Влияние различных факторов на химический состав коптильного дыма

Основы кулинарии  /  Технология копчения
Теги: копчение технология приготовления

Химический состав коптильного дыма зависит от породы, влажности и температуры горения древесины. Отечественные и европейские ученые считают, что при копчении не следует использовать хвойные породы древесины, так как получаемый коптильный дым содержит много смолообразных продуктов. Работы канадских, шотландских, польских, венгерских исследователей свидетельствуют о том, что в технологическом отношении коптильный дым от хвойных пород древесины вполне пригоден для копчения и может быть использован наравне с дымом от лиственной древесины. Использование древесины с различным содержанием влаги отражается на химическом составе продуктов пиролиза. При использовании сырой древесины и относительно малой подачи воздуха в зоне горения создаются условия распада древесины, близкие к условиям сухой перегонки. Это приводит к нежелательному направлению химических реакций разложения органической части древесины и прежде всего к бурному выделению пара и перегреванию какой-то части его, приближая условия термического разложения древесины к условиям распада ее в сфере водяного пара. При этом на 20—30 % увеличивается количество органических кислот, преимущественно муравьиной (НСООН) и пропионовой (СН-СН-СООН). В среде, насыщенной водяными парами, и при высокой температуре ускоряются нежелательные изменения некоторых составных частей дыма, например, фенолов. Этому способствует повышенное содержание муравьиной кислоты, действующей каталитически на реакции конденсации. Установлено, что при увлажнении опилок и быстром их подогреве резко увеличивается содержание формальдегида в дыме. Количество непредельных связей в компонентах дыма тем меньше, чем выше влажность древесины. По мнению некоторых ученых, именно вещества с непредельными связями играют решающую роль в приобретении рыбой необходимых свойств копченых продуктов. Технологические свойства такого дыма низкие, а продукты, обработанные им, имеют темную, неравномерно окрашенную поверхность. Конденсаты, полученные при сжигании опилок, содержащие 10—30 % воды, представляли собой гетерогенную жидкость темного цвета с резким запахом. Такие конденсаты очень неустойчивы при хранении, так как в них быстро проникают реакции полимеризации с образованием черной смолы. При этом на поверхности конденсатов появляется слой коричневого масла. Из дыма, получаемого при сжигании опилок влажностью 40— 50 %, образовывались конденсаты более светлого цвета с малым содержанием смолистых веществ или без них. Эти конденсаты лучше сохранялись и имели более приятный запах. По мере увеличения влажности опилок уменьшается кислотность конденсатов и содержание в нем карбонильных соединений и фенолов. При горении обильно увлажненных опилок первичные продукты распада древесины подвергаются воздействию высоких температур более длительное время и соответственно большая часть их претерпевает глубокие вторичные изменения. Эти изменения в большей степени сказываются на алифатических соединениях углеводородного происхождения и в меньшей — на обладающих большей термоустойчивостью ароматических соединениях. Чешские исследователи установили, что пиролиз влажных опилок (10,25, 50 %) при 400°С не влияет на ход химических реакций. Об этом свидетельствует тот факт, что химический состав дыма, определенный относительно сухой массы древесины, был почти одинаковый независимо от влажности опилок. Применяемое в практике смачивание опилок водой способствует получению качественого дыма, так как увлажнение препятствует возникновению пламени и потере при этом коптильных компонентов, способствует медленному горению. Температура в зоне горения не бывает очень высокой из-за того, что часть тепла расходуется на образование пара. Все это обеспечивает получение большого количества коптильного дыма с высокой относительной влажностью, благодаря чему он хорошо взаимодействует с подвергаемыми копчению изделиями. На количество образуемых первичных и вторичных продуктов влияет температура. В дыме, образующемся при З00°С, больше содержится фенолов, фурфурола, диацетила, кислот. При 400°С в дыме возрастает общее содержание карбонильных соединений. В результате проведеных экспериментов исследователи сделали вывод, что температура разложения древесины должна колебаться в пределах 280—350°С. Интенсивность процессов термического разложения древесины в воздухе зависит от степени доступа атмосферного кислорода к частицам тлеющих опилок. Летучие вещества, выделяющиеся из нагретых частиц древесины, затрудняют проникновение воздуха в зону распада. Устанавливается некое равновесие, при котором про¬исходит процесс неполного горения. Коптильный дым можно получать несколькими способами: — естественное (нефорсируемое) горение древесины в виде очагов (куров) опилок; — горение древесины костром; — образование дыма в дымогенераторах с регулируемой температурой и подачей воздуха (дымогенераторы с разложением опилок на обогреваемых поверхностях, фрикционные дымогенераторы). Естественного горения древесины в виде очагов поступающего в зону распада кислорода недостаточно для воспламенения летучих компонентов — продуктов первичного распада древесины. В результате древесина «горит» очень медленно, без видимого пламени и значительного выделения тепла. С другой стороны, кислород в какой-то степени осуществляет роль окисляющего агента, в результате чего происходят окислительные изменения части летучих компонентов. Получаемая этим способом коптильная среда насыщена органическими соединениями и обладает хорошими технологическими качествами. Однако дымообразование при этом способе является процессом, плохо регулируемым и медленным. Количественный состав дыма в открытых очагах может изменяться довольно значительно. Поступающий с воздухом кислород способствует образованию отдельных локализованных участков с температурой 900—1000“С. При попадании в зоны высоких температур первичных продуктов распада древесины создаются условия для образования полициклических углеводородов. При горении древесины костром наличие зазоров между поленьями и дровами способствует более свободному доступу воздуха. Это приводит к образованию пламени, т. е. к полному окислению значительной, обычно наибольшей, части выделяющихся летучих веществ. Количество возникающего дыма (на единицу древесины) при данном способе его генерации невелико по сравнению с горением опилок. Кроме того, температура зон горения дров остается очень высокой. При этом также вероятна возможность образования полициклических соединений. Причем полициклических углеводородов при этом образуется значительно больше (до 103 мкг/м). Тенденции к изготовлению продукции регламентированного качества, разработка механизированных, поточных, а также частично автоматизированных коптилен привели к необходимости использовать при копчении дозированные количества коптильного дыма, достаточно однородного по химическому составу. В результате, в практику коптильных производств внедрены специальные устройства для производства коптильного дыма — дымогенераторы. В дымогенераторах с разложением опилок на обогреваемых поверхностях опилки нагреваются в результате передачи тепла от металлической поверхности, обогреваемой электроспиралями. При этом коптильный дым образуется без видимого пламени. При повышении температуры генерации дыма (распад древесины становится более полным) в нем увеличивается содержание коптильных компонентов, особенно более термостойких. В таких дымогенераторах сводится до минимума образование полициклических углеводородов, кроме того отсутствует специальное устройство для регулирования температуры дымообразования. Поэтому в них может произойти спонтанное повышение температуры в зоне дымообразования и, как следствие этого, возникновение условий, при которых произойдут вспышка и воспламенение опилок. Во фрикционных дымогенераторах дым образуется под действием тепла, возникающего при трении дерева о вращающуюся металлическую поверхность. Молекулы составных частей органической массы древесины под действием тепла становятся подвижными, приобретая способность к расщеплению на соединения с меньшим молекулярным весом. Однако процесс образования дыма во фрикционном дымогенераторе происходит при более низких температурах по сравнению с другими способами. Несмотря на интенсивность распада, довольно значительная часть органической массы древесины (до 20 % при температуре около 290°С) остается нерасщепленной. Поэтому фрикционный дым необходимо очищать от механических примесей. Увеличение количества подаваемого воздуха позволяет увеличить выход компонентов дыма. Увеличение давления на брус также приводит к повышению содержания органических веществ в дыме. Меняя нагрузку на брус, можно получать соответственно редкий, густой или очень густой дым, а регулируя подачу воздуха, использовать фрикционный дым для горячего или холодного копчения. Эксплуатация фрикционных дымогенераторов позволяет сократить расход древесины в 11—16 раз. Таким образом, химический состав коптильного дыма в значительной степени зависит от породы, влажности, температуры горения древесины и от способа получения коптильного дыма. Однако аромат, вкус и цвет копченого продукта скорее всего обусловлены количественными соотношениями попадающих в продукт при копчении составных компонентов дыма, чем просто наличием этих же компонентов в дыме. Содержание целлюлозы лиственных и хвойных пород почти одинаково, тогда как лигнина в древесине хвойных пород больше, чем в древесине лиственных, на 10 %. Поэтому наибольший выход ПАУ, индикатором которых является бензпирен, наблюдается при термолизе хвойных пород древесины. ПАУ являются продуктами вторичных реакций при термическом распаде лигнина и одним из источников их служат длинноцепочечные насыщенные углеводороды, особенно легко полимеризующиеся при температуре выше 400°С. Вторую группу канцерогенных соединений копченых продуктов составляют нитрозоамины, которые образуются в процессе копчения вследствие прямого воздействия окиси азота, содержащейся в дисперсионной среде, с вторичными аминами продукта. При бездымных способах копчения это явление полностью исключается.

Автор:  Елена Челнокова

Показать все статьи