Содержание к диссертации
Стр.
Список сокращений 7
Введение 8
Глава I. Обзор литературы 14
Древесина как сырье для получения технологического коптильного дыма 14
Химический состав коптильного дыма 19
Основные свойства технологического коптильного дыма 30
Сравнительный анализ способов и устройств для получе-
ния коптильного дыма 37
1.5 Обоснование выбранного направления работ 44
Глава II. Организация эксперимента и методы исследования 49
Общая методологическая схема исследований 49
Объекты исследований 49
Методы проведения экспериментов 57
Математическое моделирование процессов и оптимизация параметров 64
Глава III. Результаты исследований и их обсуждение 70
3.1. Обоснование способа увлажнения топлива в процессе
дымообразования с использованием энергии ИК-излучения 70
Исследование процесса дымообразования с увлажнением топлива водой на опытно-промышленной установке малой производительности 69
Исследование процесса дымообразования с увлажнением топлива водой на опытно-промышленной установке повышенной производительности 83
Исследование процесса дымообразования с увлажнением топлива водяным паром на опытно—промышленной установке повышенной производительности усовершенствованной конструкции 90
Оценка технологических свойств и химического состава дымовоздушной смеси, вырабатываемой опытно-промышленной установкой повышенной производительности усовершенствованной конструкции 99 3.2. Обоснование технологии подкопченного рыбного филе 101
3.2.1. Разработка способа интенсификации осаждения коп
тильных компонентов коптильной среды, вырабаты
ваемой ИК-дымогенератором Ю1
3.2.2. Технологическая схема производства подкопченного
рыбного филе и оценка качества готовой продукции ^5
Математическое моделирование и оптимизация технологического процесса изготовления филе рыбного подкопченного с использованием дьшовоздушной смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором Ю9
Обоснование массообменных процессов в технологии подкопченного рыбного филе с нанесением и без нанесения биополимерной пленки 120
Обоснование формирования некоторых основных технологических эффектов в подкопченном рыбном филе, изготовленном с нанесением и без нанесения биополимерной пленки
Обоснования условий и сроков хранения готовой продукции
Глава IV, Практическая реализация, производственная проверЕса и
внедрение результатов исследовании 1JJ
Общие выводы 143
Список использованной литературы 145
Приложения: 162
Сравнительная характеристика некоторых современных ды- 163 могенераторов
Патентный поиск и его результаты 171
Распоряжение «О проведении технологических испытаний ИК-дымогенератора повышенной производитсяьности» (76
Акт о проведении технологических испытаний ИК-дымогенератора повышенной производительности 177
Устройство для получения дыма с использованием инфракрасного излучения. Исходные требования 192
Технологический регламент на генерацию коптильного дыма с использованием инфракрасного излучения. 198
ИК-дымогенератор повышенной производительности усовершенствованной конструкции. Паспорт 206
ИК-дымо генератор повышенной про из водитель пости усовершенствованной конструкции. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 209
ИК-дымогенератор повышенной производительности усовершенствованной конструкции. Программа и методика испытаний 234
Распоряжение «О проведении технологических испытаний ИК-дымогенератора повышенной производительности усовершенствованной конструкции» 256
11. Акт о проведении технологических испытаний ИК-
дымогенератора повышенной производительности усовершен
ствованной конструкции 257
Балльная шкала при органолептической оценке качества филе рыбного подкопченного 272
Проект ТУ «Филе рыбное подкопченное. Технические условия» 274
Проект ТИ по изготовлению подкопченного рыбного филе с использованием дымовоздушной среды вырабатываемой ИК-дымогенератором 281
Акт о проведении расширенной дегустации 289
Протокол химических исследований 292
Протокол микробиологических исследований 293
Протокол испытаний на содержание ПАУ 294
Акт проверки массы инфракрасного дымогенератора повы- 295 шенной производительности
Акт проверки массы инфракрасного дымогенератора повышенной производительности усовершенствованной конструкции 297
Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения ИК-дымогенератора повышенной производительности усовершенствованной конструкции 299
Почетный диплом за участие в международной конференции
и выставке «Море и морепродукты - 2000» (Мурманск, 2000) 314
Диплом за комплекс изобретений, улучшающих вкусовые достоинства рыбных продуктов и снижающих вредное воздействие продуктов на организм человека (Мурманск, 2001) 315
Диплом за разработку и создание дымогенератора с использованием энергии инфракрасного излучения (Москва, 2002) 316
Диплом Международной многоотраслевой выставки "Россия-Великобритания. Торгово-экономическое сотрудничество, реалии и перспективы, - 2002" за разработку высокоэффективных научных проектов и выпуск конкурентноспособной продукции (Лондон, 2002)
Диплом V Международной специализированной выставки "Море. Ресурсы. Технологии - 2004" за проведение научно-исследовательской работы по разработке новых технологий изготовления пищевой продукции (Мурманск, 2004)
Диплом VI Международной специализированной выставки "Море. Ресурсы. Технологии - 2005" за проведение научно-исследовательской работы по разработке новых технологий изготовления пищевой продукции (Мурманск, 2005)
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АЧ ЖКС
КМАФАнМ НДМА
оцкп
ТУ
альдегидное число
жидкие коптильные среды
дымовоздушная смесь-
дымо генератор
инфракрасный
количество мезофильных аэробных и факультативно-аэробных микроорганизмов
нитрозодимет ил амины
ортогональный центральный композиционный план
полициклические ароматические углеводороды
технологическая инструкция
технические условия
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время перед рыбообрабатывающими предприятиями особенно остро стоит задача изменения ассортимента выпускаемой продукции в пользу высококачественных, безопасных видов, вырабатываемых по энергоресурсосберегающим технологиям.
Копченая продукция традиционно считается одной из наиболее востребованных категорий мясных и рыбных продуктов. Однако в технологии их изготовления имеются существенные недостатки. Генерация дыма традиционными способами в дымогенераторах с внутренним теплообразованием (за счет горения части топлива - Д9-ФД2Г, Н10-ИДЛ2Г-1, И6-ИКР-500, ИДА-2 и др.) и с внешним теплообразованием (от электрически подогреваемого пода, с теплоносителем - ГТСМ-2, НЮ-ИДГ-2 и др.) зачастую не может обеспечить разложение древесины при температуре, не превышающей 380-400 С, чтобы исключить риск образования опасных для здоровья человека веществ.
Основные аспекты проблемы повышения интенсивности тепло- и мас-сопереноса в процессе дымообразования, а также исследование свойств и условий регулирования состава коптильных сред изложены в труда Курко В. И., Ершова А. М., Зотова В. В., Ыоздрина С. И., Кима И. Н., Кима Э. Н., Касьянова Г. И., Родиной Т. Г., Мезеновой О. Я., Шендерюка В. И., Bratzler L., Holienbeck С, Maurer S., Potthast К., Ruiter A., Tilgner D., Toth L. и др. Широко используемые в последнее время коптильные препараты и жидкости решают отчасти проблемы безопасности продукции, однако все настойчивее требуется разработка новых технологий их получения с применением современных дымо генераторов, гарантирующих качество дымовоздуш-ной смеси.
На кафедре "Технология пищевых производств" МГТУ в 1999 г. был разработан способ получения коптильного дыма с использованием энергии
инфракрасного излучения и устройство для его осуществления - ИК-дымогенератор периодического действия (разработчики Ершов А. М., Шокина Ю. В., приоритет подтвержден Патентом РФ № 2171033).
Главным достоинством аппарата является впервые появившаяся возможность вести разложение древесного топлива при устойчивой температуре, не превышающей 400 С, что сводит к минимуму риск образования канцерогенных веществ. Достигнуть такого эффекта позволил впервые осуществленный в конструкции дымогенератора способ подвода энергии ИК-излучения к увлажненному топливу.
Однако, как показала производственная эксплуатация ИК-дымогенератора, понижение температуры разложения древесины до 320 — 350 С ведет к уменьшению содержания в дыме окрашивающих компонентов, что требует интенсификации процесса формирования технологического эффекта приобретения продуктом характерного "копченого цвета". Решить данную проблему возможно несколькими способами: за счет повышения производительности по дыму; увеличения весовой концентрации вырабатываемой дымовоздушной смеси; интенсификации процесса осаждения компонентов дыма на поверхность продукта.
Таким образом, задача совершенствования способа получения коптильного дыма с использованием энергии инфракрасного излучения, а также разработка технологии продукции традиционного дымового копчения с применением коптильной среды, вырабатываемой ИК-дымогенератором, представляется весьма актуальной.
Цель и задачи исследования.
Цель данной работы заключалась в исследовании процесса дымообра-зования с использованием энергии ИК-излучения и совершенствование на этой основе конструкции ИК-дымогенератора с учетом закономерностей тепло- и массообмена в топливе, а также в разработке технологии подкопчен-
ной рыбопродукции с использованием коптильной среды, вырабатываемой ИК-дьгмогенератором.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
исследовать тепло— и влагообменные процессы в слое топлива при дымогенерации с использованием энергии ИК-излучения для разработки способа увлажнения топлива и регулирования на этой основе температуры разложения древесины;
усовершенствовать конструкцию ИК-дымогенератора на основе научно обоснованного способа увлажнения топлива в процессе дымообразования и обосновать рациональные режимы эксплуатации на основе оптимизации процесса дымообразования;
разработать пакет технической документации, изготовить и провести технологические испытания промышленного образца ИК-дымогенератора повышенной производительности с целью определения основных эксплуатационных параметров и характеристик;
разработать способ интенсификации осаждения компонентов коптильной среды на поверхности полуфабриката с целью усиления цвета готовой продукции;
разработать технологию изготовления подкопченной рыбы с использованием дымовоздушной смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором;
исследовать массообменные процессы, протекающие в подкопченной рыбопродукции;
оценить биохимические изменения в тканевых белках и липидах подкопченной рыбопродукции в процессе хранения, и гигиенически обосновать сроки годности готовой продукции;
разработать нормативную документацию на технологию подкопченной рыбы.
Научная новизна работы.
Впервые изучена возможность протекания процесса термического разложения топлива - древесных опилок под воздействием инфракрасного излучения в условиях увлажнения топлива в процессе дымообразования паром, образующимся при испарении «избыточной воды», добавляемой непосредственно в носитель для топлива.
Определены зависимости продолжительности процесса дымообразования и температуры пиролиза топлива от основных влияющих факторов.
Предложена математическая модель, адекватно описывающая процесс генерации дыма с использованием энергии ИК-излучения и увлажнением топлива водяным паром. С помощью модели рассчитаны близкие к оптимальным значения влияющих факторов.
Исследован теплоперенос в слое топлива, увлажняемого водяным паром, в процессе дымогенерации с использованием энергии ИК-излучения,
Изучена возможность интенсификации осаждения компонентов коптильной среды, вырабатываемой ИК-дымогенератором, с целью усиления цвета готовой продукции.
Разработана технология изготовления подкопченной рыбы и предложена математическая модель, адекватно описывающая технологический процесс изготовления подкопченного рыбного филе с использованием дымовоз-душной смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором. С помощью модели рассчитаны оптимальные значения основных технологических параметров.
Определены значения коэффициентов диффузии карбонильных соединений для филе рыбного подкопченного и филе рыбного подкопченного в биополимерной пленке, изготовленного с использованием дымовоздушиой смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором.
На основных этапах технологии исследованы: динамика показателя концентрации карбонильных соединений в подкопченном рыбном филе и
подкопченном рыбном филе в биополимерной пленке в процессе хранения; характер биохимических изменений белков и липидов.
Доказана безопасность готовой продукции по содержанию фенолов и ПАУ, свидетельствующая о канцерогенной безопасности дымовоздушной смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором.
Практическая значимость работы.
Разработана научно обоснованная конструкция ИК-дымогенератора повышенной производительности и изготовлен промышленный образец, позволяющий генерировать высококачественный технологический дым, практически не содержащий канцерогениых веществ. Управление температурным режимом пиролиза достигнуто за счет нового способа увлалшения топлива водяным паром непосредственно в процессе дымообразования. Аппарат успешно прошел технологические испытания, и был рекомендован к использованию в производственных условиях и серийному выпуску (приоритет подтвержден заявкой на Патент РФ № 2004118474/L3 от 18.06.2004 г., имеется утвержденный Акт о проведении технологических испытаний промышленного образца).
Разработана технология изготовления филе рыбного подкопченного, с использованием дымовоздушной смеси, вырабатываемой ИК— дьшогенератором, обеспечивающая изготовление высококачественной и безопасной продукции (заключение аттестованной лаборатории, проекты ТИ и ТУ "Филе рыбЕюе подкопченное1').
Результаты научных исследований использованы в учебном процессе подготовки инженеров по специальностям 271000 "Технология рыбы и рыбных продуктов" и 271300 "Пищевая инженерия малых предприятий".
Достоверность полученных данных подтверждена результатами технологических испытаний на базе научно-производственной лаборатории "Современные технологии промышленной переработки гидробионтов" (лабора-
тории СТГТПГ) МГТУ. Показана экономическая целесообразность реализации разработок.
На защиту выносятся:
Результаты научно обоснованного совершенствования способа генерации коптильного дыма при помощи энергии ИК-излучения, заключающегося во впервые примененном способе увлажнения топлива в процессе дьшообра-зования водяным паром.
Результаты исследования тепло— и влагообмена в слое топлива в процессе дымообразования с использованием энергии ИК-излучения и увлажнения топлива водяным паром, близкие к оптимальным режимы дымообразования.
Опытно-промышленный образец ИК-дымогенератора повышенной производительности и техническая документация: исходные требования, технологический регламент на генерацию дыма, техническое описание и инструкция по эксплуатации.
Способ интенсификации процесса осаждения компонентов коптильной среды, вырабатываемой ИК-дымогенератором, на поверхность продукта.
Зависимости формирования качества подкопченного рыбного филе, изготовленного с использованием дымовоздуцшой смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором, от основных факторов новой технологии^
Результаты исследований процесса диффузии карбонильных соединений в технологии подкопченного рыбного филе, изготовленного с использованием дымовоздуцшой смеси, вырабатываемой ИК-дымогенератором.
