Состав и свойства коптильного дыма

Коптильный дым состоит из продуктов термического распада и окисления древесины, содержащихся в нем в виде мельчайших капелек (фаза, видимая на свету) и паров (в том числе и воды), а также большого количества неконденсируемых газов (водород, углекислый газ, окись углерода, метан и др). При относительно энергичном сжигании древесины и подводе значительного количества воздуха дымом увлекается некоторое количество мельчайших частичек несгоревшего топлива, угля и золы.

В зависимости от насыщенности дыма органическими соединениями (коптильными компонентами), зависящей от полноты окислительных и других реакций, протекающих при горении, способа и скорости отвода летучих органических веществ из очага горения, дым различается по степени его густоты.2

Коптильный дым представляет собой аэрозоль, дисперсионной средой в котором являются неконденсируемые газы ( N2, Н2, О2, СО2, СО, СН4 и др., например ацетилен, содержащиеся в дыме в очень малых количествах), а также органические соединения, находящиеся при данной температуре в состоянии паров. Дисперсную фазу составляют органические соединения - сконденсированные частицы шарообразной формы из вязкой жидкости, средний радиус которых колеблется в пределах 0,1—0,08 мкм.

Органические соединения, найденные в дыме: кислоты - муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная, изомасляная, валерьяновая, изовалерьяновая, капроновая, изокапроновая и др., альдегиды - муравьиный, уксусный, пропионовый, масляный, изомасляный, валерьяновый, изовалерьяновый, метилвалерьяноный, акролеин и др., спирты – метиловый, этиловый и др., фенолы – фенол, крезол, тимол и др., амины, кетоны, ароматические углеводы и др. соединения.

Качественный состав коптильных компонентов дыма, распределенных между дисперсной фазой и дисперсионной средой близок, но в количественном соотношении имеются весьма существенные отличия: дисперсная фаза состоит преимущественно из высококипящих компонентов, дисперсионная среда - из более летучих органических соединений.

Соотношение паров и дисперсных частиц зависит прежде всего от степени разбавления дыма воздухом и температуры коптильной среды: в холодном дыме (20 -25° С) оно составляет около 1: 8, а в очень горячем (порядка 300° С) - 10: 1.

Осаждение компонентов дыма на поверхности продукта

В процессе копчения принимают участие как дисперсная фаза, так и дисперсионная среда коптильного дыма. Коптильные компоненты, сосредоточенные в дисперсной фазе, перемещаются в коптильной камере вместе с дисперсионной (парогазовой) средой под действием тяги и конвекционных токов и, кроме того, под действием ряда факторов, вызывающих их перемещение по отношению к движущейся дисперсионной среде: гравитационной силы (силы тяжести), диффузии (в результате броуновского движения) и радиометрических сил. Радиометрические силы возникают в результате воз действия газообразной среды на содержащиеся в ней неравномерно нагретые частицы. Молекулы газа отлетают от нагретой стороны частиц с большей силой, чем от ненагретой, вследствие чего частицы перемещаются в направлении снижения температуры (т. е. к продукту).

Скорость осаждения частиц дыма на продукт зависит от их концентрации и степени дисперсности, температурных условий копчения, характера и скорости движения коптильной среды (турбулентный или ламинарный поток) и других факторов.

Количество осажденных частиц возрастает по мере увеличения скорости движения коптильной среды и по мере перехода потока от ламинарного к турбулентному режиму движения. Большое значение имеют радиометрические силы, возрастающие с увеличением дисперсиости частиц и температурного перепада между дымом и поверхностью продукта. С повышением температуры копчения возрастает также осаждение мелкодисперсных частиц под действием броуновского движения. Действие гравитационных сил проявляется лишь при сравнительно низких температурах копчения медленно передвигающимся потоком дыма с укрупненными в результате коагуляцяи частицами (до 0,5 мкм и выше).

Компоненты паровой фазы осаждаются в результате их конденсации на сухую поверхность (если температура поверхности ниже температуры дыма). На влажную поверхность они отлагаются преимущественно в результате абсорбции, скорость которой пропорциональна концентрации органических соединений к паровой фазе дыма и зависит от влажности поверхности продукта.

Проникновение составных частей дыма в продукт

После отложения компонентов дыма на поверхность продукта начинается их перенос по направлению к центру продукта. Скорость переноса зависит от химической природы коптильных компонентов, причем часть их задерживается на поверхности или в тонком поверхностном слое обрабатываемых изделий, вступая в реакции взаимодействия с составными частями продукта.

Проникновение коптильных компонентов в продукт зависит от многих факторов, влияние которых наиболее полно изучено по отношению к фенольным компонентам дыма. Глубина их проникновения зависит, в частности, от продолжительности процесса копчения, состава, свойств и состояния продукта, температуры копчения и других факторов.

В процессе длительного копчения и сушки происходит перераспределение содержания коптильных компонентов в различных слоях продукта. Их количество по отношению к содержанию по окончании процесса копчения в поверхностных слоях становится меньше, а в последующих слоях постепенно возрастает, хотя выравнивание концентрации компонентов дыма не происходит даже при длительном хранении.

Причем, кислоты дыма свободно проникают через оболочки и в продукт. Из их числа в толще копченых изделий идентифицирована муравьиная, уксусная, пропионовая, валерьяновая, капроновая, сиреневая, ванилиновая и резорциловая кислоты.

Карбонильные соединения в отличие от фенолов и кислот обнаруживаются преимущественно в поверхностных слоях продуктов. Натуральные оболочки в большей степени задерживают проникновение карбонильных компонентов дыма в колбасы, чем, например, кутизиновые. В копченых продуктах найдены такие карбонильные соединения, как муравьиный, уксусный и масляный альдегид, ацетон, метилэтилкетон, а также фурфурол, сиреневый альдегид, ванилин, этилванилин.

В зависимости от продолжительности копчения и вида обрабатываемых изделий из мяса в них накапливается от 0,5 до 15 мг% отдельных компонентов дыма.