Совершенствование процесса электростатического копчения рыбопродуктов в аппарате с вращающимся барабаном

 
 

 
 
 
 
 
 
С.Ю. Шубкин, С.В. Шахов, И.Н. Сухарев 
 
 
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА 
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО КОПЧЕНИЯ 
РЫБОПРОДУКТОВ В АППАРАТЕ 
С ВРАЩАЮЩИМСЯ БАРАБАНОМ 
 
Монография 
 
 
2-е издание, стереотипное 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва 
Издательство «ФЛИНТА» 
2022 

УДК 664.8/9.0.34 
ББК  36.94 
 Ш95 

Р е ц е н з е н т ы: 
И.А. Глотова, доктор технических наук, профессор кафедры  
технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции 
Воронежского государственного аграрного университета 
им. императора Петра I; 

А.В. Журавлев, доктор технических наук, профессор кафедры 
машин и аппаратов пищевых производств  
Воронежского государственного университета инженерных технологий 

Шубкин С.Ю. 
Ш95      Совершенствование процесса электростатического копчения рыбопродуктов в аппарате с вращающимся барабаном: монография / С.Ю. Шубкин, С.В. Шахов, И.Н. Сухарев. – 2-е изд., стер. – Москва : ФЛИНТА, 2022. – 160 с. – 
ISBN 978-5-9765-4900-5. – Текст : электронный. 

В монографии отражены результаты многолетних исследований авторов в области создания и разработки новых 
технологий копчения рыбопродуктов и высокоэффективного технологического оборудования. 
Книга предназначена для научных и инженернотехнических работников, аспирантов и студентов, занимающихся исследованиями, расчетами и проектами нового 
оборудования для термической обработки рыбопродуктов. 

УДК 664.8/9.0.34 
ББК  36.94 

ISBN 978-5-9765-4900-5    
  © Шубкин С.Ю., Шахов С.В., 
      Сухарев И.Н., 2022 
© Издательство «ФЛИНТА», 2022 

 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................. 
6 

ГЛАВА 1 Литературный обзор патентно- 
информационых источников............................................... 

 
8 

1.1 Выбор объекта исследования и его свойства........ 
8 

1.2 Способы получения копченых рыбопродуктов.... 
16 

1.3 Обоснование выбора древесных пород 
для получения коптильного дыма................................ 

 
21 

1.4 Краткий обзор техники для получения 
копченых рыбопродуктов.............................................. 

 
24 

1.5 Теоретическое описание процессов, 
обеспечивающих электростатическое копчение 
рыбопродуктов с применением режима 
постоянного перемешивания........................................ 

 
 
 
35 

1.5.1 Электризация и зарядка частиц 
дымовоздушной смеси................................................ 

 
35 

1.5.2 Движение частиц дымовоздушной смеси 
под действием электростатического поля................. 

 
37 

1.5.3 Осаждение частиц дымовоздушной смеси 
под действием электростатического поля................. 

 
39 

1.5.4 Осаждение частиц дымовоздушной смеси 
в режиме постоянного перемешивания..................... 

 
41 

1.5.5 Насыщение рыбопродуктов 
ароматом дыма............................................................. 

 
44 

1.6 Цель и задачи исследования.................................... 
48 

ГЛАВА 2 Экспериментальное исследование процесса 
электростатического копчения рыбопродуктов 
в аппарате с вращающимся барабаном............................. 

 
 
50 

2.1 Исследование процесса насыщения ароматом 
дыма рыбопродуктов..................................................... 

 
50 

2.1.1 Экспериментальная установка 
для насыщения ароматом дыма рыбопродуктов 
в электростатическом поле с применением 
режима постоянного перемешивания........................ 

 
 
 
50 

2.1.2 Определение влияния различных параметров 
 

на процесс насыщения рыбопродуктов 
коптильными компонентами...................................... 

 
53 

2.1.3 Определение коэффициента диффузии 
фенолов в рыбопродукте............................................. 

 
57 

2.1.4 Изучение электрических характеристик 
процесса копчения рыбопродуктов 
в электростатическом поле......................................... 

 
 
59 

2.1.5 Исследование распределения напряженности 
электростатического поля по длине 
коптильной камеры..................................................... 

 
 
61 

ГЛАВА 3 Комплексная оценка показателей качества 
рыбопродуктов, копченых в электростатическом поле 
с применением режима постоянного перемешивания.... 

 
 
63 

3.1 Определение функционально-технологических 
свойств............................................................................. 

 
63 

3.2 Исследование эффективности насыщения 
ароматом дыма............................................................... 

 
65 

3.2.1 Изучение и анализ критериев 
эффективности............................................................. 

 
65 

3.2.2 Оценка количественного содержания 
отдельных групп соединений..................................... 

 
68 

3.3 Анализ микробиологических характеристик........ 
72 

3.4 Определение активной кислотности...................... 
77 

ГЛАВА 4 Математическая модель процесса 
электростатического копчения рыбопродуктов 
в аппарате с вращающимся барабаном............................. 

 
 
80 

4.1 Постановка задачи.................................................... 
80 

4.2 Математическая модель процесса копчения 
рыбопродуктов в аппарате с вращающимся 
барабаном........................................................................ 

 
 
81 

4.3 Описание и текст программы.................................. 
89 

4.4 Анализ процесса копчения рыбопродуктов 
в электростатическом поле с применением режима 
постоянного перемешивания........................................ 

 
 
92 

ГЛАВА 5 Практическая реализация результатов 
исследования............................................................................ 

 
97 

5.1 Установка для электростатического копчения 
рыбопродуктов с применением режима постоянного 
перемешивания............................................................... 

 
 
98 

5.2 Термодинамическая оценка эффективности 
процесса электростатического копчения 
рыбопродуктов в пересыпающемся слое..................... 

 
 

105 

5.3 Способ автоматического управления процессом 
электростатического копчения рыбопродуктов 
в аппарате с вращающимся барабаном........................ 

 
 

116 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................... 
123 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ......... 
125 

ПРИЛОЖЕНИЕ А.................................................................. 
142 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б.................................................................. 
145 

ПРИЛОЖЕНИЕ В.................................................................. 
148 

ВВЕДЕНИЕ 
 
На сегодняшний день в мире ежегодно добывается и производится около 118,7 млн. тонн рыбы и морепродуктов, в частности производство рыбы и беспозвоночных составляет 27,4 млн. 
тонн. При этом значительную часть уловов (порядка 95 %) составляет рыба, остальные 5 % относятся к нерыбным объектам 
промысла (водоросли, морские звери, ракообразные). Основу 
улова составляют следующие классы рыб: тресковые – 47 %, 
сельдевые – 22 %, ставридовые, скумбриевые – 9 %, лососевые – 
10 %, прочих видов – 8 %, пресноводных – 3 %. В экономической 
зоне России в 2016 г. выловлено 3452,7 тыс. тонн рыбы и других 
морепродуктов, в том числе без китов и морского зверя –  
3207,3 тыс. тонн, а во внутренних водоемах улов рыбы составил 
245, 4 тыс. тонн. 
В последние десятилетия при производстве водных биоресурсов все большее предпочтение отдается методам аквакультуры, за счет расширения прудовых хозяйств, что находит отражение в законопроектах Российской Федерации по развитию рыбной отрасли на период до 2025 года. 
Несмотря на спад в потреблении рыбопродуктов за период 
с 2010 г. по 2016 г. (с 15,2 кг на душу населения до 11,7 кг), их 
роль в питании по прежнему довольно значительна: в общем балансе потребления животных белков (мясо, молоко, яйца) доля 
рыбных белков на данный момент составляет чуть более 10 %. 
В последние годы массовое потребление и особую популярность приобрели рыбные закуски (снеки), которыми можно 
перекусить даже на ходу и быстро утолить голод. При этом лидирующую позицию в рейтингах наиболее потребляемых товаров 
данной группы занимает рыбная соломка. Перспективным 
направлением для решения задач обеспечения потребителей оригинальными рыбопродуктами является расширение их ассортимента путем придания аромата натурального дымного копчения, 
обеспечивающего значительное увеличение сроков хранения. 
Рыбная соломка в силу своих реологических свойств (сыпучесть, объемная плотность) является крайне неудобным про

дуктом для проведения процесса копчения. Традиционно рыбную 
соломку подвергают процессу копчения насыпью на сеточных 
стеллажах. При проведении процесса копчения в таких условиях 
частицы данного продукта слеживаются, вследствие чего наблюдается повышение гидравлического сопротивления аппарата, 
нарушается равномерность распределения коптильной смеси и, 
таким образом, происходит снижение эффективности насыщения 
продукта ароматом дыма. С целью интенсификации процесса 
копчения рыбной соломки следует применять режим постоянного 
перемешивания. 
Наибольший вклад в становление и развитие теории, техники и технологии копчения, а также создания новых видов коптильного оборудования внесли В.И. Курко, А.М. Ершов, И.А. Рогов, Ю.А. Фатыхов, О.Я. Мезенова, В.А. Оноприйко, Г.И. Касьянов, Л.С. Кудряшов и др. 
Существующие тенденции развития технологии копчения 
связаны с созданием нового коптильного оборудования. Одним 
из таких направлений повышения эффективности работы установок по производству копченых продуктов является использование элементов электростатики, что способствует существенной 
интенсификации осаждения компонентов дыма на поверхности 
продукта. Продолжительность процесса копчения с применением 
электростатического поля сокращается в несколько десятков раз. 

ГЛАВА 1. Литературный обзор патентно- 
информационых источников 
 
1.1. Выбор объекта исследования и его свойства 
 
В настоящее время в мировом водном пространстве обитает свыше 25 000 видов рыб, причем более половины водится в 
морях и океанах, остальные - в пресной воде озер и рек. Для некоторых характерно менять место своего обитания, покидая море 
и поднимаясь на нерест по рекам в пресноводные водоемы. Рыба 
- это богатый источник белка (14...25 %), жира (0,4...50,0 %), минеральных веществ (0,9...2,0 %), многих витаминов групп А, В, О, 
Е и Р, содержащихся в мышечных тканях, икре, молоках, печени 
и других органах [1, 2, 10, 120]. 
При несоблюдении условий хранения рыбная продукция 
довольно быстро подвергается порче. Непосредственно после 
вылова из-за высокой активности ферментов в рыбе начинаются 
изменения, которые приводят к потере показателей качества. Для 
получения копченых изделий высокого качества возникает необходимость свежую рыбу немедленно направлять на переработку. 
Если таковая возможность отсутствует, то используют мороженое, охлажденное или соленое сырье [2]. 
В настоящее время на российском рынке широко представлен довольно большой перечень копченой рыбопродукции от 
различных ведущих фирм [12, 21, 39, 59, 82, 109]. Для производства копченой рыбной продукции пригодны практически все виды промысловых рыб [13, 18, 79, 109]. 
За период с 2013 по 2016 гг. в России наблюдается положительная динамика производства (рис. 1.1) копченых рыбопродуктов [4, 9, 19, 39, 110]. Производство ведется в основном в регионах, для которых рыбная промышленность является традиционной. Основными рыбными регионами России являются Дальневосточный федеральный округ, в котором можно выделить Приморский край, Хабаровский край и Сахалинскую область, и Северо-Западный федеральный округ, к которому относятся Мурманская область, Республика Карелия, Архангельская область и Ка

лининградская область [2, 10, 120]. Однако наблюдается рост 
производства и в других регионах России в связи с началом активного использования прудовых хозяйств и пресноводных вод 
внутренних бассейнов [1, 2, 10, 134]. 
 

 
Рис. 1.1. Производство копченых рыбопродуктов в России, тыс. тонн 
 
До 2013 года потребление копченой рыбы и рыбных продуктов в России ежегодно увеличивалось [59, 82, 109]. Однако, 
достигнув уровня потребления в 4,8 кг рыбы и рыбопродуктов на 
душу населения в 2013 году (рис. 1.2), объем рынка стал сокращаться на фоне введенных правительством России санкций, вызвавший заметный рост цен на данный вид продукции и, таким 
образом, снизивший покупательскую способность населения [82]. 
 

 
Рис. 1.2. Душевое потребление копченых рыбопродуктов в России, кг/чел 
 

Несмотря на относительно слабое снижение производства 
(рис. 1.1) и потребления (рис. 1.2) копченых рыбопродуктов, следует отметить, что в последние годы массовое потребление и 
особую 
популярность 
приобрели 
копченые 
рыбные 
закуски (снеки), 
которыми можно 
перекусить 
даже на ходу и 
быстро утолить 
голод [43, 59, 
68, 
82, 
144]. 
При этом лидирующую позицию в рейтингах наиболее потребляемых товаров данной группы 
занимает рыбная соломка (рис. 1.3) [13, 59]. 
Данный продукт, несомненно, полезен для человеческого 
организма, так как в нем содержится большое количество кальция, фосфора и фтора. Рыбная соломка является необыкновенно 
вкусным и питательным продуктом питания, который полностью 
готов к употреблению и имеет большой срок годности [59, 82]. 
На калорийность соломки влияет сорт первоначального сырья. В 
среднем калорийность рыбной соломки составляет 231 ккал на 
100 грамм продукта [137, 144]. 
Рыбную соломку в нашей стране любят употреблять не как 
самостоятельный снек, а чаще как закуску к пиву. Качественно 
изготовленная копченая рыбная соломка в своем составе не 
должна содержать пищевые добавки или красители [43, 82, 137]. 
Используя данные рис. 1.4, можно сказать, что доля снеков 
из рыбы и морепродуктов, к которым относится рыбная соломка, 
достаточно велика в сегменте потребителей, употребляющих пиво (44 %), в то же время среди непьющих потребителей она относительно мала (14 %). Использование рыбных снеков как закуски 

 

Рис. 1.3. Структура потребления копченых рыбопро
дуктов, % в 2016 г. 

к пиву ограничено, вследствие их сезонного производства. В 
зимний период их продажи становятся незначительными [59, 82]. 
 

 
Рис. 1.4. Потребление основных видов несладких снеков 
среди потребителей и непотребителей пива в 2015 г. 
 
Вызванный последствиями мирового финансового кризиса, 
значительный спад в экономике, отразился и на рынке снеков. С 
большой долей вероятности можно предположить, что развитие 
темпов роста сегмента снеков в высокой ценовой категории замедлится, и последует постепенное переключение спроса на недорогие, но качественные закуски. В частности, мясные и снеки 
из морепродуктов могут быть заменены, к примеру, копченой 
нарезкой с использованием вторичного мясного сырья или мяса 
прудовых рыб [1, 7, 66]. 
Информация, приведенная выше, обусловливает актуальность создания, без привязки к сезону, копченой рыбопродукции 
из доступного сырья высокой биологической ценности, отвечающего требованиям здорового питания [123, 136]. 
Соответствие таким условиям может обеспечить продукция 
из прудовых рыб, получаемая с применением технологии копчения. 
Применение технологии копчения для обработки сырья 
прудовых рыб, в том числе с использованием вторичных продуктов, позволит обеспечить глубину переработки белоксодержащего сырья и расширить ассортимент выпускаемой продукции [7]. 

Исследования массовых характеристик основных и вторичных продуктов, а также отходов, формирующихся при разделке 
прудовых рыб [18, 84, 124], представлены в таблице 1.1. 
 
Таблица 1.1 
Массовый выход продуктов после разделки прудовой рыбы, % 

Наименование 

рыб 
Филе 
Шкурка 
Голова 
Кость 
Внутрен
ности 

Плавни
ки 

Карп 
66,7 
3,3 
15,4 
5,2 
5,7 
3,4 

Толстолобик 
68,1 
3,2 
15,1 
5,9 
4,1 
2,4 

 
Из характера таблицы 1.1 видно, что наибольший массовый 
выход имеет мышечная ткань (филе) - более 50 % как для карпа, 
так и для толстолобика. Соотношение частей разделки карпа составило в среднем филе: отходы - 66,7:33,3 %, а толстолобика - 
68,8:31,2 %. Химический состав мяса карпа и толстолобика [1, 18] 
приведен в таблице 1.2. 
 
Таблица 1.2 
Химический состав мяса прудовой рыбы 

Объект исследования 
Массовая доля, % 
Энергетическая 
ценность, кДж 
влаги 
жира 
белка 
золы 

Карп 
71,63 
8,37 
18,3 
1,70 
148,53 

Толстолобик 
76,4 
4,21 
17,7 
1,69 
108,69 

 
Исходя из данных таблицы 1.2, можно сделать вывод, что в 
мышечной ткани прудовой рыбы присутствует достаточно высокое содержание белка и жира, что говорит о высокой пищевой 
ценности. Особенно привлекает внимание высокая массовая доля 
белка, общий дефицит и функциональность которого в пищевых 
системах известен в мировом масштабе [21, 32, 33, 138]. 
Представляет интерес оценить фракционный состав белков 
съедобной части прудовой рыбы в связи с возможностью их использования в производстве структурированной снековой про

дукции, поскольку образование стабильных систем невозможно 
без участия таких фракций белка, как соле - и водорастворимые. 
Фракционный состав белков [7, 32, 84] представлен в табл. 1.3. 
 
Таблица 1.3 
Общий фракционный состав белков прудовой рыбы 

Наименование 
объекта 

Содержание фракций белков, % к массе белка 
Белковый 
коэффициент 
Водораствори
мые 

Солераствори
мые 

Щелочерастворимые 

Карп 
6,41 
6,69 
5,2 
1,4 

Толстолобик 
5.,2 
7,58 
4,2 
1,3 

 
Проводя анализ содержания в съедобной части прудовых 
рыб основных макроэлементов (кальций, калий, магний, фосфор) 
и микроэлементов (медь, цинк, марганец, железо и йод), дефицит 
которых наблюдается в составе пищи, входящем в рацион современного человека (таб. 1.4) можно утверждать, что мышечная 
ткань прудовой рыбы содержит все необходимые организму человека минеральные вещества. 
 
Таблица 1.4 
Содержание минеральных веществ в мышечной ткани 
прудовой рыбы 

Содержание минеральных 
веществ, мг/100г 
Карп 
Толстолобик 
Суточная потребность, мг 

Кальций, мг/100г 
35 
30 
1000 

Магний, мг/100г 
25 
20 
400 

Калий, мг/100г 
265 
270 
3500 

Фосфор, мг/100г 
210 
210 
1000 

Железо, мг/100г 
1,27 
0,43 
18 

Цинк, мг/100г 
2,08 
2,07 
15 

Марганец, мг/100г 
0,15 
0,12 
2 

Медь, мг/100г 
0,14 
0,13 
2 

Йод, мкг/100г 
5 
4,5 
150 мкг