ЛЕКЦИЯ 9 ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЯСНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Кратковременная осадка предназначена для вареных (1—3 ч), варенокопченых и полукопченых (4-6 ч) колбас.

Цель кратковременной осадки: тиксотропное восстановление коагуляционной структуры фарша, т. е. восстановление связей между составными частями фарша, нарушенных в момент шприцевания. Вследствие восстановления фарш приобретает монолитность, увеличивается доля прочносвязанной воды, что впоследствии улучшает консистенцию, делая готовый продукт более сочным. развитие реакций, связанных со стабилизацией окраски фарша, которые продолжаются и в процессе последующих обжарки и варки; подсушивание оболочки, что благоприятно сказывается на качестве обжарки колбас. Поэтому в камерах при осадке поддерживают циркуляцию воздуха. Несмотря на то что уменьшение массы колбас за счет испарения составляет около 0,1%, в результате правильно организованной осадки у вареных колбас

величина выхода после термообработки может увеличиться на

1,2-1,8%.

В настоящее время в связи с широким использованием процесса вакуумирования фаршей (при куттеровании и шприцевании) большинство предприятий осадку для отформованных колбасных батонов (вареные колбасы) не производят, а выдерживают их перед последующей обжаркой в неохлаждаемых помещениях при температуре 15-20 °С в течение 20-60 мин.

Данный прием позволяет ускорить коллоидно-химические и биохимические процессы, характерные для осадки, а также обеспечить прогрев фарша, имеющего после куттерования и шприцевания весьма низкие температуры (16—18 °С). Показано, что при проведении термообработки колбасных фаршей, имеющих исходную температуру ниже 14 °С, реакции цветообразования развиваются медленно, цвет фарша в готовой продукции серый и быстро обесцвечивается после нарезки.

В связи с этими обстоятельствами процесс кратковременной (теплой) осадки должен проходить под жестким технологическим контролем.

При нарушении параметров осадки (особенно температурных) имеется опасность: развития микроорганизмов; восстановления нитрита натрия до молекулярного азота и обесцвечивания фарша (либо появления зеленых пятен); увеличения степени пористости продукта.

Длительная осадка предназначена для сырокопченых и сыровяленых колбас (5-10 сут).

Цель длительной осадки: тиксотропное восстановление структуры фарша вследствие развития процессов вторичного структурообразования; развитие ферментативных процессов (созревание), вызываемых жизнедеятельностью микроорганизмов, активностью тканевых ферментов и свойствами белковых веществ. При этом улучшаются консистенция, вкус, аромат и цвет колбас. Созревание начинается в мясе сразу после убоя и продолжается до конца сушки.

В процессе осадки происходит селективное развитие микроорганизмов (подавляется развитие гнилостных, увеличивается количество микрококков, энтерококков). Повышается активность протеолитических, липолитических и гликолитических ферментов. При этом во время осадки при общем росте количества микроорганизмов уменьшается разнообразие их форм.

Трансформация качественного состава микроорганизмов продолжается и на других стадиях технологического процесса: при копчении развиваются кислотообразующие (молочнокислые) бактерии и их количество резко возрастает в ходе сушки. При длительной осадке идет испарение влаги, т. е. обезвоживание фарша, при этом увеличивается концентрация соли, вследствие чего подавляется рост вредных бактерий, продолжается процесс развития реакций цвето- образования фарша, что связано с изменением величины pH, наличием микроорганизмов; происходит образование специфического вкуса и цвета, наблюдается изменение морфологических элементов клеток, гидролитический распад белковых веществ, уменьшается растворимость белков, идет частичная деструкция коллагена.

В результате изменений pH сарколемма мышечных волокон набухает и гомогенизируется, возникают прочные межмолекулярные связи между активными группами молекул, приводящие к агрегированию белковых частиц и упрочнению структуры.

Образование агрегатов главным образом связано с возникновением водородных, дисульфидных связей и, очевидно, солевых мостиков. Такого рода агрегирование идет одновременно с гидролитическим распадом белка, т. е. с разрывом пептидных связей.

Образуется (и упрочняется при копчении и сушке) пространственная конденсационная структура, обусловливающая изменение структурно- механических свойств продукта.

Благоприятное направление развитию вышеуказанных процессов могут придать введенные в фарш полезные бактериальные культуры.

Термообработка

Основные цели тепловой обработки мясных продуктов: доведение продукта до состояния кулинарной готовности; проведение реакций цветообразования и формирования вкусоароматических веществ; перевод вязко-пластических свойств мясных систем в упруго- эластично-пластичные; уничтожение вегетативных форм микроорганизмов. Применительно к вареным колбасным изделиям, изготовляемым в паро- и газопроницаемых оболочках (натуральных, белковых,

8-5901 целлюлозных и других), процесс термообработки включает в себя несколько этапов: обжарку; варку; охлаждение.

Для парогазонепроницаемых (полиамидных) оболочек термообработка имеет упрощенный вид: варка; охлаждение.

Обжарка — обработка поверхности вареных и полукопченых колбас горячими дымовыми газами, имеющими температуру 60-120 °С. Продолжительность обжарки зависит от вида и толщины оболочки, размеров и диаметра батона и составляет: для сосисок - 30-40 мин; для колбас большого диаметра - до 2,5 ч.

При этом процесс проводят в две фазы: на первой производят подсушку воздухом при температуре 50—60 °С, на второй — собственно обжарку (дымом) при максимальных температурах.

Об окончании обжарки судят по температуре в центре батона: для колбас небольшого диаметра она составляет 40-50 °С, для изделий большого диаметра - 35—45 °С.

Батоны перед варкой прогреваются до уровня начала стадии денатурации белков - таким образом сокращается период последующей варки.

При обжарке: активизируются автолитические процессы, сопровождающиеся частичным гидролитическим распадом белка и жира и улучшением консистенции фарша; происходит дубление (упрочение) колбасной оболочки, уменьшается ее гигроскопичность, в результате чего продукт становится более устойчив к действию микроорганизмов. Кроме этого, оболочка приобретает приятный золотисто-красный цвет, обусловленный взаимодействием фенолов коптильного дыма с коллагеном оболочки; активизируется реакция цветообразования (25-30 °С) фарша в результате распада нитрита натрия. Следует иметь в виду, что понижение температуры обжарки и сокращение времени процесса приводят к образованию пористой структуры и недостаточно яркой окраски фарша. При недостаточной продолжительности обжарки батоны также получаются бледно-серого цвета; продукт приобретает приятный специфический запах и привкус коптильных веществ (количество фенолов после обжарки колбас составляет 0,5-1,5 мг/%); одновременно с подсушиванием (дублением) оболочки происходит частичное испарение слабосвязанной воды из фарша. В период обжарки колбасные изделия теряют массу (в %): сосиски - 10-12; вареные колбасы - 4-7; полукопченые - до 7.

Максимальная скорость испарения влаги имеет место на первой фазе обжарки, причем повышение температуры обжарки на 10 °С увеличивает скорость испарения на 10-15%.

Большое значение при обжарке имеет относительная влажность воздуха (дыма): при снижении относительной влажности с 12 до 5% скорость испарения возрастает на 30%; при относительной влажности 3% оболочка теряет эластичность и трескается; при относительной влажности более 25% обжарка сильно замедляется, и оболочка долго сохраняет серую окраску.

При слишком высокой скорости испарения растет потеря массы (уменьшается выход готовой продукции); кроме того, из глубины батона вместе с влагой диффундируют водорастворимые вещества, в том числе нитрит натрия.

Вследствие высоких температур воздуха (дыма) на поверхности и в поверхностных слоях батона происходит гибель вегетативных форм микроорганизмов. Однако надо иметь в виду, что в колбасных изделиях (особенно большого диаметра) температура какое-то время может находиться на уровне оптимального развития микроорганизмов (25-35 °С) и действия ферментов. Задержка между обжаркой и варкой колбас более чем на 30 мин может привести к активизации микроорганизмов и ферментов внутри батонов и вызвать ухудшение окраски, размножение микроорганизмов и закисание фарша.

Необходимо учитывать густоту дыма, так как от концентрации воздушно-дымовой смеси зависит продолжительность обжарки и цвет поверхности колбас. Оптимальная густота дыма находится в пределах 0,26-0,29 (по экстинкции).

Конечный результат обжарки (цвет поверхности продукта) можно выразить как произведение коэффициента экстинкции на продолжительность обработки в часах. Оптимальная величина произведения лежит в пределах 0,085—0,095 и зависит от температуры, относительной влажности и скорости движения коптильной среды.

Таким образом, эффективность проводимой обжарки в первую очередь зависит от степени контроля за четырьмя основными технологическими факторами: температурой среды; относительной влажностью среды; скоростью движения среды; густотой дыма, используемого для обработки.

Как показывает практика, хорошие результаты с точки зрения формирования качества и сохранения готовой продукции (для вареных колбас) обеспечивают следующие условия: использование на 1-й фазе обжарки температуры греющей среды 50-60 °С, относительной влажности воздуха 20% и оптимальной скорости движения воздуха 2 м/с; на 2-й фазе — температуры 80-110 °С, относительной влажности 47-57%, скорости движения воздуха 2 м/с.

В случае добавления в фарш коптильной жидкости обжарку можно производить горячим воздухом.

Техника обжарки. Обжарочные камеры бывают с паровым, огневым и газовым обогревом. Дым получают за счет сжигания опилок в топке. Для обогрева камер используют змеевики с паром. Температура в зоне горения — 300 °С. Коптильный дым можно получать также и на фрикционных дымогенераторах за счет трения. Полученный дым подается вентилятором на фильтрацию, затем в камеры. В каждую камеру загружается от 2 до 5 рам с продукцией.

Варка. После обжарки (или первого копчения для варено- копченых изделий) колбасы и соленые изделия, за исключением сырокопченых и сыровяленых, направляют на варку.

Цель варки - доведение продукта до состояния кулинарной готовности. При этом у продукта улучшаются вкус, аромат и консистенция, он лучше усваивается организмом, в нем погибает до 99% вегетативных микроорганизмов, повышается его стабильность при хранении.

Процесс варки, проводимый водой, паром, горячим воздухом, в контакте или без контакта с греющей средой, является влажным нагревом при умеренных температурах (до 100 °С), т. е. составные части продукта подвергаются воздействию горячей воды, поскольку она количественно преобладает в продукте. В современных условиях температура греющей среды, используемой в колбасном производстве, как правило, составляет 75—80 °С, что позволяет в большей степени обеспечить сохранение биологической ценности исходных нутриентов (белков, липидов, углеводов, минеральных элементов) в готовой продукции.

Для мясопродуктов, упакованных в полиамидные пленочные материалы, температура греющей среды составляет 90 °С.

Выбор уровня температуры в центре продукта в конце процесса варки зависит от уровня контаминации используемого сырья микроорганизмами и от особенностей рецептурного состава колбасного изделия. В частности, установлено, что оптимальная температура, обеспечивающая сохранение вкусоароматических характеристик мяса и приемлемые микробиологические показатели находится в диапазоне температур 70-72 °С; для колбас, содержащих в рецептуре нативные крахмалы, наиболее рациональной является температура в центре батона 75 °С, что позволяет в максимальной степени реализовать структурирующий потенциал крахмала. Существенным фактором, влияющим на степень готовности продукта, органолептические показатели, структурно-механические свойства и, главным образом, на степень инактивации вегетативных микроорганизмов, является, наряду с конечной температурой, продолжительность воздействия данной температуры на продукт.

Именно по этой причине в настоящее время процесс термообработки рассматривают как процесс пастеризации.

Как известно, к концу варки температура в центре продукта должна составлять 68-70 °С (для колбас) и 70-75 °С (для продуктов из свинины, говядины и баранины), так как при этих условиях денатурирует большая часть белков мяса.

Применение ступенчатых режимов нагрева, основанное на последовательной денатурации белков, обеспечивает получение продукции с улучшенной консистенцией, вкусом и более высоким выходом и одновременно гарантирует инактивацию гнилостных микроорганизмов.

Контролируют состояние кулинарной готовности по количеству остаточной (после нагрева) кислой фосфатазы: оно не должно превышать 16,8% от начального содержания.

Основные изменения мяса при влажном нагреве: тепловая денатурация белковых веществ; сваривание и гидротермический распад коллагена; изменение экстрактивных веществ и витаминов; отмирание вегетативных форм микроорганизмов; изменение морфологической структуры, прочностных свойств и ВСС, изменение органолептических показателей; стабилизация свойств мясных эмульсий.

В процессе нагревания белки претерпевают денатурационно- коагуляционные превращения, в результате которых 1-й уровень организации структуры молекулы практически не изменяется.

Основное влияние нагревания на белок заключается в конфор- мационных изменениях вторичной, третичной и четвертичной структур. При этом большая часть связей (С-Н- 4 эВ; -Н-Н- 0,2 эВ; -С-С- 2,5 эВ и диполя - 0,1 эВ) при нагреве рвутся и восстанавливаются по новым местам; молекула подвергается конформационным изменениям, идет процесс агрегации.

При нагреве фибриллярных белков (миозина, фибриногена, эпидермина) происходит их переход от изогнутой складчатой а-кон- фигурации полипептидных цепей к более растянутой р-спиральной.

Глобулярные белки развертываются, и белок по структуре приближается к фибриллярным. Присутствие воды способствует разрыву связей и развертыванию белковых цепей.

Таким образом, денатурация представляет собой модификацию третичной структуры белковой глобулы или молекулы, которая приводит к заметному изменению их свойств без нарушения ковалентных связей. Одновременно изменяется положение пептидных цепей относительно друг друга. Вследствие растягивания и раскручивания полипептидных цепей освобождаются (около 50%) скрытые до этого - SH-группы, количество которых характеризует ход денатурации и степень конформационных изменений молекулы.

Развернутые полипептидные цепочки более доступны действию ферментов, и поэтому денатурированные белки (вареное мясо) лучше перевариваются и усваиваются.

Белки мяса разнообразны по свойствам и температуре денатурации, поэтому тепловая денатурация белков при медленном нагреве происходит ступенчато (начало денатурации - при 42-50 °С): миозин - 45-50 °С; актин - 50-55 °С; актомиозин - 42-48 °С; миоген - 55-66 °С; миоальбумин - 45-47 °С; глобулин-Х - 50-80 °С; миоглобин - 60- 70 °С; миопротеиды — 100 °С; коллаген — 56-65 °С; эластин — 125 °С.

При денатурации сложных белков (миоглобин) ослабляются связи между белковой частью молекулы и простетической группой, причем при достаточно интенсивном нагреве простатическая группа отделяется.

Устойчивость белков к денатурации увеличивается: в присутствии поваренной соли, сахаров; при сдвиге pH в нейтральную сторону от изоэлектрической точки.

При нагревании до 60 °С денатурирует 90% белков мяса, но даже и при 100 °С часть их остается в нативном состоянии. Одновременно с денатурацией и в продолжение ее происходит агрегирование полипептидных цепей вследствие возникновения случайных вторичных солевых и водородных связей между молекулами белка, т. е. идет процесс коагуляции. Возникновение этих связей приводит к блокированию полярных группировок, а следовательно, к снижению гидрофильное™ денатурированного белка, падению его растворимости. Степень коагуляционных изменений возрастает с повышением температуры и длительности нагревания, причем чем выше степень агрегирования, тем медленнее идет переваривание белка.

Уменьшение гидрофильное™ связано также со сдвигом величины pH в процессе денатурации белка в нейтральную область (от 5,3 до 5,7; от 6,1 до 6,6), что обусловлено уменьшением числа определяемых кислотных групп мышечных белков. При этом количество прочно связанной воды в мышечной ткани уменьшается на 15-20%, что также приводит к снижению сочности вареного мяса.

В последние годы большой интерес вызывают ступенчатые режимы тепловой обработки (дельта-варка), основанные на последовательном подъеме температуры греющей среды (45-55 °С); (60-65 °С); (65-70 °С); (75-80 °С) с кратковременной выдержкой продукта при заданных температурных условиях, обеспечивающих более мягкое тепловое воздействие и более эффективное и полное восстановление вторичных связей между белками.