Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 3.

Вестник МГТУ. 2023. Т. 26, № 3. С. 316-334. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2023-26-3-316-334 Введение В последнее десятилетие неуклонно растет потребление копченых продуктов питания и продуктов, прошедших промежуточную обработку дымовым копчением, - рыбы, различных мясных изделий и сыров (Shokin et al., 2020; Bundy et al., 2017). Применение традиционного дымового копчения, как известно, влечет за собой неизбежное заражение продуктов полиароматическими углеводородами (ПАУ) типа 3,4-бенза(а)пирена, обладающими мощным канцерогенным действием на организм человека (Hitzel et al., 2013; Essumang et al., 2013; Fasano et al., 2016; Skaljaca et al., 2019). Эти соединения являются продуктами распада основных химических компонентов древесины, из которой получают дым (целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина) путем пиролиза при температуре выше 380 °С (Skaljaca et al., 2019; Thorson et al., 2017) в аппаратах и устройствах различной конструкции. Содержание ПАУ в копченых пищевых продуктах ограничено предельно допустимыми концентрациями, которые установлены законодательством отдельных стран, и колеблется в Российской Федерации и странах Евросоюза в диапазоне от 1 до 5 мкг/кг продукции в зависимости от ее вида. Однако в отдельных продуктах в зависимости от способа получения дыма (способа дымогенерации) и вида используемой древесины, способа и длительности обработки продукта дымом (Hitzel et al., 2013) содержание ПАУ может существенно превышать указанные выше нормативные значения, достигая значений от 250 до 1736 мг/кг в копченой рыбе (тунец, скумбрия, сардина) (Essumang et al., 2013) и значений от 300 до 1 779 мг/кг в копченой колбасе (Fasano et al., 2016; Skaljac et al., 2018). С учетом систематического употребления таких продуктов питания населением следует ожидать роста онкозаболеваний, поражающих систему пищеварения человека - кишечник, желудок, поджелудочную железу, печень. Уменьшить заражение копченых продуктов питания опасными соединениями можно путем кардинального изменения подходов к проектированию оборудования для дымогенерации и собственно копчения. Целесообразно уже на стадии проектирования техники для копчения исключить возможность образования канцерогенных соединений при пиролизе древесины, т. е. конструктивно обеспечить возможность управления температурой пиролиза древесины в течение всего процесса дымогенерации. Только надежное поддержание температуры пиролиза древесного топлива на уровне ниже известных канцерогенных пиков (более 380...450 °С) позволит практически исключить образование полиароматических углеводородов и обеспечить высокую канцерогенную безопасность копченой пищевой продукции. Дым, который используют для копчения пищевых продуктов, является аэрозолем, в состав которого входит большое количество химических соединений, способных взаимодействовать друг с другом и с продуктом, формируя в нем необходимые технологические эффекты - образование характерного "копченого" цвета поверхности, вкуса и аромата. Качественный и количественный состав этих соединений обусловливает качество, потребительские свойства и безопасность копченых продуктов (Ким, 2002). Большинство ученых, работающих в области коптильных технологий, считают наиболее важными для формирования практически всех положительных эффектов копчения фенольные и карбонильные соединения дыма. К отрицательным эффектам копчения относят заражение продуктов ПАУ, которые также содержатся в коптильном дыме и образуются при температурах пиролиза свыше 400 °С (Skaljac et al., 2018; Thorson et al., 2017). По данным многих исследователей, для получения коптильного дыма с хорошими функционально-технологическими свойствами необходимо обеспечить температуру пиролиза древесины, близкую к температуре ее воспламенения - от 220 до 350 °С (Ким, 2002). Превышение температурой пиролиза значения 350 °С способствует снижению доли активных компонентов дыма и интенсивному распаду целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина с активным образованием ПАУ. Таким образом, задача повышения канцерогенной безопасности копченых продуктов питания, большая часть которых позиционируется потребителем как деликатесная, сводится к поиску технического решения по обеспечению температуры пиролиза древесины в процессе дымогенерации на уровне, не превышающем 400 °С. Актуальность этой задачи на сегодня чрезвычайно высока и не вызывает сомнений, поскольку доля дымогенераторов, в которых отсутствует возможность автоматического поддержания температуры пиролиза на заданном оптимальном уровне, составляет не менее 50 % (Shokin et al., 2021). Проведенный патентный поиск и обзор научной и технической литературы, а также обзор официальных сайтов производителей коптильных аппаратов, позволили сделать вывод о том, что наиболее прогрессивными с точки зрения экологической безопасности в настоящее время являются дымогенераторы с внешним теплообразованием. В этих аппаратах реализуются два технических решения, позволяющих добиться требуемого результата. В первом случае предусмотрена техническая возможность контроля и регулирования температуры внешнего теплоносителя (перегретого пара, газа), взаимодействующего непосредственно с топливом. Во втором случае - реализована схема управления теплообменом в слое топлива за счет 317