является сложность и нестабильность химического состава и физико-химических характеристик коптильного дыма, которые не позволяют строго контролировать и управлять процессом образования коптильного дыма, осаждения его на продукт, и, в конечном итоге, процессом формирования комплекса специфических свойств копченых изделий и качества готового продукта.

Другим недостатком коптильного дыма является наличие в нем вредных для здоровья человека веществ, обладающих токсичным и канцерогенным действием (Гоголь, 1965; Дикун, 1965,81; Карплюк, 1977,78; Радакова, 1995,96; ТоЙ1, 1972 и др.). Наиболее опасными с этой точки зрения компонентами коптильного дыма являются полиароматические углеводороды типа 3,4-бенз(а)пирена, которые осаждаясь на поверхности обрабатываемого продукта способны значительно загрязнять последний. В связи с этим, с целью обеспечения безопасности копченой продукции, во многих странах вводится норма на содержание в копченых продуктах полиароматических углеводородов (Радакова и др., 1996; РоШиб^ 1974 и др.). В нашей же стране это практически невозможно по крайней мере по двум причинам: во-первых, имеющаяся техника и технология копчения не позволяют полностью обезопасить продукт от попадания на него вредных веществ; во-вторых, существующая приборно-аналитическая база коптильных производств не позволяет контролировать с необходимой точностью содержание многих вредных веществ, в том числе и полиароматических углеводородов, как в коптильном дыме, так и в готовой продукции.

Помимо этого, при традиционном дымовом копчении коптильный дым используется не более, чем на 40-50 %. Остальной же объем дыма, включая и вредные вещества, обычно выбрасывается в окружающую атмосферу. Для снижения загрязнения воздуха дымовыми выбросами коптильных камер необходимо использование достаточно сложных и дорогостоящих

устройств и комплексов, которые зачастую не решают проблему полностью (Ким и др., 1989в).

Поэтому перспективным направлением, лишенным недостатков традиционного дымового копчения является широкое использование современных экологически безопасных коптильных препаратов.

Современные коптильные препараты, как правило, имеют регламентированные отдельные показатели химического состава и не содержат (или содержат в следовых количествах) особо вредные компоненты дыма, такие, как полиароматические углеводороды, обладающие канцерогенным действием. Это позволяет предотвратить один из основных недостатков традиционного дымового копчения - загрязнение пищевых продуктов вредными веществами, неизбежное при традиционном дымовом копчении.

Относительно постоянный химический состав отдельных коптильных препаратов позволяет достаточно легко контролировать и регулировать процесс копчения обрабатываемого сырья методом дозирования коптильного препарата. При этом особенности внесения ингредиентов коптильного препарата в продукт позволяют сократить продолжительность технологического процесса. Кроме того, сведения о роли отдельных компонентов коптильного дыма в формировании тех или иных свойств копченого продукта, создают предпосылки для регулирования его качества путем использования коптильных препаратов с заданным химическим составом.

Современные технологии применения коптильных препаратов позволяют резко повысить коэффициент их использования по сравнению с коптильным дымом. С учетом полного или почти полного отсутствия в современных коптильных препаратах канцерогенных соединений, их использование позволяет в значительно снизить угрозу загрязнения окружающей среды отходами коптильного производства.

Однако широкому внедрению прогрессивного бездымного копчения в отечественную промышленность препятствует ряд нерешенных проблем,

первоочередной из которых является отсутствие коптильных препаратов с удовлетворительными технологическими свойствами. Начиная с 60-х годов, в рыбной отрасли были предприняты попытки использования коптильных препаратов "МИНХ" и "Вахтоль", но технологические и гигиенические недостатки этих препаратов не позволили получить убедительных положительных результатов. Это объясняется прежде всего тем, что коптильные препараты "МИНХ" и "Вахтоль" по существу являлись переработанными отходами канифольно-экстракционного производства, и при их создании не учитывались все требования, предъявляемые к копченым рыбным продуктам.

С другой стороны, решению этой проблемы препятствует неполнота знаний о химизме копчения. Это относится прежде всего к отсутствию достаточной информации о свойствах индивидуальных веществ - компонентов коптильного дыма, особенно их роли в формировании аромата и вкуса копчения, окраски поверхности, стойкости к микробиальной и окислительной порче, а также об их химических и физико-химических свойствах. Такое положение не позволяет достаточно точно обосновывать оптимальный химический состав коптильных препаратов и технологию их получения. Кроме того, до настоящего времени отсутствует также единый методический подход как в отношении требований к составу и свойствам коптильных препаратов, так и в отношении принципов их получения и применения. Все это и определяет актуальность настоящей работы.

Научной основой решения проблемы является дифференцированный подход к качеству копченых продуктов из гидробионтов, как регулируемому, за счет оптимизации технологических процессов производства специализированных коптильных препаратов, предназначенных для определенных групп изделий (копченые продукты, консервы из копченого полуфабриката, консервы и пресервы в ароматизированных заливках), и оптимизации параметров копчения конкретных продуктов.

Целью исследований является разработка научных и практических основ получения коптильных препаратов и их применения в технологии продуктов из гидробионтов.

Научная новизна работы. Разработаны научные основы получения экологически безопасных коптильных препаратов и их применения в технологии продуктов из гидробионтов.

Установлена взаимосвязь принципов и способов обработки коптильного дыма, методов отделения нежелательных компонентов с качественным и количественным составом коптильных препаратов. Разработана классификация коптильных препаратов.

Определена роль отдельных фракций и индивидуальных компонентов коптильного дыма в формировании аромата и вкуса копчения, образовании цвета поверхности копченого продукта, подавлении развития микрофлоры и торможении окислительных процессов в копченых продуктах.

Научно обоснованы принципы получения экологически безопасных коптильных препаратов с заданными технологическими свойствами на основе водных конденсатов дыма как наиболее технологичного сырья. Показана возможность исключения из коптильных препаратов веществ, обладающих токсичным и канцерогенным действием.

Научно обоснованы рациональные параметры получения коптильных препаратов из дыма, дымовых выбросов коптильных камер. Идентифицированы индивидуальные компоненты коптильных препаратов, обеспечивающие специфические признаки копченого изделия. Показана гигиеническая и токсико-биологическая безопасность коптильных препаратов, полученных по разработанным технологиям.

Определены рациональные условия применения разработанных коптильных препаратов при производстве копченой, соленой и стерилизованной продукции из гидробионтов.

Практическая значимость работы. На основе анализа и обобщения результатов научных и экспериментальных исследований разработаны:

- технологии получения коптильного препарата на основе водных конденсатов дыма и дымовых выбросов коптильных камер;

- технология получения коптильного масляного ароматизатора КМА;

- технология рыбы горячего и холодного копчения коптильным препаратом "ВНИРО";

- технология консервов в масле из копченой рыбы и моллюсков с применением коптильного препарата "ВНИРО";

технология рыбных консервов и пресервов в ароматизированных заливках с внесением коптильного препарата "ВНИРО" и коптильного масляного ароматизатора КМА.

Разработанные технологии удостоены золотой медали ВДНХ СССР (постановление № 927-Н от 13 декабря 1989 года).

1. НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ БЕЗДЫМНОГО КОПЧЕНИЯ

К настоящему моменту накопились достаточно обширные данные по способам получения коптильных препаратов, их химическому составу и технологическим свойствам, оценке их санитарно-гигиенического благополучия, способам использования коптильных препаратов при изготовлении различных копченых изделий. Анализ имеющегося опыта позволяет выявить достоинства и недостатки существующих технологий получения и применения коптильных препаратов, сформулировать основные направления решения проблемы.

1.1. Современный технический уровень коптильных препаратов

В настоящее время в России, США, Франции, Польше, Японии и других странах для копчения пищевых продуктов предлагается большое количество разнообразных коптильных препаратов. Это отечественные "МИНХ", "Вахтоль", "ВНИИМП", "ВНИИМП-1", "Амафил", КП-72 и КП-74, польский "ПДВ", японский "Аромат копчения", американский "Чар-сол", французские "Фюмаром жидкий", "Фюмаром жирорастворимый" и др. (а.з. 54-40629, 60-57823, 61-12649, 0089160, 0121924, 0122386; а.с. 57491, 111699, 157600, 195856, 195858, 199658; Ким, 1989; Курко, 1984;, Крылова и др., 1977; Мезенова и др., 1986; пат. 2020533, 2031662, 2385334, 2435912, 2918164, 3106473; Применение коптильных препаратов в ..., 1977; С1югшак, 1976; ТоЙ1, 1983).

Коптильные препараты отличаются друг от друга внешним видом, физическими свойствами, групповым химическим составом, наличием и концентрацией индивидуальных веществ. Соответственно, многие из этих коптильных препаратов обладают индивидуальной способностью придавать продукту те или иные признаки копченого изделия.

На основании данных научной и патентной литературы коптильные препараты можно разделить по виду, химическому составу, назначению.

По виду коптильные препараты можно разделить на:

1. Коптильные жидкости. Это водные растворы компонентов коптильного дыма или продуктов сухой перегонки древесины, водные или кислотные экстракты древесины, а также водные растворы химически чистых веществ, обладающих коптильными свойствами. К этим препаратам относятся "МИНХ", "Вахтоль", "ВНИИМП", "Амафил", "КП-72", "КП-74", "Чар-сол", "Жидкий дым-063" и др. (Ким, 1989; Курко, 1984; Крылова и др., 1982; Toth, 1983).

2. Жирорастворимые коптильные препараты. К этой немногочисленной группе относятся препараты на масляной основе или препараты, представляющие жирорастворимые компоненты коптильных жидкостей: "Коптильное масло-1", "Коптильное масло-2", "Фюмаром жирорастворимый и др. (Курко, 1984; Toth, 1983).

3. Коптильные пасты и порошки. Эти коптильные препараты представляют собой насыщенные коптильными компонентами пищевые продукты, например, рыбные или мясные фарши, соль, сахар, специи и др. (Курко, 1984; Ямато Кусухидо, 1982; Toth, 1983).

По химическому составу коптильные препараты подразделяются:

1. Фенольные коптильные препараты. К ним относятся препараты, основу которых составляют фенольные вещества - либо химически чистые соединения, либо выделенные из коптильных жидкостей фенольные фракции или их части с определенными свойствами, например, с определенной температурой кипения (Baltes, 1977; Chomiak, 1976).

2. Кислотные коптильные препараты. Это коптильные препараты состоящие преимущественно из кислот. К ним прежде всего относятся синтетический препарат "ВНИИМП-1" (а.с. 199658; Крылова и др., 1982; Курко, 1984).

3. Комбинированные коптильные препараты. К ним относятся препараты, полученные из коптильного дыма или продуктов пиролиза древесины: "ВНИИМП", Теркосеф", "Аромат копчения" и др. Эти препараты содержат большинство классов веществ - компонентов исходного сырья (Крылова и др., 1982; Курко, 1984).

По назначению коптильные препараты различаются следующим образом:

1. Коптильные препараты, предназначенные для обработки поверхности продукта. Это прежде всего коптильные жидкости типа "Вахтоль", "МИНХ", "ВНИИМП", Теркосеф", "Чар-сол", содержащие кроме коптильных балластные и даже нежелательные компоненты. Эти препараты содержат в большей или меньшей степени вещества, вступающие во взаимодействие с белками на поверхности продукта с образованием окрашенных комплексов.

2. Коптильные препараты, предназначенные для введения непосредственно в обрабатываемый продукт. Особенностью этих препаратов является то, что они преимущественно содержат аромате- и вкусообразующие коптильные компоненты и практически не изменяют натуральный цвет обрабатываемого продукта. Кроме того, к этим препаратам предъявляются особо жесткие требования по содержанию нежелательных и, особенно, вредных веществ (полиароматических углеводородов).

Основным �