XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Копче́ние — это вид тепловой обработки продуктов, придающий аромат и оказывающий консервирующее действие. На данный момент названия коптильных жидкостей самые разнообразные: коптильные среды, коптильные препараты, коптильные красители, коптильные экстракты, коптильные антисептики, коптильные антиоксиданты. По многообразию названий можно судить о всё более глубоком изучении специфического воздействия компонентов дыма, о желании получить полезные продукты питания. Главной целью учёных является получение коптильных жидкостей, не содержащих ПАУ(полициклические ароматические углеводы), которые есть в любом дыме, получаемом при пиролизе древесины. Условие провидения и химические реакции пиролиза приведены в источнике [1]

На качество копчения в первую очередь влияет химический состав коптильной среды. Различают два метода придания пищевому сырью свойств копчённой продукции:

обработка в дымовоздушной среде (дымовое копчение)

обработка коптильными препаратами (бездымное копчение).

Основным методом копчения рыбы в настоящее время остается дымовое копчение, при котором эффект копчености достигается за счёт попадания на поверхность рыбы компонентов дыма и дальнейшего их проникновения в толщу продукта, сопровождающегося специфическими реакциями взаимодействия дыма с химическими компонентами исходного сырья.

Для получения коптильного дыма используют различное исходное сырьё, но наиболее предпочтительным является древесина лиственных пород.

Как показывает обзор отечественной и зарубежной литературы, окончательно не решены вопросы об участии коптильных компонентов разной химической природы в процессе копчения. Это объясняется сложным составом коптильного дыма. В коптильном дыме обнаружены около 25 карболовых кислот, в том числе муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная, изомасляная, валериановая, изовалериановая, капроновая, изокапроновая, энантовая, каприловая, пеларгоновая, каприновая, малоновая, янтарная, фумаровая, пировиноградная.

По сведениям венгерских авторов подавляющая часть алифатических кислот дыма представлены летучими веществами, из которых 40 % приходится на долю уксусной и 30 % на долю муравьиной кислоты.

В дыме присутствуют алифатичсекие, гетероциклические и ароматические альдегиды, а также алифатические и циклические кетоны. Современными методами анализа выделено и идентифицировано 70 карбонильных соединений, среди которых преобладают формальдегид, ацетальдегид, масляный альдегид, фурфурол и ацетон.

Группа оснований в коптильном дыме не многочисленна. Она представлена, в основном, пиридином и его производными.

Спирты (метиловый, этиловый, изопропиловый, аллиловый, фурфуриловый) находятся в коптильном дыме в незначительных количествах. Они обусловливают острый характерный запах конденсата паровой фазы дыма.

Химический состав коптильного дыма при холодном копчении, по отечественным данным представлен в таблице

Таблица 1 – Химический состав коптильного дыма

Компоненты	Содержание в дыме (в г/м3) при горении
Без подачи воздуха	С подачей воздуха (3 м3/ч на 1 кг дров	С подачей воздуха (5 м3/ч на 1 кг дров)
Жидкая часть	смола	Жидкая часть	смолы	Жидкая часть	смолы
Конденсат	65,1	4,7	45,7	10.8	32,3	2,5
Влага	59,4	1,0	37,1	1,2	30,1	0,3
Фенолы	0,5	1,7	1,0	4,0	0,2	0,7
Альдегиды	0,09	0,02	0,07	-	0,11	0,01
Летучие кислоты	2,5	0,2	2,5	0,6	1,0	0,1
Нерастворимые в эфире	2,0	0,6	3,9	2,4	0,6	0,8
Нейтральные соединения	0,4	1,1	0,7	1,1	0,2	0,4
Кетоны	0,0004	-	0,06	0,004	0,001	0,04
Органические основания	0,2	0,1	0,3	0,3	0,1	0,1

Исследованиями доказано присутствие в коптильном дыме соединений, способных вызывать образования злокачественных опухолей. Канцерогенные вещества по своей химической природе представляют собой полициклические ароматические углеводороды. К этому классу веществ относятся найденные в дыме 1,2 - бензапирен; 3,4 - бензапирен; 1,2 - бензатрацен, перилен и другие полициклические ароматические углеводороды. 3.

Исходя из современных взглядов на пищевые добавки и различные препараты для обработки сырья, предпочтительно получать концентраты необходимого сырья методом экстракции [1] в безводной среде.

Экстракция сжиженными газами — один из путей получения. Благодаря этому методу возможно получать экстракты при щадящих температурах, при этом полностью отсутствуют следы растворителя. Наиболее оптимальным во всех планах может быть диоксид углерода. По своим физическим свойствам он близок многим компонентам коптильного дыма (фенолы и их производные, карбонильные соединения, спирты, многие вещества неполярного строения).

СО₂—экстракты

СО₂—экстракты, представляют собой высококонцентрированные растительные вытяжки. Сохраняя все полезные свойства исходного сырья, они содержат гораздо больше биологически активных компонентов. Использование жидкого диоксида углерода в роли растворителя обеспечивает возможность низкотемпературного извлечения из разнообразного сырья ценных веществ в натуральном, природном состоянии. Установлена способность жидкого СО₂ извлекать из растительной клетки только летучую ароматику и вкусовые ингредиенты , преобладающие жироподобной природы, а в шроте остаётся белок, часть липидов и водорастворимые вещества. В последнее время потребители предъявляют более высокие требования к качеству мясной продукции, срокам её хранения и внешнему виду. СО₂ экстракты относятся к высококонцентрированным, сложным биоактивным комплексам веществ, сбалансированным растительными компонентами — эфирными и жирными маслами, карбонильными соединениями, витаминами А, Е, Д, К, Р, токоферолами, стеринами, алкалоидами в виде оснований, фурокумаринами, воскоподобными веществами , спиртами, фитонцидами. Они просты в применении и имеют малые дозы закладки: 0,001 – 0,05% от общей массы продукта.

В работе [2] приведён эксперимент на лабораторной установке ВНИИКОПа, по получению новых коптильных СО₂ -экстрактов. Приводится описание работы лабораторной установки для изучения кинетики извлечения ценных компонентов из растительного сырья, ход исследования и различные способы получения коптильных СО₂-экстрактов с описанием технологических операций (пиролиз древесины и дальнейшая экстракция продуктов пиролиза жидким диоксидом углевода, экстракция отходов коптильного производства, экстракция коптильного дыма). Применение Со2 экстракции по сравнению с экстракцией углеводородными растворителями является более экологичным [3] .

СО₂-экстракты коптильных препаратов, полученные из различного сырья обладают определёнными органолептическими и физическими свойствами (табл.1). При математическом описании кинетики измельчения цепных компонентов из сырья используют эмпирические зависимости А.В.Пехова. При этом можно использовать следующее уравнение:

Ig  • Xn =_K = m_n  • t +b (1)

X 2,3

Где Х и Хn — концентрации извлекаемых из сырья веществ; К — коэффициент распределения; m_n — величина, учитывающая отношение растворитель сырьё; t — время экстракции; b — свободный член, характеризующий измельчение сырья.

Таблица№2 — технологические режимы экстракции

Сырьё	Размеры частиц, мм	Температура экстракции С	Давление МПа	Время экстракции, мин	Выход экстракта к сырью,%
Пиролизная древесина	0,13 – 0,18	+20-20	5,7 – 6,0	120	1,3 – 1,5
Пиролизная древесина и шрот прянностей	0,11 – 0,8	+20-20	5,7 – 6,0	120	2,0 – 2,5
Коптильный дым	1x10-3	+22-25	6,0 – 6,4	30	1,5 – 2,0
Шкурки плавники	1,0 – 1,2	+18-20	5,4 – 5,7	90	3,0 – 3,5
Смолистая масса	-	+15-18	5,0 – 5,4	90	1,2 – 1,5

Приведены результаты лабораторных исследований по экстракции различного сырья с применением в качестве растворителя жидкого СО₂, позволившие рассчитать выход экстрагируемых веществ, зависевший от длительности процесса. Было показано, что экстракцию лучше проводить при температуре около 15 — 25 градусов и давлении 5,0 – 6,0 Мпа. При этом из сырья, благодаря селективности жидкого диоксида углерода, не экстрагируются тяжёлые смолы, которые содержат канцерогенные вещества типа полициклических ароматических углеводородов, а извлекаются легколетучие коптильные компоненты, обуславливающие аромат экстрактов.

Химический состав коптильных экстрактов в количественных соотношениях представлен в табл.№3.

Коптильный экстракт	Титруемая кислотность ,%	Массовая доля фенолов	Массовая доля карбонильных соединений	Массовая доля летучих кислот
Из пиролизной древесины	4,03 – 6,4	7,2 – 8,3	2,1 – 3,4	12,1 – 14,5
Из пиролизной древесины шрота пряностей	1,2 – 2,3	12,1 – 14,3	1,2 – 14,3	5,2 – 6,8
Из коптильного дыма	5,1 – 7,2	2,3 – 4,3	0,5 – 0,7	14,2 – 15,6
Из отходов коптильного производства	7,2 – 8,1	9,2 – 10,6	0,2 – 0,5	9,3 – 10,7

Наибольшее количество фенолов содержится в экстракте из смеси пиролизной древесины и шрота пряностей, что и определяет его аромат, поэтому для ароматизации лучше использовать их.

Таким образом можно сделать вывод, что применение СО2 коптильной экстракции улучшает вкусовые качества продукта, срок его хранения и полезные свойства. Применение такой экстракции позволяет сделать продукцию лучшего качества..

Литература

.Боровская Л.В. Электронный УМКД "Физическая и коллоидная химия: учебно-методический комплекс дисциплины для специальностей технологического направления". ФГУП НТЦ "ИНФОРМРЕГИСТР", Депозитарий электронных изданий,, Per. свид № 18492, № гос. per. 0321000129. М., -2010.

Касьянов Г.И., Золотокопова С.В., Палагина И.А., Квасенков О.И.Технология копчения мясных и рыбных продуктов. Ростов-на Дону:МарТ, 2001. - 138 с.

КОНТРОЛЛИНГ ОТХОДООБРАЗОВАНИЯ В МЕНЕДЖМЕНТЕ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА.БОРОВСКИЙ А.Б., БОРОВСКАЯ Л.В., ДОЦЕНКО С.П. В Cборнике трудов конференции УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ, ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПИЩЕВОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО СЫРЬЯ; ИМПОРТООПЕРЕЖЕНИЕ/Сборник материалов международной научно-практической конференции. 2016. Издательство: ООО «Экоинвест» (Краснодар)

Код для цитирования: Скопировать