В коптильных устройствах нового типа дымогенератор является основным элементом, позволяющим регулировать режим копчения, а, следовательно, и работу коптильной камеры.
Конструкции различных дымогенераторов достаточно детально описаны в специальной литературе, поэтому здесь приводится описание лишь наиболее характерных по условиям дымообразования типов дымогенераторов и оценка их работы.
Простейшие дымогенераторы
К дьгмогенараторам этой группы относятся дымогенератор ВНИРО, Торри, колосниковые с газовым или электрическим подогревом, дымогенератор электрокоптильной установки, эксплуатируемой на Киевском рыбозаводе, и пр.
Особенности устройства этого типа дымогенераторов рассмотрим на примере дымогенератора Торри с камерой сгорания полочного типа и дымогенаратора с колосниковой решеткой.
Конструкторы, разработавшие дымогенератор Торри считают, что его не следует изготовлять из металла. По их мнению, нельзя продувать воздух через горящие опилки и допускать повышения температуры сгорания опилок, так как в этих условиях, сходных с условиями сухой перегонки дерева, получается дым, содержащий слишком много кислот; кроме того, не следует охлаждать дым в водяных газоочистителях, способствующих ухудшению химического состава дыма.
Дымогенератор Торри выполнен из кирпича и бетона в виде ящика с полками и состоит из 2 или 3 рядов топок. В случае необходимости комбинируют два, три и более дымогенераторов, располагая их рядом или тыльными сторонами друг к другу и присоединяя к центральному дымоходу.
Условия образования дыма в нем приближены к условиям образования дыма при естественном сгорании опилок, т. е. происходит равномерное, неполное и без образования пламени сгорание, точнее тление, опилок. Это обеспечивается, во-первых, тем, что тление опилок происходит на поверхности угля, и, во-вторых, регулированием постоянной тяги, создаваемой вентилятором, засасывающим дым. Количество поступающего воздуха регулируют с помощью отверстий. Положительными особенностями дымогенератора Торри являются простота конструкции и незначительные расходы по его устройству.
В дымогенератор с колосниковой решеткой опилки загружают вручную. Для сжигания их применяют газовые горелки. Образующийся дым отсасывается вентилятором.
Эти дымогенераторы имеют следующие недостатки: ненадежное, приблизительное регулирование доступа воздуха; невозможность, регулирования температуры сгорания опилок; трудности в обслуживании (загрузка, очистка вручную и т. д.).
Дымогенераторы с механизированной подачей опилок
В этих дымогенераторах путем регулирования количества поступающих опилок можно получать дым определенной концентрации, Механизированная подача топлива упрощает и облегчает их эксплуатацию. Однако из-за невозможности регулирования температуры сгорания опилок их нельзя считать вполне совершенными с точки зрения получения коптильного дыма постоянного состава. Примером дымогенератора этого типа может служить дымогенератор ВНИИМПа, разработанный А. Конаревским и А. Новиковым.
Опилки из бункера, где они перемешиваются лопастями, через дозирующую щель в крышке подаются на нагретый вращающийся диск. Диск обогревается газом либо посредством электричества. Образующийся дым отсасывается вентилятором через патрубок, в котором помещен фильтр.
В дымогенераторе английской фирмы Мелиз-Ватсона опилки сгорают на чугунной решетке с большим количеством мелких отверстий, через которые продувается воздух вентилятором. Для разравнивания опилок по поверхности с целью более равномерного образования дыма предусмотрена вращающаяся лопасть, для увлажнения опилок водой — бачок.
Дымогенераторы с регулированием температуры сгорания опилок
Примером дымогенератора этого типа может служить чехословацкий дымогенератор ВУМЕППа.
В камеру сгорания опилки подаются шнеком. Для равномерной подачи их в бункере вмонтирована вращающаяся вилка. За поступлением опилок наблюдают через окно в подающей трубе шнека.
Горение опилок осуществляется с помощью электрического нагревателя 4 мощностью 2,5 кв. Предусмотрена возможность изменения температуры от 200 до 400°. Необходимое количество воздуха для горения подается из нагревателя для воздуха.
Образующаяся зола поступает в зольник, в дверцах которого имеется окно для контроля за процессом горения. Дым отводится через трубу.
Количество образующегося дыма зависит от скорости поступления опилок в камеру сгорания, т. е. от числа оборотов шнека, регулируемого устройством. В зависимости от требуемой густоты дыма расход опилок составляет от 0,45 до 1,85 кг/час. Дымогенератор работает на сухих опилках твердых лиственных пород.
Аналогичная подача опилок осуществлена в дымогенераторе Еленича.
Равномерное сгорание опилок достигается также в результате автоматическою регулирования режима горения газа в дымогенераторе, представляющем собой глубокий металлический противень, днище которого обогревается горизонтально расположенными горелками, работающими на пропане.
Дымогенераторы с автоматическим регулированием температуры коптильной среды
Эти дымогенераторы являются наиболее совершенными устройствами для получения коптильного дыма.
Одним из примеров дымогенераторов такого типа может служить установка, разработанная в Канаде. Опилки из бункера поступают на ступенчатую топку и колосниковую решетку. Для предотвращения полного сгорания образующихся дымовых газов через отверстие впускают воздух, который охлаждает дым до температуры ниже температуры воспламенения его компонентов. Подача воздуха и опилок отрегулирована так, что дым образуется при одинаковых условиях, благодаря чему достигается постоянство химического состава его. Регулятор подачи воздуха соединен с термостатом, что позволяет получать дым требуемой температуры и исключить вспомогательные источники тепла. Точность регулирования температуры составляет 1º.
Интересна идея устройства норвежского дымогенератора Хофа, непрерывно вырабатывающего большое количество плотного и высококачественного дыма. Это достигается благодаря тому, что древесина сгорает при определенном температурном режиме (не выше 400º).
В воронкообразный бункер загружают опилки, стружку и другие мелкие древесные отходы, которые затем постепенно поступают на вращающийся барабан с перегородками, образующими вместе с колосниковой решеткой небольшую камеру сжигания. Загорание опилок осуществляется от запальника, нагреваемого электричеством.
При вращении барабана опилки, предварительно увлажненные, выравниваются и равномерно сжигаются по всей поверхности стоя. Образующийся дым увлекается свежим воздухом, поступающим через регулятор в камеру сгорания. Смесь воздуха и дыма проходит через слой опилок и попадает в отводящую трубу, являющуюся осью барабана (путь воздуха и дыма показан стрелками).
В дымогенераторе предусмотрено смешивание дыма с нагретым воздухом, поступающим из камеры. Нежелательное повышение температуры сгорания предотвращается водой, циркулирующей в водяной рубашке.
Количество опилок, поступающих на сжигание, строго дозируется. Зола и уголь удаляются автоматически при повороте барабана на 90°. Скорость движения барабана синхронизирована со скоростью сжигания опилок. Для очистки колосников имеется приспособление в виде дисков, помещенных эксцентрично по отношению к барабану. При применении дымогенератора Хофа достигается большая экономия древесины по сравнению с обычным сжиганием в куче. Недостатком его является громоздкость.
В Англии, Югославии и других странах все шире начинают применять дымогенератор Коха. Количество опилок, поступающих из бункера, регулируется магнитным вибратором, сбрасывающим опилки в камеру образования дыма. Горение опилок происходит на нижней поверхности камеры, обогреваемой газовой горелкой. Остатки несгоревшего газа отводятся по специальному трубопроводу.
Газовая горелка служит для подогрева воздуха, поступающего через теплообменники в сборник для дыма. Температура коптильной среды, состоящей из дыма и воздуха, регулируется термостатическим устройством. С целью экономии опилок и затрат тепла вентилятором осуществляется рециркуляция коптильной среды. Чтобы коптильная камера и арматура не загрязнялись смолистыми веществами дыма, осаждающимися в результате старения аэрозоля, на возвратном проходе коптильной среды перед вентилятором помещен фильтр. Коптильная среда выходит из дымогенератора при небольшом избыточном давлении, благодаря чему дым равномерно распределяется по всей коптильной камере.
Дымогенератор имеет небольшие габаритные размеры, что позволяет устанавливать его близ коптильной камеры. Это обстоятельство имеет немаловажное значение, так как подача дыма на большие расстояния связана с ухудшением его коптильных свойств.
Дымогенератор такого типа, применяемый в Югославии, имеет иную конструкцию по сравнению с конструкцией дымогенератора английской системы. Для сжигания опилок применяют плитку, обогреваемую электричеством; фильтр расположен в верхней части генератора; температура коптильной среды не регулируется.
На рисунке изображена дымогенераторная установка с автоматическим регулированием температуры и влажности коптильной среды.
Флюидайзер
Во флюидайзере разложение древесины происходит под действием сильно нагретого воздуха.
Процессы окисления сведены до минимума, так как в основном осуществляется только дистилляция составных частей древесины без возникновения пламени. Для подогрева воздуха предусмотрено устройство с железными стружками, подогреваемыми за счет электрической энергии. Опилки соприкасаются с горячим воздухом в камере, выполненной в виде усеченной пирамиды. В камеру они подаются по шнекам.
Образующийся дым, смешанный с воздухом, поступает в циклон, где он очищается от твердых частичек. Недостатком флюидайзера является опасность возникновения пожара от обугленных и обугливающихся опилок, оседающих в местах небольшой скорости движения воздуха. Во избежание этого необходимо периодически удалять часть обугленных опилок, что конструктивно еще не решено.
Испытания флюидайзера в производственных условиях показали, что готовые копченые изделия имели недостаточно выраженные органолептические показатели вследствие сравнительно малого количества дыма, получаемого в единицу времени в этом дымогенераторе. Вместе с тем отмечено, что готовая продукция хорошо сохраняется при длительном хранении. Для выяснения этого интересного явления проводятся химические исследования дыма.
В дальнейшем, несколько изменив конструкцию, удалось увеличить густоту дыма в 4 раза, в результате чего органолептические показатели копченых продуктов были значительно улучшены.
Интересные идеи, лежащие в основе дымогенераторов такого типа, должны быть еще раз проверены в практике на различных видах изделий, а образующийся в специфических условиях (при помощи нагретого воздуха) дым необходимо сравнить по химическому составу с обычным коптильным дымом.
Фрикционный дымогенератор
Во фрикционном дымогенераторе дым образуется под действием тепла, возникающего при трении дерева о вращающуюся металлическую поверхность.
Этот дымогенератор был предложен в США. В первоначальной конструкции его поверхность трения была выполнена в виде стального диска с ребрами, посаженного на ось вертикально расположенного электродвигателя. Чехословацкие конструкторы заменили диск металлическим барабаном с, полосками из стали, что позволило улучшить устройство, и работу дымогенератора. Деревянный брусок, служащий источником дыма, грузом, расположенным на площадке сверху бруска, поджимается к вращающейся поверхности трения. В последних конструкциях деревянный брусок поджимается системой рычагов с пневматическим амортизатором.
При пуске электродвигателя между деревянным бруском и поверхностью диска или барабана развивается трение, вследствие чего в месте соприкосновения с металлом повышается температура деревянного бруска, обугливается древесина и образуется дым.
Чехословацкие исследователи установила, что дым образуется при 261°, а оптимальное дымообразование наблюдается при 292°. В результате довольно низкой температуры, отсутствия огня (диск и барабан охлаждаются водой или холодным воздухом), а следовательно, и энергичных реакций окисления образуется дым иного состава по сравнению с дымом, полученным при тлении опилок.
Дым, образующийся во фрикционном дымогенераторе, содержит больше активных коптильных компонентов, чем дым, получаемый при тлении опилок. Таким образом, применение фрикционных дымогенераторов позволяет рациональнее использовать древесину.
Действительно, как показывает опыт эксплуатации дымогенератора этого типа на Семипалатинском мясокомбинате, сокращается расход дров для копчения мясопродуктов и уменьшается количество обслуживающего персонала. Кроме того, продукты, копченные дымом, полученным во фрикционном дымогенераторе, имеют хорошие органолептические показатели. Один дымогенератор обслуживает 3 четырехъярусные коптильные камеры, вмещающие около 7 т колбасы.
Польские исследователя установили, что мясные и рыбные изделия, обработанные дымом, полученным во фрикционном дымогенератаре, имеют специфические запах и привкус, отличающиеся, от запаха и вкуса изделий, копченных дымом, образующимся при тлении опилок.
По данным американских, исследователей, дым, полученный во фрикционном дымогенераторе, в меньшей степени сообщает специфический привкус угля сосискам, чем дым, образующийся при тлении опилок. Установлено, что продукты, обработанные предварительно очищенным дымом (дым пропускают через водяную завесу различной плотности), имели более нежный вкус по сравнению с продуктами, обработанными дымом, образующимся при тлении опилок. Однако при обильном орошении дыма водой в продуктах часто ощущался фенолоподобный запах.
На хорошие технологические качества дыма, образующегося во фрикционных дымогенераторах, указывают и чехословацкие исследователи.
Качество дыма может значительно изменяться в зависимости от типа дымогенератора, режима его работы (температуры сгорания древесины, степени разбавления дыма воздухом и т. п.).
При образовании дыма с помощью электропечи древесина разлагается полностью, при этом часть органических веществ также полностью окисляется до Н2O и CO2, что отражается на составе дыма; Во фрикционных дымогенераторах создаются наилучшие условия для неполного сгорания древесины, в результате чего получается дым сильно насыщенный органическими веществами, содержание которых при разбавлении дыма воздухом (холодный дым) резко уменьшается. Повышение температуры сжигания древесины в дымогенераторе ВУМЕППа также влияет на изменение химического состава, а следовательно, и качество дыма.
Очистка коптильного дыма
В процессе изготовления копченых продуктов иногда возможно загрязнение их золой, которая в виде тонкой взвеси может увлекаться коптильной средой.
Эта опасность возрастает при использовании дымогенераторов, из которых дым в коптильные камеры подается под разрежением или при слабом избыточном давлении.
Поэтому предварительно дым освобождают от механических примесей (золы, частичек неполностью сгоревшего топлива), применяя для этого фильтры, очистительные устройства типа циклона или пропуская дым через слой металлических стружек, периодически орошаемых водой.
Для устранения отложений смолистых и других составных компонентов дыма на трубопроводах от дымогенератора к коптильной камере и особенно в системах с рециркуляцией дыма дым также подвергают предварительной очистке. Этого же достигают путем тепловой изоляции или даже слабого подогрева дымопроводов, устройства в них вентилей для спуска смолы; в системах с рециркуляцией дыма, в котором уже начались процессы коагуляции, предшествующие осаждению какой-то его части, коптильную среду пропускают через фильтр из стеклянной ваты.
Все шире применяют водяные фильтры для очистки дыма, в частности, получаемого во фрикционных дымогенераторах. По этому поводу, правда, имеется два мнения. Одно из них заключается в том, что химический состав дыма, пропущенного через фильтры такого рода, ухудшается, в результате чего продукт при копчении приобретает нежелательный острый вкус. Другие же исследователи считают, что обработка дымом, пропущенным через водяной душ, способствует улучшению цвета, вкуса и запаха копченых продуктов, так как содержание компонентов дыма, придающих нежелательные оттенки запаха и вкуса, снижается. Потери же таких коптильных, компонентов дыма, как фенолы, кислоты, альдегиды, кетоны, при пропускании дыма через водяной фильтр невелики.
В связи с этим следует признать целесообразной предварительную очистку дыма.