Введение рассолов в сырьё осуществляют тремя способами:

- через кровеносную систему;

- уколами в мышечную ткань;

- безыгольными инъекторами.

Посол через кровеносную систему весьма трудоемок, хотя и эффективен при обработке мясокостного сырья, используемого в виде отдельных отрубов (передние и задние окорока, полутуши). Введение рассола осуществляют через бедренную артерию в окороке и плечевую в лопатке по специальным схемам с помощью полой иглы наружным диаметром 3-4 мм, внутренним 2 мм и длиной - 50-60 мм, имеющей центральное отверстие в торце. Рассол вводят под давлением 2-3 х 105 Па в количестве от 6 до 16% к массе сырья. Продолжительность введения рассола при каждом уколе 2-4 сек. О завершении процесса щприцевания судят по появлению из вены чистого рассола.

Данный метод не получил массового распространения в отрасли в связи с:

- высокой трудоемкостью и невозможностью автоматизировать процесс;

- необходимостью использования сырья с гарантированной степенью обескровливания и сохранности сосудов. Для этого при первичной обработке свиней, мясо от которых предназначается для посола через кровеносную систему, надо соблюдать ряд условий. Необходимо накладывать путовую цепь на заднюю ногу ниже пяточной кости непосредственно за копытом, обеспечить полное обескровливание. Не допускать порезов, особенно плече-лопаточных и заднетазовых частей с наружной и внутренней сторон, повреждений задней аорты, проходящей вдоль позвоночника.

После удаления внутренних органов следует сделать продольный разрез задней аорты и разветвить ее на две части. В результате разреза у каждой бедренной артерии остается конец продольно разрезанной задней аорты. При ветеринарном осмотре необходимо аккуратно разрезать малые поясничные мышцы в продольном направлении, не допуская порезов мышц окороков. Тазобедренную и плечелопаточную части полутуши, имеющие порезы или кровоподтеки, для посола через кровеносную систему не используют.

- потребностью засольщиков с высокой профессиональной подготовкой, знанием анатомии животных;

- значительной длительностью процесса распределения рассола и созревания сырья, которая может достигать 12-15 суток;

- невозможностью применения многокомпонентных рассолов и, в частности, рассолов, содержащих белковые препараты, так как последние не могут диффундировать через стенки кровеносных сосудов.

После проведения шприцевания через кровеносную систему отруба, как правило, перед термообработкой обрабатывают по следующим вариантам:

- натирают солью, выдерживают 1 сутки, затем заливают рассолом (40-50% к массе) и выдерживают 6 суток, после этого укладывают в штабель и оставляют для стекания рассола и созревания в течение 9-10 суток;

- заливают рассолом (50% к массе) и выдерживают 3 суток при 12-15 °С. Затем производят стекание в течение суток при 0-4 °С и выдержку на созревании 3 суток;

- кратковременное массирование отрубов (20 мин.) с последующей выдержкой на созревании.

Рис. 53.Схемы уколов при шприцевании свиных окороков и полутуш: а - заднего; б - переднего; в - беконная полутуша; цифрами обозначены точки уколов.

Посол шприцеванием в мышечную ткань производят с помощью латунных или никелированных пустотелых перфорированных игл длиной 150-160 мм, внутренним диаметром - 1,5 мм, наружным - 3 мм. Отверстия для выхода рассола (диаметром - 1 мм) располагаются на равном расстоянии друг от друга по спирали иглы или диаметрально. Введение рассола в отруба осуществляют, как правило, по специальным схемам (рис. 53).

Таблица 18

Количества рассолов стандартного состава, рекомендуемые для введения в сырьё при производстве некоторых видов цельномышечных мясопродуктов

В бескостное сырье рассол шприцуют с шагом введения игл 10-30 мм.

Рекомендуемые количества введения шприцовочных рассолов в различные виды цельномышечных мясопродуктов представлены в таблице 18.

Ручное шприцевание одноигольным инъектором значительно проще, чем посол через кровеносную систему, более интенсивно, однако, не дает гарантий в равномерности распределения посолочных веществ в сырье.

Таблица 19

Многоигольное инъецирование позволяет: получить равномерное распределение посолочных веществ в сырье; увеличить количество вводимого рассола до 60-100% к массе мяса и строго контролировать его количество; в сочетании с массированием и тумблированием удержать весь рассол (табл. 19).

В современных технологиях, основанных на применении многокомпонентных рассолов (посолочные вещества, фосфаты, соевые белковые изоляты, каррагинаны и т.п.), количество рассола, удерживаемого сырьем после массирования, может составлять 100-200%.

- D - наибольший диаметр области;

- L - наибольшая длина области;

- а - характеристика формы области.

Рис. 54. Модель области первоначального распределения веществ, инъецируемых в мышечную ткань:

Результаты многолетних исследований проф. Большакова А.С. и Борескова В.Г. свидетельствуют о том, что непосредственно после шприцевания рассол сосредоточен в начальной зоне (рис. 54), размеры которой увеличиваются с повышением давления рассола и зависят от состояния структуры сырья.

Механизм процесса последующего перераспределения рассола в сырье можно описать следующим уравнением:

где: - Р - давление рассола в мясе, Па;

- t - продолжительность шприцевания

- ж - коэффициент пьезопроводности, м2c-1

- х - координата, измеряемая от отверстия иглы, через которое истекает рассол до рассматриваемой точки, м.

Коэффициент пьезопроводности рассчитывают по формуле:

где: - L - определяющий размер шприцуемого образца, м;

t_n - промежуток времени, в течение которого рассол проходит путь от отверстия истечения до рассматриваемой точки,с.

Значения ае в условиях обычного шприцевания находятся на уровне 2,-1 х 10-10 м2/c.

Важной характеристикой обрабатываемого сырья является его проницаемость для шприцуемого рассола (К). Проницаемость мяса для рассола при шприце-вании определяется из уравнения:

где: - Q - расход рассола при шприцевании через поперечное сечение шприцуемого образца (м2), кг/с;

m - вязкость рассола, н с/мг;

L - определяющий размер шприцуемого образца, м;

Р - давление шприцуемого рассола, Па;

r - плотность рассола, кг/м3.

Увеличение проницаемости сырья для рассола может быть также достигнуто за счет:

- применения механической (ножевой, игольной) тендеризации и/или массирования мяса перед шприцеванием;

- разрыхления структуры сырья путем введения в него газов одновременно (или параллельно) с рассолами;

- применения электромассирования, т.е. обработки кусков парного сырья, нашприцованного рассолом, импульсным электрическим током (напряжение - 220V, частота - 50 Гц) со скважностью 0,4-0,6 с в течение 8-20 мин., что приводит к существенным изменениям структуры мяса, перераспределению компонентов рассола, ускорению биохимических процессов. Показано, что последовательное использование электро- и механического массирования в значительной степени ускоряет процесс созревания: величина рН у сырья в итоге достигает уровня 5,6-5,7 через 4 часа обработки, в то время как при традиционных условиях посола - через 12-18 часов;

Таблица 20

Типы

- обработки сырья протеолитическими ферментами.

Конструктивно иглы, используемые для шприцевания мясного сырья (табл. 20), подразделяют на:

- полые с центральным отверстием;

- полые перфорированные;

- бинарные, состоящие из двух трубок (через внутреннюю подается рассол; через наружную - воздух, углекислый газ - разрыхляющие структуру сырья);

Рис. 55 - Профиль трубчатых игл с режущей кромкой.

- трубчатые с режущей кромкой разного профиля на внешней поверхности иглы (рис. 55).

Два последних типа дают возможность одновременно проводить тендеризацию мяса.

Промышленные шприцы-инъекторы также разделяют на;

- ручные, механизированные и автоматизированные;

- одно- и многоигольчатые;

- с жестким или телескопическим креплением игл.

При этом в процессе шприцевания сырье может находиться в свободном или зафиксированном (прижатом) состоянии, при атмосферном давлении либо в условиях вакуума; введение рассола производится в мясо с одной стороны либо одновременно сверху и снизу; при обычном (около 0,1 МПа) либо повышенном (более 0,3 МПа) давлении.

В некоторых устройствах процесс шприцевания совмещен с тендеризацией и массированием сырья.

Рис. 56. Ручной шприц Vacona (Германия).

Принимая во внимание значительное количество моделей шприцов и многообразие их конструктивных решений в таблице 21 приводятся основные характеристики лишь некоторых видов устройств для шприцевания рассолов.

Рис. 57. Шприц посоленный марки ШП-1 (Россия).

---

Таблица 21

Основные характеристики поселочных шприцев

На рис. 56-57 представлен общий вид ручных шприцов, а также схема рабочего органа многоигольчатых инъекторов (рис. 58-61).

---

Рис. 58. Рабочий орган многоигольного шприца Dorit (США).

---

Рис. 59. Схема инъектора марки P1162 HV фирмы Сторк Протекон.

---

1 - коллектор;

2 - поршень;

3 - игла для шприцевания;

4 - полость в коллекторе;

5 - обратные клапаны;

6 - канал для подвода рассола.

60. Схема многоигольного шприца (США):

---

1 - площадка для пресса;

2 - рабочий стол;

3 - днища емкости для рассола;

4 - уплотнительный слой;

5 - иглы для шприцевания;

6 - емкость для рассола;

7 - коллектор;

8 - шток;

9 - устройство для стерилизации;

10 - сальник; 

11 - канал;

12 - пружина.

Рис. 61. Схема многоигольного шприца (Франция)

---

Принцип действия многоигольчатых шприцов можно рассмотреть на нескольких примерах.

1 - станина;

2 - приемный лоток;

3 - конвейер;

4 - шприцевальная головка.

Рис. 62. Многоигольчатый шприц ФШУ для посола мясного сырья:

В частности, отечественный шприц марки ФШУ (рис. 62) состоит из станины, пластинчатого конвейера, шприцовочной головки, снабженной 39 инъекторными иглами, электромеханического привода, пускорегулирующей и подающей рассольной систем. Устройство работает следующим образом. На горизонтальный ленточный конвейер помещают обрабатываемое сырье, которое поступает в зону шприцевания, где над конвейером расположен держатель для поддержания игл в вертикальном положении. Иглы расположены на расстоянии 10-20 мм друг от друга. Между держателем и лентой конвейера смонтирована горизонтальная плита со множеством отверстий, расположение которых соответствует расположению игл. Шприцовочный рассол из накопительной емкости насосом через пропускной клапан подается к иглам. При опускании держателя игл начинает перемещаться горизонтальная плита, и только когда она коснется поверхности мяса, иглы входят в него, после чего открывается клапан и осуществляется шприцевание рассолом под давлением около 1 МПа. Нашприцованное мясное сырье конвейером подается в накопительную тележку. Производительность установки - до 2000 кг/час.

На рис. 60 приведена схема многоигольчатого шприца (США). Продукт подается к станции шприцевания конвейером с пульсирующим движением. В момент остановки конвейера продукт плотно прижимается к нему подпружиненными пластинами, закрепленными на шарнире, после чего коллектор с иглами опускается, иглы входят в продукт. Через отверстия, имеющиеся в иглах, в мясо нагнетается рассол, затем коллектор поднимается в верхнее положение, и конвейер делает следующий шаг. Иглы шприца телескопические, и, если конец иглы натыкается на кость, игла входит в коллектор, что предотвращает ее поломку. В полостях коллектора соответственно иглам помещены поршни. Полости коллектора соединены с трубой, подводящей рассол по каналам, в которых помещены подпружиненные обратные клапаны. Иглы входят в продукт не вертикально, а под углом, что обеспечивает более равномерное распределение рассола в продукте. Все механизмы шприца приводятся в действие от одного электродвигателя через систему передач, обеспечивающих последовательность движения и синхронизацию отдельных узлов.

Конструкция шприцовочной головки (рис. 61), разработанной во Франции, дает возможность обеспечить равномерное распределение рассола в сырье без его потерь. Достигается этот эффект следующим образом. Сырьё укладывают в раму рабочего стола, смонтированного на площадке пресса. Над столом расположена емкость для рассола, внутри которой находится коллектор с полыми шприцевальными иглами. Концы их пропущены через отверстия для рассола в днище емкости. Уплотнительный слой предупреждает его просачивание через зазоры между иглами. Коллектор укреплен на неподвижном полом штоке, проходящем внутрь емкости через сальник и отверстие в крышке. Рассол поступает в иглы по каналу. Емкость для рассола может скользить вдоль штока, перемещаясь по вертикали, и отжимается снизу вертикальной пружиной. После укладки продукта механизм подъема стола прижимает мясо к днищу и начинает поднимать коробку. При этом поверхность продукта выравнивается, и шприцевальные иглы вонзаются в него. По достижении ими заданной глубины подъем стола автоматически прекращается. Одновременно включается рассольный насос, и рассол через отверстия в стенках игл нагнетается в мясо. В крышке емкости для рассола предусмотрены отверстия, над которыми могут быть установлены устройства для стерилизации рассолов.

Рис. 63. Схема распределения рассола при шприцевании сырья многоигольчатый шприцем с двумя наклонно направленными блоками игл.

Оригинальное технологическое решение реализовано фирмой "Inject-Star Twin-62", представляющее собой два наклонно установленных блока игл (рис. 63). Каждый блок работает независимо от другого, что позволяет инъецировать в мясное сырье два вида многокомпонентной жидкости за один проход и обеспечивает создание более мелкоячеистой сетки начальных зон макрораспределения инъецируемых жидкостей и в дальнейшем более быстрое их микрораспределение. Производительность установки - 8-10 т/час.

Применение многоигольчатых насадок при шприцевании позволяет существенно интенсифицировать процесс первоначального накопления посолочных веществ в мышечной ткани. При этом важное значение приобретают такие характеристики, как расстояние между отверстиями перфорированной иглы и иглами в многоигольчатой насадке.

Оптимальное расстояние между отверстиями перфорированной иглы составляет 20 мм, причем рекомендуемое давление рассола на выходе должно быть в пределах 1-1,5 х 10⁶ Па.

Формула для расчета расстояния (S) между иглами в многоигольчатой насадке для шприцевания мяса рассолом имеет вид:

где d - усредненный диаметр начальных зон накопления рассола, м;

t - продолжительность посола, час;

DTK - коэффициент проникновения хлористого натрия в ткань, мг/час;

Ср - концентрация хлористого натрия в рассоле, %

См - концентрация хлористого натрия в соленой мышечной ткани, %;

m - опытная величина, характеризующая состояние мышечной ткани перед посолом.

Применение данной формулы дает возможность определить оптимальные параметры посола мяса в зависимости от его исходных свойств, концентрации рассола и т.д.

Особое влияние на характер накопления рассола в мясе при шприцевании оказывает давление рассола. С увеличением давления происходит увеличение размеров зон начального накопления. Повышение давления инъецирования при соответствующем подборе расстояний между иглами и отверстиями в перфорированной игле позволяет при инъецировании рассола достичь более равномерного его распределения. Эмпирическая зависимость среднего диаметра зоны накопления от давления инъецирования имеет следующий вид:

где d - средний диаметр зоны накопления, м;

n - опытная величина, характеризующая состояние мышечной ткани;

Рк - величина предельно-допустимого давления рассола, Па;

Рр - используемое давление рассола, Па. В последние годы все большее развитие получает применение инжекторов типа "sprey", иглы в которых оснащены отверстиями (от 11 до 14 штук) малых диаметров (0,4-0,6 мм), а рассолы нагнетаются под давлением 8-12 атм.

К преимуществам данного способа инъецирования следует отнести:

- возможность введения в сырье от 5 до 100% рассола;

- практическое отсутствие потерь рассола за счет вытекания из сырья после окончания процесса шприцевания;

- дозирование рассола происходит лишь после того, как иглы полностью проникли в мясное сырье и остановились в нижней точке;

- возможность инъецирования многокомпонентных рассолов с высокой вязкостью или содержащих диспергированные ингредиенты (включая белковые препараты, каррагинаны, крахмалы, эмульсии и т.п.).

Применение sprey-инжекторов позволяет за счет пульверизационного эффекта существенно повысить степень равномерности распределения рассола по объему сырья, ускорить процесс созревания, улучшить органолептические (сочность, внешний вид, консистенция, цвет) и технологические (выход - на уровне не ниже 140%) показатели готовой продукции. Принципиальные отличия в механизме инъецирования рассолов при стандартных (А) и распылительных (Б) условиях шприцевания представлены на рисунке 64.

Рис. 64. Принципиальная схема процесса инъецирования рассолов и их распределения при традиционном (1, 2, 3, 4, 5) и распылительном (6, 7, 8, 9, 10) способах посола мясного сырья.

1. Иглы проникают в мясо, инъецируя рассол.

 

2. Иглы продолжают инъецирование, образуя зоны накопления рассола.

 

3. Остановка игл; дальнейшее поступление рассола.

 

4. Начало выхода игл из сырья;

 

5. Полный выход игл; истечение части рассола из сырья.

 

6. Иглы проникают в мясо без инъекции рассола.

 

7. Иглы полностью погружаются в сырье без инъецирования рассола.

 

8. Распыление рассола через микроотверстия игл после их остановки в нижней позиции (фиксатор).

 

9. Начало выхода игл из сырья; рассол равномерно распределен в мясе.

 

10. Полный выход игл; истечение рассола отсутствует.

Необходимо также отметить, что многоигольчатые инжекторы с убирающимися иглами и распыляющим принципом введения рассолов комплектуются автоматическими самоочищающимися фильтрами, легко подвергаются мойке и дезинфекции.

Необходимо отметить, что при использовании размороженного сырья, и особенно говядины, целесообразно перед введением рассола в мясо подвергнуть его кратковременному (20-30 мин) массированию.

Применение массирования перед шприцеванием мяса рассолом обеспечивает увеличение размеров зоны его первичного накопления (F) параллельно с увеличением продолжительности механической обработки (т). При этом

где: - F0 - площадь осевого сечения начальной зоны накопления рассола в исходном сырье, м2;

- t1 - длительность массирования сырья перед шприцеванием, с;

- a, b - постоянные коэффициенты, зависящие от параметров массирования; для охлажденного мяса (72 час. созревания), при коэффициенте загрузки массажера - 0,5 и угловой скорости вращения n=5,0 рад/с; а=5,6 х 10-9 с-2 и b=5,5 х 10-5 с-1.

Особое значение при посоле методом шприцевания имеет дозирование рассола, поскольку содержание соли в конечном продукте существенно сказывается на его качественных характеристиках. Применение весов при шприцевании и расходомеров позволяет контролировать этот процесс.

Струйное инъецирование мясного сырья производится игольным под давлением более 0,3 МПа (при обычном шприцевании менее 0,1 МПа) и безыгольным методами. Последний, осуществляемый интенсивным гидромеханическим струйным воздействием на мякотную ткань, ускоряет не только посол, но и созревание мяса. Процесс гидромеханического воздействия заключается в "пробивании" мышечной ткани на некоторую глубину высокоскоростной струёй жидкости, приобретающей свойства иглы.

Получение данного эффекта достигается при истечении рассола под давлением (20-30 МПа) через сопловое отверстие диаметром 0,2-0,4 мм со скоростью до 160 м/сек. Для сравнения произведем оценку характеристик процессов шприцевания при разных способах (табл.22).

Таблица 22

Струйный (безыгольный) способ инъецирования рассолов применим как для бескостных, так и костных мясопродуктов; при этом установлено, что проникновение вводимых в сырьё (посолочных веществ, многокомпонентных рассолов) сопровождается их внедрением внутрь мышечных волокон, что сказывается на изменении микроструктуры мышечной ткани, структурно-механических свойств, водо-связывающей способности и выхода готовой продукции.

Струйным способом можно вводить растворы:

- посолочных веществ;

- протеолитические ферменты;

- белковые суспензии и гидролизаты;

- суспензии бак. культур.

Расстояние между инъекциями не должно превышать 20*10-3 м по "шахматной" схеме.

Инъецирование корейки необходимо проводить со стороны мышечной ткани и шпика (в боковую грань корейки), окороков - со стороны мышечной ткани и шкурки (встречное направление струй). При посоле всех видов мясопродуктов насадка прижата к продукту.

Результаты исследований свидетельствуют о проникновении струи не только в межволоконное пространство (как при игольном способе), но и внутрь мышечного волокна. Такой характер распределения рассола способствует увеличению выхода готовой продукции на 2-2,5%; кроме того, струи оказывают тендеризирующее действие на структуру ткани.

Конструктивно безыгольные инъекторы приводятся в действие пружинами, пневматическими, гидравлическими и электрическими устройствами и др. Наибольшее распространение получили безыгольные инъекторы с пружинным приводом.

Рис. 65. Конструкции сопловых насадок: а - сферическая; б - с щелевой вставкой; в - с винтовой вставкой.

Конфигурация сопловых насадок также существенно различается. В частности, в США предлагается использование трех типов насадок (рис. 65). Сферическая форма сопла (рис. 65 а) исключает повреждение мышечной ткани в момент нажатия на продукт и не приводит к разрыву целостной структуры мяса. Радиус закругления сопла больше радиуса ее цилиндра. Геометрические размеры сопла: диаметр - 9,8 мм, радиус закругления - 5 мм, диаметр отверстия сопла - 0,39 мм, длина сопла - 2,4 мм. Предложены также два вида вставок: щелевая (рис. 65 б) для формирования компактных струй при инъецировании раствора через шкурку и винтовая (рис. 65 в) для большего рассеивания потока при введении его в мышечную ткань.

Введение рассолов струйным методом предпочтительно осуществлять серией трехимпульсного воздействия (длительность - 0,1с с периодом повторения - 0,1 с).