Процесс массирования является разновидностью интенсивного перемешивания и основан на трении кусков мяса друг о друга и о внутренние стенки аппарата. При этом по сравнению с тумблированием обработка в массажерах протекает в более мягких условиях и, следовательно, более продолжительна.

По этим причинам в массажерах предпочтительно обрабатывать сырьё с относительно мягкой консистенцией.

Явления, имеющие место при массировании и тумблировании, весьма близки, и сущность их заключается в:

- разрыхлении морфологической структуры сырья, разрушении мембран и повышении их проницаемости, что обеспечивает ускорение процесса проникновения и перераспределения посолочных веществ и улучшение структурно-механических свойств мяса;

- активизации тканевых ферментов, что интенсифицирует процессы созревания сырья;

- разрыве мышечных волокон и выходе миофибриллярных белков, что предопределяет рост водосвязывающей способности; кроме того, образующийся при массировании на поверхности кусков мяса липкий слой, состоящий из раствора солерастворимых белков и обрывков мышечных волокон, является связующим, обеспечивая адгезионное взаимодействие и монолитность реструктурированных изделий типа ветчины вареной в форме и оболочке, говядины прессованной и т.п. после окончания термической обработки и охлаждения.

Основные аспекты этих процессов детально рассматривались нами в разделах "Созревание мяса" и "Тумблирование".

Скорость посола, степень созревания и изменение технологических свойств сырья зависят от ряда факторов (табл. 24), к числу которых в первую очередь следует отнести:

Таблица 24

Влияние вида и состояния сырья на скорость посола при массировании:

- характеристики исходного сырья (вид, морфологический состав и структуру); период автолиза, уровень рН - особенно при работе с мясом PSE и DFD; соотношение мышечной, соединительной и жировой ткани; наличие или отсутствие предварительных операций тендеризации, шприцевания, ферментации; геометрические размеры кусков сырья и т.п.

- параметры механической обработки (тип массажера; принцип действия рабочего органа; скорость, продолжительность воздействия активной фазы; условия среды - без рассола, в присутствии рассола; при атмосферном давлении либо под вакуумом; с терморегулированием или без него; коэффициент загрузки).

В частности, установлено, что:

- при понижении величины рН сырья скорость его посола уменьшается: если для нормального мяса она условно составляет 1,0, то в мясе PSE и DFD она будет на 0,16-0,20 и 0,05-0,1 меньше и больше соответственно;

- общая продолжительность активной фазы механической обработки, позволяющая получить продукт хорошего качества (ВСС и ВУС, структурно-механические свойства, органолептические показатели), должна составлять 300-500 мин;

- для получения просоленного мяса с высокой ВУС и адгезионной способностью количество ударных воздействий рабочего органа аппарата на сырье за весь период посола должно составлять не менее 3000 для свинины и 6000 - для говядины;

- длительность посола зависит от геометрических размеров кусков мяса. Если длительность "просола" куска мяса толщиной 20 мм принять за единицу, то при увеличении или уменьшении толщины на 50% продолжительность посола будет увеличиваться или уменьшаться, соответственно, на 25-30%;

- общая продолжительность посола свинины (при прочих равных условиях) на 25-33% меньше периода, требуемого для "просола" говядины;

- мясо, полученное от молодых животных, независимо от вида (говядина, свинина), просаливается быстрее в среднем на 10-20%;

Исходя из вышеизложенных положений и используя обширные экспериментальные данные, специалисты ВНИИМП предложили методику и алгоритм расчета общей продолжительности процесса посола и созревания мяса (t0) в условиях механических воздействий, в котором учитываются как свойства сырья, так и параметры массирования (tа - активная фаза механических воздействий, N0 - общее число оборотов, Ц - количество циклов). При этом принимается, что общая продолжительность процесса посола и созревания мяса (tN) с величиной рН 6,0-6,1, полученного от молодых животных и толщиной куска 20 мм составляет для свинины 12 час. и для говядины - 16 час.

Тогда длительность процесса посола и созревания для сырья с любыми другими характеристиками можно определить по формуле:

где:

КрH - коэффициент, учитывающий величину рН мяса: КрH = -1,3 + 0,375 рН;

KB - коэффициент, учитывающий возраст (В) животного: KB = 0,967 + 0,0056 В;

Kd -коэффициент, учитывающий толщину (d) куска мяса: Kd = 0,4 + 0,03 d;

С учетом того, что продолжительность одного цикла (ta + tn) равна 60 мин., был разработан и предложен следующей алгоритм выбора режима посола в условиях механических воздействий (рис 76):

Таблица 25

Общая продолжительность посола и созревания мяса (t0) в зависимости от характеристики исходного сырья

- исходя из характеристик обрабатываемого сырья, оценивают продолжительность посола и созревания (t0) по формуле (1) или табл. 25.

- принимают, что общее количество оборотов за весь период механической обработки N0 3000.

Продолжительность общей активной фазы механической обработки рассчитывают, исходя из конструктивных особенностей устройств для механической обработки.

Если число оборотов вращения (n) емкости для посола и механической обработки мяса конструктивно определено, то задаются "п" и оценивают продолжительность общей активной фазы механической обработки (ta0):

- подсчитывают количество циклов за весь период посола (Ц):

при получении дробного числа округляют его в сторону до ближайшего целого числа;

- определяют по разности продолжительность фазы покоя(tn):

- уточняют t₀

Если число оборотов вращения емкости для посола и механической обработки мяса конструктивно определено в несколько вариантов, то для каждого варианта оценивают ta; tn; Ц; t0; n.

В случае если число оборотов вращения емкости для посола и механической обработки мяса конструктивно не определено, то задаются "ta0";

- определяют количество циклов за весь период посола (Ц); при получении дробного числа, округляют его в сторону до ближайшего целого числа;

- рассчитывают продолжительность активной фазы одного цикла "ta";

при получении дробного числа округляют его в сторону до ближайшего целого числа;

- определяют продолжительность фазы покоя "tn";

- уточняют t0;

- рассчитывают "n".

Таким образом имеется возможность достаточно точно определить необходимые параметры процесса механической обработки для конкретных видов сырья.

Унифицированные рекомендации по проведению процесса массирования представлены в табл. 26.

Таблица 26

По одной из предлагаемых классификаций все существующие типы массажеров можно конструктивно разделить на четыре группы:

- I группа - устройства, представляющие собой вертикальные емкости прямоугольной либо цилиндрической формы, оснащенные внутри вращающимися лопастями. К такому типу аппаратов можно отнести массажер фирмы "Armor-Inox-Sarl" (Франция), рабочий орган которого представляет собой (рис. 77) лопасти, выполненные в виде изогнутых пластин, тангенциально прикрепленных к валу под углом 15° и размещенных на валу на разных уровнях, причем одна относительно другой развернута на 120°. При вращении вала продукт подвергается воздействию не только лопастей, но и ребер, вмонтированных в каждом углу емкости.

Рис. 77. Массажер фирмы "Armor - Inox Sari" (Франция).

Другой тип массажера с плоскими вращающимися вокруг оси сплошными лопастями изображен на рисунках 78 и 79.

1 - емкость для мяса;

2 - вертикальная мешалка;

3 - привод мешалки.

Рис. 78. Установка для массирования мяса типа ДК-81:

 

 

Рис. 79. Комбинированная установка для перемешивания и массирования мяса типа VSM (Германия).

Достаточно распространены массажеры шнекового типа (рис. 80). При вертикальном положении шнека его вращение приводит к перемещению сырья вверх вдоль стенок емкости; в верхней точке куски мяса срываются с витков шнека, падают вниз и процесс массирования повторяется.

Рис. 80. Принцип действия массажера фирмы Сторк Протекон Б.В./Сторк Лангрен Б.В.

 

Рис. 81. Схема охлаждения шнека массажера фирмы Сторк Протекон Б.В./Сторк Лангрен Б.В.

Следует обратить внимание на то, что в данной конструкции в полости шнека предусмотрена циркуляция охлаждающей жидкости (рис. 81), что позволяет регулировать температуру сырья во время процесса массирования и, соответственно, уменьшить вероятность развития микрофлоры, что характерно для ведения процесса механической обработки мяса при обычных температурных условиях. Скорость охлаждения сырья при массировании в этом случае составляет в среднем 1 °С за 5-6 мин.

- II группа - представлена горизонтальными вращающимися барабанами, на внутренней поверхности которых закреплены лопасти и перемешивающие устройства различной конфигурации (рис. 82-84).

а) для работы в режиме "массированно";

б) для работы в режиме "массированно-перемешивание".

Рис. 82. Профиль и тип рабочих органов в массажере -смесителе МС 20/40/80 фирмы Jnject Star:

Рис. 83. Вакуум-массажер Mark-IV (фирма Challenge RMF - США).

 

Рис. 84 Вакуум-массажер "Double Helix" с охлаждением мяса (фирма Challenge RMF - США).

В частности, отечественный массажер УПМ-4 (рис. 85), предназначенный для механической обработки мякотного и мясокостного сырья (говядина, свинина, баранина, птица), представляет собой цилиндрическую емкость, на внутренней поверхности которой приварены две лопасти, расположенные под углом 3° к продольной оси.

Рис. 85. Массажер типа УПМ-4.

Контейнер-корпус оснащен съемной крышкой, штуцером вакуум-системы, подключен к пульту управления и двигателю, обеспечивающему вращение барабана. Геометрическая вместимость контейнера - 220 л. Частота вращения во время массирования - 10 об/мин; вращение осуществляется в обе стороны по заданному циклу. Продолжительность непрерывной работы по циклу от двух до восьми часов. Габаритные размеры /1760х760х1400/ мм. Масса - 200 кг.

- III группа массажеров - жесткозакрепленные в горизонтальной плоскости емкости, внутри которых вращается вал с лопастями или шнек.

- IV группа - массажеры цилиндрической формы или с коническим дном и внутренними ребрами жесткости, ось вращения которых составляет 40-60° (рис. 83, 84). При обработке сырья в устройствах данного типа куски мяса в нижней части емкости подвергаются сжатию, в верхней - растяжению. Чередование сжатия и растяжения оказывает эффективное воздействие на структуру мышечной ткани, поверхность кусков фактически не повреждается; при этом обеспечиваются лучшие условия для созревания сырья и формирования качественных характеристик готовой продукции.

Оценка влияния на сырьё характера механических воздействий, создаваемых в установках разного типа, свидетельствует о наличии различий как в скорости перераспределения рассола, так и в изменении технологических свойств мяса. В частности, исследования, выполненные на образцах предварительно нашприцованной рассолом (25% к массе сырья) говядины на трех типах массажерах, показали, что:

- в устройствах цилиндрического типа (с внутренними ребрами) после 3-5 мин обработки происходит полное впитывание рассола. После 10-12 мин. непрерывного массирования (скорость вращения барабана - 20 об/мин) поверхность мяса становилась липкой; после 30 мин. массирования на поверхности кусков появлялась белая пена; после 1 ч массирования слой пены покрывал всю поверхность мяса;

- в устройствах конусного типа (усеченный конус) изменения были аналогичными, однако сдвинутыми по времени: поверхность становилась липкой только после 20-22 мин. массирования; видимое образование пены отмечается после 1 ч массирования, а обильное образование пены - после 3 ч непрерывного массирования;

- в устройствах роторного типа либо в мешалках со спиральными лопастями полное впитывание рассола происходило после 12-15 мин. обработки; образование липкого слоя - через 30 мин., пена не образуется; после 1 ч массирования поверхность кусков сильно разволокняется, после 3 ч происходит разрыв кусков.

Изготовление из массированной на разных установках и при варьировании параметров процесса механической обработки говядины готовой продукции показало (табл. 27), что наилучший эффект в данном случае дает использование установки конусного типа (n=20 об/мин; угол наклона - 45 °С).

Таблица 27

Изменение выхода соленой говядины в зависимости от условий массирования мяса (Асланов Ю.И., 1983).

Кроме рассмотренных типов массажеров, имеются также весьма оригинальные по конструктивному решению устройства. В частности, в массажере фирмы "Soncini" (Франция), предназначенном для индивидуальной обработки крупных отрубов или кусков мяса в условиях предприятий малой мощности, сырьё помещают между тремя подвижными плитами (рис. 86), из которых большая размещена сверху, а малые - снизу. Верхняя плита шарнирно связана со штоком пневмоцилиндра и прижимает окорок к нижним плитам с постоянным усилием.

Рис. 86. Массажер фирмы "Soncini" (Франция).

Нижние плиты попеременно перемещаются в вертикальном направлении вверх и вниз с помощью кривошипно-шатунного или кулачкового механизмов, работающих от электродвигателя.

Характеристики наиболее распространенных в промышленности массажеров приведены в табл. 28.

 

Таблица 28

Основные характеристики некоторых видов массажеров

Существующие модели массажеров различаются не только по конструктивному исполнению, но и в зависимости от:

- частоты вращения рабочего органа (от 4 до 20 об/мин);

- характера обработки сырья, т.е. аппараты могут работать как в непрерывном, так и в циклическом режимах (массирование - 10-40 мин., отстой - 20-50 мин.);

- направления движения рабочего органа (одностороннее либо риверсионное после периода отстоя);

Выбор конкретных параметров механической обработки зависит от вида сырья и типа оборудования и, как правило, осуществляется на каждом предприятии индивидуально. С целью упрощения процесса оптимизации в данном разделе были изложены принципы, практические рекомендации и алгоритм решения этой достаточно сложной задачи.

Применение различных скоростей вращения барабана или рабочего органа обусловлено специфическими особенностями обрабатываемого сырья: мясокостное сырьё - массируют однократно при малых скоростях во избежании расслоения мышечной ткани, жира и костей; мякотное - в циклическом режиме для обеспечения развития при выдержке (отстое) ферментативных процессов созревания.

В некоторых конструкциях после отстоя сырья на выдержке предусмотрено вращение рабочего органа в направлении, противоположном применяемому на первом этапе. Чередование направления движения дает возможность увеличить степень равномерности обработки сырья.

В последнее время в отечественной и зарубежной практике стали широко применяться такие способы

обработки сырья, как тумблирование и массированно под вакуумом (0,25-0,5х105 Па).

Интенсифицирующее действие вакуумирования на процесс посола обусловлено растяжением и утончением мембран и оболочек, увеличением диаметра микрокапилляров, удалением из сырья воздушных и газовых пузырьков, что в совокупности обеспечивает более равномерное и быстрое проникновение и распределение посолочных веществ в мясе.

Кроме того, вакуумирование существенно снижает степень контакта продукта с кислородом воздуха, что улучшает цвет, аромат и вкус готовой продукции.

К преимуществам вакуум-механической обработки следует также отнести:

- более низкий уровень вероятной микробиологической обсемененности сырья, что предопределяет более высокую стабильность готовой продукции при хранении;

- отсутствие пенообразования на поверхности сырья;

- меньший выход белковых веществ из сырья в рассол;

- высокую монолитность и сочность готовой продукции;

- повышенный выход после термообработки.

Особенно эффективно применение вакуумирования при обработке говядины и конины.

Дальнейшим развитием данного процесса являются имеющиеся технико-технологические предложения по проведению вакуум-массирования в условиях чередования воздействий пониженного (вакуум) и повышенного (на уровне атмосферного) давлений в процессе механической обработки сырья, что может оказаться весьма эффективным при работе с костными отрубами.

Рассматривая вакуум-массирование, необходимо отметить, что в зависимости от вида используемого сырья и поставленных технологических задач этот процесс может быть в значительной степени модифицирован за счет совмещения его с другими операциями.

В частности, имеются примеры (фирма H.I.Lan-gren-Голландия) устройств для вакуум-массирования, в которых в процессе механической обработки одновременно происходит подшприцовывание кусков мяса рассолом и их игольная тендеризация. При этом сырьё, находящееся в вакуум-аппарате массажера, падает с определенной высоты на посолочные иглы, расположенные четырьмя группами по 76 штук в каждой, и в этот момент в кусок нагнетается точно дозируемое количество рассола. Процесс повторяется в течение первых 30 мин. массирования при каждом обороте рабочей емкости аппарата, причем кусок мяса массой 1 кг подвергается в среднем 145 уколам.

В течение 90 мин. обработки достигается, как правило, требуемая степень размягчения сырья и распределения рассола.

Как уже неоднократно отмечалось ранее, выбор способов посола, вида механической обработки, параметров технологического процесса и ассортимента изготовляемых цельно мышечных изделий во многом зависит от свойств исходного сырья и, в частности, от характера развития автолиза. С этой позиции, на наш взгляд, представляет значительный практический интерес предложенная Л.С.Кудряшовым схема дифференцированной переработки мясного сырья и мяса с признаками PSE и DFD , обеспечивающая направленное использование имеющихся в распоряжении специалиста технологических средств для получения высококачественной продукции.

Одновременно необходимо отметить, что в реальных производственных условиях с учетом имеющихся технических возможностей технологом могут быть выбраны разнообразные конкретные варианты и параметры процесса изготовления определенного вида мясопродуктов. В частности, применительно к производству цельно мышечных изделий из говядины некоторые из вариантов использования различных способов механической обработки и их сочетаний представлены на рис.

При проведении механической обработки сырья технологу следует иметь в виду некоторые специфические особенности в проведении процесса:

- коэффициент заполнения емкости массажеров не должен превышать 70%;

- наличие на поверхности крупнокускового сырья шкурки предотвращает чрезмерное разволокнение мышечной ткани, что является весьма характерным явлением при массировании и тумблировании и одно

временно обеспечивает увеличение выхода готового продукта (на 2-3%) после тепловой обработки по сравнению с изделиями, изготовленными из сырья, не содержащего шкурку;

- нет никакой необходимости выдерживать сырье после шприцевания до начала массирования;

- при применении многокомпонентных рассолов, содержащих соевые белковые изоляты и каррагинан, уровень введения рассолов может составлять от 20 до 100% к массе сырья; при этом для сохранения органолептических показателей следует использовать пищевые красители и усилители вкуса;

- при шприцевании следует вводить в сырьё не менее 2/3 от объема расчетного количества рассола - остальной можно добавить непосредственно в массажер. Однако при этом выход готовой продукции будет несколько ниже по сравнению с тем, что был бы получен при полном введении рассола в мясо шприцеванием перед массированием;

- не рекомендуется вести процесс массирования сырья при наличии в аппарате свыше 4-5% свободного рассола;

- в процессе массирования температуру сырья следует поддерживать на уровне 0±4 "С во избежание последствий микробиологического характера;

- чрезмерное увеличение продолжительности массирования (или тумблирования), сопровождаясь естественным увеличением нежности сырья, может приводить одновременно к таким негативным последствиям, как:

- повышенные потери отделяющейся влаги при последующей термообработке;

- появление резиноподобной консистенции;

- деструктурирование морфологических элементов сырья;

- наличие "размытого" текстурного рисунка на разрезе;

- увеличение уровня микробиологической обсемененности;

Таким образом, материалы, изложенные в данной главе, по нашему мнению, отражая современные теоретические представления о кинетике наиболее распространенных в отрасли процессов механической обработки сырья, о явлениях, происходящих при этом в мясе и, давая представление о имеющихся технических средствах, позволяют технологу осознанно и многопланово подойти к решению стоящих перед ним задач, связанных с повышением эффективности использования сырья, интенсификацией производства и улучшением качества готовых цельно мышечных изделий.