автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Разработка ароматизаторов для пресервов на основе совершенствования процесса генерации дыма фрикционным способом

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ ПО РЫБОЛОВСТВУ

ГУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Г б О Л 2 7 ОКТ 1998

Бражная Инна Эдуардовна

»АЗРАБОТКА АРОМАТИЗАТОРОВ ДЛЯ ПРЕСЕРВОВ НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГЕНЕРАЦИИ ДЫМА ФРИКЦИОННЫМ СПОСОБОМ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мурманск 1998

На правах рукописи

БРАЖНАЯ ИННА ЭДУАРДОВНА

РАЗРАБОТКА АРОМАТИЗАТОРОВ ДЛЯ ПРЕСЕРВОВ НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГЕНЕРАЦИИ ДЫМА ФРИКЦИОННЫМ СПОСОБОМ

05.18.12 - "Процессы и аппараты пищевых производств" 05.18.04 - "Технология мясных, молочных и рыбных продуктов"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мурманск - 1998

Работа выполнена в Мурманском государственном техническом университете Департамента по рыболовству Министерства сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации.

Научный руководитель: Научные консультанты:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Ершов А. М.

доктор технических наук, профессор Глазунов Ю. Т.

кандидат биологических наук, профессор Перетрухина А. Т.

доктор технических наук, профессор Большаков А. С.

кандидат технических наук, доцент Фапгыхов Ю. А.

ОАО НПЦ "Севрыбтехцентр" г. Мурманск

.Од

Защита состоится -лз " РШл&Ап 99/г.. ъ/±_ часов на заседании специализированного ученого Совета К 117.06.01. при Мурманском государственном техническом университете.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ.

Ваши отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим присылать по адресу: 183010, г. Мурманск, ул. Спортивная, 13, МГТУ. Ученому секретарю специализированного Совета К 117.06.01.

Автореферат разослан "ГО/иЛ^Л тЛ.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук, доцент

В. А. Гроховскш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. При производстве консервов и пресервов все более широкое применение находят различные соусы и заливки, растительное масло, ароматизированное специями или коптильными препаратами, и полуфабрикат, ароматизированный дымовоздушной смесью.

Производство малосоленых пресервов из подкопченого филе в масле позволяет расширить ассортимент деликатесной продукции. Однако, введение в технологический процесс дополнительной операции копчения значительно усложняет приготовление пресервов. Его можно :ущественно упростить, применяя вместо дыма коптильные препараты. При этом уменьшается объем дымовых выбросов в атмосферу, процесс хорошо поддается механизации и автоматизации, возможно его регулирование по степени прокопченности полуфабриката, а готовая гродукция не будет содержать вредных для здоровья веществ типа 3,4-эензпирена, нитрозодиметиламина и других нитрозосоединений.

В последнее время повышенное внимание уделяют пресервам в фоматизированном масле. Для ароматизации используют коптильные трепараты типа "Вахтоль", ВНИРО, ВНИИМП, "Амафил" и другие. Эднако, качество рыбных изделий с данным! коптильными препаратами ю по всем параметрам отвечает современным требованиям. Лучшими юказагелями обладает препарат ВНИРО, но его свойства зависят от ила используемого "дымогенератора, поэтому возможны значительные солебания химического состава и как результат - качества готовой рыб-гой продукции. Таким образом, совершенствование технологии получе-1ия несодержащих канцерогенных, токсичных веществ коптильных фепаратов стабильного химического состава и использование их в лчестве вкусо-ароматической добавки при производстве шоцевых фодуктов является актуальной задачей.

Цель работы. Целью настоящей работы является совершенство-:ание процесса генерации дыма во фрикционном дымогенераторе и >азработка на этой основе нового вкусового ароматизатора для [ресервов.

Для достижения данной цели в настоящей работе поставлены ледующие задачи:

1) на основе процесса дымообразован и я во фрикционном дымоге-гераторе разработать технологию получения коптильного препарата с л учтенными технологическими свойствами (с разработкой НТД);

2) определить органолептические, физические и химические характеристики коптильного препарата;

3) разработать технологию применения нового коптильного препарата для производства пресервов из разделанной рыбы в ароматизированном масле (с разработкой НТД).

4) провести поиск предпочтительных условий ароматизации масла и установить возможность многократного использования коптильного препарата при проведении данного технологического процесса.

Научная новизна работы. Впервые разработан способ получения коптильного дыма во фрикционном дымогенераторе с использованием древесины с начальной массовой долей воды от 50 до 70 %.

Исследован процесс сгорания древесины фрикционным способом в диапазоне влажностей от 50 до 70 %. Предложена математическая модель, адекватно описывающая его.

Установлена зависимость скорости прогревания древесины от ее начальной влажности.

Изучены органолептические, физические, химические и биологические показатели коптильного препарата, полученного путем абсорбции дыма из фрикционного дымогенератора.

Установлено оптимальное соотношение свежего и отработанного коптильного препарата при повторном его использовании для ароматизации масла в производстве пресервов.

Исследованы органолептические, биохимические и микробиологические показатели пресервов с использованием коптильного препарата, полученного из дыма фрикционного дымогенератора.

Практическая ценность. Разработана технология получения коптильного препарата "Сквама" на основе конденсации паровой фазы дыма в воде, полученного при низкотемпературном пиролизе на фрикционном дымогенераторе. Разработана соответствующая нормативно-техническая документация: ТИ 2455-001-11796723-94 по производству коптильного препарата "Сквама", ТУ 2455-001-11796723-94 "Коптильный препарат "Сквама". Техничекие условия".

Разработана технология пресервов из разделанной рыбы в ароматизированном масле с использованием коптильного прерарата "Сквама" в качестве ароматизатора. Разработана соответствующая нормативно-техническая документация:

ТИ 9272-003-11796723-97 по производству пресервов из разделан-

гой рыбы в ароматизированном масле;

ТУ 9272-003-11796723-97 "Пресервы из разделанной рыбы в фоматизированном масле. Технические условия".

Дополнительный годовой экономический эффект от внедрения ювой технологии производства пресервов из разделанной рыбы в ароматизированном масле на предприятии ТОО "Сквама" составит ориен-ировочно 540,8 млн. руб. (в ценах 1997 г.).

Внесение масла, ароматизированного коптильным препаратом Сквама", в количестве около 25 % от массы нетто увеличивает сроки ранения пресервов с массовой долей соли от 4,5 до 5,5 % до 4 месяцев; >т 5,5 до 7,0 % до 5 месяцев, что на 1 месяц больше, чем для традицион-!ЫХ видов.

Основные положения работы, выносимые на защиту

1. Результаты исследований процесса дымообразования во фрик-(ионном дымогенераторе, математическая модель процесса.

2. Технология получения коптильного препарата "Сквама".

3. Технология производства пресервов в ароматизированном масле использованием коптильного препарата "Сквама" в качестве арома-

изатора.

4. Результаты сравнительных исследований органолептических, хи-шческих и микробиологических характеристик пресервов в масле и [ресервов в ароматизированном масле, выработанных по разработанной ехнолопш.

5. Технико-экономические показатели эффективности внедрения азработанной технологии производства пресервов из разделанной рыбы ароматизированном масле в промышленных условиях.

Внедрение результатов исследований. В промышленных условиях оваршцества с ограниченной ответственностью "Сквама" по раз-аботанной технологии выработано 70 литров коптильного препарата Сквама". Коптильный препарат, изготовленный по Технологической нструкции № 2455-001-11796723-94, соответствовал требованиям ТУ 455-001-11796723-94 "Коптильный препарат "Сквама". Технические словия". Пресервы "Сельдь филе-кусочки в ароматизированном масле" количестве 1000 физических банок № 2 (0,57 туб) с использованием оптильного препарата "Сквама" в качестве ароматизатора были из-отовлены в промышленных условиях на ОАО "Мурманский рыбоком-инат" по Технологической инструкции № 9272-003-11796723-97 и

соответствовали требованиям ТУ 9272-003-11796723-97 "Пресервы из разделанной рыбы в ароматизированном масле. Технические условия".

Образцы пресервов были представлены на дегустациях в НПО "Севрыбтехцентр", Полярном научно-исследовательском институте морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н. М. Книповича, Мурманском морском биологическом институте РАН, Мурманском государственном техническом университете. Продукция получила положительные отзывы дегустаторов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и сотрудников МВИМУ-МГТУ (1991-1997 гг.); научно-технической конференции "Наука-производству" (Москва, 1991 г.); научно-технической конференции на международной выставке "Инрыбпром-92" (Ленинград, 1992 г.); отраслевой научно-технической конференции "Современные технологии и оборудование для переработки гвдробионтов " (Мурманск, МГАРФ, 1994 г.)

Разработанные образцы продукции были представлены на выставке-ярмарке "Наука-производству" (Москва, 1991 г.), выставке "Рыба-98" и награждены Серебряной медалью ВДНХ.

Экспериментальная часть работы выполнена на кафедре технологии рыбных продуктов Мурманского государственного технического университета в рамках НИР по госбюджетной теме "Разработка малооперационных технологических процессов получения сушеных и копченых изделий из водного сырья" (№ госрешстрации 01900025623). Результаты внедрены в учебный процесс при преподавании дисциплин "Основы технологии продуктов питания" и "Технология производства продуктов из водного сырья".

Основное содержание диссертации опубликовано в 16 работах, в том числе двух депонированных статьях. Получено положительное решение о выдаче патента на изобретение РФ по заявке № 96108847/13 (015099) "Способ получения коптильного дыма".

Объем работы. Диссетация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 213 страницах, содержит 17 таблиц и 29 рисунков. Список литературы включает наименований, из них 25 зарубежных авторов. В приложении представлены акты лабораторных и производственных испытаний, технические условия и технологические инструкции, расчет

ожидаемого экономического эффекта от внедрения разработанной технологии, протоколы дегустационных совещаний.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель исследований и научная новизна, показана практическая ценность результатов для рыбной промышленности.

В первой главе "Обзор литературы" рассмотрены способы полугнил коптильного дыма, его химический состав и свойства.

Проанализировано влияние различных факторов на качество дыма 1, соответственно, готового продукта. Рассмотрены известные данные об )бразовании токсичных и канцерогенных веществ при дымообразовании. >гмечено, что повышение температуры пиролиза древесины выше !50 °С нецелесообразно. Дан обзор существующих фрикционных гымогенераторов, в которых процесс дымообразования протекает при шзких. температурах, позволяющих получать коптильный дым прак-эгаески свободный от нежелательных вредных веществ.

Обобщены литературные сведения о применяемых для произ-¡одства пищевой продукции в настоящее время в нашей стране и за >убежом коптильных препаратов. Дан анализ их свойств, способов галучения и очистки. Подробно рассмотрены способы применения коп-•ильных препаратов при производстве пищевых продуктов.

При производстве консервов и пресервов все более широкое применение находят различные соусы и заливки, растительное масло, роматизированное специями или коптильными препаратами, и полуфабрикат, ароматизированный дымовоздушной смесью.

Производство малосоленых пресервов из подкопченого филе в 1асле позволяет расширить ассортимент деликатесной продукции. )днако, введение в технологический процесс дополнительной операции :опчения значительно усложняет приготовление пресервов. Его можно ущественно упростить, применяя вместо дыма коптильные препараты. Три этом ликвидируются дымовые выбросы в атмосферу. Процесс орошо поддается механизации и автоматизации, возможно его регули-ювание по степени лрокопченности полуфабриката, а готовая продукция не будет содержать вредных для здоровья веществ типа 3,4-»ензпирена, шггрозодиметиламина.

Использование коптильных жидкостей позволят получать высоко-

качественную продукцию, сократить затраты труда и времени на производство, организовать выпуск продукции в ароматизированном масле на предприятиях не имеющих коптильных установок. Выпуск данного вида консервов и пресервов можно легко организовать в условиях моря.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что совершенствование процесса дымообразования фрикционным способом и получение на этой основе нового коптильного препарата, изучение возможности его использования в качестве ароматизатора при производстве пресервов из малоценного сырья является актуальной проблемой.

Во второй главе "Организация эксперимента и методы исследования" определены объекты исследования, порядок отбора проб. Приведены условия проведения экспериментов, методики построения математических моделей исследуемых процессов и порядок статистической обработки экспериментальных данных.

Основным объектом исследований была выбрана мороженая рыба океанического промысла: сельдь, скумбрия атлантические, ставрида океаническая по качеству не ниже 1 сорта и одинаковой степени упитанности, отвечающая требованиям существующей нормативно-технической документации. Данные виды рыб являются основными объектами промысла и являются прекрасным сырьем для пресервного производства.

Подготовку сырья, соленого полуфабриката и вспомогательных материалов (размораживание, разделку на филе, посол, мойку, порционирование, фасование, закатку) осуществляли согласно Технологической инструкции по производству пресервов.

Для ароматизации масла использовали коптильный препарат "Сквама", приготовленный путем абсорбции дыма с фрикционного дымогенератора в воде. Коптильный препарат "Сквама" соответствовал требованиям ТУ 2455-001-11796723-94 "Коптильный препарат "Сквама". Технические условия", разработанным на основании результатов настоящей диссертационной работы.

Для получения коптильного препарата "Сквама" использовали древесину лиственных пород, удовлетворяющую по всем показателям требованиям соответствующей нормативно-технической документации, с начальной влажностью от 50 до 70 %.

Для построения температурных полей внутри образца были проведены эксперименты в статическом режиме. Моделирование про-

(есса пиролиза проводили в обычных условиях с использованием лектронагревательного прибора. Для измерения температуры пиролиза гспользовали тарированные хромель-копелевые термопары и цифровой готенциометр ХК (Ь) с интервалом измеряемых температур от 0 до 100 °С (0,15/0,05). Время достижения определенных температур измеряли екундомером. Изучение поля температурного распределения в древе-ине и скорости пиролиза в динамических условиях проводили на фомышленном фрикционном дымогенераторе.

В лабораторных условиях коптильный препарат "Сквама" полуюта путем абсорбции дыма с фрикционного дымогенератора в воде.

Промышленная партия коптильного препарата была произведена т опытно-промышленной установке, установленной в коптильном цехе ГОО "Сквама".

Массовую долю воды в древесном сырье, отбор проб, под-■отовку их к испытанию проводили стандартными методами (ГОСТ 6483.7-71, ГОСТ 17231-77).

Органолептические показатели (внешний вид и запах) коптильного фепарата "Сквама", плотность, общую кислотность определяли по гандартным методикам (ГОСТ 14618.0-78, ГОСТ 18995.1-73); массовую юлю фенолов - колориметрически с применением 4-аминоантипирина Курко, 1977); массовую долю остатка от испарения - путем упаривания «штильного препарата на песчаной бане (Курко, 1977).

Присутсвие метанола в коптильном препарате определяли на ;пектрофотометре иУ-3101 РС ("БЫтаёги", Япония) по поглощению излучения в ближней инфракрасной области (2100-2400 нм).

В процессе эксперимента и при промышленном апробировании разработанной технологии производства пресервов в ароматизированном масле определяли качественные показатели полуфабриката и готовой продукции. Общий химический состав (содержание воды, липидов, эбщего азота, небелкового азота) определяли стандартными методами (ГОСТ 7636-85). Долю аминного азота - методом формольного гитрования (Лазаревский, 1955). Содержание хлорида натрия (КаС1), массовую долю консервантов, буферность - стандартными методами (ГОСТ 27207-87, ГОСТ 27001-88, ГОСТ 19182-89). Определение орга-нолептических показателей, массы нетто и массовой доли составных частей - по ГОСТ 26664-85. Содержание основных коптильных компонентов определяли с предварительным извлечением их из мышечной

ткани рыбы дистилляцией в растворе хлористого лития (Potthast, 1976) колориметрическим методом по окрашенному комплексу с 4-амино-антипирином и 2,4-динитрофенилгидразином (Базарова, 1978; Курко, 1977). Общую кислотность (в пересчете на уксусную кислоту) - титрованием 0,1 моль/дм3 раствором щелочи (Курко, 1977).

Содержание бензпирена (БП) в коптильном препарате, рыбном сырье и в пресервах определялось на спектрофлуориметре MPF-4 ("Hitachi", Япония), а нитрозодиметиламинов (НДМА) - хроматогра-фически на газохроматографической установке с хемилюминисцентным детектором ТЕА-502 ("Тепло Electron Corporation") (Дикун, 1965; Шабад, 1970). Онкогигиеническая оценка экспериментальных образцов проводилась лабораторией онкологии НИИ онкологии им. проф. Н. Н. Петрова (г. Санкт-Петербург).

Содержание гистамина определяли фотометрически на КФК-2 (Методические указания ... ВНИРО, 1988).

Содержание тяжелых металлов (свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, медь, цинк, олово) определяли методом атомно-абсорбционной спектро-фотометрии на приборах "Hitachi Model 180-50" ("Hitachi", Япония) и "Spectra АА-20 Plus" ("Varian", США) (Методические указания ... Госкомитета Санзпиднадзора РФ, 1992).

Анализ на хроническую токсичность пресервов проводили в Центральной ветеринарной лаборатории Мурманской области по биопробе на белых мышах (Курко, 1977).

Органолептические показатели определяли по специально разработанной для этого вида пресервов пятибалльной шкале с введением коэффициентов значимости.

При микробиологическом контроле все образцы пресервов исследовали на присутствие мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (МАФАнМ) (ГОСТ 10444.15-94), бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий) (БГКП) и бактерий семейства Enterobacteriaceae (ГОСТ 29184-91, ГОСТ Р 50474-93), бактерий рода Salmonella (ГОСТ Р 50480-93), Staphylococcus aureus (КПС) (ГОСТ 10444.2-94), Proteus, Morganetta, Providencia (ГОСТ 26560-90), дрожжевых и плесневых грибов (ГОСТ 10444.12-88), а также сульфитредуцирующих клостридий (СРК) (ГОСТ 29185-91).

Отбор проб пресервов, подготовку их для микробиологического анализа и культивирование микроорганизмов проводили стандартными

методами (ГОСТ 26668-85, ГОСТ 26669-85, ГОСТ 26670-85).

В третьей главе "Результаты исследований и их обсуждение" обоб-цены результаты исследований процесса дымообразования во фрик-цгонном дымогенераторе, технолопш получения коптильного препарата I пресервов в ароматизированном масле в лабораторных и фомышленных условиях.

На основании анализа литературных данных и результатов »кспериментов установлено, что для получения качественной продукции ;олодного копчения целесообразно использовать древесину с начальной шажностью от 50 до 70 %.

Изменение влажности древесины приводит к изменению ее тепло-физических характеристик. Поэтому в процессе работы была проведена ерия экспериментов по определению влияния начальной влажности древесины на скорость ее прогревания.

Анализ результатов экспериментов по определению температурных [олей в древесине при одностороннем ее нагревании (Рис. 1-3) [оказывает, что скорость прогревания древесины существенно зависит 1Т ее влажности. Это связано с изменением теплофизических харак-еристик древесины при ее обезвоживании.

Из рисунков видно, что сухая древесина прогревается быстрее илажненной. Например, увеличение массовой доли воды в древесине с ,0 до 56,3 % через одну минуту после начала нагревания приводит к нижению температуры слоя внутри образца на расстоянии 5 мм от юверхности нагрева со 110 до 60 °С, то есть, почти в два раза. При величении влажности с 56,3 до 70,2 % при прочих равных условиях габлюдается снижение температуры с 60 до 50 °С, то есть, в 1,2 раза.

Полученные экспериментальные кривые имеют ярко выраженную тупень, соответствующую почти нулевой скорости прогрева при тем-[ературе около 100 °С. По-видимому, увеличение влажности древесины [риводит к заметному снижению скорости прогрева за счет интен-ивного отвода тепла при изменении фазового состояния содержащейся древесине воды.

Поскольку увлажнение древесины приводит к снижению скорости е прогревания, значит оно влияет на теплофизические характеристики ревесины.

Важнейшей из них можно считать коэффициент температу-опроводности (а). Поэтому целесообразно проследить его зависимость

от начальной влажности древесины (Щ, применяемой для дымообра-зования. Полученные результаты позволяют решить эту проблему, поскольку эксперименты проводились с древесиной, начальная влажность которой изменялась в пределах от 3,0 до 70,8 %.

250 200 150 100 50 О

X, мм

к'

\ -

5 10

X, мм

15

Время, мин. -о-0 1 2 3 9 15 30 45 60 90

Рисунок 1 - Зависимость температуры древесины от расстояния от греющей поверхности через разные промежутки времени от начала нагревания. Воздушно-сухая древесина: Ж=3,0 %.

Рисунок 2 - Зависимость температуры древесины от расстояния от греющей поверхности через разные промежутки времени от начала нагревания. Влажность древесины И^=56,3 %.

250 200 150 100 50 0

4 К

о ^ !

—

10

15

X, мм

Время, мин.

о- 0

-й-2 -о-З

-е-15 -*-30 -45 -60 -95

Рисунок 3 - Зависимость температуры древесины от расстояния от греющей поверхности через разные промежутки времени от начала нагревания. Влажность древесины: Ж=70,8 %.

На .основании решения дифференциального уравнения второго юрядка при граничных условиях первого рода была получена следующая ювисимость:

Г

+(/„ - О

Л

1-

V

К

(1)

ту

Из выражения (1) по известным из эксперимента температурным юлям, начальным и граничным условиям определен коэффициент емпературопроводности среды:

а-

12т

К*;*)-'.

1-

t -/„

(2)

Используя экспериментальные результаты (Рис. 1-3), полученные ля распределения температур в древесине различной влажности, и вы-ажение (2) можно вычислить значение коэффициента температуро-роводности для древесины с различным влагосодержанием. При из-енении влажности от 3 до 70 % этот коэффициент для березы изме-яется в пределах от 1,7 до 10,5 мм2/мин. и хорошо апроксимируется рямой вида:

а(Ж) = 10,27 - 0,121¥, (3)

1е ТУ - влажность древесины, %; а - коэффициент, мм2/мин-

Нагревание древесины при пиролизе определяется несколькими роцессами: теплопередачей от греющей поверхности, массопереносом эды и пара, дополиителъным выделением тепла при собственном тле-ии древесины. В нашем случае коэффициент температуропроводности штывает влияние на перенос тепла массоперенос воды и пара.

Данные о влиянии начальной влажности древесины на скорость ее эогревания были проверены на промышленном фрикционном дымо-нераторе (Рис. 4)

Во фрикционном дымогенераторе процесс прогревания древесины хет одновременно с процессами истирания и дымообразования. Из ри-'нка 4 видно, что увеличение начального содержания воды в древесине 1медляет процесс ее прогревания. Время достижения температуры

1

(100±2) °С внутри образца увеличивается с ростом начальной влажности от 210 секунд при 3 % до 380 при 65 %. У всех кривых есть участок, на котором скорость прогревания при достижении температуры (100±2) °С остается практически постоянной. С ростом начального содержания воды продолжительность этого участка увеличивается. Наличие этого участка объясняется процессом испарения основного количества воды. После окончания этого процесса наблюдается резкое возрастание температуры до 350 °С. На этом участке происходит дымообразование и

Рисунок 4 - Изменение температуры внутри бруска от времени истирания во фрикционном дымогенераторе при различной начальной массовой доле воды и постоянном усилии прижатия.

Полученные зависимости показывают, что интенсивному прогреванию подвергается только тонкий приповерхностный слой древесины, в то время как более глубокие слои сохраняют низкую температуру (около 100 °С). Повышенное начальное содержание воды в древесине способствует сохранению низких температур в глубине образцов в процессе пиролиза во фрикционном дымогенераторе.

Таким образом, результаты изучения влияния начальной влажности древесины на динамику ее прогревания в процессе дымообразования во фрикционном дымогенераторе согласуются с результатами исследования данного процесса в статических условиях.

Результаты исследования зависимости скорости пиролиза от коэффициента теплового рассеивания приведены на рисунке 5.

Из графика видно, что с увеличением коэффициента теплового рассеивания, т. е. с уменьшением начального содержания влаги в образце в соответствии с формулой (2), скорость сгорания (с) увеличивается. Данная кривая хорошо описывается уравнением вида:

истирание древесины.

и

400 350 300 250 200 150 100 50

3% 25% 40% 65%

0 ИЗ Х/Й

т

0 100 200 300 400 Продолжительность пиролиза, с

V = £ (1 - ехр(-ка)), ^

где К ~ коэффициенты регрессии, которые соответственно равны 0,8016 и 5249.

Коэффициент корреляции равен 0,991.

Рисунок 5 - Зависимость скорости пиролиза от коэффициента теплового рассеивания при температуре барабана 350 °С.

0 1 2 3 4 5 6 а 10~4, м2/ч

Таким образом, полученные данные показывают, что с /величением начальной влажности древесины снижается скорость ее шролиза во фрикционном дымогенераторе. С другой стороны, с гтзеличением влажности увеличивается содержание паровой фазы дыма, соторая способствует более интенсивному насыщению воды коптиль-1ымп компонентами при получении коптильного препарата.

Для исследования процесса сгорания древесины использовался детод сеток. Согласно предположения, что при достижении температуры тгенсивного горения, равной 230 °С в приповерхностном слое, этот ;лой разрушается вращающимся барабаном фрикционного дымо-■енератора, и температура поверхности становится равной температуре »арабана, метод сеток был модифицирован следующим образом: при юстижешш на заданном шаге от края бруска "критической" емпературы (230 °С) эта часть исключается из расчета, имитируя [старание бруска; затем расчет повторяется для оставшейся части руска, учитывая полученное в предыдущем расчете температурное поле.

Расчет по модифицированному методу сеток показал, что скорость ютирания линейно зависит от начальной влажности древесины в иапазоне интересующих нас влажностей (от 50 до 70 %).

Произвольно изменяя температуру барабана, при одинаковых рочих условиях получили серию прямых, выходящих из начала оординат (Рис 6).

1.2

0.8

0.4

400 оС 350 оС 310 оС 270 оС Эксперимент ■

Рисунок 6 - Зависимость скорости пиролиза от коэффициента теплового рассеивания, рассчитанная при различных температурах барабана и экспериментально полученная при температуре барабана 350 °С.

Сравним скорость истирания бруска, полученную экспериментально, с рассчитанной по модели (Рис. 6). В области высоких влажностей результаты экспериментов хорошо совпадают с расчетными данными.

Таким образом, получена аналитическая зависимость, адекватно описывающая процесс сгорания древесины с начальной массовой долей воды от 50 до 70 % и показана возможность применения модифицированного метода сеток для анализа процесса пиролиза во фрикционном дымогенераторе. Зависимость, приведенная на рисунке 6, позволяет определять скорость сгорания при различных температуре поверхности контакта и начальной влажности древесины.

Согласно имеющихся литературных сведений и по результам настоящей работы установлено, что фрикционный дым из древесины с начальной влажностью от 50 до 70 % позволяет получить качественную паровую коптильную среду. При производстве рыбы холодного копчения часть этой коптильной среды (около 95 %) выбрасывается в атмосферу. Чтобы уменьшить выбросы, было решено выбрасываемую часть дыма использовать для получения коптильного препарата.

Для производства коптильного препарата выбран способ абсорбции дыма в воде, разработанный во Всероссийском НИИ морского рыбного хозяйства и океанограф™, как наиболее простой, эффективный и апробированный в промышленных условиях. При этом способе получения коптильный препарат не требует больших дополнительных затрат на очистку.

С точки зрения безвредности готового продукта в процессе получе-

(ия коптильного препарата влажность древесины и температуру пиро-иза следует поддерживать в интервалах от 50 до 70 % и от 230 до 350 °С оответственно. Процесс абсорбции необходимо проводить при тем-гературах близких к 20 °С, так как эффективность данного процесса нижается при высоких температурах.

При этих условиях методом абсорбции был получен коптильный [репарат, названный "Сквама". Коптильный препарат "Сквама" редставляет собой жидкость светло-желтого цвета с приятным дымовым апахом и содержанием фенолов около 0,01 %.

Так как дым, полученный методом трения, имеет более сбалан-ированный химический состав, чем полученный при тлении опилок, ри исследовании коптильного препарата "Сквама" определяли рганолептические показатели и количественный групповой состав, а акже динамику органолептических, физических и химических пока-ателей в процессе хранения.

Изменение качественных показателей коптильного препарата Сквама" приведено в таблице 1.

При использовании фрикционного дымогенератора, благодаря изкотемпературному пиролизу, образуется дым и, соответственно, оптильная жидкость типа "Сквама" с метшим содержанием неже-ательных веществ, более стабильного химического состава по срав-ешпо с существующиш! коптильными препаратами.

Таблица 1 - Изменение качественных показателей коптильного репарата "Сквама" в процессе хранения_

Показатель Продолжительность хранения, мес.

0 I 6 12

лотность, т/см' 1,0+0,1 1,0+0,1 1,0+0,1 1,0±0,1

И СЛОТ}! ОСТЬ, % 0,09±0,003 0,09±0,003 0,12±0,005 0,18±0,003

ассовая доля фенолов (в

:ресчете на гваякол), % 0,015 0,010 0,010 0,008

ассовая доля карбонильных

1сдинений (в пересчете на ,'рфурол), % 0,26±0,03 0,21+0,05 0,20±0,01 0,15±0,04

ассовая доля остатка от

:парения, % 0,28 0,28 0,30 0,29

рисутсгвие метанола Отсутствует Отсутствует Отсутствует Отсутствует

Концентрация бензпирена и нитрозодиметиламина в коптильном репарате "Сквама" не превышает уровень содержания этих агентов в

коптильном препарате типа ВНИРО. Исследование готовой продукции показало, что ароматизация масла коптильным препаратом "Сквама" не увеличивает содержание в продукте канцерогенных веществ.

На основании результатов проведенных исследований разработана соответствующая нормативно-техническая документация на коптильный препарат "Сквама".

Целью исследований, проведенных при разработке технологии производства пресервов в ароматизированном масле с использованием нового коптильного препарата "Сквама", являлось установление предпочтительных соотношений масла и препарата при ароматизации, а также исследование влияния ароматизированного масла на скорость созревания, сроки хранения пресервов и динамику их качественных показателей.

В основу производства пресервов в ароматизированном масле положены существующие традиционные технологические схемы.

Для исследований была изготовлена опытная партия пресервов с использованием коптильного препарата "Сквама" для ароматизации масла с предварительным посолом и подсушкой рыбы с последующей заливкой в банки ароматизированного масла и с предварительным посолом без подсушки рыбы с последующей заливкой ароматизированного масла. Масло настаивали на коптильном препарате при разных соотношениях в течение суток. Были использованы следующие объемные соотношения масла и препарата для ароматизации: 1:1, 2:1, 3:1. Дополнительно для сравнения были приготовлены пресервы из копченой рыбы в масле и из рыбы в масле.

Дегустаторами отмечен более сбалансированный, нежный и мягкий аромат копчения в образцах с ароматизированным маслом, полученном при соотношении масла и коптильного препарата при ароматизации 2:1 (средний балл дегустационной оценки равен 18,2±0,5). В результате оптимальным было принято соотношение масла и препарата при ароматизации 2:1. Часть пресервов была изготовлена из соленого полуфабриката с подсушкой. Дегустаторы отметили, что подсушка не влияет на вкусовые свойства продукта.

Для изучения процесса созревания пресервов в ароматизированном масле были произведены три партии с соленостью от 6,0 до 7,0 %, Для сравнения были произведены пресервы из разделанной рыбы в масле и из копченого полуфабриката в масле.

Для характеристики процессов созревания при хранении пресервов использовали объективные показатели, такие как буферность и отноше-Еше содержания аминного азота к содержанию общего азота (АА/ОА). Результаты изменения буферносш и отношения АА/ОА в процессе хранения представлены на рисунках 7 и 8.

Отмечено замедление скорости созревания пресервов в арома-гизированном масле по сравнению с пресервами в масле, что благоприятно сказывается на сроках хранения пресервов.

Аналогичные результаты получены и для пресервов, изготовленных яз сельди и скумбрии.

Рис. 7 - Изменение буферности в процессе хранения в пресервах из ставриды: 1 - "Ставрида филе-кусочки копченые в масле"; 2 - " Ставрида филе-кусочки в масле"; 3 - "Ставрида филе-кусочки в ароматизированном масле".

6 5.5 5 4.5 4 3.5 3

-о—3 -

50

Срок хранения, сут.

100

Рис. 8 - Изменение отношения содержания аминного азота к содержанию общего азота в процессе хранения в пресервах из ставриды: 1 - "Ставрида филе-кусочки копченые в масле"; 2 - "Ставрида филе-кусочки в масле"; 3 "Ставрида филе-кусочки в ароматизированном масле".

В процессе работы было изучено влияние способа ароматизации тела на органолептические свойства и скорость созревания пресервов, ароматизацию масла выполняли традиционным и интенсивным ме-

тодами.

Анализ изменения буферности и отношения содержания аминного азота к содержанию общего азота в процессе хранения показывает, что способ ароматизации масла не влияет на скорость созревания пресервов.

Результаты исследований показывают, что ароматизация масла не влияет на содержание, динамику накопления тяжелых металлов и гистамина в пресервах. Анализ на хроническую токсичность пресервов дал отрицательный результат.

На основании проведенных микробиологических исследований, можно сделать вывод, что коптильный препарат "Сквама" обладает бакгериостатическим действием, так как в процессе хранения пресервов в ароматизированном масле такой показатель как МАФАнМ изменяется незначительно и не превышает допустимых значений.

Исследование органолептических и микробиологических показателей пресервов в ароматизированном масле с массовой долей хлорида натрия, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 7453-86, показало, что возможно установить предельный срок их хранения 5 месяцев с даты изготовления; для слабосоленых пресервов (с массовой долей хлорида натрия менее 5,5 %) из разделанной рыбы в ароматизированном масле -4 месяца с даты изготовления.

На основании проведенных исследований и результатов работы на пресервы в ароматизированном масле с использованием коптильного препарата "Сквама" разработана соответствующая нормативно-техническая документация.

В работе доказана возможность многократного использования коптильного препарата "Сквама" для ароматизации масла. Математическая обработка экспериментальных данных позволила получить следующее уравнение регрессии данного процесса:

>>= 17,68-0,48^+ 1,08*2+0,63*^, (5)

где у - параметр оптимизации (средний балл орпшолептической оценки качества пресервов);

х1 - соотношение объемов масла и коптильного препарата при ароматизации;

х2 - концентрация свежего коптильного препарата в смеси свежего и использованного, %.

После построения уравнения регрессии (5) провели оптимизацию процесса методом "крутого восхождения" по поверхности отклика.

Результаты оптимизации по каждому из факторов представлены на рисунке 9.

х, х2

Рис. 9 - Зависимость параметра оптимизация от соотношения объемов масла и коптильного препарата (а) и концентрации свежего коптильного препарата в смеси свежего и использованного (б).

Проведенный "мысленный" эксперимент показал, что поверхность »тклика имеет оптимальную точку при значениях факторов: 5с,= 0,972 » 1; Хг= 50,64 « 50 %.

Расчетное значение параметра оптимизации: ун — 19,17 « 19,2 ¡алла.

Эспериментальный средний балл дегустационных оценок гресервов в ароматизированном масле составил 19,3+0,3 балла, что не гротиворечит полученной модели.

Таким образом, при повторном использовании коптильного [репарата необходимо добавлять 50 % свежего препарата и использовать оотяошение объемов масла и препарата 1:1 при ароматизации.

В четвертой главе "Результаты промышленной проверки и эконо-шческая эффективность внедрения нового ассортимента пресервов из азделаниой рыбы в ароматизированном масле" приведен расчет эконо-гической эффективности разработанной технологии. Рассчитана цена этового продукта с учетом его себестоимости. Отмечена конку-ентноспособность пресервов в ароматизированном масле. Определен рок окупаемости капитальных вложений по внедрению предложенной

технологии, который составил 0,11 года, что в настоящее время приемлемо для предприятий малого бизнеса и отвечает современным экономическим требованиям.

Рассчитан ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемой технологии на ТОО "Сквама" (г. Мурманск).

Приведены результаты производственной апробации технологий получения коптильного препарата (ТОО "Сквама") и опытно-промышленной партии пресервов "Сельдь филе-кусочки в ароматизированном масле" (ОАО "Мурманский рыбокомбинат").

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Предложена математическая модель и способ дымообразования во фрикционном дымогенераторе с использованием древесины с начальной массовой долей воды от 50 до 70 % и установлен его приоритет (решение о выдаче патента РФ "Способ получения коптильного дыма").

2. Получена аналитическая зависимость, адекватно описывающая процесс сгорания древесины и показана возможность применения модифицированного метода сеток для анализа процесса пиролиза во фрикционном дымогенераторе.

Установлено, что скорость пиролиза древесины линейно зависит от ее начальной влажности в интервале от 50 до 70 %.

3. На основе предложенного способа дымообразования во фрикционном дымогенераторе разработана технология получения коптильного препарата "Сквама" с минимальным содержанием канцерогенных веществ. Отработаны режимы получения на промышленной установке. Разработана нормативно-техническая документация: ТИ 2455-001-11796723-94 по производству коптильного препарата "Сквама", ТУ 2455-001-11796723-94 "Коптильный препарат "Сквама". Технические условия".

4. Разработана технология производства деликатесных пресервов из разделанной рыбы в ароматизированном масле с использованием коптильного препарата "Сквама" в качестве ароматизатора. Разработана нормативно-техническая документация: ТИ 9272-003-11796723-97 по производству пресервов из разделанной рыбы в ароматизированном масле, ТУ 9272-003-11796723-97 "Пресервы из разделанной рыбы в ароматизированном масле. Технические условия". Установлены

оптимальное соотношение свежего и отработанного коптильного препарата при повторном его использовании для ароматизации масла и сроки хранения готовой продукции, которые на 1 месяц превышают сроки хранения традиционных видов пресервов.

5. Технология получения коптильного препарата "Сквама" и технология производства пресервов из разделанной рыбы в ароматизированном масле апробированы в промышленных условиях в ТОО "Сквама" и ОАО "Мурманский рыбокомбинат".

6. Внедрение производства пресервов в ароматизированном масле на ТОО "Сквама" позволит получить дополнительный годовой экономический эффект 540,8 млн. руб. (в ценах 1997 года).

Список работ, опубликованных ко материалам диссертации

1. Воронина И. Э., Ершов А. М., Овчинникова С. И. Способы получения, очистки и применения коптильных жидкостей // Тез. докл. науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, аспирантов, яаучных и инженерно-технических работников МВИМУ.- Мурманск: МВИМУ, 1991. - Ч. 2.- С. 193-194.

2. Ершов А. М., Воронина И. Э., Овчинникова С. И. Эксперимен-, гальные стенды получения коптильных препаратов и результаты исследований // Тез. докл. науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, аспирантов, научных и инженерно-технических работников МВИМУ.- Мурманск МВИМУ, 1991. - Ч. 2.- С. 197.

3. Ершов А М, Перегрузит А. Т., Кривенкою Т. П., Воронина И. Э. Ганитарно-микробиологический контроль производства новых видов тресервов // Тез. докл. науч.-техн. конф. профессорско-преподавательс-сого состава, аспирантов, научных и инженерно-технических работников МВИМУ.- Мурманск: МВИМУ, 1991. - Ч. 2.- С. 201-202.

4. Ершов А. М., Воронина И. Э., Овчинникова С. И. Сравнитель-гая характеристика коптильных препаратов "Амафил" и "Сквама" // Гез. докл. науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, юпирантов, научных и инженерно-технических работников МГАРФ.-Мурманск: МГАРФ, 1992. - Ч. 2,- С. 81-82.

5. Ершов А. М., Воронина И. Э. Медико-биологические показатели гресервов с применением коптильного препарата "Сквама" // Тез. докл. та уч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, аспирантов, мучных и инженерно-технических работников МГАРФ.- Мурманск:

МГАРФ, 1993. - Ч. 1,- С. 117-118.

6. Ершов А. М., Воронина И. Э., Овчинникова С. И., Перетрухш А. Т. Исследование качества пресервов с применением коптильне жидкости "Сквама" // Тез. докл. науч.-техн. конф. профессоре» преподавательского состава, аспирантов, научных и инженерн< технических работников МГАРФ.- Мурманск: МГАРФ, 1993. - Ч. 1,- < 133-134.

7. Бражная И. 3., Ершов А М., Овчинникова С. И., Перетр; хита А. Т. Разработка коптильных препаратов в качестве вкус« ароматических добавок // Сб. докл. науч.-техн. конф. "Современнь технологии и оборудование для переработки гидробионтов".- Мурманс МГАРФ, 1994.- С. 95-99.

8. Бражная И. Э., Ершов А. М. Результаты исследований процес генерации дыма во фрикционном дымогенераторе // Сб. тез. 6-ой науч техн. конф. МГТУ.- Мурманск: МГТУ, 1995.- Ч. 1.- С. 101-102.

9. Ершов А М., Дубровин С. Ю., Гроховский В. А, Воронина И. Применение компьютерных технологий при подготовке инженеро] технологов по специальности 2710 " Технология рыбы и рыбопродукта // Сб. тез. науч.-методической конф., посвященной 45-летию МГАРФ Мурманск: МГТУ, 1995.- С. 27-28.

10. Бражная И. Э., Глазунов Ю. Т. О решении одной обратно задачи теплопроводности // Сб. тез. 7-ой науч.- техн. конф. МГТУ Мурманск: МГТУ, 1996.- Ч. 1,- С. 101-102.

11. Бражная И. Э. Применение метода сеток в исседовашш тепл< массопереноса во фрикционном дымогенераторе // Тез. 8-ой Hayч.-тexJ конф. МГТУ. Ч. 3.- Мурманск: МГТУ, 1997.- С. 16-18.

12. Бражная И. Э. Изучение качества рыбных пресервов с испол] зованием коптильного препарата "Сквама" в качестве ароматизатора Мурманск: МГТУ, 1997,- 12 е., Библ. 6 назв.- (Рук. деп. во ВНИЭР 17.06.97, № 1315-рх97).

13. Бражная И. Э. Исследование процесса дымообразования 1 фрикционном дымогенераторе.- Мурманск: МГТУ, 1997.- 11 е., Библ. назв.- (Рук. деп. во ВНИЭРХ 21.11.97, № 1317-рх97).

14. Ершов А. М., Бражная И. Э. Коптильный препарат "Сквама Инф. лист 144-96.- Мурманск: ЦНТИ, 1994.

15. Бражная И. Э. Получение коптильного дыма с помощью фрш ционного дымогенератора: Инф. лист 49-97.- Мурманск: ЦНТИ, 1997.

16. Ершов А. М., Бражная И. Э. Способ получения коптильного дыма: Заявка № 96108847/13(015099), МПК6 А 23 В 4/052,- Заявл. 08.05.96 г.- Решение о выдаче Патента на изобретение РФ.

За помощь, оказанную при работе над диссертацией, автор выражает глубокую благодарность Глазунову Ю. Т. в решении дифференциального уравнения теплопроводности, Перетрухиной А. Т. и Котляровой М. В. в постановке, проведении микробиологических исследований и обсуждении их результатов, Томскому Г. И. при постановке эксперимента по определению скорости прогревания древесины, Овчинниковой С. И. и Николаенко О. А. в проведении химических анализов, Новикову В. Ю. в математической обработке результатов.