СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОПТИЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 2008 года по МПК A23B4/44 

Предлагаемое изобретение относится к технологическим процессам обработки рыбы, мяса, твердого сыра и подобных пищевых продуктов коптильной жидкостью («жидким дымом») для придания им вкуса и запаха копчености.

Применение коптильных жидкостей относится к процессам бездымного копчения продуктов (мокрое копчение). Известны способы получения коптильных жидкостей, например таких, как: Вахтоль, МИНХ, ВНИРО, ВНИИМП-1, ВНИИМП-2 (Курапцев П.А., Никелыппуре И.Б., Шкарин А.С. Оценка эффективности коптильных установок в производственных условиях. - М.: Пищ. пром-сть, 1975. - С.17-22).

Основным недостатком копчения пищевых продуктов в названных жидкостях является содержание в них продуктов термического разложения древесины, являющейся материалом для получения жидких сред. Выход летучих органических соединений особенно интенсивен при температуре термического разложения древесины выше 300°С. В упомянутых жидкостях не исключено содержание вредных для пищевых продуктов канцерогенных веществ.

Известен также способ получения коптильной жидкости, в основу производства которой положен процесс нагрева древесины в воде в замкнутом объеме до температуры порядка от 160 до 250°С при равновесном с температурой давлении (А.с. СССР №1386140 - Опубл. в БИ, 1988. - №13) - прототип.

Основным недостатком прототипа является большая продолжительность процесса получения коптильной жидкости и связанные с этим большие энергозатраты на ее производство. Недостаток следует из того, что нагрев исходных материалов - воды и древесины - до высокой температуры и последующее ее снижение до исходных значений сильно растянуты во времени (до нескольких часов).

Задачей настоящего изобретения является интенсификация процесса образования коптильной жидкости и снижение энергозатрат на ее производство.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в соответствии со способом получения коптильной жидкости, характеризующимся тем, что древесину нагревают в воде в замкнутом объеме до температуры 250°С и соответствующего этой температуре давления, после уменьшают температуру жидкости до начальной температуры воды, уменьшение температуры жидкости ведут путем четырехступенчатого понижения давления в замкнутом объеме и выравнивания температуры жидкости в каждой ступени соответственно давлению данной ступени, при этом на первой ступени давление снижают от 4,01·10⁶ до 2,01·10⁶, на второй - от 2,01·10⁶ до 1,01-10⁶ Па, на третьей - 1,01·10⁶ до 5,01·10⁵ Па, на четвертой - от 5,01·10⁵ до 1,01·10⁵ Па, а после выравнивания температуры жидкости соответственно давлению на каждой ступени обеспечивают выдержку жидкости в интервале понижения ее температуры на 3-5°С, после чего проводят отцеживание жидкости.

Отцеживание жидкости ведут при температуре от 40 до 20°С.

Уменьшение температуры жидкости, нагретой в замкнутом объеме до высокой температуры, путем ступенчатого понижения избыточного давления с выравниванием температуры до равновесного значения с давлением в каждой из ступеней, имеет свои преимущества.

При понижении давления в замкнутом объеме, что достигается путем выпуска («сброса») из камеры части парогазовой смеси, начинается кипение жидкости и уменьшение ее температуры до значения, равновесного с давлением. Уменьшение температуры жидкости при ее кипении вызывается расходом тепловой энергии на парообразование. Кипение жидкости активизирует процесс ее взаимодействия с древесиной и способствует интенсивному экстрагированию из древесины в жидкость продуктов термолиза, необходимых для образования коптильной жидкости. Это связано с тем, что при кипении жидкости усиливается и ускоряется процесс ее взаимодействия с внутренними слоями древесины.

Ступенчатое понижение избыточного давления путем выпуска из рабочей камеры части парогазовой смеси с последующим кипением жидкости при выравнивании ее температуры до значения, равновесного с давлением, способствует «мягкому» режиму образования коптильной жидкости. В прототипе же, после нагрева жидкости до максимальной температуры и последующей ее выдержке при максимальном давлении температура жидкости понижается либо путем естественного охлаждения экстракта(в течение 16 часов и более), либо путем непосредственного ее дросселирования до атмосферного давления. Такой процесс не способствует сохранению необходимых связей между компонентами в составе жидкости. Имеет место выпадание осадка, это снижает качество получаемой коптильной жидкости.

Число ступеней снижения избыточного давления в замкнутом объеме от максимального до атмосферного, которое можно принять как предпочтительное, составляет 4 ступени (в Па):

4,01·0⁶-2,01·10⁶,

2,01·10⁶-1,01·10⁶,

1,01·10⁶-5,01·10⁵,

5,01·10⁵-1,01·10⁵.

При таких ступенях изменения давления достаточно близким остается порядок изменения температур коптильной жидкости в ступенях.

Выдержка жидкости после выравнивания температуры соответственно давлению, в интервале ее понижения на 3-5°С, дает возможность выравнивать температуру жидкости и древесины перед переходом на следующую ступень понижения давления. Продолжительность выравнивания температур жидкости и древесины зависит от размеров древесины и температуры жидкости в данной ступени. При использовании древесины в виде кусков толщиной до 80 мм время выравнивания температур жидкости и древесины значительно больше, чем при использовании измельченной древесины или соломы злаковых растений, при этом большему времени выравнивания температур соответствует более низкая температура интервала выдержки (интервала понижения температуры).

Понижение температуры жидкости до 40°С ведут либо путем обдува рабочей камеры охлажденным воздухом, либо за счет естественных потерь тепла при комнатной температуре. При температуре жидкости от 40 до 20°С ее вязкость мало изменяется. Это позволяет вести отцеживание (очистку от механических примесей) жидкости в интервале упомянутых температур.

Предлагаемый способ получения коптильной жидкости осуществляется следующим образом.

В рабочую камеру заливают чистую питьевую воду температурой 18-20°С и помещают перфорированную (или сетчатую) кассету с древесиной, при этом кассету полностью погружают в воду. Затем камеру герметизируют, образуя замкнутый объем, включающий объемы: воды, кассеты с древесиной, воздушной подушки и объем нагревателей, если последними являются электрические нагреватели. Этим завершается подготовка к процессу получения коптильной жидкости.

Далее включением электрических нагревателей или топливной форсунки (если для нагрева используется жидкое топливо) начинают нагрев воды. После нагрева воды в замкнутом объеме до температуры около 160°С в рабочей камере начинается термолиз древесины. Продукты термолиза экстрагируют в воду, образуя коптильную жидкость. При этом соответственно температуре растет давление в рабочей камере, последнее связано с расширением воды, увеличением давления насыщенного пара и образующихся при термолизе газов в объеме воздушной подушки. При температуре 250°С, т.е. при давлении 4,01·10⁶ Па, выключением электрических нагревателей или отключением топливной форсунки нагрев жидкости прекращают.

Далее начинают процесс ступенчатого понижения избыточного давления в рабочей камере. Соединением объема воздушной подушки с атмосферой обеспечивают выпуск из рабочей камеры части парогазовой смеси, при этом давление в рабочей камере снижают до нижнего давления данной ступени. Например, для первой ступени давление снижают в интервале от 4,01·10⁶ до 2,01·10⁶ Па. В интервале снижения давления и по достижении нижнего значения давления ступени происходит кипение жидкости, температура последней уменьшается до значения равновесного с нижним давлением ступени. Кипение жидкости усиливает и ускоряет процесс ее взаимодействия с внутренними слоями древесины. Это способствует интенсификации экстрагирования из древесины в жидкость продуктов термолиза, которые становятся компонентами коптильной жидкости.

После выравнивания температуры жидкости соответственно нижнему давлению ступени жидкость выдерживают в интервале уменьшения ее температуры на 3-5°С. Это позволяет выравнить температуру в объеме древесины с температурой жидкости. Выравнивание температурных полей жидкости и древесины повышает точность выбора (определения) границ ступеней понижения давления, т.е. точность определения начального и конечного давления каждой ступени.

Ступенчатое понижение давления в рабочей камере прекращают при равновесном значении температуры жидкости и давления 1,01·10⁵ Па. Далее рабочую камеру разгерметизируют, а температуру жидкости уменьшают до 40°С. Это обеспечивают либо путем обдува рабочей камеры охлажденным воздухом, либо путем теплопотерь в окружающую среду.

Полученную коптильную жидкость с температурой близкой к 40°С сливают в емкость, а при температуре не менее 20°С отцеживают с последующим отстаиванием и фильтрацией.

Рекомендуемые соотношения масс древесины и воды составляют от 1:15 до 1:12 кг/кг. При меньших соотношениях масс коптильная жидкость оказывается слабоконцентрированной, а при больших соотношениях имеет место пригар продуктов термолиза к нагретым стенкам аппарата.

Внутренний объем аппарата - рабочей камеры должен соответствовать зависимости

,

где Va - внутренний объем аппарата;

Ve - объем воды при температуре 260°С;

Vд - объем древесины.

Это означает, что максимальный объем воды с помещенной в ней древесиной при заданной температуре нагрева составляет 95% объема аппарата.

Процесс термолиза автоматически регулируется. Регулирование процесса заключается в выдерживании жидкости в интервале понижения ее температуры на 3-5°С ниже той, которая соответствует давлению данной ступени.

Пример 1. 0,3 кг дубовой стружки помещают в герметическую емкость в 3,6 кг чистой воды, соотношение масс древесины и воды при этом составляет 1:12. Воду нагревают до 160°С, далее в интервале времени 2-2,5 часа ведут нагрев жидкости до температуры 250°С. После этого температуру жидкости уменьшают путем четырехступенчатого понижения давления в замкнутом объеме и выравнивания температуры жидкости в каждой ступени соответственно давлению данной ступени с последующей выдержкой жидкости в интервале понижения ее температуры на 3-5°С. Ступенчатое понижение давления в рабочей камере прекращают при равновесном значении температуры жидкости и давления 1,01·10⁵ Па. Далее рабочую камеру разгерметизируют, а температуру жидкости уменьшают до 40°С. Полученную жидкость отцеживают и отстаивают с последующей фильтрацией.

Пример 2. Способ по приемам и операциям идентичен описанному в примере 1. Вместо дубовой стружки используют смесь дробленки из соломы пшеницы и ржи. Масса дробленки - 0,35 кг к массе воды - 4,9 кг составляет соотношение 1:14. Нагрев жидкости в интервале от 160 до 250°С ведут 2-2,2 часа. Далее операции процесса образования коптильной жидкости выдерживают аналогично изложенному в примере 1.

Пример 3. Способ по приемам и операциям идентичен описанному в примере 1. Вместо дубовой стружки используют еловые опилки. Масса опилок - 0,22 кг к массе воды - 3,3 кг составляет соотношение 1:15. Нагрев жидкости в интервале от 160 до 250°С ведут 2-2,3 часа. Далее операции процесса образования коптильной жидкости выдерживают аналогично изложенному в примере 1.

Изобретение относится к технологическим процессам обработки пищевых продуктов животного происхождения. Проводят нагрев древесины в воде в замкнутом объеме до температуры 250°С и соответствующего этой температуре давления. Затем уменьшают температуру жидкости до начальной температуры воды путем четырехступенчатого понижения давления в замкнутом объеме и выравнивания температуры жидкости в каждой ступени соответственно давлению данной ступени. На первой ступени давление снижают от 4,01·10⁶ до 2,01·10⁶ Па, на второй - от 2,01·10⁶ до 1,01·10⁶ Па, на третьей - от 1,01·10⁶ до 5,01·10⁵ Па, на четвертой - от 5,01·10⁵ до 1,01·10⁵ Па. После выравнивания температуры жидкости обеспечивают выдержку жидкости в интервале понижения ее температуры на 3-5°С.После этого проводят отцеживание жидкости. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса получения коптильной жидкости. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ получения коптильной жидкости, характеризующийся тем, что древесину нагревают в воде в замкнутом объеме до температуры 250°С и соответствующего этой температуре давления, после уменьшают температуру жидкости до начальной температуры воды, отличающийся тем, что уменьшение температуры жидкости ведут путем четырехступенчатого понижения давления в замкнутом объеме и выравнивания температуры жидкости в каждой ступени соответственно давлению данной ступени, при этом на первой ступени давление снижают от 4,01·10⁶ до 2,01·10⁶ Па, на второй - от 2,01·10⁶ до 1,01·10⁶ Па, на третьей - от 1,01·10⁶ до 5,01·10⁵ Па, на четвертой - от 5,01·10⁵ до 1,01·10⁵ Па, а после выравнивания температуры жидкости соответственно давлению на каждой ступени обеспечивают выдержку жидкости в интервале понижения ее температуры на 3-5°С, после чего проводят отцеживание жидкости.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отцеживание жидкости ведут при температуре от 40 до 20°С.