Магнитная обработка молока

Магнитная обработка молока при (240ч-560)-103 А/м уменьшает отложение солей и образование молочного камня в 2-3 раза, что способствует снижению теплоэнергетических расходов, себестоимости молочных продуктов, улучшению их качества. Омагниченное молоко имеет ббльшие вязкость (на 16-18%), предельное напряжение сдвига молочного сгустка (на 23-28%), удельную электропроводность (на 14-16%); поверхностное натяжение молока уменьшается на 11-15%.

Таким образом, постоянное магнитное поле является биологически активным фактором внешней среды, способным влиять на жидкие системы и бактерии.

Вместе с тем, большинство исследователей утверждают, что высокую химическую и биологическую активность омагниченные жидкости приобретают только при определенной напряженности магнитного поля и скорости истечения.

Установлено, что обработка в магнитном поле напряженностью (15f92fl43,24)-10’ А/м в течение 0,12-2,0 секунд и скорости движения шприцовочного и заливочного рассолов 0,5-2,0 м/с позволяет увеличить скорость диффузии поваренной соли до двух раз. При этом происходит ускоренное снижение активной кислотности рассола, увеличение в нем числа молочнокислых бактерий, способствующих образованию лучшего вкуса и цвета окороков; соль и нитрит распределяются более равномерно [50].

Особую значимость применение АЖС в мясной промышленности получило благодаря научно-исследовательским работам ВНИИМП (В. М. Горбатов, Г. Е. Лимонов, Л. И. Стекольников) и МГУПБ (Ю. В. Космодемьянский, И. А. Рогов).

Под руководством В. М. Горбатова проведены исследования по использованию активированной воды для мокрой зачистки мясных туш, консервирования кишечного сырья и шкур, в производстве колбас [8]. Полученные результаты свидетельствуют о том, что обработка мясных полу- туш при их мокрой зачистке в убойном цехе активированной водой с pH 2 снижает общее количество микроорганизмов на 1 см2 поверхности на 1-2 порядка и при последующем хранении туш при температуре 0-5 °С в течение 10 суток сколь значимого роста микрофлоры не наблюдается.

Омагниченая вода

Омагниченную воду употребляют внутрь и применяют в виде ванн, которые с 70-х годов внедрены в санаторно-курортных здравницах для лечения людей. Ученые-медики подтверждают, что оздоравливающее воздействие связано с повышением проницаемости биологических мембран и бактерицидными свойствами омагниченной воды.

Установлено, что омагниченная вода благотворно действует на организм домашних животных и птицы, способствует их более интенсивному росту и развитию, повышает привес молодняка, надои коров, процент сохранности и яйценоскости птицы. Однако механизм действия омагниченной воды на организм человека, животных и птицы, физикохимические и ферментно-микробиологические процессы до настоящего времени окончательно не изучены [54].

Физико-химические свойства омагниченной воды отличаются от свойств обычной воды. Она не образует осадка, но разрушает отложения различных солей, может передавать свои приобретенные свойства обычной воде при смешивании. Однако омагниченная вода сохраняет свои свойства всего несколько часов.

После магнитной обработки штаммов молочнокислых бактерий усиливается их антибиотическая активность по отношению к кишечной палочке и маслянокислым бактериям, повышается фенолустойчивость (на 14-39%), солеустойчивость (на 27-71%), увеличивается рост (на 75-84%), повышается суточная кислотность (на 48-54%), сокращается время сквашивания кисломолочных продуктов (на 23-26%). Омагниченные штаммы накапливают больше свободных амино- и летучих жирных кислот, растворимых форм азотистых веществ (на 30-38%), карбонильных соединений (на 32-51%). При этом улучшается вкус, запах, консистенция, пищевая ценность кисломолочных продуктов и сыров.

Исследование влияния питательных сред

Исследование влияния питательных сред, полученных на основе электрохимической активации воды, на рост дрожжевых клеток при производстве хлебобулочных изделий, позволяет сделать вывод о том, что электрохимическая обработка ускоряет диссоциацию молекул солей в питательной среде, обеспечивает их большую проницаемость, как в клетку через мембрану, так и из клетки в среду. В таких средах с pH 4,8-5,2 обеспечивается активная жизнедеятельность культуры дрожжей. В целом это подтверждает научные гипотезы Л.З. Товберга (1990), Э.И. Креча (1990), В.И. Дорофеева (1997) о механизме действия электроактивированной воды на живые микроорганизмы.

Для гидролиза инулинсодержащего сырья (цикория, георгина, топинамбура) в качестве катализатора можно использовать ЭХА воду. При этом в гидролизате содержалось значительно меньше продуктов деструкции фруктозы, чем при кислотном гидролизе.

Кроме того, экспериментальные исследования показали эффективность использования ЭХА растворов в технологических процессах: для предварительной обработки целлюлозосодержащего сырья; с целью создания оптимального pH среды для развития микроорганизмов; для интенсификации роста микроорганизмов и отмывки субстрата от ферментов; для мойки и стерилизации лабораторной посуды, инструмента и оборудования.

Практическая реализация таких технологических процессов обеспечивает достижение поставленных целей без использования химических веществ и, что особенно важно, повышает экологическую безвредность производства.

Самым простым способом активации воды является, несомненно, омагничивание в постоянном магнитном поле. Широко и эффективно омагниченная вода используется нашло в медицине для лечения гипертонии, сердечно-сосудистых заболеваний, артрозов, мочекаменной болезни, парадонтозов, переломов, заболеваний нервной системы.

Процесс электроактивации

Известны работы по использованию электроактивирования (ЭХА) воды и молочных жидких систем, проводимые под руководством академика РАСХН Храмцова А. Г. [56, 57]. Разработана технология лакту- лозы с применением ЭХА воды. Для приготовления 1-5%-ного раствора молочного сахара используют католит с pH 10,5-11,5, играющий роль катализатора в процессе изомеризации лактозы, проводимой при 70-100 °С. Электроактивирование 20-30%-ных растворов молочного сахара-сырца рекомендуется применять с целью изомеризации лактозы в лактулозу. В этой технологии сохраняются все преимущества безреагентной технологии лактулозы и значительно снижаются энергетические затраты (до 8 раз).

Процесс электроактивации предложено использовать для направленного регулирования кислотности молочного сырья. Раскисленная таким способом творожная сыворотка успешно используется в технологии производства сырной массы [57].

Разработаны рецептуры, технология изготовления активированных ЭХА белково-жировых композиционных смесей (АБЖКС) и технология производства колбасных изделий с их применением. Включение в композицию активированной крови убойных животных позволяет снизить количество остаточного нитрита в 2-3 раза. Электрохимическая активация позволяет стабилизировать кровь без применения химических реагентов.

Медико-биологическая оценка активированных вод, мясных и макаронных изделий, которые изготовлены с использованием активированных жидкостей, проведенная на крысах (ВИСТАР), подтверждает безопасность и перспективность внедрения ЭХА жидких систем в пищевых отраслях.

Бактерицидность электроактивированных растворов

Для технологических целей при производстве пищевых продуктов более целесообразно и эффективно использовать активированные воды, растворы пищевых электролитов малых концентраций, активированные природные жидкие системы: кровь сельскохозяйственных животных и ее фракции, растворы пектина, молочного сахара, молочную сыворотку.

Электрофизические методы обработки таких продуктов являются основой развития отрасли науки электробиотехнологии, способной вывести традиционно сложившиеся схемы переработки сырья из эволюционного тупика. Электробиотехнология находится на стыке нескольких направлений физики, техники и пищевой технологии. Ее развитие осуществляется в различных направлениях перерабатывающих отраслей. Большинство проведенных исследований свойств активированной разными способами воды свидетельствуют о возможности и целесообразности использования в пищевой технологии омагниченных и электроак- тивированных пищевых жидких систем.

Количество содержащегося в активированной воде активного хлора, определяемое иодометрическим методом, при высокой ее антисептической активности, невелико и составляет тысячные доли процента. Белковые вещества мясного фарша, молока, связывая молекулы активного хлора, полностью его инактивируют через 2-3 минуты после введения.

Абсолютно безвреден для посола мяса электролизованный рассол, предложенный фирмой Pro-Bond (США) [55]. Электролизу подвергают 1,5%-ный раствор поваренной соли, на основе которого составляют опытный рассол. При использовании такого активированного рассола для производства бекона, окороков, пастромы, солонины получают продукт с повышенным выходом, улучшенными качественными показателями, пониженным содержанием хлора, ионов металлов, кальция и других контаминантов, отрицательно влияющих на посол мяса.

Процесс электролиза хлористого натрия при электроконтактной обработке соленых мясопродуктов (содержащих 3% NaCl) позволяет утверждать о безвредности такой обработки с точки зрения наличия активного хлора. Установлено, что величина концентрации для хлора в электрообработанных мясопродуктах, где имеют место процессы электролиза растворов поваренной соли, не превышают таковых в питьевой воде, допускаемых ГОСТом (3-5 мг/л).

Бактерицидные свойства анолита

Установлено, что наибольшей дезинфицирующей способностью обладает именно хлорноватистая кислота. Благодаря своей электронейтральности она легко проникает через оболочку в цитоплазму микробной клетки и вызывает ее гибель из-за коагуляции белка [54]. Ионы водорода и хлора кислой электроактивированной воды при контакте с микробной клеткой способны быстро проникать через клеточную мембрану в цитоплазму. Активные ионы Н+, выполняя функцию концентрированных кислот, коагулируют белки цитоплазмы клетки, в том числе и некоторые ферменты. Дополнительное губительное действие, согласно этой же гипотезе, оказывают ионы хлора и продукты нарушенного обмена.

Бактерицидность электроактивированных растворов хлоридов зависит в конечном итоге от наличия в них атомарного кислорода.

Активированная вода с pH 2-3, полученная в результате электрохимической активации (ЭХА), содержащая NaCl, СаС12, MgCl2, AICI3, C0CI2, ВаСЬ в количестве 0,05-0,5%, обладает интенсивным антисептическим действием. При контакте с такими активированными растворами вегетативных клеток микроорганизмов в концентрации 5-106 в 1 мл, в течение 5-10 мин происходит стопроцентное их отмирание, жидкость становится стерильной.

Особый научный и практический интерес представляют данные В. И. Дорофеева о высоком бактерицидном и вирулицидном действии электроактивированной воды и использовании ее для лечения ряда инфекционных и незаразных болезней животных [54]. Многочисленными экспериментами исследователь установил, что кислая и щелочная фракции ЭХА воды при длительном применении внутрь и парентерально не оказывают негативного действия на клиническое состояние сельскохозяйственных животных и белых мышей. Исследования на токсичность и пироген- ность показали их безвредность для животного организма В настоящее время имеются многочисленные достоверные сведения об эффективном применении кислой и щелочной ЭХА воды учеными различных областей здравоохранения для лечения людей, страдающих желудочно-кишечными, сердечно-сосудистыми, простудными, легочными заболеваниями, простатитом, аденомой предстательной железы и другими болезнями.

Под термином «активация»

Являясь самой необычной жидкостью, вода служит основой всех жидких систем, применяемых в пищевой промышленности.

Необычными являются аномальные изменения ее свойств под воздействием различных физических факторов.

Под термином «активация» понимают изменения свойств жидкостей под действием безреагентных способов - электрохимической униполярной активации в диафрагменном электролизере с полупроницаемой мембраной (ЭХА), омагничивания, термоактивации, ультразвука, замораживания с последующим оттаиванием и др.

Вода и водные растворы, прошедшие такую обработку, названы активированными.

В зависимости от специфических свойств щелочной фракции- католитаи кислотной - анолита, а также от характера воздействия на биологические объекты они получили названия «живой» и «мертвой» воды, биологически активных рассолов, активированных жидких систем (АЖС).

Бактерицидные свойства электроактивированных жидких систем одними из первых привлекли внимание специалистов многих отраслей пищевой промышленности. Научные исследования показывают высокую эффективность этих систем в области бактерицидной обработки сырья, при производстве мясных и молочных продуктов, макаронных и плодоовощных изделий.

Для бактерицидной обработки используют электрохимически обработанную воду либо водные растворы хлорида натрия.

Бактерицидные свойства анолита с pH 1,0-4,5 (оптимум 3,0) связывают с наличием «активного хлора», под которым понимают сумму свободного хлора С12, хлорноватистой кислоты НСЮ, гипохлорита натрия NaCIO, выделившегося в раствор в процессе электролиза, и атомарных кислорода и озона. Согласно последним представлениям, озон непосредственно влияет на цитоплазму и ядерный аппарат бактерий, инактивируя их [53]. Опыты применения активного хлора и озона для бактерицидной обработки сырья показывают, что эффективная инактивация микроорганизмов происходит при определенной концентрации их в водных растворах.

Обоснование доминантных признаков использования АЖС в технологии мяса и мясопродуктов

В последние годы не ослабевает тенденция поиска, разработки и использования новых методов обработки мясного сырья при производстве мясопродуктов, позволяющих повысить интенсивность воздействия на сырье по сравнению с традиционными технологиями. На наш взгляд, использование электрофизических и безреагентных способов обработки питьевой воды, водно-солевых растворов и других жидких пищевых систем открывает широкие возможности для совершенствования технологических процессов посола мяса, сокращения их продолжительности и повышения качества продукции, ведет в своей совокупности к созданию прогрессивных и конкурентоспособных технологий.

Вода - одно из самых распространенных веществ на Земле. Она входит в состав всех пищевых продуктов и является необходимым условием жизни.

Молекула воды обладает максимальной энергией связи и наибольшим потенциалом ионизации, характеризуется значительной способностью к деформации, что обусловливает ее повышенную сжимаемость при низкой температуре, минимум объема, большую вязкость и малую теплопроводность. Несмотря на то, что не существует единого научного определения структурной модели воды, считают, что ближе к истине гипотеза, по которой вода обладает ажурной квазикристаллической структурой с тетраэдрической координацией соседних молекул, соединенных водородными связями. Эта решетка является каркасом, полости которого заполнены другой частью молекул. Деформируемость молекул воды в конденсированных фазах обусловлена большими амплитудами колебаний атомов, что дает основание рассматривать воду как структуру, состоящую не из «п» молекул, а из «Зп» атомов [47].

Большая активность протеинов

Анализ экспериментальных данных, полученных при исследовании парного мяса, показал, что начальная активность ферментов мышечной ткани PSE свинины больше, чем у мяса NOR (рис. 2.4). Причем для исследованного интервала pHi 5,35-5,66 установлена обратно пропорциональная зависимость: чем выше pH, тем меньше активность. В течение пяти суток автолиза выявленные закономерности изменения протеолитической активности мяса с различным pH остаются такими же, как и у парного.

Большая активность протеинов PSE свинины по сравнению с NOR мясом в значительной мере определяет отмеченный ранее наибольший темп накопления низкомолекулярных продуктов в результате пепсин- трипсинового гидролиза белков.

Наименьшая протеолитическая активность ферментов мышечной ткани парной свинины приходится на сырье с показателем pH от 5,6 до 6,1, которая затем с увеличением pH начинает возрастать.

Уровень активности комплекса тканевых ферментов PSE и DFD мяса высок на протяжении всего времени автолиза. Активность ферментов в диапазонах pH 5,35-5,7 и более 6,3 выше, чем у протеинов для pH мяса NOR.

Замораживание созревших образцов PSE, DFD, NOR мяса, хранение в замороженном состоянии в течение трех месяцев при температуре минус 18 °С и затем размораживание в воздушной среде при температуре 20 °С оказывает существенное влияние на активность тканевых ферментов. Показатель ПА для размороженных образцов ниже соответствующих значений ПА мяса в парном состоянии во всех изучаемых образцах. Таким образом, к пятым суткам созревания свинины вне зависимости от показателей pHi классификационных групп практически весь комплекс тканевых ферментов высвобождается из защитных структур и при длительном воздействии холодом практически полностью инактивируется. Высокая активность протеинов в PSE и DFD мясе способствует ускоренному накоплению продуктов гидролиза - низкомолекулярных фрагментов белков, усеченных конформаций с разорванными связями, что, по-видимому, и является благоприятной почвой для развития большинства видов бактерий. В этом, возможно, и заключается одна из сторон механизма порчи PSE и DFD сырья.

Таким образом, экспериментально подтверждено решающее значение учета биотехнологических показателей при решении проблем использования мясного сырья с различными исходными характеристиками.

Результаты исследования характера накопления тирозина

Результаты исследования характера накопления тирозина в процессе пепсин-трипсинового гидролиза белков свинины при 96,120 и 168 часах автолиза свидетельствуют о нарастающем уровне атакуемости белков всех групп мяса протеолитическими ферментами. Однако скорость накопления продуктов гидролиза различна. При сравнительном анализе процесса автолиза в течение 120 и 168 часов отмечено ее увеличение для мяса NOR и DFD в 1,8-2,0 раза, для мяса PSE в 4,8-5,0 раз по отношению к парному.

Полученные данные свидетельствуют, что количество низкомолекулярных продуктов гидролиза белков зависит от характера послеубой- ного автолиза и обусловлено в значительной мере исходным состоянием, конформационными взаимодействиями белковых молекул и уровнем их гидратации.

Попытка объяснить отмеченную закономерность опережающего темпа накопления тирозина пепсин-трипсинового гидролиза белков мышечной ткани PSE свинины привела к разработке методики выделения комплекса протеинов мышечной ткани и исследованию особенностей их активности.

Объектом исследований служил мускул long, dorsi свинины в парном состоянии и в течение 120 часов созревания (при температуре плюс 4 °С), а также размороженный после трех месяцев хранения образцов в замороженном виде при температуре минус 18 °С [4].

В доступной литературе не было обнаружено описания методики выделения ферментов из мясной мышечной ткани, которая обладала бы простотой и доступностью исполнения. Основой разработки послужили методы выделения ферментов из бактериальных культур и органов животных, разработанные И. М. Грачевой и Ю. П. Грачевым.

Протеолитическую активность выделенных ферментов определяли по методу Вильштетгера и Вильдшмидт-Лейтца и выражали количеством мг аминного азота, который образуется при гидролизе пятипроцентного раствора желатина при добавлении 1 см3 ферментного раствора за 1 час при температуре 40 °С.

Основные закономерности изменения биотехнологических характеристик сырья в пределах его классификационных групп

Вопрос об исследовании биотехнологических характеристик мясной ткани животных, выращенных в условиях интенсивных технологий промышленного откорма, возник в связи с некоторым разноречием исследователей классификации сырья по показателю pH.

Проведенные исследования посвящены изучению переваримости in vitro и протеолитической активности ферментов мясной ткани свиней трех классификационных групп: NOR - с нормальным ходом автолиза, с признаками свойств PSE и DFD при разных сроках и условиях хранения. Объектом исследований служила длиннейшая мышца свинины, отобранная в убойном цехе Ставропольского мясокомбината.

На обеих стадиях (пепсинового и трипсинового) гидролиза вареного в собственном соку парного мяса отмечается характерное наиболее интенсивное накопление тирозина у свинины NOR и минимальное - у мяса PSE. Мясо DFD по исследуемому показателю занимает промежуточное положение. Отмеченная закономерность хорошо иллюстрируется суммарной кривой пепсинового и трипсинового гидролиза (рисунок 2.3, кривая 7). Резкое нарастание суммарной кривой до показателя pH 5,7, характерный ее перегиб и замедление снижения после отметки pH 6,3 служат убедительным доказательством в пользу выбора этих рубежных показателей при технологической переработке мясного сырья. Полученные результаты переваримости белков мясной ткани парной свинины позволяют предположить, что по убывающей последовательности изучаемого критерия питательной ценности сырье можно расположить следующим образом: NOR, DFD, PSE.

Следует отметить, что внутри каждой классификационной группы сырья исследуемые биотехнологические показатели изменяются в достаточно широком диапазоне. Варьирование показателя pH и переваримости in vitro в рамках каждой отдельной группы мяса свидетельствует в пользу широкой вариабельности пищевых свойств мясного сырья. Вследствие этого не всегда будет корректным придавать любому показателю PSE, NOR или DFD сырья значения константы и обобщать технологические свойства мяса в рамках классификационных групп.

Значение показателей сырья, переработанного на Ставропольском мясокомбинате

Можно прогнозировать, что искусственным и целенаправленным увеличением показателя pH PSE свинины возможно достичь заметного увеличения ее ВСС.

Классическое представление о том, что изоэлектрическое состояние белков мышечной ткани наступает при pH 5,5, неверно для сырья с нетрадиционным характером автолиза.

Снижение pH PSE свинины и говядины до величин менее 5,4 ведет к снижению ВСС, тогда как у сырья с традиционными свойствами в изоэлектрической точке ВСС имеет наименьшие значения. Следовательно, можно предположить, что изоэлектрическая точка белков PSE мясного сырья принадлежит промежутку pH 5-5,5 и находится значительно ближе к pH 5,0.

Полученные результаты в значительной степени свидетельствуют в пользу того, что изменение технологических свойств PSE, DFD говядины и DFD свинины происходят в доубойный период и связаны с гликолитическими и другими прижизненными изменениями в мясной ткани животных.

Проведенный анализ зависимостей (рис. 2.1,2.2, табл. 2.1) показывает, что усреднение показателей ВСС и pH в рамках какой-либо одной классификационной группы из-за их широкой вариабельности неизбежно ведет к упрощению подходов изучения и рационального использования мясного сырья.

На основании проведенного цикла исследований, зная один из показателей мясного сырья - pH или ВСС для указанных т - можно достоверно, не проводя дополнительных исследований, определить другой.

Взаимосвязь показателей pH и ВСС мясного сырья с различным характером и сроком автолиза

Водосвязывающая способность мясного сырья, наряду с показателем pH, является одной из его важнейших характеристик, в значительной мере определяющей выход, сочность, нежность, вкус и другие свойства мясопродуктов.

Исследования показали, что ВСС сырья имеет выраженный, подчиняющийся графической интерпретации характер в виде кривых и полей зависимости, построенных на основе экспериментальных данных, подвергнутых математической обработке.

Классификационные группы сырья явно выражены и имеют буферные зоны перекрытия показателей: для свинины PSE<=>NOR при pHi 5,6-5,7 и ВСС! 73,0-76,5%; для NOR<=>DFD при pHi 5,75-5,85 характерен разрыв по показателю BCCS в диапазоне 87-88%; для NOR<=>DFD при pHi 6,4-6,75 характерен разрыв BCCi при значениях 92,5-93,5%.

Существуют общие закономерности изменения зависимости ВСС = f(pH): с возрастанием показателя pH] увеличивается ВСС; в рамках классификационных групп наибольшее значение ВСС имеет парное сырье и сырье с наибольшим сроком автолиза; наименьшее значение ВСС = f(pH) соответствует сырью с признаками PSE, наибольшее - сырью с признаками DFD.

К особенностям изменения зависимости ВСС = f(pH) для свинины следует отнести наличие плавного перехода кривой ВСС = f(pHi) на границе групп PSE и NOR, так как кривые 1] и 2] рис. 2.1 плавно переходят одна в другую и описываются общим уравнением.

Это свидетельствует о том, что свинина PSE и NOR может иметь одинаковые значения в диапазоне pH 5,6-5,7. Однако, поскольку в процессе дальнейшего автолиза показатель pH = f(x) PSE свинины значительно ниже, чем у свинины NOR, основные изменения технологических свойств PSE свинины происходят в ходе послеубойного автолиза. Хотя нет сомнения, что механизм их включения заложен до него. Углы наклона кривых ВСС = f(pHt) к оси ординат для свинины значительно меньше, чем для говядины. Поля зависимости ВСС = f(pH, т) при сроках автолиза свинины от 24 до 96 часов вытянуты вдоль оси ординат и накладываются друг на друга. Это свидетельствует о высокой корреляционной связи показателей ВСС и pH. Даже небольшие изменения pHi, в пределах сотых долей единицы, ведут к резкому изменению показателя ВСС.

Основные закономерности изменения физико-химических и биотехнологических показателей мясного сырья в пределах его классификационных групп

Широкая вариабельность функциональных и технологических характеристик мясного сырья в рамках его отдельных групп (PSE, NOR, DFD), с одной стороны, и разработка обобщающих подходов к его использованию - с другой, закономерно привели к созданию в настоящее время достаточно простых, но неадекватно учитывающих исходные свойства сырья, схем промышленной его переработки.

Исследование закономерностей изменения основных показателей мясного сырья в процессе послеубойного автолиза вызвана необходимостью определения совокупности технологических приемов по оптимальному его использованию, в том числе корректирующих утраченные частью сырья свойства связывать влагу, стабилизирующих пищевую ценность и органолептические показатели мясопродуктов, интенсифицирующих процессы их производства.

Особенностью методологии проведенного цикла исследований является то, что попытка постичь механизм послеубойных автолитиче- ских изменений мясного сырья была предпринята посредством установления закономерностей взаимосвязи основных технологических и биотехнологических макропоказателей, характеризующих его свойства.

При общей достаточной изученности таких характеристик сырья, как его pH и ВСС, протеолитическая активность тканевых протеинов и переваримость in vitro, вопрос об их взаимосвязи раскрывает особенности механизма послеубойных отклонений автолиза сырья PSE и DFD.

Силы процессов диффузии

Поскольку движущие силы процессов диффузии (разность концентраций) и фильтрации (разность давлений) имеют определенные технологические пределы и их возможности на данном этапе науки и техники практически исчерпаны, для интенсификации посола будет разумным изыскать новые движущие, силы, используя энергию физических или энергетических полей (например, омагничивание или электроактивация жидкостей).

В связи с этим с целью научного обоснования современных направлений интенсификации производства соленых изделий требуется: изучение комплекса интенсифицирующих воздействий на мясное сырье в процессе введения и распределения посолочных ингредиентов; изучение струйного введения рассолов традиционного и многокомпонентного состава с ингредиентами различной природы; изучение свойств активированных жидкостей и результатов их взаимодействия с мясным сырьем, имеющим флуктуации био- и физико-химических свойств, определение на этой основе научных принципов направленного регулирования качественных характеристик цельномышечных соленых мясопродуктов и разработку новых интенсивных технологий.

1. В чем заключаются проблемы равномерного распределения посолочных веществ в неизмельченной мышечной ткани?

2. Каковы принципиально отличные механизмы проникновения и распределения компонентов рассолов в мышечной ткани при струйном способе их введения по сравнению с игольным способом?

3. Назовите современные технологические приемы, которые позволяют сократить продолжительность посола мясного сырья.

4. В чем заключается проблема равномерности распределения в мышечной ткани высокомолекулярных веществ типа ферментов, бактериальных культур, белоксодержащих веществ и других ингредиентов многокомпонентных рассолов?

5. Назовите современные методы активирования многокомпонентных рассолов.

6. Приведите примеры высокомолекулярных веществ, которые рекомендуется вводить в рассолы при использовании струйного способа их введения в мясо.

Хорошая сочетаемость с мясом

Особенно целесообразно применение в составе рассолов компонентов с высоким содержанием живых клеток микроорганизмов, присутствием веществ микробного синтеза, активно подавляющих патогенную и гнилостную микрофлору, обладающих антиоксидантными свойствами.

Хорошая сочетаемость с мясом, способность улучшать его функционально-технологические свойства позволяют использовать биологически активные компоненты молочного и растительного сырья для создания продуктов специального назначения.

Таким образом, многокомпонентные рассолы при производстве соленых мясопродуктов могут обеспечить ресурсосбережение, регулирование органолептических, физико-химических, структурно-механических, медико-биологических показателей готовых продуктов и их высокую пищевую ценность. Большой экспериментальный материал, накопленный за последние годы по вопросу создания комбинированных мясопродуктов, позволяет признать бесспорную целесообразность использования многокомпонентных жидких систем при производстве соленых изделий из мяса. Поэтому одна из поставленных в учебном пособии задач состоит в характеристике степени воздействия основных компонентов МКС и АЖС на мясное сырье, особенно в процессе его посола, установление особенностей и механизмов такого воздействия с целью обоснования научных основ интенсивных технологий.

Среди проблем разработки методов интенсификации и регулирования процессов посола можно выделить следующие основные аспекты:

 сдвиг и регулирование свойств объектов обработки и получение на этой основе продукции высокого качества;

 изучение и регулирование механизмов массопереноса хлорида натрия и других посолочных ингредиентов в цельномышечном мясном сырье;

 регулирование интенсивности внешних по отношению к мясу физических, механических, гидравлических, внутренних биологических и других воздействий.

Выделенные аспекты, на наш взгляд, характеризуют определенные уровни иерархии интенсивных технологий.

Теоретически для процессов проникновения и перераспределения хлорида натрия в мышечной ткани, в качестве фундаментального обобщения можно принять основные принципы термодинамики необратимых процессов.

Как видно из вышеприведенной формулы, интенсификацию процесса можно осуществить как за счет повышения движущей силы процесса, так и за счет повышения кинематических коэффициентов, характеризующих различные методы обработки объектов. Применительно к посолу мяса это диффузия или фильтрация посолочных веществ.

Широкие возможности и большой ассортимент компонентов

Системный анализ литературных данных и собственные исследования послужили убедительным основанием необходимости включения в классификационную схему современных методов интенсификации процессов посола неизмельченного мяса использование активированных жидких систем.

Широкие возможности и большой ассортимент компонентов рассольных композиций по физико-химической природе позволяет использовать их индивидуально или в сочетании для регулирования одного или нескольких показателей готового продукта по функциональнотехнологическому назначению.

К наиболее эффективным для производства соленых мясопродуктов компонентам, использование которых является важным с точки зрения ресурсосбережения, следует отнести:

 белоксодержащие компоненты животного происхождения: кровь и ее фракции; гидролизаты и концентраты из мясных тканей субпродуктов (мышечной, соединительной, костной); молочную сыворотку; цельное, сухое обезжиренное молоко; концентраты сывороточных белков; казеинат натрия и др.;

 компоненты растительного происхождения: изоляты подсолнечника, сои и других бобовых; экстракты из семян винограда, хлопчатника, пряностей и трав (водные и спиртовые);

 белковые массы из яйцепродуктов, рыбы, грибов;

 питательные среды после отделения биомассы микроорганизмов при производстве бактериальных концентратов (ацидофильных бактерий и бифидобактерий);

 бактериальные культуры в виде заквасок, суспензий;

 ферментные препараты животного, растительного и микробиологического происхождения;

 углеводы: лактозу, сахар тростниковый и свекловичный, сахарин, глюкозу и ее производные, подслащивающие вещества;

 жиры: животные и растительные, в виде эмульсий и натуральные;

 минеральные вещества в виде растворов солей;

 витаминные добавки, макро- и микроэлементы.

Классификация активированных жидких систем

АКТИВИРОВАННЫЕ ЖИДКИЕ СИСТЕМЫ (АЖС), применяемые для обработки цельномышечного мясного сырья

Наименование, обозначение Способы активирования

Активированная питьевая вода: - омагниченная (ОМВ) Пропускание через поле постоянного магнита или электромагнита

- анолит (кислая вода, КВ)

- католит (щелочная вода, ЩВ) Электрохимической (ЭХА) обработкой в диафрагменном электролизере

- термоактивированная Нагреванием до 350 °С —> охлаждением; замораживанием —» оттаиванием

- другие виды активированных жидкостей Ультразвуковой обработкой; путем контакта с биоактивными и ПАВ; распылением, диспергированием

Активированные стандартные и многокомпонентные рассолы:

- омагниченный (ОМР) Пропусканием через поле постоянного магнита или электромагнита.

- электризованный (ЭР) Пропусканием через рассол электрического тока

На основе активированных вод:

- на основе анолита (РКВ)

- на основе католита (РЩВ) Исполнение рассола на основе ЭХА обработанной питьевой воды

Активированные:

- кровь убойных животных (ОКЖ)

- сыворотка крови (ОСК)

- молочная сыворотка (ОМС) Омагничиванием, ЭХА обработкой

Активирование жидкостей

В технике под активированием жидкостей понимают придание им специфических, аномальных свойств. Известны различные способы активирования: физический, механический, электрохимический и другие. Поэтому во второй блок классификационной схемы, учитывающий способы инъецирования и состав вводимых в мясо рассолов, нами включены активированные жидкие системы, возможность использования которых в технологии пищевых продуктов показана в ряде работ.

Активация позволяет сохранить неизменным состав биологического объекта, а нужный результат достигается путем воздействия на сырье без применения загрязняющих продукт активных химических соединений. В связи с этим одна из актуальных задач состоит в определении степени такого воздействия на мясное сырье, особенно в процессе его посола, а также установлении механизмов направленного регулирования происходящих в сырье процессов с целью создания высокоэффективных интенсивных технологий мясной отрасли.

Под активированием жидких систем, в частности рассолов, можно рассматривать также любой из способов усиления их воздействия на биоструктуры мясной ткани. Э. Кармас [6] относит к активаторам любое вещество или внешнее воздействие, способные активировать протеолитиче- ские ферменты, гидролизующие белки. К такому виду активирования можно отнести также использование в качестве компонентов рассолов веществ, изменяющих консистенцию, вкус, запах, цвет готового продукта на основе физико-химических, биохимических и других видов их взаимодействия с сырьем. Существуют группы веществ, используемых в качестве пищевых добавок, которые являются инертными по отношению к сложным превращениям в мясном сырье, а результаты их применения полностью зависят только от свойств самих веществ. Следуя принципу классификации, можно легко определить разницу между веществами инертного характера и взаимодействующими с сырьем, близкими по используемой терминологии, например, ароматизаторами и ароматизирующими, красителями и цветорегулирующими веществами и т. п. Большинство пищевых добавок имеют активно выраженный воздействующий характер. С учетом этого абсолютное большинство многокомпонентных жидких систем можно отнести к активно воздействующим на мясное сырье или биоактивным. В этом смысле рассолы с ферментами, бактериальными культурами и другими биоактивными добавками являются биологически активными.

Классификация компонентов рассольных композиций

Признаки классификации компонентов

Группы компонентов

1. По основному функционально-технологическому назначению Влагосвязывающие, загустители, желе- и студ- необразователи, консерванты, антиокислители, эмульгаторы и стабилизаторы, красители и цветообразующие вещества, ароматизаторы и ароматообразующие, комбинированные и другие

2. По химическому составу превалирующих веществ Белоксодержащие, липидосодержащие, углеводосодержащие, комбинированные и другие

3. По природе происхождения Органические, неорганические

4. По биологическому статусу Ферменты, бактериальные культуры, мицелий грибов и другие

S. По видам сырья, из которого получены Растительные и животные: молочные, мясные; натуральные или искусственные

6. По способу получения Гидролизаты, экстракты, концентраты и др.

7. По величине показателя pH С кислой реакцией, нейтральные, со щелочной реакцией

8. По физколлоидному состоянию в дисперсионной среде Эмульсии, суспензии, взвеси, растворы

9. По распределению частиц дисперсной фазы по размерам Полидисперсии, монодисперсии

10. По величине вязкости жидкости Ньютоновские жидкости, неньютоновские жидкости (с повышенной вязкостью)

11. По размерам молекул ингредиентов Низкомолекулярные, высокомолекулярные

12. По степени воздействия на мясное сырье Инертные, взаимодействующие, активно воздействующие

13. По виду активирования Электрофизическим или механическим способом, термоактивированные, добавлением активных веществ, комбинированным способом

14. По степени активирования Сильно, слабо активированные, неактивированные

15. По основному компоненту дисперсионной среды На основе питьевой воды, на основе молочной сыворотки или сыворотки крови убойных животных и другие

16. По присутствию хлорида натрия Рассолы (рассольные композиции) и жидкости без использования поваренной соли

Такая классификация необходима:

 для прогнозирования свойств, разработки и совершенствования методов регулирования основных характеристик МКС и АЖС, складывающихся из совокупности свойств отдельных компонентов;

 для определения оптимального состава и концентрации компонентов, рационального использования МКС и АЖС в технологии соленых мясопродуктов.

Классификация интенсивных способов посола

Концепция использования струйного способа инъецирования указывает пути решения проблемы внутримышечного введения и равномерного распределения высокомолекулярных композиционных, активированных жидких систем в сложной структуре кускового и цельномышечного мясного сырья.

Классификация интенсивных способов посола цельномышечного мясного сырья должна отражать также фактор реализации возможности использования наряду со стандартными многокомпонентных и активированных жидких систем (АЖС).

Под термином «многокомпонентные жидкие системы» (МКС) подразумеваются жидкие, легкотекучие дисперсные композиции пищевых веществ (добавок) на основе пищевых жидкостей, имеющие различное функциональное назначение в технологии мясопродуктов. Примером МКС служат многокомпонентные рассолы.

Используя данные литературных источников, компоненты рассольных композиций можно разделить на отдельные группы классификации.

Безыгольный (струйный) способ инъецирования

Безыгольный (струйный) способ инъецирования, осуществляемый под высоким давлением (до 300-105 Па), открывает возможности использования в производстве соленых изделий сложных многокомпонентных жидких систем (многокомпонентных рассолов, включающих ферменты, белковые добавки, бактериальные культуры), биотехнологический потенциал которых создает предпосылки к многоцелевому регулированию функционально-технологических свойств готовых продуктов. Применение струйного способа инъецирования позволяет решить проблемы посола мясокостного сырья, так как роль игл выполняют тонкие  струи жидкости. Принципиально иной принцип осуществления процесса проникновения рассолов в животные ткани устраняет необходимость конструирования сложного оборудования с подпружиненными и телескопическими иглами. Практика использования безыгольных инъекторов в сфере здравоохранения для проведения массовых прививок позволяет признать его высокую степень стерильности, удовлетворяющую гигиеническим требованиям к качеству и безопасности пищевых продуктов из мяса.

Конструктивно совершенные безыгольные инъекторы приводятся в действие пружинами, пневматическими, гидравлическими и электрическими устройствами. Конфигурация сопловых насадок может быть различной: цилиндрической, конической, сферической и др., обеспечивающей как параллельное истечение струй, так и их фокусирование или перекрещивание на определенном расстоянии от сопел. С технологической точки зрения этот фактор является важным, так как в связи с неоднородностью структуры мясной ткани способствует внутритканевой пульверизации инъецируемых жидкостей.

Анализ литературных данных позволяет признать струйный способ инъецирования жидких систем современным и одним из самых перспективных с точки зрения интенсификации процессов посола мяса, ресурсосбережения сырья. Это подтверждает целесообразность и актуальность исследований, начатых Л. А. Борисенко еще в 1974 году.

Многоигольное шприцевание рассолов

Многоигольное шприцевание рассолов, осуществляемое при давлении нагнетания 0,3-3,0 МПа с помощью шприцев, имеющих насадки в виде полых перфорированных или с центральным отверстием игл, имеет свои преимущества и недостатки.

Однако в основу формулы положен второй закон Фика, не учитывающий фильтрационные процессы посола.

Приведенная формула не охватывает область давлений выше 30-105 Па и может быть использована только для игольного шприцевания.

Несмотря на значительное количество и разнообразие имеющихся в настоящее время разработок и промышленных установок, механизирующих процесс многоигольного введения рассолов в мясо, серьезные затруднения встречаются при многоигольном шприцевании костных отрубов. Создание шприцев с телескопическими, отклоняющимися иглами и игольных спрей-инъекторов, иглы которых имеют от 11 до 14 отверстий малого диаметра (0,4-0,6 мм) с распыляющим принципом введения рассолов при давлении 8-12 МПа не решает общих проблем, свойственных многоигольному шприцеванию. Несмотря на тщательное фильтрование (автоматические самоочищающиеся фильтры), отверстия игл часто засоряются структурными тканями сырья и составляющими рассолов. Это приводит к прекращению поступления рассола через одни иглы и увеличению его подачи через другие, в результате чего рассол распределяется неравномерно, образуя «карманы». Использование одного и того же набора игл шприцев для различных отрубов мяса не исключает переноса посторонней (вторичной) микрофлоры из одного продукта в другой, нарушая санитарные требования. Вторичная микрофлора, занесенная иглами в мясо, подавляет развитие полезных молочнокислых бактерий.

Таким образом, многоигольное шприцевание, будучи одним из современных методов интенсификации процесса посола мясного сырья, имеет ряд существенных недостатков, которые определяют границы его применения и указывают основные пути и перспективы совершенствования способов и оборудования для внутримышечного введения рассолов в мясо.

Биохимические способы предварительной тендеризации мяса

Биохимические способы предварительной тендеризации мяса включают биологические (применение бактериальных культур и их ферментов) и химические приемы. К последним относят введение в мясо под небольшим давлением Па жидких и газообразных веществ: воды; 0,9%-ного раствора хлористого натрия; пищевых кислот; натриевых, калиевых, аммонийных солей пирофосфорной, ортофосфорной и полифосфорной кислот; смеси азота, углекислого газа, воздуха. Повышение нежности мяса обеспечивается за счет разрывов соединительных прослоек, разрыхления мышечных волокон, увеличения водосвязывающей способности. Эти способы нашли широкое применение за рубежом.

Предварительная обработка мяса перед посолом может быть осуществлена комбинированными способами, сочетающими физические, биохимические и механические (электромассирование, вакууммассиро- вание, ЭС с последующим ферментированием и другие) и вызывающими совокупный тендеризирующий эффект. Разработка оптимальных режимов применения комбинированных способов является одним из перспективных направлений в науке о посоле мясного сырья.

Третий блок классификационной схемы охватывает основные интенсивные способы внутримышечного введения посолочных веществ. К ним относят: многоигольное шприцевание рассолов, струйное инъецирование стандартных рассолов и жидких многокомпонентных систем, газогидроструйное введение жидкостей.

Электростимуляция туш и отрубов

Электростимуляция туш и отрубов приемлема для всех видов мясного сырья и является одним из современных перспективных методов обработки его перед посолом. Принцип электростимуляции основан на уменьшении запасов энергии в мышцах в виде АТФ посредством искусственно вызываемого сокращения мышц при воздействии электрических импульсов. При этом в 2-2,5 раза увеличивается скорость гликолиза (без проявления экссудативности), интенсифицируется ферментативный распад мышечных волокон, усиливается сглаживание послеубой- ной агрегации миофибриллярных белков.

Обобщая научно-практический опыт использования ЭС в нашей стране и за рубежом, А. И. Жаринов (1994 г.) отмечает, что механизм воздействия ЭС на мышечную ткань после убоя заключается в том, что под влиянием электрических ИМПУЛЬСОВ ионы Са++ выходят из сарко- плазматического ретиедлудо ОвОЩЩи 1 АТФ. Инфлируя АТФазумиозина, которая расщепляет АТФ до АДФ, создавая энергию для сократительных белков. (Ускоренная схема автолитических изменений.) Благодаря быстрому снижению pH мяса при ЭС (5,9-6,0 ед. через 1-2 ч после убоя) протеолитические ферменты активизируются при более высоких температурах туши (на 10-15 °С), чем в обычных условиях. ЭС вызывает разрыхление, разволокнение миофибрилл и коллагена, что позволяет увеличить число свободных каналов для проникновения посолочных веществ [10, 33].

Биохимические методы предварительной обработки мясного сырья перед посолом  являются общепризнанным мощным инструментом для воздействия на весь комплекс морфологического и химического состава мяса. В основу этих методов заложена, прежде всего, обработка сырья протеолитическими ферментными препаратами животного (трипсин, пепсин, химотрипсин и др.), растительного (фицин, папаин, бромелин и др.) и микробного (терризин, оризин, протосубтилин, мезентерии, субтилизин, флавизин, прозим и др.) происхождения. Предварительная ферментация мяса вызывает гидролиз пептидных связей мышечных белков, размягчение коллагеновых и эластиновых волокон, что создает благоприятные условия для ускорения проникновения и перераспределения посолочных ингредиентов. Активность ферментов и степень биохимической тендеризации зависят от вида препарата, направленности его действия, температуры и pH среды, сортности и вида сырья, продолжительности воздействия, способа обработки и концентрации. Введение ферментных препаратов в мясо осуществляют путем внутримышечного инъецирования или введением в кровеносную систему, погружением в раствор, распылением на поверхности, перемешиванием с фаршем. При использовании цельномышечного сырья основная проблема заключается в равномерном распределении фермента, поскольку высокомолекулярные вещества испытывают сильное сопротивление перемещению в структуре мяса и поэтому локализуются вокруг игл и в местах введения рассола. Решить эту проблему в настоящее время удается при введении ферментных препаратов в парную говяжью тушу безыгольным инъецированием при производстве соленых изделий. Считают, что интенсификация здесь достигается ускорением процесса биохимического созревания.

Воздействия на животные ткани

Воздействия на животные ткани высоких (140-150 МПа) или низких давлений (вакуума (0,25-г0,5)105 Па) являются физическими приемами, сопровождающимися более быстрым процессом разрешения посмертного окоченения за счет распада актомиозинового комплекса на актин и миозин, расслаблением мышечных волокон, что обеспечивает повышение нежности мяса [25] и степени его проницаемости для рассолов. Установлено, что использование вакуумных и барических установок экономически более выгодно, чем холодильное хранение мяса с целью его созревания.

Вибрация (при частотах 5-200 Гц, 2800-5700 Гц, амплитуде колебаний от 0,5-10 4 м до 3-10 3 м) и ультразвуковая обработка (при низких (15 кГц) и высоких (1000 кГц) частотах) приводят к нарушению целостности макроструктуры волокон и, как следствие, позволяют интенсифицировать процессы посола предварительно инъецированного рассолом цельномышечного кускового мясного сырья.

Предварительное воздействие на мясо импульсов переменного тока - электростимуляция (ЭС) и электромассирование - дает возможность ускорить процессы проникновения хлорида натрия в мясе, посоленном в парном и охлажденном состоянии. Накопление поваренной соли в окороках, выработанных из охлажденной электрости- мулированной свинины, происходит в 1,20-1,23 раза быстрее, чем в окороках из неэлектростимулированного сырья. В окороках, посоленных в парном состоянии, скорость накопления NaCl у предварительно электростимулированных образцов выше в 1,16-1,20 раза, чем у контрольных без электрообработки.

Тумблирование и массирование

Обычно в предварительно тендеризованное сырье нет необходимости шприцевать рассол (его добавляют во время последующего массирования или тумблирования. Несмотря на упрощение технологической схемы производства при этом варианте, недостатком указанного способа посола следует считать то, что ножевую или игольную тендеризацию необходимо осуществлять из расчета не менее 10-15 уколов на каждый квадратный сантиметр мяса (при давлении (З-г^-Ю5 Па, диаметре игл 210'3 м, высоте игл 210-2 м). Кроме того, исключена тендеризация мясокостного сырья. Отмеченные недостатки ограничивают область применения таких интенсифицирующих воздействий.

Тумблирование и массирование, отличающиеся жесткими и мягкими условиями обработки, вызывают разрыхление морфологической структуры мышечного волокна, способствующее образованию дополнительного количества макрокапилляров, повышение проницаемости мембран, активизацию тканевых ферментов, обеспечивая ускорение процесса проникновения и перераспределения посолочных ингредиентов, интенсификацию процессов созревания мяса.

Эта формула имеет несомненную практическую значимость, однако не учитывает вид сырья, способ и технологическую схему введения рассолов. Кроме того, отсутствует аналитическая зависимость определения площади FQ.

Установлено также, что предварительные механические воздействия на мясокостное сырье приводят к увеличению выхода готовой продукции из свинины, повышению водоудерживающей способности, нежности. Характер изменения этих показателей зависит от режимов механических воздействий. При увеличении выхода готовой продукции на 6-8% наилучшие качественные и количественные показатели достигаются при использовании следующих режимов предварительной непрерывной обработки: длительность - 2,4-103 с (40 мин), при температуре 2-4С, коэффициенте загрузки тумблера 0,5 и угловой скорости 0,785 с-1. Однако при этом рекомендуется строго соблюдать режимы последующей механической обработки (тумблирования): длительность 3,0-103 с (50 мин при температуре 2-4 °С, коэффициенте загрузки 0,5 и угловой скорости 0,785 с-1) с добавлением заливочного рассола в количестве 5% к массе сырья и последующей выдержки вне рассола в течение 8,64-104 с (24 ч).

Основным фактором, сдерживающим практическое использование вышеприведенных рекомендаций по интенсификации посола свинины, является разрозненность данных по изменению эффективности обработки в зависимости от геометрических размеров тумблеров (диаметра, наличия полок, их размеров и угла наклона), а также от диапазона изменения коэффициента загрузки.

Существует мнение, что метод интенсификации посола мяса массированием и тумблированием приемлем только для бескостного сырья и малоэффективен при посоле костного, так как происходит отделение мышечной ткани от кости.

Для осуществления механической обработки мяса применяют различные типы тумблеров и массажеров отечественного и зарубежного производства.

В первый блок классификационной схемы) включены физические способы интенсификации, не потерявшие своей актуальности на сегодняшний день в связи с простотой исполнения (изменение температуры, давления, вакуума) и техническими возможностями внедрения в производство. Использование температурного фактора при созревании мяса перед посолом можно отнести к интенсивным физическим воздействиям, тесно связанным с микробиологическими процессами, протекающими в сырье. Поэтому более целесообразно его использование в сочетании с ультрафиолетовым облучением, обработкой пищевыми кислотами, антибиотиками.

Период созревания мясного сырья может быть сокращен с 10-14 суток при температуре выдержки 1-2 °С до 4-5 суток (т. е. в 2,5-2,8 раза) при температуре 10-15 °С и до 2-3 суток (т. е. в 4,6-5,0 раз) при температуре 18-20 °С.

Общеизвестны также данные об ускорении процесса посола мяса при применении рассолов с повышенной температурой.

Таким образом, температурный фактор может служить весомым интенсифицирующим воздействием в период предварительной обработки мяса и при его посоле.

Постоянные поиски в направлении интенсификации процессов посола

Постоянные поиски ведутся в направлении интенсификации процессов посола цельномышечного мясного сырья, совершенствования, дополнения и переосмысления ранее разработанных классификаций. Создание целостного представления о единой системе связей между объектом воздействия и различными способами его обработки с учетом поставленных задач в значительной мере определяет следующий качественный скачок в исследуемой области. Современная классификация дает представление о последовательности, способах и методах обработки сырья, определяет тип используемых компонентов рассолов.

Известно, что одним из путей интенсификации процессов посола мясного неизмельченного сырья является его предварительная обработка. К наиболее распространенным способам следует отнести механические: тендеризацию, тумблирование и массирование. Тендеризация путем разрыхления, разволокнения мяса за счет нанесения насечек или прокалывания иглами с поперечным сечением различной формы и размеров нашла широкое применение в общественном питании при изготовлении натуральных мясных порционных полуфабрикатов, а также при производстве реструктурированных мясопродуктов. Установлено, что предварительная тендеризация мясного сырья увеличивает скорость его посола в 1,2-1,7 раза. Ограниченность размеров тендеризуемых кусков мяса, неравномерность размягчения по всему объему требуют последующего массирования или тумблирования в присутствии раствора поваренной соли. Рассол хорошо впитывается сырьем с образованием на поверхности кусочков, благодаря солерастворимым белкам мяса, липкого «экссудата», определяющего затем адгезионно-когезионные свойства готового формованного продукта. Совокупность данных приемов позволяет ускорить процесс посола мяса, в частности для наиболее жесткого сырья - говядины - в 1,4 раза.

Анализ и систематизация способов интенсификации посола

Существующие в настоящее время схемы, классификации способов интенсификации посола мясного сырья учитывают три основные группы воздействий: физические, механические и химические, комбинированные .

В. Г. Боресков считает, что факторы, интенсифицирующие процесс посола, можно разделить на ускоряющие начальное накопление посолочных веществ и способствующие их распределению по объему сырья.

Е. Ф. Орешкин и др. предложили классифицировать факторы на сырьевые и технологические и методами экспертных оценок определили их весовые коэффициенты. Однако такая схема классификации более применима к технологии ветчинных консервов и не учитывает возможные способы интенсификации посола для других изделий.

В настоящее время, к сожалению, еще не выработаны общепризнанные комплексные критерии оценки интенсификации посола мясного сырья, хотя отдельные попытки имеются. В. И. Ивашовым и другими  предложена классификация способов интенсификации технологических процессов. В качестве критерия оценки интенсификации использован энергетический КПД, равный отношению полной подведенной к сырью энергии к затрачиваемой, включая потери. Однако такой подход применительно к посолу имеет больше теоретическое, чем практическое значение.

Э. Э. Афанасовым предложено оценивать интенсификацию посола шкур скота, которая связывается с образованием вторичных пористых структур при переменных градиентах давления, по отношению критериев Био при пульсациях и без них. Однако этот критерий несовершенен, так как не учитывает изменение концентрации хлорида натрия в процессе посола.

В. В. Митин предложил прогнозировать факторы, влияющие на эффективность выработки мясных продуктов, на основе теории интенсивных систем, позволяющей сделать один важный вывод. Традиционные технологии, воздействующие на сырье на уровне мышечных волокон, соединительных оболочек и кровеносных капилляров придают в основном высокие органолептические свойства продукту. Возможности оборудования, обеспечивающего такие технологии воздействием силовых и тепловых полей, практически исчерпаны. Указывается, что интенсифицирующее воздействие при современном уровне развития науки и техники должно быть обеспечено, на уровне белков, аминокислот, их молекул и ионов.

Волокна в мясе

При окоченении мышечной ткани наблюдается замедление скорости проникновения посолочных веществ. Анализ конъюнктуры мирового и отечественного рынка новых технологий и техники указывает приоритет на будущее - управление процессами посмертного окоченения мяса.

В период разрешения окоченения волокна расслабляются, увеличиваются промежутки между ними, происходит множественный сегментный распад волокон, проницаемость ткани увеличивается. Известно, что глубина автолиза мышечной ткани оказывает определенное влияние на характер структуры мяса при его замораживании и размораживании. При замораживании парного мяса количество «пустот» в тканях мяса значительно меньше, чем в образцах замороженных на более поздних стадиях автолиза. Проницаемость размороженной мышечной ткани выше, чем охлажденной.

Исследованиями А. С. Большакова, В. Г. Борескова и др. установлено, что при инъецировании рассола в размороженную ткань величина зоны накопления посолочных веществ имеет большие размеры по сравнению с аналогичной зоной в охлажденном мясе при одних и тех же параметрах инъецирования.

В связи с тем, что отечественные предприятия широко используют размороженное и имеющее признаки DFD и PSE мясное сырье, особую актуальность приобретают вопросы разработки методов сдвига и регулирования его физико-химических и биотехнологических характеристик на основе новых и безопасных для здоровья человека, электрофизических, биотехнологических, механических и других способов обработки мяса, которые могут служить средством интенсификации и управления такими процессами.

Анализ и систематизация имеющихся литературных данных, а также результаты собственных исследований позволили разработать классификацию основных современных способов интенсификации посола цельномышечного мясного сырья.

Отруби мяса

В состав отрубов мяса входят мышечная и соединительная ткани, в том числе жировая, ретикулярная, хрящевая и костная. Разнообразие морфологического состава тканей мяса предопределяет специфический характер распределения в них компонентов рассола.

Установлено, что количественное соотношение между проницаемостью мышечной, соединительной и жировой тканей выражается как 8:3:1.

Строгая ориентация мышечных волокон и их структурных элементов позволяет более быстро и равномерно проникать в нее компонентам рассола, чем в структуру соединительной и жировой тканей.

Известно, что автолитические изменения, происходящие в тканях после убоя животного, оказывают значительное влияние на их структуру. Непосредственно после прекращения жизни животного, когда мышечная ткань расслаблена, макро- и микрокапилляры открыты, создаются благоприятные условия для проницаемости посолочных ингредиентов в ткань.

В парном мясе с высокой величиной показателя pH белки находятся в ионизированном состоянии и миозин обладает высокой способностью к гидратации. Искусственный сдвиг величины pH мяса при посоле на 0,2-0,3 в сторону нейтральной реакции обеспечивает значительное увеличение водосвязывающей способности мясного сырья. Сохранение и увеличение водосвязывающей способности (ВСС) при посоле парного мяса достигается в результате того, что ионы хлорида натрия связываются с актином, миозином и предотвращают образование акто- миозина. Установлено, что белковые вещества мяса адсорбируют ионы хлора, которые разрывают связи между пептидными цепями, что снижает изоэлектрическую точку белков с 5,2-5,4  до 4,8, увеличивая их водосвязывающую способность и растворимость, сохраняющуюся при тепловой обработке. Этот факт основан на пока еще недостаточно изученном механизме взаимодействия ионов Na+ и СГ с белками мяса, увеличении числа полярных групп белков и количества молекул воды, связанных водородными связями с этими группами. Изменение количества щелочных и кислых полярных групп белков объясняет изменение структуры этих белков из-за возрастания электростатического отталкивания между одноименно заряженными группами с нарушением солевых и поперечных связей между этими группами. При посоле охлажденного мяса увеличивается степень гидратации мио- фибриллярных белков.

Следует иметь в виду, что на уровень ВСС оказывает значительное влияние величина pH исходного сырья, что отражается на его качестве и особенно цвете. У мяса с признаками DFD и NOR при прочих равных условиях значение водосвязывающей способности всегда выше, чем у сырья с признаками PSE. Однако функциональная взаимосвязь водосвязывающей способности мяса и показателя активной кислотности  была мало изучена и поэтому легла в основу исследований, результаты которых.

Коэффициент диффузии

Вследствие большой разницы размеров частиц веществ неорганической и белковой природы их свойства в идентичных условиях неодинаковы. Например, для ионов небольшого размера (Na+ и СГ), величина подвижности в электрическом поле определяется как отношение между скоростью движения иона и напряжением поля и находится в пределах от 410 до 9-10 м В. Для белков эта величина составляет от 0,1  10 до 1-108 м2В-1сч, поэтому белки движутся в электрическом поле гораздо медленнее, чем простые ионы Na+ и СГ. Это связано с тем, что отношение заряда к массе у белков меньше, чем в случае простых ионов [4]. Подвижность Н+ ионов в электрическом поле во много раз превышает скорость миграции ионов Na+, К+ и составляет 36,3 Ю-8 м2В-1с-1.

Коэффициент диффузии уменьшается при увеличении молекулярной массы растворенного вещества. Для белков зависимость коэффициента диффузии от молекулярной массы выражается сравнительно слабо. Например, молекулярная масса сывороточного альбумина в два раза больше, чем /0-лактоглобулина, но разница в коэффициентах диффузии этих белков составляет лишь 16%. Это объясняется наличием противодействия процессу диффузии, обусловленного внутренним трением между молекулами белка и растворителя. Сила трения зависит не только от массы, но и от величины поверхности молекулы, а следовательно, от ее радиуса. Сравнение величин молекулярных весов и размеров частиц поваренной соли (или нитрита натрия) и белков объясняет различие их коэффициентов диффузии/

Сопротивление трения, возникающее при диффузии частицы в жидкости, обусловлено вязкостью жидкости. Вязкость растворов белков значительно больше вязкости растворов неорганических веществ одинаковой концентрации. Чем больше вязкость раствора, тем меньше коэффициент диффузии его в чистом растворителе.

Структура мышечной ткани обусловливает специфический характер диффузионного процесса проникновения в нее компонентов рассола. Волокна мышц представляют собой вытянутые многоядерные клетки толщиной. Их плазматическая мембрана - сарколемма - имеет толщину. Основную часть объема мышечных клеток составляют миофибриллы, окруженные саркоплазмой.

С помощью гистологического метода установлено, что проникновение соли в мясо, погруженное в рассол, происходит в основном по рыхлой соединительной ткани. Соль постепенно заполняет пространство эндомизия миомера и окружает мышечные волокна. Одновременно ионы соли через сарколемму проникают в мышечные волокна. Перегородки миомеров задерживают распределение соли).

Проникновение соли в мясо происходит в основном двумя путями:

Современные направления

осмотически через многочисленные мембраны и перепонки, покрывающие волокна мышечной ткани и их пучки;

по системе макро- и микрокапилляров с последующим перераспределением соли и воды между этой системой и клеточными элементами ткани.

Проникновение соли вторым путем происходит в первую очередь и быстрее.

При погружении мяса в рассол, вследствие наличия в тканях полупроницаемых мембран, имеет место явление осмоса. Перемещение соли и воды происходит в результате разности концентраций их по обе стороны мембраны.

Известно, что диффузионный процесс через мембрану клетки происходит значительно медленнее вследствие высокой вязкости и плотности ее структурообразующих компонентов. Сухое вещество клеточных мембран содержит около 60% белков, 40% липидов. Большинство данных свидетельствуют о трехслойной структуре мембраны, состоящей из непрерывного углеводного и двух белковых слоев, покрывающих углеводный слой с обеих сторон.

Сложная структура мембраны, пропуская растворенные в воде низкомолекулярные вещества, не позволяет с большой скоростью диффундировать через нее крупным молекулам. При добавлении в рассол белковых веществ возникает задача введения таких компонентов в клетку мышечной ткани. Решение этой задачи представляется возможным посредством искусственного «пробивания» мембраны клетки и создании условий прохождения через нее белковых компонентов рассола.

Проникновение компонентов рассола в мясо по макро- и микрокапиллярам протекает быстрее вследствие лучшей их пропускной способности. Строение капилляров в виде разветвленной сети трубочек диаметром, превышающих размер частиц рассола, способствует более свободному проникновению через них всех компонентов рассола. Скорость и равномерность распределения рассола в системе макро- и микрокапилляров зависит от степени ее разветвленности в ткани.

Структура мышечной ткани обусловливает более быстрое продвижение ионов соли вдоль направления волокон, чем поперек. Проницаемость мышечной ткани вдоль волокон примерно на 10% выше проницаемости поперек волокон. Это свидетельствует о том, что перемещение посолочных веществ происходит преимущественно по межволо- конному пространству тканей.

Современные направления интенсификации производства соленых изделий

Посол является одним из основных и сложных процессов при изготовлении цельномышечных бескостных и костных мясопродуктов.

Качество готового соленого продукта зависит от качества сырья, способов и методов, используемых при посоле.

Существующие в мясной промышленности сухой, мокрый и смешанный способы в теоретическом плане их анализа сводятся к мокрому посолу. Проникновение посолочных веществ в ткань происходит во всех вариантах посола после образования раствора ингредиентов.

Многочисленные работы в области посола, проведенные отечественными и зарубежными исследователями, посвящены изучению основных факторов, влияющих на качество готовых изделий. А. С. Большаков, его ученики и последователи к этим факторам относят:

•  обусловленные свойствами внешней среды (рассола) системы рассол-мясо: концентрация, состав, температура и скорость движения рассола, количество примесей в поваренной соли и др.;
•  обусловленные свойствами внутренней среды (мясо) системы рассол-мясо: первоначальная структура, морфологический и химический состав мяса, температура, предварительная обработка (перед посолом) мяса - созревание, замораживание, размораживание, действие высоких температур, механическая обработка, электрофизические воздействия и др.

Процесс накопления посолочных веществ в тканях при традиционном мокром посоле - это процесс перемещения посолочных веществ в гетерогенной системе рассол-мясо. По своей физико-химической сущности этот процесс можно считать диффузионным. Было доказано, что диффузия в гелях принципиально аналогична диффузии в жидкостях и подчиняется ее законам.

Из уравнения  следует, что ускорения процесса проникновения посолочных веществ можно достичь за счет увеличения разности концентраций соли в рассоле и мясе.

По данным А. С. Большакова, увеличение концентрации заливочного рассола с 12 до 24% обеспечивает ускорение накопления соли в продукте примерно в 2 раза.

При наличии градиента концентрации и в условиях конвективного перемешивания в непосредственно прилегающей к поверхности раздела области - пограничном диффузионном слое, перенос вещества осуществляется путем молекулярной диффузии (подчиняется закону Фика); во второй области, составляющей остальную основную часть фазы, постоянство концентрации может поддерживаться при интенсивной конвекции. Диффузия является следствием второго закона термодинамики, согласно которому все процессы протекают в направлении увеличения энтропии, т. е. уменьшения степени упорядоченности системы.

Закон Фика исходит из предположения, что перенос диффундирующих веществ обусловливается наличием градиента концентрации в изотермических условиях.

Температурный градиент вызывает дополнительное перемещение вещества в направлении теплового потока - термодиффузию. Следовательно, скорость распределения соли между рассолом и тканью, а также внутри ткани, зависит от температуры.

Исследования, проведенные во ВНИИМП, по посолу окороков в горячем (50 °С) рассоле в условиях циркуляции показали, что процесс посола можно сократить в 15 раз. Несмотря на значительное ускорение процесса посола в условиях повышенной температуры, этот способ требует соблюдения строгого санитарного режима при производстве продуктов, вследствие возможности возникновения условий, благоприятных для развития микроорганизмов.

Многие исследователи указывают на влияние состава рассола на скорость проникновения его в структуру животной ткани. Изучались процессы проникновения посолочных веществ, которые составляют основу рассолов, применяемых при производстве мясопродуктов: поваренной соли и нитрита натрия. Проникновение поваренной соли в мясо замедляется при наличии в ней примесей, а также при применении жесткой воды для рассолов, что впервые было отмечено.

Исследования, проведенные А. С. Большаковым, В. Г. Боресковым, JI. А. Борисенко, А. С. Ратушным и др. по вопросу распределения ферментных препаратов, суспензии бактериальных культур, показали, что распределение веществ белковой природы и микроорганизмов внутри мышечной ткани происходит значительно медленнее, чем неорганических веществ.