Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор существующих способов и технических средств для массирования мясного сырья
1.1. Ресурсы и использование потрохов птицы 9
1.2. Технологический процесс посола мясного сырья 11
1.3. Анализ существующих способов и технических средств для массирования мясного сырья 18
1.4. Физико-механические свойства мясного сырья 22
1.5. Цель и задачи исследования 29
2. Теоретическое обоснование режимов и конструктивных параметров мясомассажера для мелкокускового сырья
2.1. Теоретическое обоснование процесса посола сырья 30
2.1.1. Элементы теории фильтрационно-диффузионного распределения посолочных веществ в сырье 30
2.1.2. Определение изменения содержания соли в сырье и продолжительности массирования 34
2.2. Обоснование режимов и конструктивных параметров мясомассажера 40
2.2.1. Схема процесса массирования мелкокускового сырья в барабане 40
2.2.2. Обоснование основных параметров мясомассажера 45
2.3. Обоснование месторасположения электродной плоскости в барабане 65
2.3.1. Определение скорости и траектории падения сырья на электродную плоскость 65
2.3.2. Определение координат точки пересечения траектории падения сырья со стержневым электродом 70
2.3.3. Определение силы удара сырья об электродную плоскость 74
2.3.4. Обоснование скорости движения сырья по электродной плоскости и продолжительности воздействия импульсного электрического тока 76
2.4. Расчет мощности, выделяемой в сырье при импульсном подводе энергии 81
2.5. Выводы по главе 86
3. Методика и средства экспериментальных исследований
3.1. Частные методики исследований и измерительная аппаратура 87
3.2. Описание разработанных вариантов мясомассажеров 94
4. Результаты исследования технологического процесса массирования мелкокускового мясного сырья
4.1. Результаты исследования технологических параметров мясомассажера
4.1.1. Исследование продолжительности скольжения сырья в зависимости от угла наклона электродной плоскости
4.1.2. Исследование силы удара сырья об электродную плоскость
4.2. Результаты экспериментальных исследований режимов массирования мясного сырья 127
4.3. Оптимизация режимных параметров мясомассажера для мелкокускового мясного сырья 140
4.3.1. Описание технологии производства копченых изделий из потрохов птицы 140
4.3.2. Результаты исследования изменения содержания соли в мелкокусковом мясном сырье в процессе его массирования 151
4.3.3. Оптимальные режимы массирования мелкокускового мясного сырья 154
4.4. Выводы по главе 160
5. Оценка эффективности применения мясомассажера 162
5.1. Технико-экономические показатели внедрения мясомассажера при производстве копченых изделий из потрохов птицы 162
5.2. Рекомендации по производству копченого изделия «Потроха фаршированные» 170
Общие выводы 171
Литература 173
- Анализ существующих способов и технических средств для массирования мясного сырья
- Определение изменения содержания соли в сырье и продолжительности массирования
- Частные методики исследований и измерительная аппаратура
- Описание технологии производства копченых изделий из потрохов птицы
Введение к работе
Актуальность работы. Стратегией научно-технического прогресса АПК России на период до 2010 года являются основные научные исследования по механизации переработки продукции животноводства, сосредоточенные на рациональное использование ресурсов [6, 92].
С увеличением производства потрошеной птицы встает вопрос рационального использования субпродуктов. В настоящее время птичьи потроха (куриное и гусиное сердце, мышечный желудок) реализуются без переработки. По статическим данным, за последние годы объем производства птицы возрастает. По РФ он составляет 100 млн. голов в год, из них на убой - 78 тыс. тонн/год. По Чувашской Республике (ЧР) убой птицы в 2006 году составил 14,8 тыс. тонн. Объем мякотных субпродуктов составил 2 тыс. тонн/год по России и 0,2 тыс. тонн/год по ЧР. Перечисленные факторы обусловили необходимость разработки операционно-технологической схемы производства копченых изделий из указанного сырья.
Схема включает в себя следующие операции: очистка потрохов, их охлаждение, подготовка рассола, загрузка сырья вместе с рассолом в массажер, массирование, формование изделия (укладка в каретку), термообработка (подсушка, обжарка, копчение, варка), охлаждение готовой продукции, транспортирование в холодильную камеру. При использовании мелкокускового сырья (потрохов) возникают трудности в процессе их инъектирования рассолом [64, 70], в связи с чем нами разработан электромеханический способ и техническое средство для массирования сырья без предварительного инъектирования рассолом.
Возможности интенсификации процессов распределения посолочных веществ, особенно в прошприцованном мясе, в связи с использованием диффузионных зависимостей, в настоящее время практически исчерпаны [93, 94, 115]. Исследования показали, что посол целесообразно осуществлять в условиях активных электрофизических (электромеханических) воздействий: инъектирования рассола, тумблирования, вибрации, электромассирования и т.п.
Переменное механическое воздействие вызывает наряду с диффузионным обменом интенсивное механическое перемещение рассола (и посолочных веществ), направленное к равномерному распределению их по объему продукта. Фильтрационно-диффузионное накопление и равномерное распределение посолочных веществ в сырье является основой посола. Существующие в настоящее время устройства для фильтрационного распределения посолочных веществ в мелкокусковом сырье недостаточно эффективны, так как в них предусмотрено использование предварительно инъектированного рассолом сырья при механическом воздействия и вакуума [39,41].
На основе результатов, полученных ведущими учеными в области переработки мяса (Рогов И.А., Ивашов В.И. и др.), а также учитывая объективно существующие закономерности фильтрационно-диффузионного процесса накопления и распределения посолочных веществ в сырье, решена научно-техническая задача - обеспечение массообменных процессов в мелкокусковом сырье за счет электромеханического воздействия в барабанном мясомас-сажере.
Разработка и совершенствование принципов и технических средств для переработки мясопродуктов является актуальной и практически значимой задачей.
Целью настоящей работы является обоснование конструктивных параметров и режимов работы мясомассажёра, обеспечивающего высокое качество технологических операций по переработке мелкокускового мясного сырья.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие научные задачи:
1. Разработать принцип массирования мелкокускового мясного сырья.
2. Обосновать конструктивные параметры (угол наклона барабана, угол наклона электродной плоскости, количество и конфигурацию лопастей внутри барабана; месторасположение электродной системы в барабане), а также реэюимы работы мясомассажёра (продолжительность массирования мелкокускового сырья, частоту вращения барабана; силу удара мелкокускового сырья об электродную плоскость и скорость его движения по ней; продолжительность воздействия импульсного электрического тока на сырье).
3. Разработать, создать и испытать в производственных условиях мясо-массажер для мелкокускового сырья.
4. Оценить технико-экономическую эффективность внедрения мясомассажера в производство копченых изделий из потрохов птицы.
Объектом исследования является процесс воздействия рабочих органов мясомассажера на мелкокусковое сырьё.
Предметом исследования является выявление закономерностей влияния конструктивных, кинематических и динамических параметров мясомассажера на технологический процесс массирования мелкокускового сырья.
Методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием основных положений теоретической механики, теории машин и механизмов, процесса массообмена, теории дифференциального и интегрального исчисления, а также графоаналитических методов. При экспериментальных исследованиях применялся метод активного планирования многофакторного эксперимента. Обработка экспериментальных данных выполнена с использованием компьютерных программ «Microsoft Excel» и «Statistic».
Научную новизну результатов исследования представляют: принцип массирования мелкокускового мясного сырья; аналитические зависимости, обосновывающие воздействие рабочих органов мясомассажера на мелкокусковое сырье; методика проектирования мясомассажера для мелкокускового сырья; эффективные режимы и конструктивные параметры созданного мясомассажера (патент № 2346440).
Практическую значимость представляют пять разработанных модификаций мясомассажера для мелкокускового сырья с использованием источника импульсного электрического тока: мясомассажер на базе УВМ-100 с игольчатыми электродами; мясомассажеры на базе W1-100 и УВМ-100 с кольчужными электродами; мясомассажер с плоскопараллельными электродами; мясомассажер со стержневыми электродами. Использование разработанного мясомассажера для мелкокускового сырья позволяет сократить удельные затраты электроэнергии в 4,6 раза по сравнению с мясомассажером УВМ-100.
Реализация результатов исследований. Разработка мясомассажера для мелкокускового сырья проводилась в соответствии с планом НИОКР ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА». Исследование процесса массирования сырья осуществлялось в ОАО «Чувашский бройлер» и ГУП ЧР «Птицефабрика «Моргаушская». Производственные испытания мясомассажера и выработка копченых изделий из потрохов птицы проводились в ФГУП УОХ «Приволжское» ЧГСХА. Результаты научных исследований используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», ГОУ ВПО «Марийский ГУ», ФГОУ ВПО «Казанский ГАУ», ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА», ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА», ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский ГАУ».
Апробация результатов исследования. Материалы диссертации доложены и обсуждены на всероссийских научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» (2003...2009 г.г.); на международных научно-практических конференциях «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства», ГОУ ВПО «Марийский ГУ», Йошкар-Ола (2006...2008 г.г.); на международной научной конференции «Знания молодых - новому веку», ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА», Киров, 2007 г.
Установка демонстрировалась на XIII всероссийской универсальной выставке - ярмарке «Регионы - сотрудничество без границ» (2006 г.); на межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Молодые ученые в решении актуальных проблем современной науки» (ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», Чебоксары, 2006 г.); на VIII открытой конференции - фестивале научного творчества студентов «Юность Большой Волги» (Чебоксары, 2006 г.); на III всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Роль молодых ученых в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» (ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», Чебоксары, 22 марта 2007 г.); на республиканской научно-практической конференции «Наука в развитии села» (ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», Чебоксары, 10 февраля 2009 г.).
Результаты диссертационных исследований были отмечены медалью Министерства образования РФ (2000 г.), дипломами и медалью по результатам конференции - фестиваля научного творчества студентов «Юность Большой Волги» (2002...2004 г.г.); благодарственным письмом Министерства промышленности и энергетики ЧР по результатам конкурса «Молодой изобретатель Чувашской Республики» (2007 г.).
Научные положения и результаты исследования, выносимые на защиту:
1. Принцип массирования мелкокускового мясного сырья.
2. Режимы и конструктивные параметры мясомассажера: длительность процесса массирования мелкокускового сырья; характер изменения содержания соли в сырье в процессе массирования; угол наклона и частота вращения барабана; угол наклона электродной плоскости; сила удара сырья о наклонную электродную плоскость; продолжительность воздействия низкочастотного импульсного электрического тока на сырье.
3. Разработанный, созданный и апробированный мясомассажер для мелкокускового сырья.
Публикации. Результаты теоретических и экспериментальных исследований отражены в 16 печатных работах, в том числе: в двух монографиях, одной работе, опубликованной в ведущем журнале, рекомендованном ВАК Федерального агентства по образованию РФ, и одном патенте № 2346440 на изобретение «Электромеханический мясомассажер».
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 128 наименований, приложений. Общий объем диссертации составляет 210 страниц, в том числе на 180 страницах изложен основной текст с 82 рисунками и 36 таблицами.
Анализ существующих способов и технических средств для массирования мясного сырья
Механическое воздействие. При посоле с применением шприцевания процесс распределения посолочных веществ протекает в две фазы, из которых первой является шприцевание, второй - последующая обработка про-шприцованного продукта. Выдержка продукта в рассоле или вне его является экстенсивным методом посола. Существенное ускорение второй фазы происходит при использовании интенсивных методов механических воздействий, когда проявляется эффект губки. Возникающий при переменном механическом воздействии градиент давлений (напряжений) вызывает в прошприцованном мясе интенсивное перемещение посолочных веществ, происходящее по фильтрационному закону.
При небольшом определяющем размере мяса (в пределах 20...30 мм) накопление в нем (впитывание) рассола и равномерное распределение посолочных веществ могут происходить даже в результате механического воздействия без предварительного шприцевания.
Наиболее распространенными методами механической обработки являются: тумблирование, массирование, вибрация (часто с применением вакуума), электромассирование.
Под тумблированием понимают процесс обработки продукта в тумблерах-емкостях с горизонтальной осью вращения, имеющих выступы (лопасти) на внутренней их поверхности.
Этот способ механической обработки мяса, при котором используют энергию падения кусков мяса с некоторой высоты, энергию ударов их друг о друга, выступы и стенки установки. Прошприцованное сырье обрабатывают в цилиндрах с тремя полками, костное сырье - с 4 полками скругленного профиля. Объем герметично закрывается, создают вакуум в пределах 50 кПа [82].
При вращении емкости куски мяса трутся друг о друга, внутреннюю поверхность и выступы, участвуя в сложном планетарном движении. Достигнув верхней точки, они падают с высоты, равной диаметру емкости. В результате соударений сырье подвергается механическим деформациям, приводящим к повышению давления в местах контакта. Наблюдаемый эффект сжатия - расширение мышечной ткани, сопровождающийся возникновением переменных внутренних напряжений, обеспечивает интенсивный фильтрационный перенос (перераспределение) рассола. Продолжительность тумб-лирования может быть различной в зависимости от вида, состояния мяса, конструктивных особенностей тумблера. В большинстве случаев для кусков мяса небольших размеров (25...30 мм) она составляет 10...40 мин, для образцов больших размеров в циклическом варианте доходит до 4...6 ч. Частота вращения емкости 20...30 мин"1 [82].
Массирование является разновидностью процесса перемешивания, вследствие чего при отсутствии специального оборудования (массажеров) для массирования иногда применяют лопастные мешалки. Массажер представляет собой емкость, в которую после ее заполнения мясом опускается вертикальный вал с лопастями. Обработка в массажерах протекает менее интенсивно, чем в тумблерах, поскольку отсутствуют ударные воздействия. Поэтому продолжительность массирования значительно больше, чем тумблиро-вания.
Рассол можно вводить либо полностью шприцеванием, либо, при значительных количествах добавляемого рассола (выше 20% к массе мяса), частично шприцеванием, а частично (5...7% к массе мяса) в массажер. Обработку в массажерах выполняют непрерывно или циклически. В период механических воздействий происходит фильтрационно-диффузионный перенос посолочных веществ, в период покоя - диффузионный. Эффект массопереноса при массировании дополнительно усиливается в связи с возникновением при механических воздействиях микроразрывов в ткани и повышением ее проницаемости.
При массировании скорость массопереноса многократно возрастает и становится выше скорости развития микробиологических процессов, что открывает широкие возможности для быстрого посола при повышенных температурах без опасения, что в этих условиях может возникнуть бактериаль 17 ная порча соленых продуктов. Это обстоятельство особенно важно, если учесть, что повышение температуры одновременно интенсифицирует ферментативные процессы, обеспечивая тем самым более быстрое достижение необходимой консистенции, вкуса и аромата соленых мясопродуктов.
Вибрационное воздействие используют самостоятельно или в сочетании с другими видами механической обработки. Существует технология производства вареных, полукопченых колбас и ветчины (из крупноизмель-ченного сырья) с применением виброперемешивания. Положительный эффект массопереноса, получаемый в результате перемешивания сырья, дополняется эффектом, достигаемым при одновременно выполняемом вибрационном воздействии. Сущность процесса виброперемешивания заключается в том, что частицы мяса, непосредственно соприкасающиеся с источником колебаний, периодически получают ударный импульс, который передается более отдаленным соседним слоям. Таким образом, в системе возникают механические колебания частиц, вызывающие их фильтрацию под действием градиента знакопеременных напряжений.
Применение вакуума увеличивает эффект, достигаемый при механической обработке сырья. Он возрастает с уменьшением остаточного давления (примерно до 50 кПа). Дальнейшее снижение остаточного давления не оказывает существенного влияния. Повышение интенсивности распределения посолочных веществ (до 7%) связано с суммированием полей давлений, возникающих при механическом и вакуумном воздействиях.
Определение изменения содержания соли в сырье и продолжительности массирования
В мясомассажере базового варианта эти возможности реализуются за счет градиента давления и механического воздействия. Для интенсификации фильтрационно-диффузионных процессов в сырье нами предлагается совместить воздействие импульсных токов и механическое воздействие.
Движущей силой процесса посола является разность содержания соли в рассоле и в сырье. Скорость накопления соли в сырье резко снижается в течение посола вследствие уменьшения разности концентраций в системе. Поэтому необходимо определить фактор, воздействие которого приводило бы к повышению концентрации соли в тканях сырья, позволяющего вызвать ускорение процесса посола.
Электромеханическое воздействие осуществляется за счет импульсного электрического тока. Вызывающего сжатие и расширение клеточных мембран мяса, вследствие чего возникают переменные внутренние напряжения, обеспечивающие интенсивное фильтрационное перераспределение рассола [18, 79].
В базовом варианте мясомассажера в период механического воздействия происходит фильтрационно-диффузионный перенос посолочных веществ, а в период покоя - диффузионный.
В проектном варианте предусмотрено сочетание механического и электрического воздействия на сырье при атмосферном давлении в рабочем барабане. Массирование сырья происходит при воздействии импульсного электрического тока. При этом процесс перераспределения посолочных веществ такой же, как и в механическом воздействии.
Эффект усиливается с появлением при электромеханическом воздействии микроразрывов в ткани, что повышает ее эластичность и проницаемость. Чем выше величина тока, тем выше эффективность и меньше продолжительность массирования. Посолочные вещества более интенсивно распределяются при электромеханическом способе воздействия.
Емкостной ток (ток смещения), обусловленный изменением заряда на поверхностях мембраны и токи проводимости, вызванные прохождением разных ионов через мембрану, определяют плотность тока через мембрану.
Электрический импульс подхватывает молекулы посолочных веществ и перемещает их через мембраны клеток. Для установления зависимости плотности диффузионного потока от концентрации ионов и напряженности внешнего электрического поля можно использовать уравнение Нернста - Планка. [47,115]
Таким образом, совмещение тумблирования и воздействия импульсного электрического тока при массировании потрохов птицы в рассоле при определенной концентрации соли позволит сократить время обработки мелкокускового сырья.
Посол сырья относится к процессу массопереноса в условиях взаимодействия внешних и внутренних полей, поэтому проектирование мясомас-сажера связано с расчетом взаимосвязанных явлений внешнего и внутреннего массопереноса. Это взаимосвязь обусловлена с одной стороны свойствами мелкокускового сырья, а с другой - режимом, создаваемым в рабочем барабане. Свойства сырья обуславливают выбор способа воздействия (механического и электрического), а режим процесса влияет на изменение этих свойств и качество готового продукта. В связи со сложностью разнообразных нестационарных и необратимых явлений (физико-химических, массо-обменньгх и др.) протекающих при массировании сырья, аналитический расчет представляет значительные трудности. Поэтому в инженерных расчетах применили метод, объединяющий аналитические выражения и экспериментальные исследования.
Расчет мясомассажера увязан с динамикой процесса, что дает возможность определить продолжительность массирования и заданные качественные характеристики конечного изделия. При этом предусмотрели рациональные сочетания факторов и параметров, обеспечивающих интенсификацию массопереноса в сырье.
Определение изменения содержания соли в сырье и продолжительности массирования
Соль оказывает консервирующее действие, вызывает изменения окраски мяса. Полное уничтожение микробов возможно лишь при содержании соли 10...15%. Обычно вводят в сырье всего 2...5% соли, при таких концентрациях гибнет только часть микроорганизмов. Поэтому вместе с солью в сырье добавляют нитрат натрия. Он уничтожает микроорганизмы, изменяет окраску продукта на розово-красную, формирует аромат и вкус. Норма его применения 3...7 мг. Проникновение соли в ткань происходит через систему микрокапилляров и через полупроницаемые мембраны.
Скорость движения частиц соли внутри сырья может быть описана математическим выражением. Одним из путей сокращения продолжительности посола сырья является искусственное изменение структуры сырья и его проницаемости. Массирование заключается в изменении структуры мяса физическим путём, при этом повышается пористость сырья и, как следствие, происходит впитывание рассола.
Выведем уравнение, описывающее изменение содержания соли в сырье по времени (при массировании в рассоле). Скорость проникновения соли колеблется от 245 до 269 мг/мин. В течение 90 мин через равные промежутки времени брались пробы из рассола. Если количество соли в сырье q, а её концентрация д — то вводимая соль определяется в количестве, пропорциональном её наличному содержанию в сырье [78]. С другой стороны, содержание соли в сырье повышается в результате постоянного её введения. В итоге этих двух взаимосвязанных процессов находим, что изменение содержания соли в сырье по времени определяется формулой:
Частные методики исследований и измерительная аппаратура
Основным узлом мясомассажера является стационарная, горизонтально расположенная цилиндрическая емкость. Внутри нее вращается перфорированный диэлектрический барабан [20]. На внутренней поверхности барабана под углом 120 вмонтированы лопасти высотой 50 мм. С внутренней стороны емкости крепятся три игольчатых коро-нирующих электрода, чередующихся по полярности. Они выполнены из неферромагнитного материала в виде прямоугольных пластин, содержащих ко-ронирующие иглы на всей рабочей площади. Высота игл составляет 2...5 мм. Электроды расположены в кольцевом пространстве, но со сдвигом по сечению и по глубине емкости.
Электрод расположенный в середине емкости - одной полярности, а два других - другой полярности. Электроды подключены к источнику импульсного тока различной формы и длительности.
На нижнем основании рамы установлены мотор-редуктор для привода перфорированного диэлектрического барабана и вакуумный насос. На верхнем основании смонтирован подшипниковый узел, в котором вращается вал. На его концах расположены с одной стороны - перфорированный диэлектрический барабан, с другой стороны ведомая звездочка. Блок управления позволяет включать и отключать привод барабана и насоса, а также генератор импульсов. Технологический процесс. В емкость, объемом 120 дм из нержавеющей стали через специальный люк загружается мясное сырье массой 30...35 кг. Туда же заливают рассол. Люк герметично закрывается крышкой. В емкости насосом создается разрежение до 50 кПа, после чего включается электропривод перфорированного диэлектрического барабана. Затем включают низкочастотный генератор импульсного тока. При этом создается электрическое поле между корони-рующими электродами. Максимальная величина тока в сырье достигает 50 мА.
При вращении емкости куски мяса трутся друг о друга и о внутреннюю поверхность, участвуя в сложном планетарном движении. В результате соударений сырье подвергается деформациям, приводящим к повышению напряжения в местах контакта.
Второй и третий варианты исполнения мясомассажера. Они отличаются тем, что базовые мясомассажеры различны. Второй вариант выполнен на базе мясомассажера W1-100 (рис. 3.11), а третий - на базе УВМ - 100 (рис. 3.12). Предлагаемый мясомассажер (рис. 3.12) содержит вращающуюся емкость 1, выполненную из диэлектрического материала. Электродами являются лопасти 2, выполненные из неферромагнитного материала. Все три выступа, сдвинутые на 120 по внутреннему периметру емкости, соединены с токоподводящим кольцом 3. В свою очередь, кольцо 3 соединено с валом 4 привода емкости. Внутри вала 4 в изолированной трубе 6) проходит токопод-водящий провод 5 , соединенный с кольчужным электродом 7.
Этот электрод 7 находится со стороны торцевой поверхности диэлектрической емкости 1 и соединен с генератором непрерывного импульсного тока через полый вал привода емкости. Вакуумный насос 8 расположен в основании корпуса. На емкости имеется сливной клапан 9. Емкость закрывается крышкой 10. Процесс массирования происходит следующим образом. После загрузки сырьем и рассолом емкость 1 герметично закрывается. Через вакуумную систему 8 создается разряжение в емкости. Включается электропривод 4 емкости. После того, как диэлектрическая емкость 1 с лопастями 2 начинает вращаться, включают генератор низкочастотных импульсных токов. Между электродами возникает электрическое поле, причем кольчужные электроды 7 не мешают вращению емкости 1 и движению мясного сырья. Каждая кольчужная ветвь охватывает определенный объем сырья, находясь свободно.
Описание технологии производства копченых изделий из потрохов птицы
Исследования показывают, что продолжительность процесса при мокром посоле составляет 5 сут., в базовом варианте - 4 ч., а в проектируемом -2,8...3 ч. Исходная концентрация рассола 12,5 %, конечная - 7,5%. Из графиков (рис. 4.10.) видно, что скорость накопления соли в мясопродукте резко снижается вследствие уменьшения разности концентрации соли в системе «Рассол-продукт». Обработку данных проводили в программе Microsoft Excel. Экспериментальные данные находятся в пределах доверительной вероятности.
Изменение влажности и влагосвязывающеи способности. При посоле одновременно с перераспределением посолочных веществ перераспределяется вода, что сопровождается изменением влажности и влагосвязывающеи способности соленого мяса. Эти изменения имеют важное технологическое значение, так как влияют на количество (выход) и качество (сочность, консистенцию, цвет, вкус, аромат) готовых изделий и соленых мясопродуктов [99].
Применение многокомпонентного рассола, включающего фосфаты и крахмал, приводит к повышению выхода солено-вареных мясопродуктов, полученных при посоле методом шприцевания - массирования, в весьма значительных размерах (до ПО... 150%).
При классических методах посола для любой концентрации рассола в начале процесса осмотическое давление рассола выше осмотического давления тканевой жидкости, что обусловливает обезвоживание ткани. По мере развития диффузионного накопления посолочных веществ в мясе осмотическое давление в нем растет, а в рассоле - снижается. Это обеспечивает повышение влагосвязывающеи способности мяса [54, 57].
При посоле в условиях механического воздействия количество капиллярно-связанной влаги интенсивно растет, увеличиваются микроразрывы в мышечной ткани.
Изменение массы. Накопление посолочных веществ и изменение влажности мяса вызывают соответствующие изменения массы соленого продукта. Масса соленого продукта варьируется в широких пределах в зависимости от способа посола, вида сырья и продукта (корейка, окорок и т. п.). Применение при посоле шприцевания и массирования обеспечивает увеличение массы готовой продукции. На выход готового продукта влияет и характер последующей обработки (копчение, варка, охлаждение). Поэтому, несмотря на вводимой при шприцевании рассола, выход копчено - вареных мясных продуктов во многих случаях ниже 100% (от массы несоленого сырья). Выход продуктов, вырабатываемых с применением рассолов, содержащих фосфаты, белковые препараты, благодаря высокой влагосвя-зывающей способности его компонентов существенный [61,62].
Изменение микроструктуры. При инъектировании вводимый рассол распределяется преимущественно в соединительно-тканных прослойках и между мышечными волокнами. Структура тканей при этом становится менее прочной. Посол инъектированного мяса в условиях механического воздействия сопровождается фрагментацией мышечных волокон. Массирование значительно усиливает пластичность мяса.
Изменение структуры мяса, происходящее в процессе механической обработки, обеспечивает получение более рыхлых структур. Это открывает возможности для интенсификации перераспределения компонентов рассола (не только мелких, типа хлорида натрия, но и значительно более крупных белковых, ферментных и микробных препаратов), что дает существенный технологический эффект. Посол мяса в условиях механической обработки (массирование, электромассирование, тумблированне, виброперемешивание) сопровождается интенсификацией процесса распределения посолочных веществ, в том числе нитрита натрия. Следствием этого является возможность получения необходимой окраски продукта при пониженной дозе нитрита в рассоле. Вакуумный посол способствует снижению содержания кислорода в мясе и улучшению окраски продукта [113, 118].
Соленые изделия - это продукты, изготовленные из цельномышечного мясного сырья (окорок, корейка, грудинка). Для достижения необходимых технологических свойств продукта (вкуса, аромата, цвета, консистенции) и предохранения их от микробиологической порчи осуществляется посол потрохов птицы. Для этого в сырье вводят посолочные вещества. Посол выполняет сложные процессы массообмена, т.е. способствует изменению белковых веществ сырья, влажности и влагосвязывающей способности сырья, массы, микроструктуры сырья, стабилизации окраски продукта.
Движущей силой процесса посола является разность содержания соли в рассоле и сырье. Исследования показывают, что скорость накопления соли в сырье резко снижается в процессе массирования вследствие уменьшения разности содержания соли. Процесс распределения посолочных веществ зависит от величины сопротивления, оказываемого диффузионному потоку тканями сырья. Малые размеры сырья сокращают длительность посола. При посоле традиционного сырья используют инъекцию рассола, что способствует образованию начальных зон накопления рассола в сырье, т.е. предварительного разрыхления.
Для мелкокускового сырья такая технология неприемлема, поэтому посол и разрыхление сырья осуществляли за счет электромеханического воздействия. Мелкокусковое сырье тумблировали в емкостях с горизонтальной осью вращения (под углом 0...350), имеющих лопасти на внутренней поверхности. При этом куски сырья трутся друг о друга, о внутреннюю поверхность барабана и лопасти, участвуют в сложном планетарном движении. Достигнув верхней точки, они падают с высоты. В результате соударений сырье подвергается механическим деформациям, приводящим к повышению давления в местах контакта, что обеспечивает фильтрационный перенос рассола. Возникающие периодические сокращения и расслабления тканей сырья при воздействии импульсного электрического тока влияют на процесс перераспределения посолочных веществ так же, как и при механическом воздействии. Под действием импульсного электрического тока в сырье поддерживается водосвязывающая способность на высоком уровне. При посоле в условиях электромеханических воздействий количество связанной влаги возрастает.
Посол сырья, выполняемый в условиях электромеханической обработки, позволяет получить необходимую окраску продукта при пониженной дозе нитрита в рассоле. Герметичная упаковка соленых продуктов задерживает окисление, создает условия для снижения дозировки нитрата и получения более стабильной окраски. Поэтому формование изделия осуществляли в термостойкую пленку. В соленых продуктах жизнеспособность бактерий прекращается лишь при концентрации соли более 12%. Эффект ферментативных процессов повышается при посоле с применением электромеханических воздействий.
Третий опыт. С использованием лабораторного электромеханического мясомассажера исследовали влияние формы сигналов низкочастотного импульсного тока на продолжительность массирования мясного сырья. Результаты исследования показали, что продолжительность накопления посолочных веществ в мясе при однотактном волновом импульсном токе составляет 2,8 ч, а при других формах импульсов - 3,0...3,3 ч, в базовом варианте -4ч (рис. 4.15) [24].
