ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Данная разработка является результатом выполнения научно-исследовательской работы.

В Калининградском Государственном Технологическом Университете разработан способ копчения пищевых продуктов, на который выдан патент РФ № 2173522.

Способ включает процесс подсушки и собственно копчение продукта в парах коптильной жидкости.

Подсушку ведут путём охлаждения и замораживания влаги в вакууме без внешнего подвода тепла до температуры от - 8 до - 10 ^оС и влажности продукта не более 60%. Охлаждение и замораживание продукта осуществляют непрерывным увеличением вакуума от давления 1,01х10 ⁵ до давления 320х260 Па. Собственно копчение проводят в парах коптильной жидкости, генерируемых в вакууме непосредственно в камере копчения, путём подачи в камеру предварительно нагретой жидкости, причём процесс ведут при постепенном уменьшении вакуума от давления упругости пара при температуре 0 - 5 ^оС до давления при температуре не более 50 ^оС. Вакуум, соответствующий верхнему пределу диапазона остаточных давлений собственно копчения, выдерживают, доводя температуру продукта до 30 - 35 ^оС. Известен способ обработки пищевых продуктов в парах коптильной жидкости для придания продуктам вкуса и запаха копчёности («Способ обработки продуктов питания коптильной жидкостью», патент Японии № 19722-61).

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 копчёности («Устройство для обработки пищевых продуктов паром жидкости со вкусом копчёности», заявка Франции № 2306642). Основным недостатком данного способа копчения и устройства для его реализации является невысокое качество готового продукта. Наличие большого температурного перепада между поверхностным слоем 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 путём 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 ^оС и после каждого цикла рыбу охлаждают до комнатной температуры (SU1012863A).

Основной недостаток данного способа заключается в том, что многократное (многоразовое) чередование процессов нагрева и охлаждения обрабатываемого продукта не способствует получению копчёного продукта высокого качества. Необходимость же многократной циклической обработки рыбы парами коптильного препарата определяется неэффективностью протекания процессов сорбции коптильных веществ подкожными слоями тканей мяса рыбы. Предлагаемое изобретение решает задачу устранения указанных недостатков и ставит цель: повысить эффективность процесса копчения и улучшить качество готового продукта. Сущность его состоит в следующем.

Согласно способу копчения пищевых продуктов, включающему процесс подсушки и собственно копчение продукта в парах коптильной жидкости, подсушку ведут путём 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 путём подачи в камеру предварительно нагретой жидкости, повышая при этом температуру продукта до заданного верхнего предела. Причём охлаждение и замораживание влаги в процессе подсушки продукта осуществляют путём непрерывного уменьшения остаточного давления от 1,01х10 ⁵ Па до 320 - 260 Па за счёт откачки из камеры воздуха в течение 20 - 40 мин. Кроме того, нагрев коптильной жидкости перед подачей её в камеру копчения доводят до температуры порядка 60 ^оС, обеспечивая при подаче равномерное распределение её 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 ^оС до давления при температуре не более 50 ^оС.

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 до 30 - 35 ^оС.

Поставленная цель достигается благодаря следующим преимуществам заявляемого способа перед известными аналогами. Известно, что способ или процесс получения пищевых продуктов холодного копчения включает, как обязательные, следующие технологические операции: подсушку продукта и непосредственно или собственно копчение.

Существующие приёмы предварительной подсушки продукта перед копчением (чистым проточным воздухом, обдувом при разрежении, с применением инфракрасных лучей), как и подсушка, совмещённая с процессом копчения, недостаточно эффективны.

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 слоёв обрабатываемого продукта, т.е. создаёт условия для интенсификации собственно копчения. Самозамораживание также позволяет сократить время подсушки продукта до требуемой влажности. Предлагаемый режим собственно копчения самозамороженного продукта путём 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 путём 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, причём 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 её в камеру копчения нагревают до температуры значительно меньшей, чем температура её кипения при атмосферном давлении, исключается необходимость использования электронагревателей с высокими температурами рабочих поверхностей. При нагреве коптильной жидкости до 60 ^оС 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 0,01х10 ⁵ 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, причём процесс испарения поддерживается непрерывным перемещением молекул воды из внутренних слоёв продукта к её поверхности. Замораживание влаги в охлаждённом продукте начинается после достижения криоскопической температуры, т.е. температуры начала замерзания (для рыб от - 0,5 до - 1 ^оС). 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 отделённой от ткани. При этом влага испаряется в местах её нахождения в замороженном состоянии, начиная с поверхности, а затем зона испарения углубляется внутрь продукта. В результате испарения отделённых от ткани кристаллов льда продукт после сушки приобретает необходимую для собственно копчения пористость.

Равномерное распределение нагретой парообразующей коптильной жидкости относительно обрабатываемого продукта при подаче её в камеру копчения позволяет генерировать пар по всему объёму рабочей камеры. В отличие от локальной подачи (подачи в одну точку объёма) такая подача гарантирует наличие контакта и взаимодействие паров коптильной жидкости с обрабатываемым продуктом в различных точках объёма 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 ^оС, а затем нагревают до заданной конечной температуры 30 - 35 ^оС. Размораживание продукта начинают при температуре паров коптильной жидкости не более 5 ^оС (давление не более 870 Па), а затем постепенным уменьшением вакуума температуру паров повышают до 50 ^оС (давление не более 1,2х10 ⁴ 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 скрытой теплоты конденсации паров коптильной жидкости. Воздействие достаточного количества тепла ускоряет процесс диффузии коптильных компонентов с поверхностных слоёв в нижележащие. В результате форсируется пропитывание продукта парами коптильной жидкости.

После замораживания продукта от - 8 до - 10 ^оС, т.е. по завершении процесса подсушки, вакуум в камере уменьшают, обеспечивая к моменту начала собственно копчения генерирование пара температурой не более 5 ^оС. 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 её в рабочую камеру нагревается до температуры 60 ^оС, при этом температура генерирующего пара по ходу 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 ^оС выдерживают, доводя температуру во внутренних слоях продукта до 25 - 30 ^оС.

Таким образом, достижению цели данного изобретения способствуют : развитие пористости продукта в процессе подсушки, генерирование пара в вакууме из нагретой вне рабочей камеры коптильной жидкости, использование при собственно копчении скрытой теплоты парообразования и наличие температурного перепада между паром коптильной жидкости и обрабатываемым продуктом. Проведена опробация предложенного решения: по данному патенту разработан дипломный проект, который защищён перед ГАК и рекомендован для внедрения в производство. От внедрения данного патента ожидается несомненный экономический эффект: повышение качества конечного продукта, сохранение исходных свойств продукта и снижение энергозатрат на реализацию процесса копчения.