Способ получения коптильного препарата Российский патент 2023 года по МПК A23B4/44 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для получения коптильного препарата.

Одной из главных задач разработки способов получения коптильного препарата является обеспечение сорбции максимального количества коптильных компонентов дыма и стабилизация химического состава водного сорбента, что позволяет изготавливать коптильные препараты высокого качества.

Известен способ получения коптильного препарата, заключающийся в пропускании дыма через воду с насадкой и очистке препарата от вредных веществ. В качестве насадки используют шарики, выполненные из материала с плотностью 1,00-1,02 г/см³. Их вводят в воду в объемном соотношении 1:4-1:2 до достижения водного слоя с насадкой 150-180 мм. Дым пропускают со скоростью 6-10 м/с. (А.с. №1013106, МПК А23В 4/044, опубл. 23.04.1983, Бюл. №15).

Известен способ получения коптильного препарата, реализуемый с помощью установки, состоящей из дымогенератора, кондиционера, вентилятора, заслонок и сорбера, содержащего дымовод, патрубки подачи воды и отвода готового конденсата дыма, решетку, выполненную в виде перфорированной тарелки диаметром 350 мм с отверстиями диаметром 8 мм и живым сечением 0,25. На решетке размещена подвижная насадка в виде шариков диаметром 15 мм из кислотостойкой резины плотностью около 1 г/см³. При прохождении дымовоздушной смеси через водный слой и решетку образуются газовые пузырьки, которые сталкиваются с шарообразной насадкой и приводят ее к хаотическому движению, это ведет к повторному их столкновению с газовыми пузырьками, росту их размера, увеличению площади межфазной поверхности контакта дыма и воды и ускорению массообменных процессов («Установка для получения коптильного препарата», Ким Э.Н. и др., кн.: Добыча и использование ресурсов океана для производства пищевых, кормовых и других продуктов: Тез. докл. Всесоюз. конф., Владивосток, 1983, с. 64-65).

Недостатками данных способов являются:

- относительно низкая турбулентность газовых потоков в водном слое, вследствие чего их размер не превышает 2 мм в диаметре, что не обеспечивает образования большой площади межфазного соприкосновения и интенсивного массообмена между дымом и водой;

- появление положительной плавучести шариков и уменьшение степени их участия в турбулентности водно-газовой среды в определенный момент процесса сорбции, когда плотность шариков подвижной насадки, равная 1,00-1,02 г/см³, становится меньше плотности сорбирующей жидкости, способной достигать величин 1,00-1,20 г/см³, вследствие ее насыщения коптильными компонентами дыма;

- высокая реакционная способность компонентов, входящих в состав коптильного препарата, полученного этим способом, приводящая к образованию водонерастворимых продуктов реакции в препарате («Фенольный состав коптильного препарата ВНИРО», Ким И.Н. и др., Известия высших учебных заведений, Пищевая технология, 1991, №1-3 (200-202), с. 220-221).

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ, включающий пропускание дыма через установку для получения коптильного препарата, содержащую дымогенератор, кондиционер, вентилятор, заслонки и сорбер, снабженный решеткой с отверстиями, расположенными увеличивающимися кругами от центра решетки, угол наклона отверстий к плоскости решетки составляет 30 градусов, отверстия наклонены к плоскости решетки переменно кругами по часовой стрелке и против часовой стрелки, это обеспечивает создание противоположных завихрений подвижной шарообразной насадки, что ведет к дополнительному столкновению насадки с газовыми пузырьками, их дроблению, уменьшению их диаметра, увеличению межфазной поверхности и к интенсификации процесса перехода коптильных компонентов дыма в водный слой (патент на ПМ №95468, МПК А23В 4/044, опубл. 10.07.2010, Бюл. №19).

Недостатками известного способа являются:

- жесткое фиксирование угла наклона отверстий решетки, равная 30 градусам, при котором при скорости пропускания дыма 6 м/с данный угол наклона действительно приводит к протеканию интенсивного массообменного процесса водно-газовой системы, однако при насыщении воды коптильными компонентами плотность ее изменяется от 1,00 до 1,20 г/см³, при этом меняется и ее вязкость, что способствует увеличению гидравлического сопротивления дымоводяного слоя с насадкой, снижению скорости дымового потока, и, как следствие, уменьшению турбулентности потока, что в свою очередь снижает частоту столкновений шаровой насадки с газовыми пузырьками дыма, увеличивает площадь межфазной поверхности и уменьшает массообменные процессы; увеличение же скорости пропуская дыма до 10 м/с при том же угле отверстий в решетке настолько интенсифицирует столкновения подвижной шарообразной насадки, что приводит к отрыву капелек водного слоя и образованию аэрозоля водного сорбента, который подхватывается потоком воздуха и удаляется из установки;

- расположение вентилятора после сорбера в установке, способствующее созданию разряжения над поверхностью водного слоя с насадкой высотой 150-180 мм, что обеспечивает десорбцию легколетучих коптильных компонентов, к которым могут относиться фенолы и их эфиры, а также спирты;

- появление положительной плавучести шариков, уменьшающих степень их участия в турбулентности водно-газовой среды;

- необходимость тщательной очистки коптильного препарата перед его использованием от постоянно образующихся водонерастворимых соединений, возникающих при реагировании компонентов препарата между собой, что снижает содержание коптильных компонентов препарата в процессе его хранения и ухудшает его технологические свойства («Химия копчения», Курко В.И., М.: Пищевая промышленность, 1969, с. 286-307).

Задачей заявленного изобретения являются обеспечение эффективности процесса сорбции коптильных компонентов дыма водой и стабилизация химического состава получаемого коптильного препарата.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения коптильного препарата, включающего пропускание дыма через воду с подвижной насадкой, в качестве которой используют шарики, изготовленные из износостойкой резины, расположенные на решетке с отверстиями, выполненными под углом к плоскости решетки, и очистку препарата от воднорастворимых вредных веществ, согласно изобретению, дым пропускают через воду с насадкой за счет использования сил давления, нагнетаемого вентилятором, с образованием избыточного давления 180-240 мм рт.ст, шарики на насадке изготавливают из резины плотностью не менее 1,20 г/см³, отверстия на решетке располагают под углом наклона от 30 до 60 градусов к плоскости решетки в зависимости от установленной скорости от 6 до 10 м/с соответственно, после насыщения воды коптильными компонентами дыма и фильтрации водный сорбент термостатируют при температуре 55-60°С в течение 2-2,5 часов и повторно фильтруют.

Для осуществления заявленного способа используют установку для получения коптильного препарата, содержащую дымогенератор, кондиционер, вентилятор и сорбер. В отличие от прототипа расположение вентилятора между дымогенератором и сорбером позволяет пропускать дым через воду с насадкой за счет использования сил давления, нагнетаемого вентилятором, что приводит к образованию избыточного давления 180-240 мм рт.ст над водным слоем с насадкой и обеспечивает улучшение процесса насыщения водного слоя компонентами газообразной среды и минимизацию десорбции относительно легколетучих коптильных компонентов, включая фенол, о-крезол, m-крезол, n-крезол, 2,6-ксиленол, 3,4-ксиленол, 3,5-ксиленол, анизол и тимол, отдельные кислоты, карбонильные соединения и сложные эфиры, участвующих в формировании специфических свойств копченого изделия.

Угол наклона отверстий, расположенных на решетке, относительно плоскости решетки подобран таким образом, чтобы обеспечить необходимую скорость массообменного процесса, протекающего в водно-газовой системе, но не допустить образования аэрозоля водного сорбента. Угол наклона отверстий решетки варьируется путем ее замены и зависит от скорости прохождения дыма. При скорости дыма 6 м/с угол наклона отверстий к плоскости решетки составляет 30 градусов и наоборот, при скорости дыма 10 м/с угол наклона составляет 60 градусов.

Плотность шариков, равная 1,2 г/см³, обеспечивает их нейтральную стремящуюся к отрицательной плавучесть, не позволяющую шарикам всплыть на поверхность водного слоя. Шарики подвижной насадки должны находиться непосредственно в контакте с решеткой для того, чтобы газовые пузырьки передали им необходимый импульс движения.

При прохождении дыма через решетку образуются пузырьки газовой коптильной среды, завихряющиеся по и против часовой стрелки попеременно относительно центра тарелкообразной решетки. Такие завихрения заставляют вращаться шарики подвижной насадки как относительно центра решетки, так и относительно центра своей оси сечения перпендикулярной оси решетки, при этом интенсивно соударяясь. Интенсивные соударения способствуют обновлению межфазной поверхности контакта водной и газовой сред, что положительно влияет на процесс сорбции компонентов коптильного дыма. Вращение шариков относительно центра своей оси сечения перпендикулярной оси решетки способствует отталкиванию газовых пузырьков вдоль поверхности решетки, что замедляет скорость их прохождения через подвижную насадку и увеличивает продолжительность процесса сорбции коптильных компонентов.

Термостатирование водного сорбента коптильного препарата при температуре 55-60°С продолжительностью 2-2,5 часа обеспечивает проведение двух процессов, положительно сказывающихся на качестве коптильного препарата, связанных с прохождением химических реакций взаимодействия высоко реакционноспособных веществ, входящих в состав водного сорбента коптильного дыма. Первый процесс - стабилизация химического состава коптильного препарата за счет выпадения в водонерастворимый осадок чересчур активных сорбированных компонентов коптильного дыма. Второй процесс - улучшение технологических свойств коптильного препарата, а именно, способности коптильного препарата придавать аромат обрабатываемому продукту за счет ускорения взаимодействия реакционноспособных компонентов с образованием вторичных водонерастворимых веществ и сложных эфиров, таких как: метилацетат, этилацетат, метилформиат, этилформиат и других, получаемых в результате прохождения реакций этерификации спиртов при их взаимодействии с органическими кислотами, входящими в состав коптильного препарата.

Фильтрацию водного сорбента осуществляют дважды: непосредственно после сорбции коптильного дыма водой и после проведения процесса его термостатирования. После насыщения воды компонентами коптильного дыма в ней находятся помимо необходимых водорастворимых компонентов коптильного дыма еще и водонерастворимые вещества, включая канцерогенные полиароматические углеводороды, представляющие собой различные смолы. Обладая плотностью, превышающей плотность образованного водного сорбента коптильного дыма, смолы скапливаются на дне сорбера и подлежат удалению.

Заявленный способ позволяет:

- получить коптильный препарат высокого качества, обладающий повышенными технологическими свойствами за счет обеспечения сорбции водной среды максимального количества водорастворимых коптильных компонентов дыма, в том числе, легколетучих, и за счет прохождения реакции этерификации спиртов, входящих в состав препарата при термостатировании;

- повысить производительность процесса производства препарата за счет интенсификации процесса массообмена и варьирования угла наклона отверстий решетки, на которой находится подвижная шарообразная насадка из химически и износостойких шариков;

- увеличить стабильность химического состава коптильного препарата в хранении за счет использования операции термостатирования.

Способ осуществляется следующим образом.

На решетку сорбера помещают подвижную насадку, представляющую собой химически и износостойкие шарики диаметром 15 мм и плотностью 1,2 г/см³. На решетке, изготовленной в виде перфорированной тарелки диаметром 350 мм с отверстиями диаметром 8 мм, отверстия располагаются под углом наклона от 30 до 60 градусов к плоскости решетки переменно кругами от центра по часовой стрелке и против часовой стрелки живым сечением 0,25. Подвижную насадку вводят в воду в объемном соотношении 1:4-1:2 до достижения водного слоя с насадкой 150-180 мм. Дым пропускают через воду с насадкой под давлением, нагнетаемым вентилятором, с образованием избыточного давления 180-240 мм рт.ст и со скоростью 6-10 м/с. После насыщения воды коптильными компонентами дыма водный раствор фильтруют, затем термостатируют при температуре 55-60°С в течение 2,-2,5 часов, после чего повторно подвергают фильтрации.

Изобретение подтверждается следующими примерами:

Пример 1. Подвижная насадка, представляющая собой шарики плотностью 1,2 г/см³, располагалась на решетке с отверстиями, изготовленными под углом наклона 30 градусов к плоскости решетки. Дым пропускали через воду с насадкой под давлением 180 мм рт.ст и со скоростью 6 м/с. Водный сорбент коптильного препарата фильтровали и термостатировали при температуре 60°С в течение 2 часов. После повторного фильтрования в готовом коптильном препарате содержалось 0,37% фенолов, 0,14% карбонильных соединений и 3,1% органических кислот. Метилового спирта и 3,4-бензапирена не обнаружено. С течением времени при хранении в препарате не наблюдалось образования осадка. Обработанная коптильным препаратом продукция по своим органолептическим показателям соответствовала продукции, обработанной дымом.

Пример 2. Подвижная насадка, представляющая собой шарики плотностью 1,2 г/см³, располагалась на решетке с отверстиями, изготовленными под углом наклона 60 градусов к плоскости решетки. Дым пропускали через воду с насадкой под давлением 200 мм рт.ст и со скоростью 10 м/с. Водный сорбент коптильного препарата фильтровали и термостатировали при температуре 55°С в течение 2,5 часа. После повторного фильтрования в готовом коптильном препарате содержалось 0,32% фенолов, 0,15% карбонильных соединений и 2,9% органических кислот. Метилового спирта и 3,4-бензапирена не обнаружено. С течением времени при хранении в препарате не наблюдалось образования осадка. Обработанная коптильным препаратом продукция по своим органолептическим показателям незначительно отличалась от продукции, обработанной дымом.

Пример 3. Подвижная насадка, представляющая собой химически и износостойкие шарики плотностью 1,2 г/см³, располагалась на решетке с отверстиями, изготовленными под углом наклона 60 градусов к плоскости решетки. Дым пропускали через воду с насадкой под давлением 240 мм рт.ст и со скоростью 10 м/с. Водный сорбент коптильного препарата термостатировали при температуре 55°С в течение 2 часов. Высокая скорость дыма и большой угол наклона отверстий решетки способствовали интенсивному перемещению шарообразной насадки настолько, что образовывался аэрозоль водного сорбента, приводящий к потерям коптильного препарата. После повторного фильтрования в готовом коптильном препарате содержалось 0,33% фенолов, 0,16% карбонильных соединений и 3,0% органических кислот. Метилового спирта и 3,4-бензапирена не обнаружено. Через некоторое время хранения коптильного препарата в нем образовался незначительный осадок. Обработанная коптильным препаратом продукция по своим органолептическим показателям не отличалась от продукции, обработанной дымом.

Способ включает пропускание дыма через воду с подвижной насадкой, в качестве которой используют шарики, изготовленные из резины плотностью 1,2 г/см³, расположенные на решетке с отверстиями, выполненными под углом наклона от 30 до 60 градусов к плоскости решетки. Дым пропускают через воду за счет использования сил давления, нагнетаемого вентилятором, расположенным между дымогенератором и сорбером, с образованием избыточного давления 180-240 мм рт. ст. Водный сорбент коптильного препарата термостатируют при температуре 55-60°С в течение 2-2,5 часов и очищают дважды путем фильтрования непосредственно после сорбции коптильного дыма водой и после проведения процесса его термостатирования. Изобретение позволяет получить коптильный препарат высокого качества. 3 пр.

Способ получения коптильного препарата, включающий пропускание дыма через воду с подвижной насадкой, в качестве которой используют шарики, изготовленные из износостойкой резины, расположенные на решетке с отверстиями, выполненными под углом к плоскости решетки, и очистку препарата от воднорастворимых вредных веществ, отличающийся тем, что шарики на насадке изготавливают из резины плотностью 1,2 г/см³, отверстия на решетке располагают под углом наклона от 30 до 60 градусов к плоскости решетки, дым пропускают через воду с насадкой за счет использования сил давления, нагнетаемого вентилятором, расположенным между дымогенератором и сорбером, с образованием избыточного давления 180-240 мм рт. ст., водный сорбент коптильного препарата термостатируют при температуре 55-60°С в течение 2-2,5 часов и очищают дважды путем фильтрования непосредственно после сорбции коптильного дыма водой и после проведения процесса его термостатирования.