Из книги А.А.Соколова. Физико-химические и биохимические основы технологии мясопродуктов.
КОПЧЕНИЕ МЯСОПРОДУКТОВ
Применение коптильных препаратов
Механизм копчения складывается из двух фаз: осаждения или отложения коптильных веществ на поверхности и переноса коптильных веществ от поверхности к центральной части продукта.
Первая фаза обусловлена явлениями коагуляции дисперсионных частиц и конденсации веществ, находящихся в парообразном состоянии, а также частично механическим оседанием крупных частиц под действием гравитационных сил. Движущая сила внутреннего переноса коптильных веществ — градиент концентрации этих веществ, направленный от центра к периферии.
Внешний перенос коптильных веществ в коптильной среде вызывается, во-первых, кинетическими свойствами дисперсных частиц и, во-вторых, аэродинамикой коптильной среды. Внешний перенос компенсирует уменьшение их концентрации у поверхности продукта в связи с осаждением.
Движение частиц, обусловленное кинетическими свойствами, находит свое выражение в броуновском движении и в перемещении их в направлении к менее нагретым точкам. Последнее происходит вследствие возникновения термофореза для дисперсных частиц и термодиффузии для парообразных. Явление термофореза вызывается возникновением разности плотностей дисперсионной системы, так как степень ее нагретости в разных точках неодинакова. Явление термодиффузии вызвано разностью парциального давления паров.
Интенсивность броуновского движения определяется размерами частиц и запасом в них кинетической энергии. Следовательно, чем меньше размеры частиц и выше температура коптильной среды, тем она больше. Интенсивность термофореза зависит от разности температур и от размеров частиц. Доля участия термофореза в осаждении на поверхности продукта определяется, следовательно, величиной разности температур коптильной среды и поверхности продукта. По мере выравнивания температур его интенсивность уменьшается, приближаясь к нулю. Отложение парообразных составных частей дыма, связанное с их конденсацией, в большой мере зависит от температуры поверхности продукта: чем оно ниже, тем интенсивнее конденсация.
Температура копчения имеет и другое значение. Чем она выше, тем больше переход менее летучих компонентов из дисперсной фазы в дисперсионную среду и тем интенсивнее их отложение на поверхности продукта. Так, количество отлагающихся летучих фенолов при 30 и 550 С почти одинаково, но количество нелетучих почти втрое больше [23].
Таким образом, скорость отложения коптильных веществ, находящихся в составе дисперсной фазы, зависит от температуры коптильной среды. Например, скорость осаждения при температуре 800 С примерно в семь раз больше, чем при 300 С. Она больше вначале копчения и уменьшается с течением времени по мере нагрева поверхности продукта. Экспериментально установлено уменьшение интенсивности отложения фенолов с течением времени копчения.
Аэродинамическое состояние коптильной среды определяется скоростью и направлением ее движения относительно поверхности продукта. В простейших коптильнях эти параметры регулируются силой тяги, в усовершенствованных — устройством вентиляционной системы. В простейших коптильнях коптильная среда движется параллельно вертикальным поверхностям, т. е. в наименее выгодном направлении. Поэтому ее скорость должна быть достаточно большой для обеспечения турбулентного режима. Опытами установлено, что при увеличении скорости отложения фенолов от 0,075 м/сек до 0,225 м/сек интенсивность отложения возросла на 35%. В связи с этим в таких коптильнях рекомендуется скорость движения коптильной среды в границах 0,125—0,250 м/сек. При большей скорости уносится чрезмерно много коптильного дыма из камеры.
В усовершенствованных коптильнях может быть обеспечен смешанный по направлению движения поток коптильного дыма, следовательно, скорость может быть меньшей.
Влияние размеров дисперсных частиц на интенсивность их осаждения на поверхности продукта имеет сложный характер и еще мало изучено. Применительно к горизонтальной поверхности показано, что интенсивность осаждения путем коагуляции значительно уменьшается с увеличением размеров частиц до 0,4 мк и в меньшей степени при дальнейшем увеличении. Интенсивность осаждения за счет термофореза заметно снижается лишь при увеличении размеров частиц примерно до 0,3 мк. Зато их увеличение значительно повышает скорость процесса оседания под влиянием гравитационных сил. Но так как влияние оседания на интенсивность осаждения на вертикальной поверхности в 5—8 раз меньше, нужно полагать, что интенсивность отложения будет тем больше, чем меньше размеры частиц дисперсной фазы.
Интенсивность осаждения приблизительно пропорциональна концентрации коптильных веществ и может регулироваться изменением концентрации дыма.
Интенсивность внутреннего переноса коптильных веществ зависит от многих факторов, в том числе от температуры, свойств внешнего слоя (оболочка при копчении колбас, кожа при копчении соленостей), состава, свойств и состояния продукта (содержания воды и жира, степени разрушения клеточной структуры, денатурации белковых веществ). Однако эти зависимости очень мало изучены.
Температура копчения наиболее существенный фактор, влияющий на интенсивность осаждения коптильных веществ на поверхности продукта и скорость их диффузии внутри его. Примерно один и тот же эффект насыщения продукта коптильными веществами достигается при 35—500 С вдвое быстрее, чем при 18—220 С [14]. Поэтому, как правило, предпочитают коптить продукты горячим копчением, за исключением таких случаев, как, например, копчение сырых мясопродуктов.
ВНИИМПом изучалась линейная скорость внутреннего переноса фенольных веществ применительно к холодному копчению сырокопченых колбас [6, 9]. Было установлено, что фенольные вещества в течение 4 суток копчения переносятся приблизительно с постоянной скоростью. Ниже приведены результаты этих исследований.
| Состав фарша | Скорость переноса, мм/ч |
| Говядина | 0,06 |
| Свинина нежирная | 0,075 |
| Свинина полужирная | 0,09 |
| Свиной шпик | 0,13 |
Фенолы в колбасах в кутизиновой оболочке на 20—25% медленнее проникают внутрь, чем в кишечной оболочке.
Скорость внутреннего переноса коптильных веществ в продуктах, сохранивших клеточную структуру (свиносолености) и подвергавшихся тепловой обработке, значительно выше, чем в изготовленных из измельченного мяса и без нагрева.
Копчение сырокопченых колбас.
В технологическом смысле копчение сырокопченых колбас объединяет четыре рода различных, но взаимосвязанных процессов: собственно копчение, обезвоживание, биохимические изменения, структурообразование. Каждый из них зависит от условий, в которых протекает процесс, и в первую очередь от температуры копчения. Степень развития и завершенности каждого из этих процессов влияет на важнейшие свойства готового продукта. Пока невозможно точно определить, какое влияние оказывает интенсификация каждого из них. Но несомненно одно: неправильный ход или незавершенность любого из этих процессов в той или иной мере приводит к ухудшению качества готового продукта.
Собственно копчение. Сырокопченые колбасы коптят холодным копчением, т. е. при температуре 18—220 С, во избежание денатурации белковых веществ и развития нежелательных микробиальных процессов. Последние вполне возможны, так как продукт в сильной степени заражен микрофлорой (до десятков миллионов клеток в 1 г фарша). Продолжительность копчения — до 4 суток.
Общее количество фенольных веществ в продукте к концу копчения находится в границах 3,5—6,5 мг % к весу фарша. Однако они распределены в поперечном сечении продукта даже к концу копчения очень неравномерно: основная масса коптильных веществ сосредоточена во внешнем слое, в центральной части продукта фенолы не обнаруживаются. На рис. 56 приведена диаграмма, характеризующая примерное распределение фенолов по сечению продукта в ходе копчения. Фенолы определялись во внешнем первом слое толщиной 5 мм, следующем за ним втором такой же толщины и в центральной части диаметром 24 мм [6]. В самом центре продукта в заметных количествах фенолы обнаруживаются спустя 15—20 суток после копчения [15].
Количество фенолов в продукте зависит от густоты дыма. Если при копчений дымом нормальной густоты их количество во внешнем слое достигало 13—16 мг %, то более слабым дымом оно меньше 10 мг %.
В простейших коптильнях интенсивность накопления различных коптильных веществ в продукте изменяется в зависимости от его расположения по высоте. Так, фенольные вещества более интенсивно накапливаются в нижерасположенных образцах, а альдегиды — в вышерасположенных.
Внутри продукта фенольные соединения более интенсивно накапливаются в жировой ткани, чем в мышечной. Неравномерность распределения фенольных соединений между жировой и мышечной тканью более ярко выражена во внутренних слоях, чем во внешних. Во внутренних слоях продукта их содержание в жировой ткани в 1,5—2, а в центре в 3—4 раза выше, чем в мышечной. Неравномерность нарастает с течением времени. Создается впечатление, что жир абсорбирует фенолы из остальной части продукта.
Обезвоживание. Влажность сырого колбасного фарша в зависимости от его состава колеблется в пределах 110—160%. Но уже в процессе предшествующему копчению — осадке (выдержка колбас при температуре около 20 С в течение 5—7 суток) за счет испарения теряется 6—11% содержащейся в них влаги (или 7—20% удаляемой влаги). Средняя скорость сушки во время осадки — 0,025—0,086% ч. Для копчения колбасы поступают с влажностью 100—150%, а в готовом продукте содержание влаги не должно превышать 30% к его весу, т. е. 43% влажности к сухому остатку. Поэтому обезвоживание, происходящее в процессе копчения, — необходимый элемент технологического процесса, обусловленный качественными требованиями к готовому продукту. Вместе с этим ход обезвоживания существенным образом влияет на некоторые свойства готового продукта.
Во время копчения продукт теряет от 15 до 20% содержащейся в нем влаги (или 25—35% удаляемой влаги). Ход обезвоживания в процессе копчения не изучался. Но так как в копчение колбасы поступают после подсушивания во время осадки, т. е. уже с каким-то влажностным градиентом по сечению образца, можно полагать, что сушка в процессе копчения протекает с самого начала с падающей скоростью. Поэтому скорость сушки зависит не только от влажности и скорости движения дыма, но и еще в большей степени от начальной влажности материала. Так, например, при копчении колбас с начальной влажностью 150% средняя скорость сушки в течение суток до влажности 100% составила около 2 % / ч , а с начальной влажностью от 100 до 75% — 0,8—1,0 % / ч.
Так же и количество влаги, удаляемой во время копчения, находится в зависимости не только от режима и продолжительности копчения, но и от начальной влажности продукта. Оно колеблется в пределах от 20 до 60% к сухому остатку и составляет от 30 до 50% ко всему количеству удаляемой влаги.
В процессе копчения, по мере обезвоживания продукта, возрастает неравномерность распределения влажности в нем. Некоторое представление о распределении влажности дает диаграмма на рис. 57, составленная по данным ВНИИМПа для батона диаметром 50 мм [6]. В диаграмме показана влажность внешнего слоя толщиной 2 мм, среднего такой же толщины на расстоянии 10 мм от поверхности и центрального толщиной 8 мм. Температура копчения 21—230 С, относительная влажность 67—74%, продолжительность копчения 5 суток.
Неравномерность распределения влажности имеет двоякое значение: во-первых, от нее зависит интенсивность развития биохимических, в том числе микробиальных процессов, и, во-вторых, структурно-механические свойства по слоям продукта. Оба фактора влияют на качественные показатели готового продукта, в связи с чем при копчении колбас следует избегать излишней неравномерности распределения влажности.
Химические изменения. Химические изменения составных частей фарша во время копчения очень разнообразны и имеют решающее значение для качества готового продукта. Наиболее важные изменения те, которые приводят к деструкции гистологической структуры тканей и к образованию новой монолитной хорошо связанной структуры, и те, которые обусловливают вкусовые и ароматические свойства продуктов.
Если исключить химическое взаимодействие наиболее реакционноспособных составных частей фарша с некоторыми коптильными веществами, ферментативная природа большинства химических процессов не вызывает сомнений. При этом ферментативным изменениям подвергаются все основные группы веществ, входящих в состав фарша: белковые вещества, липиды, углеводы, экстрактивные вещества.
Какова доля участия в этих процессах тканевых ферментов и ферментов, выделяемых микробами, еще неизвестно. Однако большая роль жизнедеятельности микроорганизмов очевидна. Об этом свидетельствует рост общего числа микробных клеток в фарше, которое увеличивается в несколько раз и достигает нескольких миллионов, а иногда и десятков миллионов в 1 г фарша. Подтверждением может служить также и то, что большинство обнаруживаемых в готовой колбасе микробов обладает протеолитическими, липолитическими, либо сахаролитическими свойствами, а некоторые из них совмещают свойства первых двух.
Следует при этом заметить, что развитие микрофлоры носит селективный характер: количество молочнокислых бактерий возрастает во много раз и к концу копчения они составляют 99% среди других групп бактерий. Уменьшается число групп кокковых и особенно резко — число грамотрицательных палочковых. Число групп грамположительных палочковых форм сохраняется на небольшом колеблющемся уровне. [11]. Следует попутно подчеркнуть, что селективный характер развития микрофлоры хорошо выражен уже во время осадки, предшествующей копчению.
Вполне вероятно, что развитие аромата и вкуса в сырокопченых колбасах связано со способностью развивающейся микрофлоры к денитрификации. Опыты с добавлением в фарш аскорбиновой кислоты, ускоряющей процессы изменения азота нитрата и нитрита, показали, что наряду с улучшением окраски фарша заметно и улучшение аромата сырокопченых колбас.
Под влиянием тканевых и микробиальных протеаз в процессе копчения с заметной скоростью протекает гидролитический распад белковых веществ, начавшийся еще во время осадки. Было обнаружено увеличение доли полипептидного азота с 2,9% до 3,4 — 3,5% к общему азоту фарша [12]. При этом нарастает также и доля остаточного азота. Но, в общем, за время осадки и копчения распадается менее 5% общего количества белков.
Хотя, судя по этим цифрам, гидролизуется сравнительно небольшая часть белковых веществ фарша, этого достаточно для заметного разрушения начальной клеточной структуры сырья. Саркоплазма мышечных волокон набухает и гомогенизируется. На отдельных участках она становится прозрачной. Границы между волокнами становятся различаемыми только по остаткам распавшихся ядер. Поперечная исчерченность мышечных волокон исчезает и обнаруживается лишь у отдельных волокон. При выработке колбас с применением бактериальных культур характер изменений примерно такой же, но они более равномерны по всему объему продукта [4].
Разрушению начальной клеточной структуры составных частей фарша сопутствует образование новой, более монолитной структуры. Она возникает в результате многочисленных коагуляционных связей между частицами, являющимися продуктами деструкции тканей. Специальных исследований по этому вопросу еще нет. Однако изменение некоторых характеристик фарша служит косвенным подтверждением. К концу копчения в 2,5—3 раза уменьшается водосвязывающая способность фарша, почти исчезает его способность к адгезии, в 1,5—2 раза уменьшается пластичность. Вместе с этим возрастает связность и прочность структуры [12].
Наряду с гидролитическим распадом белковых веществ происходит также гидролиз жиров. Скорость и глубина гидролиза жиров зависит от условий выработки колбас. Обычно кислотное число жира к концу копчения возрастает на 1,5—2,0 единицы [4]. Но в случае использования некоторых микробиальных культур оно может быть и больше. Например, при выработке колбас типа венгерской салями с применением специальных плесеней (см. главу III) оно возрастает значительно интенсивнее.
С развитием жизнедеятельности микрофлоры тесно связаны изменения нитратов и нитритов [12]. Уже к концу осадки разрушается до 20%, нитратов и накапливается некоторое количество (около 0,3 мг %) нитритов. Часть азота нитратов восстанавливается до гидроксиламина и аммиака. В некоторых случаях после осадки обнаруживается до 0,03 мг % гидроксиламина.
В период копчения продолжается распад нитратов; к концу копчения разрушается до 40% их начального количества. Возрастает количество нитритов, достигая 1,0—1,8 мг %. Продолжается более глубокое восстановление азота. При этом количество гидроксиламина несколько уменьшается, а иногда он исчезает полностью. Количество аммиака увеличивается до 1,4—1,5% к общему азоту фарша. Возможно, что не все количество аммиака должно быть отнесено за счет восстановления азота нитратов и нитритов. Часть его может образоваться в результате микробиального разложения органических азотистых веществ.
Значение изменений нитратов и нитритов, а также продуктов их восстановления, состоит, по-видимому, как указывалось (см. гл. V), не только в их влиянии на интенсивность и устойчивость окраски фарша. Учитывая тот факт, что денитрифицирующие бактерии располагают двумя типами ферментных дыхательных систем, можно ожидать, что пока в субстрате еще остается некоторое количество нитратов и нитритов, микробиальные процессы сохраняют благоприятное направление. В связи с этим можно рассматривать состояние и скорость изменений системы веществ: нитрат — нитрит — нитрозопигменты — нитроксиламин — гидроксиламин — аммиак, как показатель специфичности хода биохимических изменений фарша в процессе копчения и последующей сушки колбас.
Копчение соленых изделийКопчение соленых изделий
В отличие от сырокопченых колбас штучные соленые изделия из свинины и говядины коптят как холодным (при температуре 18—220 С) так и горячим копчением (при 35—450 С). Повышение температуры копчения примерно вдвое увеличивает его интенсивность, в связи с чем продолжительность его уменьшается примерно в столько же раз.
Но одинаковая степень прокопченности не является свидетельством полной равноценности обоих режимов, так как повышение температуры не только ускоряет развитие некоторых биохимических изменений продукта, но и в какой-то мере меняет их направление. Это связано прежде всего с влиянием температуры на характер жизнедеятельности микрофлоры в продукте: 18—200 С — оптимальная температура для развития психрофильных микроорганизмов, а 35—400 С — для развития мезофилов. При более низкой температуре больше вероятность преимущественного развития микробов — антагонистов гнилостных бактерий. Поэтому при одинаковой степени прокопченности продукты холодного копчения более устойчивы к микробиальной порче.
Ниже в качестве примера приводится режим копчения некоторых соленых изделий из свинины (табл. 104).
Так же, как и при копчении колбасных изделий, распределение коптильных веществ в штучных соленых продуктах обусловлено не только глубиной слоя, но и химической природой составных частей продукта.
Таблица 104
| Соленые изделия | Температура 0С | Продолжительность, сутки |
| Окорока сибирский и советский (копчено-вяленые) | 35—40 | 3 |
| Окорок тамбовский | ||
| для местного потребления | 40—45 | 0,5 |
| для транспортировки | 35—45 | 2—3 |
| Грудинка | 30—40 | 1—1,5 |
| Филей | 30 | 2 |
| Бекон в половинках | 18—28 | 1—2 |
Примерное представление о распределении коптильных веществ к концу копчения может быть иллюстрировано следующими цифрами:
| Части окорока | Содержание фенолов ( мг/100 г ) в окороке |
| Жир, не покрытый кожей | 1,89 |
| Жир под кожей | 0,45 |
| Поверхностный слой мышечной ткани | 1,36 |
| Мышечная ткань на глубине 1,25 см | 0,32 |
| Мышечная ткань под слоем жира | 0,03 |
| Мышечная ткань в центре окорока | 0,03 |
Интенсивность обезвоживания соленостей за счет испарения влаги в процессе копчения зависит от температуры и относительной влажности коптильной среды. По некоторым литературным данным [24], величина таких весовых потерь находится приблизительно в линейной зависимости от температуры и влажностного дефицита среды (т. е. от разности 100—φ). В зависимости от продолжительности копчения весовые потери за счет испарения влаги составляют 8—12% к начальному весу окорока и 10—13% к весу более мелких изделий (например, бекона из грудины). Однако при любом режиме копчения степень обезвоживания недостаточна для получения продукта с высокой стойкостью к микробиальной порче. Поэтому при необходимости его следует досушивать до установленной влажности.
Обжарка колбасных изделий
Обжарка — это кратковременная обработка поверхности вареных колбасных изделий перед их варкой коптильным дымом при высоких температурах. В зависимости от толщины стенки оболочки и от размеров образца, температура и продолжительность обжарки меняются. Сосиски обжариваются 40 мин при температуре 700 С, а колбасы в синюгах и пузырях 120 мин при 1100 С. При этом вначале обжарки температуру поддерживают на уровне 45—600 С, постепенно повышая ее до максимальной.
В результате обжарки кишечная оболочка и поверхностный слой продукта под оболочкой приобретают повышенную механическую прочность, становятся менее гигроскопичными и более устойчивыми к микроорганизмам, следовательно, повышаются их защитные свойства.
Поверхность колбасных изделий окрашивается в буровато-красный цвет с золотистым оттенком. Продукт приобретает приятный специфический запах и привкус коптильных веществ. Количество их зависит главным образам от отношения поверхности к объему продукта. В сосисках количество фенолов достигает 1,4 мг %, в большинстве колбас составляет около 0,5 мг %. Таким образом обжарка улучшает вкус и аромат продукта и его товарный вид. Это имеет особенное значение для колбас, изготовляемых в кишечных оболочках, которые могут придавать специфичный привкус продукту.
Упрочнение оболочки, уменьшение ее гигроскопичности и повышение стойкости к микрофлоре происходит в результате дубящего действия некоторых составных частей дыма (преимущественно альдегидов) на коллаген оболочки.
Приобретение окраски поверхностью изделий зависит не только от воздействия на нее составных частей дыма, но и от температуры. Сходный результат получается даже в том случае, когда изделия подвергаются сухому нагреву в отсутствии дымовых газов, если температура достаточно высока.
Эффект обжарки и ее продолжительность зависят от свойств и состояния оболочки, температуры, влажности и аэродинамического состояния среды и от концентрации коптильных веществ в ней.
Способность поверхности продукта к адсорбции коптильных веществ становится максимальной, когда она освобождается от избытка влаги. Однако чрезмерное высушивание снижает ее вследствие сужения капилляров в поверхностном слое продукта. Следовательно, для нормального хода обжарки необходимо, чтобы поверхность продукта обладала определенной влажностью.
Но батоны поступают в обжарку, имея температуру иногда ниже точки росы для воздуха в обжарочной камере. Поэтому в самом начале обжарки вместо подсушки может происходить конденсация влаги на поверхности продукта. И лишь после того, как температура поверхности превысит точку росы, начинается подсушивание.
Пока происходит испарение влаги с поверхности, нагрев ее идет очень медленно (1—2 град/мин ) и эффект действия дыма на поверхность невелик. С другой стороны, смешение нагретого воздуха с дымовыми газами приводит к увеличению его относительной влажности за счет влаги, образующейся при неполном сгорании топлива. Вследствие этого, если обработка поверхности дымовыми газами будет начата ранее, чем закончится ее подсушивание, общая продолжительность обжарки возрастет.
Частичное подсушивание оболочки происходит в период осадки или, при отсутствии ее, в промежуток времени между шприцеванием и обжаркой. Однако этого времени для подсушивания недостаточно, и поэтому обжарку следует вести в две фазы: первая — подсушка, вторая — собственно обжарка (обработка дымовыми газами).
Высушивание продукта продолжается и после того, как наступает фаза собственно обжарки. Это существенным образом сказывается на выходах и свойствах готовой продукции. В среднем в период обжарки колбасные изделия теряют в весе за счет испарения влаги: сосиски до 10—12%, вареные колбасы до 4—7%, полукопченые колбасы до 7%.
Скорость испарения влаги во время обжарки имеет двоякое значение: в первой фазе процесса, когда происходит подсушивание поверхности, желательно повышение скорости испарения; во второй фазе, когда идет собственно обжарка, наоборот.
В условиях обжарки повышение температуры на 100 С увеличивает скорость испарения в среднем на 15%. Еще большую роль играет относительная влажность смеси коптильного дыма и воздуха. При ее снижении с 12 до 5% скорость испарения возрастает на 30%. Регулируют скорость испарения изменением температуры и относительной влажности дыма и воздуха в зависимости от технологических требований. Для каждого вида продукта установлена определенная температура обжарки, а относительная влажность дыма и воздуха должна быть не ниже 3%. Иначе оболочка теряет эластичность и легко разрушается. При относительной влажности дыма и воздуха выше 25% обжарка сильно замедляется, поверхность батона долго сохраняет серую окраску. Кроме того, может произойти сваривание коллагена прежде, чем начнется собственно обжарка. Поэтому регулировать скорость испарения в первой фазе обжарки следует в основном за счет изменения скорости движения дыма и воздуха.
Так как коэффициент испарения при направлении движения среды перпендикулярно поверхности больше, чем при параллельном, подсушку выгоднее вести, направляя поток среды перпендикулярно поверхности. Следует, однако, учитывать, что при скорости выше 3—5 м/сек возникает опасность неравномерной сушки и, значит, неравномерной обжарки. Окраска батона, защищенного от непосредственного воздействия дыма и воздуха, может оказаться слабой, а поверхность, которая соприкасается с горячим потоком, может получить ожоги. Кроме того, вследствие слишком интенсивного испарения из глубины батона к его поверхности вместе с влагой диффундируют растворимые в ней вещества, в том числе и нитрит, концентрируясь в наружном слое. Если перед обжаркой фарш не был выдержан достаточное время, образуется окрашенное кольцо по периферии при очень бледной окраске в центре батона.
В фазе собственно обжарки важное значение приобретает концентрация воздушно-дымовой смеси, так как она имеет решающее значение для продолжительности этой фазы. Но при чрезмерно большой густоте дыма цвет поверхности становится слишком темным. На рис. 58 приведена диаграмма зависимости цвета поверхности от густоты дыма. Оптимальная густота дыма, выражаемая через экстинкцию ε (светопроницаемость, определяемая с помощью фотоэлектрического дымомера), колеблется в пределах 0,26—0,29 [20].
Конечный результат обжарки (цвет поверхности продукта) может быть выражен, как функция произведения экстинкции на продолжительность обработки продукта дымовыми газами в часах. Зависимость между этим произведением и цветом поверхности показана на диаграмме (рис. 59). Оптимальная величина произведения лежит в пределах 0,085—0,095 и зависит от температуры, относительной влажности и скорости движения коптильной среды. На рис. 60 и 61 приведено графическое выражение зависимости произведения от температуры и от скорости движения коптильной среды [20]. Повышение относительной влажности с 5 до 15% уменьшает произведение незначительно.
Влияние температуры на продолжительность обжарки в пределах 80—1200 С и при скорости потока в границах 0,2—8,0 м/сек может быть учтено уравнением [21]:
Рис. 60. Влияние температуры t0 на произведение Е τ .
При одном и том же значении величины экстинкции дыма изменение величины произведения характеризует изменение продолжительности обработки продукта дымовыми газами, т. е. собственно обжарки. Таким образом, зная величину произведения, легко определить продолжительность собственно обжарки.
Во время обжарки температура в толще изделий с небольшим диаметром повышается до 40—500 С, а с большим — до 30—400 С. В течение какого-то промежутка времени в обоих случаях она находится в пределах, благоприятствующих деятельности ферментов и развитию микроорганизмов (25—350 С). Это способствует цветообразованию. Происходит восстановление метмиоглобина с образованием нитрозомиоглобина при участии тканевых редуцирующих веществ и бактериального фермента нитритредуктазы, стимулирующего превращение нитрита в окись азота.
С другой стороны, в глубине батонов большого диаметра возрастает количество микробов. Если температура обжарки поддерживается на недостаточно высоком уровне, а продолжительность соответственно возрастает, ускоряется распад нитрита до молекулярного азота. Окраска исчезает, фарш становится ноздреватым. При неблагоприятных условиях (несоблюдение температурного режима во время посола, куттерования, осадки) может произойти закисание фарша. Особенно опасна в этом смысле задержка между операциями обжарки и варки.
Применение коптильных препаратов
Различные коптильные препараты применяют с целью замены обработки мясных продуктов коптильным дымом. Использование коптильных препаратов имеет свои преимущества и недостатки. Преимущества в основном сводятся к следующему: более точно можно регулировать дозировку и состав коптильных веществ, вводимых в продукт, исключая из него нежелательные компоненты (в частности канцерогенные вещества);
упрощается обработка продукта — нет необходимости использовать сложное оборудование для получения и кондиционирования коптильного дыма и собственно копчения.
К недостаткам относятся невозможность одновременного совмещения обработки продукта коптильными веществами с другими технологическими процессами (тепловой обработкой, обезвоживанием и т. д.); необходимость применения в некоторых случаях дополнительных операций, что усложняет технологический процесс в целом.
Ранее было показано, что при обычном копчении коптильные вещества сосредоточиваются во внешнем слое продукта в количествах, достаточных для создания бактерицидной и антиокислительной зоны; в более глубоких слоях их количество остается незначительным. При употреблении коптильных препаратов такого рода эффект получить очень трудно. Если коптильные препараты равномерно распределяются по всему объему в концентрации, присущей внешнему слою, их общее количество будет значительно большим, чем при обычном копчении. При обработке продукта коптильным препаратом с поверхности его следует дозировать с учетом потерь коптильных веществ во внешнюю среду во время последующих этапов технологической обработки (например, сушки). Имея в виду различные физические свойства составных частей препарата, можно ожидать значительных изменений их количественных соотношений к концу технологической обработки.
Компоненты любых коптильных препаратов отличаются высокой химической активностью. Вследствие этого их состав подвержен значительным изменениям, в особенности при высоких концентрациях. Поэтому концентрированные коптильные препараты пригодны для употребления в течение ограниченного времени. Неконцентрированные — содержат лишь незначительное количество (около 3—5%) полезных веществ, и их транспортировка на большие расстояния неэкономична.
Коптильные препараты можно использовать в производстве некоторых мясопродуктов. Показана возможность изготовления сырокопченых колбас при замене копчения введением коптильных препаратов в фарш при его изготовлении, а также защиты от плесневения при их сушке и созревании [16]. Проведены опыты по замене обработки колбас дымом при обжарке коптильными препаратами перед обжаркой [2, 3]. Однако было бы преждевременным считать вопрос о промышленном применении коптильных препаратов решенным. До сих пор еще не установлен оптимальный состав коптильных препаратов, способных заменить коптильный дым; не разработаны методы стабилизации состава концентрированных коптильных препаратов, позволяющие затормозить химическое взаимодействие их составных частей при длительном хранении; не отработана технология применения коптильных препаратов в производственных условиях.
Практически можно пока говорить только об использовании коптильных препаратов в качестве вспомогательного средства для обработки поверхности (либо оболочки) при обжарке вареных колбасных изделий, предотвращения плесневения при сушке сыровяленых колбас, а также для придания аромата копчения путем введения этих препаратов в фарш.
Предложено довольно много типов коптильных препаратов. Рекомендуемые в настоящее время коптильные препараты различаются прежде всего способами их получения, что, собственно говоря, и предопределяет различие в их составе. Пользуются в основном тремя путями их получения: из подсмольной воды, представляющей собой конденсат при сухой перегонке древесины, из отходов лесохимического производства, из коптильного дыма.
Коптильные препараты из подсмольной воды получают, освобождая ее от нежелательных компонентов. Примерами могут служить коптильная жидкость ВНИРО, коптильная жидкость ВНИИМПа В-1.
Коптильную жидкость ВНИРО получают путем удаления из подсмольной воды низкокипящих фракций (метилового спирта, формальдегида и пр.) упариванием до 1/4 исходного объема, с последующей нейтрализацией остатка бикарбонатом натрия, удалением из него всплывающих смол и улучшением ароматических свойств продувкой воздухом при 750 С. Коптильный препарат нашел применение при посоле рыбы [17].
Коптильная жидкость В-1 отличается тем, что из жидкости после удаления смол коптильные вещества извлекают органическим растворителем, который затем удаляют под вакуумом; остаток очищают фильтрованием. Примерный состав коптильной жидкости В-1 (в %) [6]:
| Фенолов | 0,45—0,50 |
| Смолистых веществ | 1,1—1,2 |
| Альдегидов | 0,15 |
| Уксусной кислоты | 0,4—0,5 |
| Углеводов | 0,11 |
Она не содержит канцерогенных углеводородов и формальдегида и содержит следы ацетона и метилового спирта. Испытана для замены коптильного дыма при обжарке вареных колбас, но промышленного применения не получила.
Примером получения коптильной жидкости из отходов других производств может служить изготовление препарата КВ-1, предложенного институтом народного хозяйства им. Плеханова. Его получают из водного экстракта (кислой воды), получающегося при газификации древесины в генераторе системы Померанцева. Кислую воду упаривают для удаления низкокипящих фракций до удельного веса около 1,3 (температура кипения 125—1300 С). Упаренная жидкость и представляет собой коптильный препарат, который применяют после разведения в 7—10 раз.
В составе препарата содержатся (в %,) [13]:
| Фенолы | 5,7—6,4 |
| Альдегиды и кетоны (в пересчете на карбонильную группу) | 0,22—0,27 |
| Кислоты (в пересчете на уксусную) | 7,7—9,8 |
| в т. ч. летучие | 3,5—4,7 |
| Спирты (в пересчете на метанол) | 0,05—0,06 |
| Эфиры (в пересчете на метилацетат) | 0,43—1,12 |
| Нерастворимые смолы | 7,1—10,1 |
Препарат не содержит канцерогенных веществ.
Достоинства препарата — простота получения. Основной недостаток — случайный и ничем не обоснованный в технологическом отношении состав. Препарат испытан для замены дыма при обжарке колбасных изделий путем нанесения на поверхность колбас с последующей обработкой их горячим воздухом [2]. Тщательная проверка вкусовых достоинств продукции, вырабатываемой с применением препарата КВ-1, показала, однако, что идентичности вкусовых ощущений с продукцией, вырабатываемой с применением коптильного дыма, она не дает. При оценке вкуса обнаруживается легкий привкус горечи и дегтя.
Коптильная жидкость КВ-1, как показали опыты, проведенные в МТИММПе, оказалась вполне пригодной для легкой обработки поверхности с целью предотвращения плесневения при сушке сыровяленых колбасных изделий.
Теоретически наиболее оправданным является метод получения коптильной жидкости из коптильного дыма. Одним из примеров может служить коптильная жидкость МТИММП. Подсушенную древесину нагревают в слабом токе воздуха, не допуская воспламенения. Из конденсата центрифугированием отделяют нерастворимые смолы, после чего из полученной жидкости путем дестилляции под вакуумом около 500—600 мм рт. ст . выделяют фракции, кипящие в пределах 120—1900 С. Жидкость была испытана для замены копчения колбас введением ее в фарш. При дегустации отличия по вкусу и запаху от обычных сырокопченых колбас обнаружено не было [16]. Колбаса хранилась без признаков порчи несколько месяцев. Однако состав препарата не был исследован, вследствие чего вопрос о его промышленном использовании остался нерешенным.
На основе исследований ВНИИМПом предложен коптильный препарат, который, судя по результатам хроматографического анализа и дегустаций, выгодно отличается от других, известных в настоящее время [1]. Препарат готовят из конденсата дыма, получаемого сжиганием древесины в дымогенераторе при температуре 270—3200 С. Конденсат освобождают перегонкой от тяжелых углеводородов, смолистых веществ, метилового спирта и других балластных компонентов. Он содержит 1,5—1,7% сухих веществ и характеризуется следующим составом (в %):
| Кислоты | 1,0—1,5 |
| Фенолы | 0,06—0,10 |
| Метиловый спирт | Около 0,035 |
| Фурфурол | Около 0,060 |
| Сложные эфиры | Около 0,10 |
| Карбонильные соединения в моль/100 мл | 6,0—10,0 |
В составе препарата формальдегида и 3,4-бензпирена не обнаружено.
Препарат (в л ) рекомендуется вводить в фарш (на 1 т ) для колбас:
| Вареных | 4 л |
| Полукопченых | 5—6 л |
| Сырокопченых | 8—10 л |
Способы получения коптильных препаратов в настоящее время еще не имеют достаточной теоретической основы. Они еще не обеспечивают полностью того аромата и вкуса, которые имеют продукты при обычном копчении. Слабее выражены также бактерицидные и антиокислительные свойства. Правда, антиокислительные свойства могут быть усилены введением синергистов. Ниже приведены данные, характеризующие влияние аскорбиновой кислоты на антиокислительные свойства одной из коптильных жидкостей (на измельченной свинине, хранившейся 6 месяцев при —170 С) [30].
| Опыт | Перекисное число в мм экв на 100 г жира |
| 1. Контрольный | 38 |
| 2. С добавлением 0,1% аскорбиновой кислоты | 71 |
| 3. С добавлением коптильных веществ | 20 |
| 4. С добавлением аскорбиновой кислоты и коптильных веществ | 6 |
Электропочта - tmeister@mail.ru