Изменения структурно-механических свойств биотехнологических сред от внешних факторов.

Классификация реологических приборов

( проф.Косой В. Д.):

§ универсальные, позволяющие определить комплекс СМХ, из которых для конкретных технологических условий выбирают наиболее чувствительную величину. Испытательная машина «Инстрон», визкозиметрический комплекс, состоящий из ротационного и капиллярного вискозиметра с регистрирущей аппаратурой и микроЭВМ;

§ производственные, позволяющие на каждом технологическом этапе экспресс-методом контролировать выбранную, наиболее чувствительную характеристику (пенетрометры);

§ автоматические, позволяющие контролировать и регулировать технологический процесс непрерывно.

В настоящее время существуют приборы, позволяющие в стандартных условиях измерять разнообразные механические свойства продуктов путем использования различных сменных устройств. Оценку СМХ и консистентных свойств чаще всего проводят ввиду большого разнообразия структурных форм продуктов в многоэлементных деформирующих камерах (камера Крамера, экструзионная камера), в которых проба деформируется под действием комплекса напряжений. Применение технических устройств позволяет наблюдать за поведением продуктов во время их разрушения аналогичным процессам резания и раздавливания, происходящим в полости рта. Для определения соответствия между результатами объективных измерений и субъективной вкусовой оценкой используют текстурометр, представляющий собой упрощенную конструкцию «искусственных зубов».

Нежность мяса – усилие среза (ПМ-3 А. С. Большакова, «Инстрон»).

 

Сырье (клеточная структура) → интенсивное механическое измельчение + растворение мышечных белков под воздействием поваренной соли→ сырой фарш (вязкопластическая структура) → нагрев, вызывающий денатурацию белка (изменение состояния коллоидной системы: подвижный золь превращается в структурированный гель) → продукт (упруго-эластично-пластичная структура)

Добавки:

o повышающие влагосвязывающую способность собственных белков мяса (соль, фосфаты, нитраты);

o не влияющие на ВСС белков мяса, но сами хорошо связывающие влагу (мука, крахмал, соевые белки, казеин, гидроколлоиды (гуаровая камедь, пектин, алгинат)).

o ВСС – количество воды, которое может удерживаться в белковой структуре (белковая матрица, миофибриллярные белки.).

Ввиду того, что из реологических характеристик фарша сдвиговые более чувствительны к изменению технологических и механических факторов по сравнению с поверхностными и компрессионными, рассмотрим их изменения от влажности.

При изменении влажности фарша колбасы «Докторская» от 60 до 76 % происходит уменьшение сдвиговых характеристик: предельное напряжение сдвига в 6 раз, эффективная вязкость в 5 раз, пластичная вязкость в 4 раза.

Для бесшпиковых колбасных фаршей при температуре от 2 до 35 С предельное напряжение сдвига уменьшается в 5 раз, эффективная вязкость в 3,5 раза, пластичная вязкость в 2,5 раза.

 

Показатели (сарделечный фарш из говядины с топленым свиным жиром)	Количество добавленной воды, % к массе сырья
вязкость, кПа∙с
липкость, кПа	3,93	4,69	4,60
Показатели (сарделечный фарш из говядины с топленым свиным жиром)	температура фарша, °С
вязкость, кПа∙с
липкость, кПа	4,31	3,82

Одной из важнейших операций при изготовлении колбасных изделий является тонкое измельчение фарша (куттерование). По изменению СМХ процесс измельчения можно разбить на несколько фаз.

В начальный период (период разрушения первоначальной клеточной структуры мяса) СМХ фарша уменьшаются за счет увеличения количества и поверхности частиц, а также выделения межклеточной влаги (разрезание мышечных волокон поперек оси, содержимое волокон вытекает). Уменьшается вязкость, увеличивается липкость

В дальнейшем предельное напряжение сдвига возрастает за счет увеличения поверхности раздела частиц и связывания влаги, что уменьшает толщину водно-белковой прослойки. Вязкость увеличивается, липкость уменьшается.

В следующий период величины СМХ (например ПНС) уменьшаются. В этот период перекуттерованияфарш состоит из бесформенной массы с некоторыми включениями измельченной соединительной и мышечной ткани, что способствует выделению влаги в процессе последующей термообработки.

При куттеровании фарша сырокопченых колбас без добавления влаги, в первом периоде СМХ убывают до критического минимального значения за счет выделения влаги и увеличения толщины водно-белковой прослойки. Во втором периоде, за счет увеличения количества частиц и общей их поверхности, толщина водно-белковой прослойки уменьшается, а СМХ увеличиваются. Экстремальные значения СМХ фарша сырокопчены колбас в первом периоде характеризуются минимальной влагосвязывающей способностью, улучшением отделения влаги в процессе сушки, что сокращает его продолжительность.

Таким образом, процесс куттерования фарша можно контролировать и регулировать по СМХ, например, ПНС.

Продолжительность куттерования оказывает влияние на стабильность тонкоизмельченных фаршевых систем, которые при рациональной степени измельчения в процессе термообработки имели наименьшие потери влаги и жира, а готовый продукт – наибольшую степень упругости, недокуттированный фарш в процессе термообработки характеризовался максимальными потерями и самыми малыми значениями модуля упругости.

 

продолжительность куттерования, мин
Потери влаги, % при осадке обжарке,		6,7	6,9	7,6

 

Для компенсации органолептических изменений, в особенности ухудшения консистенции, сопровождающих снижение жирности колбас, следует для вареных колбас на 20-25% сократить введения хлорида натрия, добавлять аскорбиновую кислоту, новые специи, а для сырокопченой – увеличивать степень измельчения фарша.

В процессах измельчения, перемешивания и др. для интенсификации технологических процессов широко используют пониженное давление (вакуум). Вакуум способствует ускорению технологических процессов, удалению воздуха из продукта, что создает более однородную и плотную структуру, увеличивает ВУС. Избыточное давление используют при шприцевании, дозировании фарша, транспортировке фарша, ПНС увеличивается в 2-5 раз.

Введение поваренной соли до 5 % увеличивает эффективную вязкость и ПНС мышечных гомогенизатов, внесение ее в соевые белковые гели изменяет вязкостные свойства (ПНС снижается практически до нуля).

Как следует из вышесказанного, СМХ фарша находятся в тесной взаимосвязи с их биологическими показателями, химическим составом, параметрами измельчения.

Условием стабилизации качества продукции является регулирование реологических характеристик фарша с целью эффективного управления параметрами их структурообразования на дальнейших стадиях технологической обработки (осадка, варка, сушка и т.д.)

Выводы:

§ на изменение технологических (влажность, жирность и др.) и механических (степень измельчения, давление и др.) факторов наиболее остро реагирует ПНС, которое представляет собой прочность структуры;

§ наиболее распространенным методом измерения СМХ фарша и колбасных изделий из него является пенетрационный. Данный метод является универсальным, позволяющим измерять наиболее чувствительную характеристику – ПНС вязко-пластичных (фаршеобразных, кислоимолочные, творожно-сырковые) и упругоэластичных (колбасы, мясо, рыба, сыр) продуктов.