СПОСОБ КОПЧЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2001 года по МПК A23B4/44 

Предполагаемое изобретение относится к рыбной промышленности и может быть использовано преимущественно при переработке мелкой рыбы в деликатесный копченый продукт, например в линиях производства консервов "Шпроты в масле", при выпуске рыбных продуктов "Филе рыбное копченое", "Филейчики копченые" и др.

Известен способ обработки пищевых продуктов в парах коптильной жидкости для придания продуктам вкуса и запаха копчености (Способ обработки продуктов питания коптильной жидкостью. Патент Японии N 19722-61, НКИ 34 А 14 (34 F 6), 1961. - Сб. Копчение. - Рига: Запрыба, 1980. - Вып. 21.-С. 76- 77).

Существенным недостатком данного способа является невысокая эффективность процесса копчения из-за завышенного расхода коптильной жидкости (коптильного препарата), что определяется неполным использованием паров коптильной жидкости.

Известно также устройство, реализующее процесс нагревания коптильной жидкости до температуры кипения с целью образования пара и использования последнего в коптильных камерах для придания обрабатываемым продуктам вкуса копчености (Устройство для обработки пищевых продуктов паром жидкости со вкусом копчености. Заявка Франции N 2306642, МКИ А 23 P 1/00, 1976. - Сб. Копчение. - Рига: Запрыба, 1988. - Вып. 30. - С. 107).

Основным недостатком данного способа копчения и устройства для его реализации является невысокое качество готового продукта. Наличие большого температурного перепада между поверхностным и внутренними слоями обрабатываемого продукта, что имеет место при осуществлении данного способа, приводит к появлению брака (разрыву кожных покровов и их отслаиванию от мяса рыбы).

Кроме того, известен способ холодного копчения рыбы путем многократной циклической обработки рыбы коптильным препаратом, при осуществлении которого в каждом цикле обработки коптильный препарат вводят в виде паров до достижения температуры под кожей рыбы 30-35^oC и после каждого цикла рыбу охлаждают до комнатной температуры (SU 1012863 А, А 23 В 4/04, 1983).

Основной недостаток данного способа заключается в том, что многократное (многоразовое) чередование процессов нагрева и охлаждения обрабатываемого продукта не способствует получению копченого продукта высокого качества. Необходимость же многократной циклической обработки рыбы парами коптильного препарата определяется неэффективностью протекания процессов сорбции коптильных веществ подкожными слоями тканей мяса рыбы.

Известно также, что способ или процесс получения пищевых продуктов холодного копчения включает как обязательные следующие технологические операции: подсушку продукта и непосредственно или собственно копчение (Курапцев П.А. и др. Оценка эффективности коптильных установок в производственных условиях. - М.: Пищ. пром-ть, 1975. -С. 22- 25).

Существующие приемы предварительной подсушки продукта перед копчением (чистым проточным воздухом, обдувом при разрежении, с применением инфракрасных лучей) как и подсушка, совмещенная с процессом копчения, недостаточно эффективны. Реализуемые приемы подсушки оказывают лишь ограниченное влияние на активизацию процесса сорбции коптильных компонентов поверхностью продукта. Такая подушка мало способствует прониканию компонентов коптильной среды от поверхностных к внутренним слоям обрабатываемого продукта, поскольку пористость последнего при этом не увеличивается. Применяемая подсушка практически не исключает и ощутимо не уменьшает недостатков, характерных для операции собственно копчения, поэтому они имеют место при всех способах копчения, в том числе и при бездымном копчении продукта в парах коптильной жидкости.

Недостаточная пористость поверхностного и последующих внутренних слоев продукта и соответственно большие гидравлические сопротивления движению коптильного агента (пара) в конечном результате не способствуют сокращению продолжительности процесса копчения и улучшению качества готового продукта.

При холодном копчении продукта в парах коптильной жидкости температурный градиент (температурный перепад) между паром и продуктом, определяющий эффективность процесса конденсации паров на поверхности объекта копчения, мал. Это, как и применяемая локальная подача пара в камеру копчения, не способствует ни конденсации необходимого количества пара на поверхности продукта, ни равномерному распределению пара в зоне копчения. Результатом неполного использования пара-носителя коптильных компонентов является завышенный расход коптильного препарата. Завышение расхода связано также с тем, что значительная часть пара конденсируется не на продукте, предназначенном для копчения, а на внутренних конструктивных элементах камеры копчения. Неравномерность же распределения конденсата паров коптильной жидкости на поверхности объекта копчения негативно сказывается на органолептических показателях готового продукта.

Генерирование пара путем нагрева коптильной жидкости до температуры кипения вне камеры копчения имеет существенный недостаток. Контакт коптильной жидкости с поверхностью нагрева, имеющей значительно более высокую температуру, чем температура кипения некоторых компонентов жидкости, приводит к нежелательной термической деградации ее органических соединений. Это не способствует повышению качества готового продукта.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение эффективности процесса копчения и улучшение качества готового продукта.

Решение поставленной задачи достигается тем, что согласно способу копчения пищевых продуктов, включающему процесс подсушки и собственно копчение продукта в парах коптильной жидкости, подсушку ведут путем охлаждения и замораживания влаги в вакууме без внешнего подвода тепла до влажности продукта не более 60%, а собственно копчение осуществляют в парах коптильной жидкости, генерируемых в вакууме непосредственно в камере копчения путем подачи в камеру предварительно нагретой жидкости, повышая при этом температуру продукта до заданного верхнего предела.

Причем охлаждение и замораживание влаги в процессе подсушки продукта осуществляют путем непрерывного уменьшения остаточного давления от 1,01•10⁵ Па до 320-260 Па за счет откачки из камеры воздуха в течение 20 - 40 мин.

Кроме того, нагрев коптильной жидкости перед подачей ее в камеру копчения доводят до температуры порядка 60^oC, обеспечивая при подаче равномерное распределение ее относительно обрабатываемого продукта.

Наряду с этим собственно копчение продукта в парах коптильной жидкости ведут при постепенном уменьшении вакуума от давления упругости пара при температуре 0 - 5^oC до давления при температуре не более 50^oC.

Вместе с тем по завершении процесса подсушки, т.е. по достижении нижнего предела остаточного давления подсушки продукта, давление в коптильной камере повышают до нижнего предела диапазона остаточных давлений собственно копчения.

К тому же вакуум, соответствующий верхнему пределу диапазона остаточных давлений собственно копчения, выдерживают, доводя температуру продукта до 30-35^oC.

Заявляемый способ отличается от существующих способов холодного копчения пищевых продуктов режимами осуществления процесса подсушки и собственно копчения. Подсушка продукта самозамораживанием способствует развитию пористости ("рыхлости") поверхностного и внутренних слоев обрабатываемого продукта, т. е. создает условия для интенсификации собственно копчения. Самозамораживание также позволяет совратить время подсушки продукта до требуемой влажности. Предлагаемый режим собственно копчения самозамороженного продукта путем передачи ему скрытой теплоты конденсации паров коптильной жидкости ускоряет протекание термодиффузии коптильных компонентов в толщу продукта. Это способствует сокращению продолжительности и повышению эффективности процесса копчения, улучшению качества готового продукта.

Подсушка продукта путем охлаждения и замораживания в вакууме (самозамораживание) при непрерывно уменьшающемся остаточном давлении представляет собой процесс интенсивного испарения влаги в результате отвода теплоты от самого продукта, в связи с этим температура продукта понижается и в его тканях образуются кристаллы льда. Самозамораживание протекает без внешнего подвода тепла, причем этот процесс происходит достаточно быстро, за 20-40 мин. За это время из продукта испаряется от 16 до 20% влаги. Поскольку коптильную жидкость перед подачей ее в камеру копчения нагревают до температуры значительно меньшей, чем температура ее кипения при атмосферном давлении, исключается необходимость использования электронагревателей с высокими температурами рабочих поверхностей. При нагреве коптильной жидкости до 60^oC целесообразно использовать нагреватели "мягкого" нагрева, например теплообменники с водяной или паровой рубашкой. При "мягком" нагреве исключается возможность нежелательных термических изменений компонентов коптильной жидкости.

В процессе подсушки при уменьшении остаточного давления от 0,01•10⁵ до 610 Па температура испарения (кипения) свободной влаги понижается, в этот период (период охлаждения), как и при тепловой атмосферной сушке, влага испаряется только с поверхности продукта, причем процесс испарения поддерживается непрерывным перемещением молекул воды из внутренних слоев продукта к его поверхности. Замораживание влаги в охлажденном продукте начинается после достижения криоскопической температуры, т.е. температуры начала замерзания (для рыб от - 0,5 до - 1^oC). В начале периода понижения остаточного давления от 610 до 320-260 Па (период замораживания) влага в виде кристаллов льда отделяется от тканей мяса рыбы, такое отделение льда является в действительности обезвоживанием ткани. В конце периода замораживания происходит процесс испарения (удаления) влаги уже отделенной от ткани. При этом влага испаряется в местах ее нахождения в замороженном состоянии, начиная с поверхности, а затем зона испарения углубляется внутрь продукта. В результате испарения отделенных от ткани кристаллов льда продукт после подсушки приобретает необходимую для собственно копчения пористость.

Равномерное распределение нагретой парообразующей коптильной жидкости относительно обрабатываемого продукта при подаче ее в камеру копчения позволяет генерировать пар по всему объему рабочей камеры. В отличие от локальной подачи (подачи в одну точку объема) такая подача гарантирует наличие контакта и взаимодействия паров коптильной жидкости с обрабатываемым продуктом в различных точках объема коптильной камеры. Это способствует уменьшению времени собственно копчения и улучшению качества готового продукта.

Собственно копчение продукта в парах коптильной жидкости складывается из двух взаимосвязанных этапов, в каждом из которых обрабатываемому продукту передается теплота конденсации паров коптильной жидкости. Сначала продукт размораживают до 0^oC, а затем нагревают до заданной конечной температуры 30-35^oC. Размораживание продукта начинают при температуре паров коптильной жидкости не более 5^oC (давление не более 870 Па), а затем постепенным уменьшением вакуума температуру паров повышают до 50^oC (давление не более 1,2•10⁴ Па). Эффективность собственно копчения при осуществлении предлагаемого способа базируется на двух факторах: на пористой структуре обрабатываемого продукта, достигнутой при подсушке продукта методом охлаждения и замораживания, и на использовании сбытой теплоты конденсации паров коптильной жидкости. Для примера сравним собственно копчение продукта в парах коптильной жидкости с копчением путем окунания продукта в коптильную жидкость. Так, 1 кг коптильной жидкости, нагретой до температуры 20^oC, может сообщить продукту тепло в количестве
Q_ж= m_жc(t₁-t₂)=1•4186,8(20- 3)=71,2 кДж,
a 1 кг пара коптильной жидкости при остаточном давлении 2,34•10³ Па и соответственно при том же значении температуры - в 35,3 раза больше:
Q_п=m_пr+m_жc(t₁-t₂)= 1•2447•10³+1•4186,8(20-3)=2518 кДж,
где Q_ж, Q_п - тепло, подводимое к продукту соответственно массой жидкости и пара;
m_ж, m_п - масса воды и пара, кг;
с - удельная массовая теплоемкость воды, с = 4186,8 Дж/(кг град);
r - теплота конденсации (парообразования), r = 2447•10³ Дж/кг;
t₁, t₂ - начальная и конечная температура жидкости,^oC.

Воздействие достаточного количества тепла ускоряет процесс диффузии коптильных компонентов с поверхностных слоев в нижележащие, в результате форсируется пропитывание продукта парами коптильной жидкости.

После замораживания продукта от - 8 до - 10^oC, т.е. завершении процесса подсушки, вакуум в камере уменьшают, обеспечивая к моменту начала собственно копчения генерирование пара температурой не более 5^oC. Уменьшение вакуума позволяет начать процесс размораживания продукта (начальная фаза собственно копчения) при более высокой температуре пара - теплоносителя. Наличие температурного перепада (градиента) между паром и обрабатываемым продуктом ускоряет процесс копчения.

В течение всего периода собственно копчения продукта коптильная жидкость перед подачей ее в рабочую камеру нагревается до температуры 60^oC, при этом температура генерирующего пара по хору копчения возрастает соответственно уменьшению вакуума (соответственно повышению остаточного давления). В зависимости от температурного режима копчения продукта, т.е. в зависимости от характера изменения температуры пара в процессе копчения, пар температурой 50^oC выдерживают, доводя температуру во внутренних слоях продукта до 25 - 30^oC.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример. Коптильную камеру, в которую поданы тележки, загруженные рамками с нанизанным на прутки продуктом (рыбой, мясом), герметизируют и в ней создают вакуум. Вакуумирование до давления 320 - 260 Па ведут в течение 20 - 40 мин без внешнего подвода тепла к продукту. При этом происходит самозамораживание продукта, включающее процессы охлаждения и замораживания, которые протекают за счет самоиспарения влаги, т.е. за счет отвода тепла от самого продукта. Влаху, выделяющуюся при самозамораживании из продукта в виде пара, непрерывно откачивают вакуум-насосом (или любым известным способом). Процесс подсушки заканчивают по достижении температуры продукта от - 8 до - 10^oC, при этом время вакуумирования рабочей камеры от атмосферного давления до давления, соответствующего данной температуре, в значительной мере влияет на количество вымороженной влаги и на влажность продукта перед собственно копчением.

После завершения процесса подсушки вакуум уменьшают до давления порядка 870 Па и в рабочую камеру распределенно по ее объему подают коптильную жидкость, предварительно нагретую до 60^oC (например, подача жидкости в открытые продольные желоба посредством трубчатых коллекторов с отверстиями по их длине). Размораживание продукта до 0^oC ведут паром температурой около 5^oC, образующимся при кипении нагретой жидкости в вакууме. Пар конденсируется на замороженном продукте, отдавая ему скрытую теплоту конденсации. В результате коптильные компоненты сорбируются на поверхности продукта, а пористость последнего способствует их проникновению в продукт. По завершении процесса размораживания, постепенным уменьшением вакуума до давления 1,2•10⁴ Па при постоянной температуре парообразующей жидкости начинается процесс обработки (нагревания и пропитывания) продукта парами большей температуры. При этом существующий температурный перепад между паром и продуктом способствует конденсации паров на поверхности продукта. Предельную температуру пара (50^oC выдерживают, доводя температуру в поверхностном слое продукта до 30-35^oC, а во внутренних - до 25-30^oC.

Выдержав рекомендуемые технологические диапазоны изменения времени, температуры и давления и доведя температуру продукта до заданного предельного значения, процесс холодного копчения заканчивают. После девакуумирования и разгерметизации камеры копчения обработанный продукт направляют на последующие технологические операции.

Развитие пористости продукта в процессе подсушки, генерирование пара в вакууме из нагретой вне рабочей камеры коптильной жидкости, использование при собственно копчении сбытой теплоты парообразования и наличие температурного перепада между паром коптильной жидкости и обрабатываемым продуктом способствует решению задачи предполагаемого изобретения.

Изобретение может быть использовано преимущественно при переработке мелкой рыбы в деликатесный копченый продукт. Способ включает процесс подсушки и собственно копчение продукта в парах коптильной жидкости. Подсушку ведут путем охлаждения и замораживания влаги в вакууме без внешнего подвода тепла до температуры от - 8 до - 10°С и влажности продукта не более 60%. Охлаждение и замораживание продукта осуществляют непрерывным увеличением вакуума от давления 1,01•10⁵ до давления 320•260 Па. Собственно копчение проводят в парах коптильной жидкости, генерируемых в вакууме непосредственно в камере копчения, путем подачи в камеру предварительно нагретой жидкости, причем процесс ведут при постепенном уменьшении вакуума от давления упругости пара при температуре 0 - 5°С до давления при температуре не более 50°С. Вакуум, соответствующий верхнему пределу диапазона остаточных давлений собственно копчения, выдерживают, доводя температуру продукта до 30-35^oС. Способ позволяет повысить эффективность процесса копчения и улучшить качество готового продукта. 5 з.п. ф-лы.

1. Способ копчения пищевых продуктов, включающий процесс подсушки и собственно копчение продукта в парах коптильной жидкости, отличающийся тем, что процесс подсушки ведут путем охлаждения и замораживания влаги в вакууме без внешнего подвода тепла до влажности продукта не более 60%, а пары коптильной жидкости для процесса копчения, генерируют в вакууме непосредственно в камере копчения путем подачи в камеру предварительно нагретой жидкости, доводя температуру продукта до заданного верхнего предела. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение и замораживание влаги в процессе подсушки проводят путем непрерывного уменьшения остаточного давления от 1,01 • 10⁵ до 320 - 260 Па за счет откачки из камеры воздуха в течение 20 - 40 мин. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев коптильной жидкости перед подачей ее в камеру копчения доводят до температуры порядка 60^oC, обеспечивая при подаче равномерное распределение ее относительно обрабатываемого продукта. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что собственно копчение продукта в парах коптильной жидкости ведут при постепенном уменьшении вакуума от давления упругости пара при температуре 0 плюс 5^oC до давления при температуре не более 50^oC. 5. Способ по пп.1, 2 или 4, отличающийся тем, что по завершении процесса подсушки продукта давление в камере повышают до нижнего предела диапазона остаточных давлений собственно копчения. 6. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что вакуум, соответствующий верхнему пределу диапазона остаточных давлений собственно копчения, выдерживают, доводя температуру продукта до 30 - 35^oC.