Физика процесса горячего копчения или что такое процент потерь

Виды весовых потерь при горячем копчении

При горячем копчении мясо или рыба подвергается термической обработке, в ходе которой продукт теряет в весе. 

Продукты, которые мы коптим, т.е. мясо, рыба или птица, состоят в основном из жиров, белков и воды. Поэтому потери в весе можно разделить на две категории:

1. Вытекание жира;
2. Испарение воды.

Как снизить потери при вытекании жира

На первый тип потерь (вытекание жира) можно повлиять только снижением температуры термообработки. Чем выше температура, тем больше жира потеряет продукт, чем ниже температура при копчении, тем меньше потерь жира. А на необходимую температуру можно повлиять влажностью в коптильне. Чем выше влажность, тем меньше нужна температура для приготовления копченого продукта (подробнее ниже).

Если варить продукт в воде, то потери жира могут быть еще больше, чем при паровой обработке. В некоторых случая, например при копчении гуся, лишний жир специально вытапливают при высокой температуре, потом жир собирают и продают отдельно.

Как снизить потери при испарении воды

На второй тип потерь (испарение воды) можно повлиять двумя способами:

• Первый способ – использование влагосдерживающих добавок в маринаде или в рассоле для шприцевания.
• Второй способ – повышение влажности при одновременном снижении температуры обработки. В промышленном горячем копчении используют оба способа. Причем только профессиональные аппараты горячего копчения могут обеспечить влажность выше 80% при температуре 85°С. Псевдопромышленные камеры и пароконвектоматы обеспечивают влажность максимум 65% при температуре 80°С, показывая только целевое значение влажности, а не текущее.

Снижение потерь при горячем копчении с помощью повышения влажности

Рассмотрим второй способ снижения потерь - повышение влажности, - более подробно. Возьмем обычную марлю, пропитанную жидкостью. При нагревании марли происходит испарение жидкости с одновременным охлаждением поверхности (из курса школьной физики мы знаем, что при потере наиболее активных молекул воды, которые улетучиваются из марли вместе с паром, оставшаяся в марле вода остывает). Поэтому, чем интенсивнее испарение, тем больше тепла отдает марля и тем холоднее она становится. Интенсивность испарения жидкости зависит чаще всего от двух параметров. 

• Первое - от относительного содержания пара в окружающей среде, 
• Второе - от температуры этой самой среды. 

На этом феномене построен психрометрический способ определения влажности воздуха. Замечено, что чем выше температура окружающей среды, тем больше воды в ней может находиться в виде пара. Таким образом, если просто нагревать воздух, без распыления воды, то относительная влажность будет очень быстро падать (зависимость практически экспоненциальная), интенсивность испарения воды с поверхности продукта будет расти, и как следствие, температурный разрыв между продуктом и камерой будет увеличиваться.

Психрометрический контроль влажности в коптильнях Ижица

В коптильнях горячего копчения (Ижица-ГК, Ижица-Z115, Ижица-2500) установлен прибор психрометрического контроля относительной влажности воздуха в камере. Он представляет собой два термометра («сухой» и «влажный») и процессорный блок. Вне зависимости от типа системы управления (контроллер с сенсорной панелью Varmen-12 или МПР-51) обе температуры выводятся на дисплеях контролирующих устройств. «Влажный» термометр представляет собой обычный датчик температуры, обернутый фитилем (марлей), смоченным водой (один из концов фитиля должен находится в резервуаре с водой). 

При нагреве воздуха в камере вода начинает испаряться с поверхности марли аналогично испарению воды с поверхности продукта. В процессе испарения возникает разность температур «влажного» датчика с «сухим». В силу схожести процесса, разность температур между «влажным» и «сухим» датчиками будет незначительно отличаться от разности температур между поверхностью продукта и температурой в камере. Поэтому, при термической обработке продукта очень важна температура «влажного» датчика (или показатель относительной влажности воздуха).

По сути, температура влажного термометра - это теоретически максимальная температура, которую может достигнуть продукт в сердцевине при текущих параметрах работы камеры. И как показала практика, продукт, в котором присутствует достаточное количество воды, не может прогреться выше температуры «влажного» термометра (или делает это очень долго, пока не потеряет всю влагу внутри). Поэтому для прогрева продукта до 72°С необходимо, чтобы температура влажного термометра была выше 72°С. 

Как описано выше, температура влажного термометра является функцией двух величин, т.е. температуры в камере и относительной влажности воздуха. 

Например, при температуре в камере +78°С и влажности 80%, температура влажного термометра  будет +72°С. 

В действительности, при температуре «влажного» термометра в +72°С продукт в сердцевине прогреется достаточно быстро до +68°С. Непосредственно до +72°С в сердцевине он  будет достаточно долго, т.к. это является неким пограничным случаем. Поэтому и рекомендуется держать температуру влажного термометра несколько выше для ускорения процесса термической обработки.

Например, при температуре камеры в +85°С и относительной влажности воздуха 80%, значение «влажного» термометра будет примерно +80°С.

Как работает контроль влажности в современных коптильнях

Большинство современных систем управления коптильными установками не отображают температуру влажного термометра. Поэтому большинство технологов рекомендуют держать влажность выше 80% (не менее 80% и чем больше, тем лучше) и температуру около 80-85°С, т.к. при данных параметрах получается минимальная усушка продукта и достаточно быстрый прогрев до необходимой температуры. В разработанном нами контроллере с сенсорной панелью Varmen-12, температура "влажного" термометра видна на главном экране, что дает возможность в реальном времени контролировать работу коптильни. 

Для прибора МПР-51, установленном в базовой комплектации на установке горячего копчения Ижица ГК, настройка температуры и влажности в камере производится отдельно для каждого шага.Температура камеры задается в параметре Е02, влажность – Е.02. Для установок с системой управления на базе сенсорной панели оператора, температура и влажность задаются для каждого шага в режиме редактирования рецепта (параметры «Температура камеры» и «Влажность»), а также в ручном режиме.

В итоге - за счет чего можно снизить потери при горячем копчении:

• Чем выше влажность, тем меньше потери. Самый важный параметр для снижения потерь при горячем копчении - максимальная возможная влажность при температуре проварки, т.е. 80-90°С. Самые лучшие немецкие камеры без внешнего парогенератора выдают 92% при +90°С. Коптильные камеры для горячего копчения Ижица обеспечивают 90-96% влажности при +82°С.
• Время технологического цикла копчения в целом. Это второй важный параметр, влияющий на потери. Поэтому важно, чтобы коптильная камера обеспечивала быструю сушку, быструю варку и непосредственно быстрое копчение, которое, в свою очередь, обеспечивается качеством и высокой плотностью дыма.