Исследование кинетических закономерностей посола мяса птицы с использованием кавитационно активированных жидких сред

Посол является одной из наиболее значимых операций технологического цикла производства полуфабрикатов из мяса птицы и представляет собой сложную совокупность различных по своей природе процессов: мас-сообмен (накапливание в мясном сырье в необходимых количествах компонентов посолочной смеси и их равномерное перераспределение по всему объему продукта), переход водорастворимых веществ мяса в водную фракцию рассола; гидролиз белковых структур и других нутриентов мяса, изменения влажности и водосвязывающей способности мясного сырья, которые также сопровождаются изменением массы; изменения микро-стуктуры продукта в связи с развитием ферментативных процессов в присутствии посолочных веществ, а также за счет механических воздействий; образование вкуса и аромата в результате развития ферментативных процессов и использования вкусовых веществ и ароматизаторов в составе посолочных смесей; стабилизация окраски продукта [1-3].

Среди классических методов посола выделяют сухой, мокрый и смешанный. В теоретическом плане их изучения процесс сводится к мокрому посолу. Массообменные процессы между посолочными веществами и растворимыми нутриентами продукта любого метода сводятся к системе рассол-мясо.

К факторам системы рассол-мясо, оказывающим определяющее влияние на качество готовых изделий, относят:

• -    внешние факторы (обусловленные свойствами внешней среды): концентрация, состав и температура рассола, скорость движения рассола и его чистота (количество примесей в поваренной соли); предварительная обработка мяса птицы (глубина автолитических процессов, действие высоких и низких температур, механическая обработка), а также различные химические, биохимические и физические и другие воздействия;

• -    обусловленные свойствами внутренней среды (мясо): первоначальная структура, морфологический и химический состав мяса, рН, температура и другие.

Процесс накопления посолочных веществ в тканях при традиционном мокром посоле по своей физико-химической сущности относится к диффузионным процессам и представляет собой перемещение посолочных веществ в гетерогенной системе рассол-мясо.

Следовательно, этот процесс должен представлять собой проникновение молекул одного вещества в другое вещество с последующим самопроизвольным выравниванием концентрации молекул этих веществ в обеих фазах, то есть в диффузии, эффективность которой в целом определяется принципом Ле Шателье-Брауна - если на систему, находящуюся в условиях равновесия, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия, то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешних воздействий.

Движущей силой процесса посола является разность концентраций соли в системе рассол-продукт. Все факторы, воздействие которых приводит к повышению концентрации соли на поверхности продукта, катализируют этот процесс [4].

Анализ исследований, проводимых современными учеными в данной области, позволяет выделить основные направления интенсификации процесса посола (рис. 1).

Одним из перспективных электрофизических методов является воздействие акустических колебаний. Применение ультразвукового воздействия представляет немалый интерес с точки зрения их влияния на физикохимические и другие свойства сырья и готовой продукции в пищевой и перерабатывающей промышленности.

Известно, что воздействие ультразвука (УЗ) на химико-технологические процессы осуществляется через эффекты первого порядка и второго порядка. К эффектам первого прядка относят частоту, интенсивность и скорость акустических колебаний. К эффектам второго порядка относят нелинейные эффекты, развивающиеся в жидкости при распространении мощных акустических - кавитация (разрыв сплошности жидкости), акустические течения (звуковой ветер), пульсация газовых пузырьков и т. п.

Использование кавитационно-активированной воды на этапах хранения и переработки сельскохозяйственного сырья позволяет достичь интенсификации процессов массопе-реноса, существенно катализирует биохимические процессы, протекающие в нем. Кроме того, научно-обоснованные параметры применения акустических колебаний в присутствии кавитации позволяет значительно улучшить микробиологические показатели объектов, подвергнутых обработке.

Учитывая высокую способность кавитационно-дезинтегрированной воды дислоцировать и растворять компоненты рассолов, в пищевой промышленности разработаны способы приготовления водных растворов электролитов [5-7]. Суть организации процесса приготовления активированных электролитов сводится к первичной ультразвуковой обработке воды и последующему смешиванию с ней остальных компонентов рассола. В такой воде ионы электролита приобретают плотные сольватные оболочки из свободных молекул воды, т. е. иммобилизуются ими, что препятствует их ассоциации.

Подобные способы производства электролитов увеличивают стойкость оборудования для ультразвуковой кавитации к эрозии и

СПОСОБЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПОСОЛА

МЕХАНИЧЕСКИЕ

ТЕРМИЧЕСКИЕ

ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ

КОМБИНИРОВАННЫЕ

Рис. 1. Способы интенсификации посола мяса коррозии. Полученные подобным способом электролиты рекомендованы авторами [8] к использованию в технологических процессах посола сырья в технологии мясопродуктов. Активирование рассола при этом рекомендовано осуществлять при отношении максимальной внутри реактора амплитуды давления акустической волны в пределах от 2 до 23 к значению гидростатического давления в реакторе.

Наиболее перспективным и относительно новым способом акустического воздействия является кавитационная дезинтеграция, обладающая достаточно широким спектром положительного влияния на эффективность тех или иных процессов пищевой промышленности. Особый интерес в технологии пищевых продуктов представляет способность к гидратации биополимеров, а также выраженное бактерицидное действие таких кавитационноактивированных сред.

В публикациях имеются сведения об использовании кавитационно активированной воды и рассолов на ее основе для интенсификации процесса посола мяса. Исследования, проведенные В.М. Горбатовым и другими учеными в области применения активированных жидкостей в мясной отрасли, определили основные направления их использования для производства соленых мясных изделий. Установлено, что применение рассолов на основе электроактивированной воды при производстве соленых мясопродуктов способствует более равномерному распределению посолочных ингредиентов, а также ускоряет физикохимические и биохимические процессы, происходящие при посоле мяса [4].

Однако данные о характере проникновения кавитационно активированных жидких сред в мышечную ткань мяса птицы практически полностью отсутствуют. Поэтому в рамках данной работы был изучен характер проникновения кавитационно активированных рассолов в мышечную ткань мяса птицы в стационарном режиме.

Ниже приведены результаты исследования и сравнительный анализ характера распределения посолочных веществ в грудной и бедренной мышце цыпленка-бройлера. Для проведения эксперимента были использованы рекомендации Борисенко применительно к мясным продуктам [4].

Из кускового сырья выделяли два образца кубической формы по 225 г каждый, заливали в соотношении 1:1 16 %-ными рассолами, приготовленными на основе кавитационно

опыт —■— контроль опыт —■— контроль

б

Рис. 2. Накопление поваренной соли в мясе цыпленка-бройлера в зависимости от вида рассола: а– грудная мышца, б – бедренная мышца активированной (опыт) и питьевой воды (контроль).

По истечении 24 часов отбирали пробы из поверхностного, промежуточного и центрального слоев каждого образца для установления концентрации поваренной соли. Результаты (рис. 2) свидетельствуют о том, что характер проникновения NaCl зависит от вида мясного сырья и свойств рассолов.

При применении кавитационно активированных жидких сред (опыт) отмечается наибольшая степень накопления поваренной соли в мясном сырье.

Такой результат может быть объяснен описанными ранее эффектами ультразвукового воздействия, проявляющимися в жидких средах, в том числе способностью ультразвука повышать растворяющую и экстракционную способность воды в составе активированных жидких сред и, как следствие, катализировать диффузию соли в систему пор и капилляров, пронизывающих ткани.

В условиях перемешивания основное сопротивление диффузионному потоку в рассоле оказывает диффузионный пограничный слой, лежащий на границе раздела системы. Ускорение движения рассола и переход от ламинарного потока к турбулентному влечет за собой уменьшение толщины пограничного слоя и, как следствие, увеличение скорости процесса.

Согласно некоторым данным [9, 10], на процесс растворения оказывает влияние знакопеременное звуковое давление, которое способствует проникновению жидкости в трещины и капилляры. Также ультразвук с большой интенсивностью вызывает звуковой ветер, быстрые течения и образует кавитационные эффекты, в совокупности определяющие ускорение процесса растворения.

Воздействие ультразвука на жидкую среду позволяет снизить значение динамической вязкости полярных жидкостей; одновременно увеличиваются в размерах микротрещины и поры, образующие твердую фазу за счет турбулизации микропотоков.

На основе результатов исследования можно предположить, что применение приготовленных под воздействием кавитации рассолов в технологии полуфабрикатов из мяса цыплят-бройлеров должно позволить:

– увеличить выход готового продукта и сократить содержание влагоудерживающих добавок;

– ускорить проникновение посолочных веществ в мясное сырье и способствовать экстрагированию из него водо- и солерастворимых белков, тем самым интенсифицировать технологический процесс.

Было установлено, что интенсификация процесса посола при использовании активированных жидких систем более выражена относительно контрольных образцов.

В целом наблюдается рост значения показателя влагоудерживающей способности (ВУС). На первой стадии посола показатель ВУС составил для опытных образцов фаршей, изготовленных из охлажденного сырья 82 %; для фаршей из подмороженного МЦБ – 80 %; для образцов фаршей, выработанных из деф-ростированного сырья – 75 %, что несколько ниже контрольных образцов лишь на 3, 2 и 5 % соответственно.

Однако за счет активного упрочнения структуры фаршей на основе активированных жидких систем их ВУС быстро увеличивается в процессе посола, потери влаги минимизируются уже через 3 часа выдержки (см. таблицу, рис. 3–5).

Таким образом, использование эффектов кавитации дает возможность сохранить до 90 % влаги по истечении 2 часов выдержки для фаршей на основе охлажденного и подмороженного сырья и через 2,5 часов для фаршей из дефростированного сырья. У охлажденного и размороженного мяса растворимость миозина понижена, так как он удерживается в структуре ткани в комплексе с актином, поэтому данный вид сырья требует более продолжительного посола. Удержание актомиозина в структуре миофибрилл ослабляется вследствие внедрения ионов соли и молекул воды.

Причем необходимо отметить, что потери при термической обработке, которые имеют контрольные образцы фаршей по истечении 16 часов – 10–14 %, достигаются для опытных образцов уже через 3 часа (рис. 6).

Это позволяет рекомендовать сокращение данного этапа технологического цикла (посола) в 2 раза. Однако с целью достижения минимальных потерь при термической обработке и более высоких потребительских достоинств готовых продуктов рекомендуемый срок посола должен составить 2 часа для фаршей из охлажденного и подмороженного мяса и 2,5 часа для дефростированного сырья.

Таким образом, экспериментально полученные данные позволяют позитивно оценить

Технологические свойства фаршей из МЦБ для производства рубленых полуфабрикатов типа «Нагетсы»

Термическое состояние сырья Охлажденное Подмороженное Дефростированное ВСС, % к общей влаге Опыт 82,2 ± 0,3 80,4 ± 0,2 75,3 ± 0,5 Контроль 85,1 ± 0,2 82,7 ± 0,5 80,5 ± 0,4 Δ –2,9 –2,3 –5,2 ВСС, % к общей влаге (через 2 часа) Опыт 93,2 ± 0,2 92,7 ± 0,2 89,2 ± 0,2 Контроль 89,1 ± 0,2 89,1 ± 0,2 85,0 ± 0,2 Δ +4,1 +3,6 +4,2 а                            б

Рис. 4. Значение показателя ВУС фаршей из подмороженного МЦБ в начале посола (а) и по истечении 2 часов посола (б)

Рис. 3. Значение показателя ВУС фаршей из охлажденного МЦБ в начале посола (а) и по истечении 2 часов посола (б)

б

перспективы использования эффектов кавитации в технологии посола мяса птицы для производства полуфабрикатов и дать практи- ческие рекомендации по совершенствованию существующих технологий.

Рис. 5. Значение показателя ВУС фаршей из дефростированного МЦБ в начале посола (а) и по истечении 2 часов посола (б)

б

время, мин

■      ■ опыт 1 ♦ контроль

Рис. 6. Зависимость величины потерь при термической обработке от времени выдержки фаршей из мяса цыплят-бройлеров