Сушка является завершающим этапом технологического цик­ла производства сырокопченых, сыровяленых, варено-копченых колбас и соленокопченых изделий из свинины. Цель сушки — путем понижения влажности и увеличения относительного содер­жания поваренной соли и коптильных веществ в мясопродуктах повысить их устойчивость к действию гнилостной микрофлоры.. Кроме того, увеличивается содержание сухих питательных ве­ществ в единице массы готового продукта, улучшаются условия его хранения и транспортирования.

Если при обезвоживании варено-копченых колбас процесс не осложняется какими-либо сопутствующими явлениями, кроме некоторых потерь коптильных веществ во внешнюю среду, то при всей кажущейся внешней простоте сушка сырых (сырокоп­ченых, сыровяленых) колбасных изделий относится к числу наи­более сложных технологических процессов. На протяжении поч­ти всего периода сушки в продукте происходят сложные физико­химические и биохимические изменения, вызываемые тканевыми ферментами и микроорганизмами (созревание колбас). При этом наблюдается разрушение первоначальной клеточной струк­туры мышечной ткани и образование однородной, монолитной структуры, присущей готовому изделию.

Как известно, деятельность ферментов и развитие микрофло­ры тесно связаны с наличием достаточного количества влаги и с концентрацией в ней электролитов (хлорида натрия). Поэтому развитие деструкции, структурообразования и общее состояние микрофлоры (в частности, степень отмирания нежелательных бактерий) главным образом зависят от хода обезвоживания продукта, т. е. его интенсивности и распределения влажности внутри батона.

В свою очередь, характер развития структурообразования и связанные с этим величина усадки и изменение влагопроводно- сти материала существенно влияют на интенсивность внутренне­го переноса влаги. При относительно больших размерах высу­шиваемого колбасного батона это влияние приобретает значение решающего фактора, определяющего возможности интенсифи­кации процесса сушки.

Формирование структуры колбас. Монолитная структура, свойственная готовому продукту, начинает формироваться с мо­мента наполнения фаршем оболочки и происходит в период осадки, копчения и сушки продукта. Изменяющиеся условия на протяжении этих технологических стадий существенным образом влияют на специфику формирования структуры. При обезвожи­вании на основе конденсационных связей образуется простран­ственный структурный каркас вследствие агрегирования белков, которые выходят из структуры волокон во внешнюю среду в ре­зультате их механического и ферментативного разрушения.

Взаимосвязь между степенью ферментативной деструкции, уровнем структурообразования и скоростью обезвоживания за­ключается в том, что низкий уровень ферментативной деструк­ции приводит к уменьшению выхода белкового компонента в непрерывную фазу (растворы белков и электролитов), в связи с чем ухудшается вторичное структурообразование и падает скорость обезвоживания системы. С повышением уровня фер­ментативной деструкции указанные процессы протекают более интенсивно. Увеличению выхода в непрерывную фазу белковых веществ способствует также рост концентрации поваренной соли в системе.

Величина скорости сушки обратно пропорциональна уровню водосвязывающей способности продукта и зависит от величины pH среды, наличия концентрации и определенных свойств электролитов’непрерывной фазы, степени изменения первона­чальной структуры белковых частиц — количества и активности гидрофильных центров. Характер действия ионов различных солей на взаимодействие полярных групп белковых молекул может проявляться в интенсификации процесса взаимоблоки- рования гидрофильных центров с одновременным уменьшением способности белков к гидратации и усилением процессов их коагуляционного взаимодействия. При этом возможно техноло­гически направленное снижение величины водосвязывающей способности белковых веществ с возрастанием доли свободной и слабосвязанной влаги на основе введения в мясной фарш ве­ществ-коагулянтов, допущенных к использованию в пищевой промышленности, например ионов Са в виде раствора хлорида кальция.

Таким образом, формирование структуры готового продукта складывается из противоположно направленных процессов фер­ментативной деструкции и вторичного структурообразования,протекающих на фоне обезвоживания продукта. Присутствие коагулянтов в фарше ускоряет процесс вторичного структуро­образования, снижает степень гидратации белков и создает условия для возрастания доли свободной влаги в продукте, тем самым способствуя ее более эффективной эвакуации при сушке.

Роль показателя pH фарша. Одним из основных технологи­ческих условий производства является снижение значения pH до величины, близкой к изоэлектрической точке белков мяса (в интервале 5,1—5,5). Данный диапазон pH предопределяет снижение уровня водосвязывающей способности фарша, созда­ет лучшие условия для взаимодействия белковых частиц и фор­мирования монолитной структуры готового продукта, является оптимальным для образования нитрозопигментов, ответственных за интенсивность окраски сырых видов колбас. От величины pH фарша зависит характер развития микроорганизмов и коли­чественное накопление продуктов их метаболизма.

В свою очередь, снижение величины pH фарша во время созревания является следствием как автолитических процессов, так и активного развития молочнокислых форм микроорганиз­мов с накоплением молочной кислоты.

Роль микрофлоры в процессе созревания-сушки колбас. Ус­тойчивость к микробиальной порче сырокопченые и сыровяленые колбасы приобретают в результате обезвоживания и селектив­ного развития микрофлоры. В фарше колбас, поступающих на сушку, встречается большое количество разнообразных микро­организмов, которые лишь частично желательны и необходимы для протекания процесса созревания колбас в нужном направ­лении. В условиях постепенного обезвоживания фарша, увели­чения концентрации соли и снижения величины pH количествен­но-видовой состав микрофлоры существенно изменяется. В пер­вые дни сушки тормозится рост грамотрицательных бактерий на. фоне беспрепятственного роста молочнокислых бактерий и микрококков. В конце сушки грамотрицательные бактерии пол­ностью отмирают, а количество молочнокислых микроорганиз­мов после достижения максимума несколько снижается. Жиз­неспособность молочнокислых форм микроорганизмов объясня­ется и.х кислото- и солеустойчивостью, способностью развиваться в широком диапазоне температур при относительно низком со­держании влаги.

При сбраживании сахара, находящегося в фарше, микроор­ганизмами образуются молочная, уксусная, пировиноградная и муравьиная кислоты, накопление которых способствует как снижению величины pH, так и подавлению роста грамотрица­тельных. в том числе патогенных, микроорганизмов. При этом повышается активность молочнокислых, липолитических и протеолитических микроорганизмов и микрококков, участвую­щих в ферментативном гидролизе белков и триглицеридов с образованием летучих жирных кислот, карбонильных соедине­ний и свободных аминокислот.

Благоприятную трансформацию микрофлоры и ее фермен­тативную активность в процессе созревания-сушки можно регу­лировать и направлять за счет введения в состав исходного фарша специальных бактериальных препаратов и добавок.

Формирование вкусоароматических характеристик колбас. Количественное накопление вкусоароматических веществ и степень выраженности аромата и вкуса сырокопченых и сыро­вяленых колбас непосредственно связаны как с глубиной разви­тия ферментативных процессов при созревании-сушке, так и с деятельностью микрофлоры. Наличие у этих видов колбас спе­цифического запаха и вкуса обусловлено в основном присутст­вием карбонильных соединений (альдегиды, кетоны), соеди­нений со смешанными функциями (альдегидо- и кетокислоты), серосодержащих компонентов (меркаптаны и др.), органиче­ских кислот, фенолов, спиртов, эфиров. При этом только сово­купность этих соединений создает присущий готовому продукту вкусоароматический «букет».

Выраженность отдельных оттенков аромата и вкуса зависит от вида соединений, их количества, пороговой концентрации. Наиболее интенсивным ароматом обладают альдегиды и соот­ветствующие им кислоты, спирты и эфиры. Летучие жирные кислоты, имеющие в составе углеродной цепи 8—10 атомов С, обладают также выраженной интенсивностью запаха, что поз­воляет коррелировать процесс формирования аромата и вкуса колбас с количеством образовавшихся летучих жирных кислот. Кроме них, на вкусоароматические характеристики существенно влияют молочная кислота как продукт ферментативного рас­щепления углеводов и Сахаров, а также пептиды и свободные аминокислоты, образующиеся в результате протеолитических изменений белков под действием собственных ферментов мяса и ферментов микробиологического характера. В сырокопченых колбасах указанные процессы протекают на фоне проникнове­ния коптильных веществ дыма (фенолы и др.) в толщу батона, что придает им своеобразный вкус и аромат.

Формирование окраски колбас. Особенности механизма формирования окраски сырокопченых и сыровяленых колбас определяются наличием относительно невысоких температур ведения процесса, постепенным снижением влагосодержания, ростом концентрации поваренной соли и присутствием денитри­фицирующих бактерий.

Выраженность окраски колбас зависит от степени влияния этих факторов на способность находящегося в фарше нитрита натрия восстанавливаться до оксида азота с последующим об­разованием нитрозомиоглобина или гемоглобина, преобразую­щихся в стабильные соединения хромогена розово-красного цвета.

Невысокая температура ведения процесса и постепенное увеличение концентрации поваренной соли ингибируют актив­ность естественных ферментных систем, что оказывает негатив­ное влияние на реакцию цветообразования. Сдвиг pH в кис­лую сторону в ходе созревания-сушки несколько ускоряет процесс цветообразования.

В этих условиях важная роль принадлежит микрофлоре, со­держащейся в фарше колбас. В частности, микрококки, обла­дая высокой способностью восстанавливать нитрит, сбраживать углеводы, редуцировать молочную кислоту и образовывать каталазу, позволяют регулировать процессы ароматообразования и стабилизации окраски.

Мясной фарш как объект сушки. По коллоидно-физическим свойствам фарш сырокопченых и сыровяленых колбас, как и многие пищевые продукты, относится к классу капиллярно­пористых коллоидных тел, для которых характерны наличие разнообразных форм связи влаги с материалом и явления на­бухания и усадки стенок капилляров при их обводнении н обез­воживании. Размеры и форма капилляров, пустот и пор в фар­ше зависят также от истинной формы частиц мясной ткани и шпика, процентного их соотношения друг к другу, взаимного расположения и распределения во всей его массе, от избыточ­ного давления при наполнении фарша в колбасную оболочку, от консистенции мясной части и шпика.

В процессе сушки мясной фарш изменяет свои первоначаль­ные свойства. Эти изменения обусловлены удалением жидкости из тела и сопровождаются нарушением ее связи с телом, на что затрачивается определенная энергия, характеризующая форму связи влаги с веществом. Согласно схеме П. А. Ребиндера, построенной на основе учета энергии связи с материалом, все формы связи делятся на три большие группы: химическая связь (ионная и молекулярная связь); физико-химическая связь (адсорбционная и осмотическая связь) и физико-механи­ческая связь (связь в микро- и макрокапиллярах, структурная связь).

Для уточнения характеристики форм связи влаги с материа­лом и определения кинетики последовательного удаления вла­ги различных форм и видов связи в процессе сушки проводится анализ изотерм сорбции исследуемого продукта. Изотермы сорбции описывают состояние динамического равновесия между влажностью материала и относительной влажностью окружаю- щего воздуха. Максимальная влажность, которая может быть достигнута материалом путем сорбции влаги из воздуха при его полном насыщении водяным паром, т. е. при ср = 1, называ­ется гигроскопической. Влажностное состояние материала при его влагосодержании, равном гигроскопическому или меньшим его, называется гигроскопическим. Для этого состояния мате­риала характерна связь влаги в виде мономолекулярной, поли- молекулярной адсорбции и связь влаги в микрокапиллярах. Состояние материала при влагосодержании боль­ше гигроскопического называется влажным состоянием. Для этого состояния характерна осмотическая связь влаги и связь влаги в макрокапиллярах (г>10 ⁵ см).

На рис. 99 представлены изотермы сорбции-десорбции для составных частей фарша и самого фарша сырокопченых колбас.

Увеличение со­держания жира в мясе затрудняет доступ диполей воды к гидрофильным центрам белковых молекул, ослабляя молекулярноситовое поле гидрофильных центров. Из этого следует, что при одинаковых режимных параметрах обезвоживания ско­рость сушки будет выше у колбас, имеющих в своем составе больше свинины и шпика.

Для определения форм связи удаляемой из мясного фарша в процессе сушки влаги необходимо учитывать технологические особенности производства сырых видов колбас. На сушку сы­рокопченые колбасы поступают с влажностью 70—80%, а иногда и несколько более 100% к сухому веществу. Влажность сыровяленых колбас, не подвергавшихся копчению, достигает 120—150%. Сушка заканчивается, когда влажность продукта снижается примерно до 40% к сухому веществу. Таким образом, конечная влажность готового продукта является больше его равновесной гигроскопической влажности, и формами связи влаги, удаляемой в процессе сушки, являются связь влаги в макрокапиллярах и осмотическая связь.

При сушке колбас в производственных условиях наблюда­ется существенное различие в содержании влаги (в 1,5 раза и более) между внешним и внутренним слоями колбасного батона. При этом влажность внешнего слоя становится меньше равновесной гигроскопической влажности и к указанным фор­мам связи удаляемой влаги добавляется связь влаги в микро­капиллярах внешнего слоя.

Внутренний и внешний влагоперенос. Разность парциальных давлений водяного пара на поверхности колбасного батона и в окружающей среде вызывает диффузию пара в направлении от поверхности продукта к потоку воздуха, определяя внешний влагоперенос в процессе сушки. В результате внешнего влаго- переноса создается градиент влажности внутри колбасного батона, благодаря которому начинается перемещение влаги из внутренних, более влажных слоев, к внешним.

В условиях мясоперерабатывающих предприятии сырые ви­ды колбас сушат в кондиционируемых помещениях. Разность температур приточного воздуха и воздуха, выходящего из помещения, невелика (0,5 — 1,5°С). Температура продукта до­статочно быстро (по сравнению с общей продолжительностью процесса) сравнивается с температурой камеры. Если прене­бречь колебаниями температуры при загрузке и выгрузке про­дукта из сушильной камеры, то для инженерного расчета влагоперенос при сушке колбас приближенно можно рассмат­ривать как изотермический процесс.

Коэффициент диффузии влаги уменьшается по мере сниже­ния влажности фарша как вследствие усадки продукта, так и из-за увеличения в нем доли более прочно связанной влаги. Причем для внешнего слоя он оказывается в 3—4 раза меньше, чем для внутренних слоев. Как было выяснено ранее, основны­ми формами связи удаляемой влаги в продукте являются макрокапиллярная и осмотическая. Осмотический влагоперенос прямо пропорционален градиенту осмотического давления, ко­торое является функцией влагосодержаиия тела, и имеет- значительно меньшую скорость в сравнении с молярным дви­жением жидкости под действием капиллярных сил, тем самым лимитирует общий поток влаги в продукте. В свою очередь, молярный перенос жидкости в макрокапиллярах прямо пропор­ционален квадрату их радиуса.

Потенциалом внутреннего переноса влаги при изотермиче­ском режиме, к которому приближается режим сушки колбас, является градиент влагосодержании внутри образца. Из этого следует, что для ускорения процесса сушки надо увеличивать градиент влагосодержании, тем самым интенсифицируя внут­ренний влагоперенос. Однако снижение влагосодержаиия внеш­него слоя приводит к замедлению процесса сушки вследствие его уплотнения и повышения гидравлического сопротивления переносу влаги.

Специфика сушки сырых видов колбас, характеризуемая легкостью образования пересушенного поверхностного слоя, требует вести процесс таким образом, чтобы создать внутри продукта дополнительную движущую силу переноса влаги, например в виде температурного градиента, одинаково направ­ленного с влажностным в результате охлаждения поверхности продукта. Вследствие эффекта термовлагопроводности (пере­мещение влаги по направлению потока тепла) это позволило бы повысить скорость внутреннего влагопереноса и уменьшить пересушивание внешнего слоя.

Получение температурного градиента, одинаково направлен­ного с влажностным, возможно при неизотермическом ведении процесса .сушки, когда температура воздуха в камере ациклично меняется с большей на меньшую. Такие, режимы сушки назы­ваются .осциллирующими. Возможно также получение температурного градиента, одинаково направленного с влажностным, при постоянной температуре воздуха в сушильной камере;вследствие избирательного цикличного' нагрева продукта энергией сверхвысоких частот.

Для облегчения проникновения влаги через колбасную обо­лочку, обладающую ограниченной паропроницае.мостью, и при­легающий к ней уплотненный слой продукта целесообразно ис­пользовать сушку в вакууме, позволяющую создать перепад парциальных давлений водяных паров по обе стороны уплот­ненного внешнего слоя и колбасной оболочки.

Перенос водорастворимых веществ. Перемещение жидкостк, в процессе сушки и ее испарение с поверхности продукта со­провождается переносом водорастворимых веществ и концент­рацией последних в зоне испарения жидкости. Вследствие этого возникает градиент их концентрации, направленный от центра к периферии продукта. Концентрация соли во внешних слоях продукта способствует интенсификации переноса осмотически связанной влаги из внутренних слоев. При сушке соленых из­делий рост концентрации соли во внешнем слое может приве­сти к выпадению кристаллической соли на поверхности. Поэто­му перед копчением и сушкой их вымачивают.

В ходе сушки во внешнем слое перераспределяются коп­тильные вещества в результате их проникновения в централь­ную часть продукта и уноса их с поверхности окружающим воз­духом. В центральную часть продукта коптильные вещества переносятся с незначительной скоростью, что не обеспечивает концентрации, достаточной для получения бактерицидного эф­фекта.

Техника сушки. Колбасы и копчености сушат в сушильных камерах, снабженных кондиционерами для поддержания тре­буемых параметров воздуха. Колбасы раз­вешивают на вешалах, которые размещают в несколько ярусов в зависимости от высоты помещения, или на рамах. Между батонами оставляют промежутки, достаточные для свободной циркуляции воздуха. Расстояние между ярусами 0,6 м, от пола до нижнего яруса 1,2 м, от верхнего яруса до потолка 0,2—0,4 м. Средняя продолжительность сушки зависит от вида из­делия. Сырокопченые колбасы сушат 25—30 сут, а иногда до 90 сут, варено-копченые — 5—10 сут до влажности  30—40%, полукопченые — 0,5—2 сут до влажности 40—50%. Полукоп­ченые колбасы направляют на сушку в том случае, если влаж­ность этих колбас выше допустимой, а также когда они пред­назначены для длительного транспортирования.

Обычно в производственных условиях поддерживать требуе- мыезаемпературы и относительную влажность воздуха, по все­му объему сушильной камеры не представляется возможным, пак как движение воздуха в сушилках значительно только вбли­зи воздуховодов. Поэтому скорость сушки колбас, находящихся в середине зала (застойные зоны), во много раз отстает от ско­рости сушки колбас, расположенных вблизи окон воздуховодов. Кроме того, подача и выгрузка продукта  осуществляются не­равномерно, а термовлажностные параметры партий колбас, загружаемых в сушильную камеру, отличны от тех же пара­метров колбас, уже находящихся в ней. Измерения, произве­денные сотрудниками ВНИИМПа в сушилках Московского мясокомбината, показали, что температура колебалась в преде­лах 10—19 °С, а относительная влажность воздуха от 44 до 90%. Различие влажности по высоте достигало 10% и более.

Между тем установлено, что даже при сравнительно неболь­ших отклонениях параметров воздуха по объему сушильной камеры длительность сушки изменяется в пределах 7 сут. В связи с этим на практике во избежание ухудшения качества продукции и удлинения сро­ков сушки возникает необходимость перевешивания колбасных батонов, что вызывает непроизводительные затраты труда.

Ввиду неэффективного массообмена в процессе сушки про­исходит пересушивание изделий, вызванное необходимостью высушить в достаточной степени внутренние слои колбасного батона что снижает выход и качество готового продукта.

В последнее время наметились тенденции по совершенство­ванию традиционных режимов и техники сушки колбас. На Московском мясокомбинате введен в строй завод по производ­ству сырокопченых колбас производительностью 24 т в смену, построенный по проекту Гипромясо. Завод оснащен автоматизи­рованным коптильным оборудованием, подъемниками и штабелерами для перемещения рам с колбасой от подъемников в сушильную камеру и установки их в ней рядами по три рамы по высоте. Снизу и сверху каждого ряда расположены воздухо­воды для подачи воздуха. С целью усред­нения термовлажностных параметров среды в сушилке направ­ление подачи воздуха периодически изменяется на противопо­ложное. Для снижения негативного влияния загрузки и выгруз­ки продукта на параметры воздушной среды в камере послед­няя разделена на отсеки по четыре ряда рам в каждом.

Полностью исключить влияние операций по загрузке и вы­грузке продукта и обеспечить рациональные термовлажностные параметры воздуха в процессе сушки позволяют агрегатированные автономные сушилки камерного типа вместимостью  0,6; 1,6 и 3,2 т (по готовому продукту). Камеры собираются из щитовых панелей и снабжаются установками тепловлажностной обработки воздуха. Система может работать с полной рециркуляцией воздуха или с добавлением наружного воздуха до 10%.

В камераХ предусмотрено канальное реверсивное воздухора,опре­деление. Процесс сушки автоматизирован по температуре (Г=н = 285 К) и снижающейся относительной .влажности воздуха. Относительная влажность, количество циркулирующего воздуха, а также его направление на проти­воположное изменяются согласно заданной программе.

Во МТИММПе разработан процесс осциллирующей вакуум­ной сушки сыровяленых колбас с использованием СВЧ-энергоподвода. Колбасные изделия, находящиеся , в вакууме, циклич­но нагреваются с помощью СВЧ-энергии. Между циклами их выдерживают в вакууме в условиях радиационного охлажде­ния, причем по мере высушивания изделий глубина вакуума и температура нагрева изделий увеличиваются. Процесс сушки длится около 5 сут. Для обеспечения качественных показателей готового продукта в исходный состав фарша вводят многоком­понентную смесь (углеводы, хлорид кальция, аскорбиновая кислота, смесь бактериальных культур) с целью ускорения ферментативного созревания на стадии осадки-конвектнвной сушки (в течение 10—12 сут), предшествующей обезвоживанию ускоренным, способом.

Солено-копченые мясопродукты, изготовляемые из свинины, сушат (вялят) до конечного содержания влаги, не превышаю­щего 45% к массе продукта. Продолжительность этого процесса составляет для шейки и филея 10 сут, грудинки (при отгруз­ке)— I, окорока сибирского— 5—7, окорока тамбовского и во­ронежского (для длительного транспортирования) — 3, окорока советского — 2 сут.