Технологический процесс производства мяса и мясопродуктов сублимационной сушки состоит из следующих основных операций: отбор и предварительная обработка сырья; замораживание; сублимационная сушка; упаковка высушенных продуктов.
В зависимости от сырья и его предварительной (до сушки) обработки продукты сублимационной сушки могут быть использованы в пищу непосредственно после восстановления или после кулинарной обработки восстановленного продукта. Качество мясопродуктов сублимационной сушки зависит от исходного сырья, условий и режимов его технологической обработки, условий хранения и восстановления.
Отбор и предварительная обработка сырья. Физико-химические, биохимические и структурно-механические свойства исходного сырья обусловливают качество и пищевую ценность высушенного продукта, а также особенности технологии его консервирования. При оценке мяса и мясопродуктов как объектов консервирования методом сублимационной сушки наиболее важное значение имеют количественное содержание влаги и характер ее связи с материалом, тканевый состав мяса, глубина развития автолитических превращений.
Содержание влаги в продукте и прочность ее связи с материалом обусловливают продолжительность сушки и энергетические затраты на процесс обезвоживания материала. Количественное соотношение свободной и связанной влаги может меняться при изменении коллоидных свойств и структуры продукта. Измельчение, добавление солей, изменение pH, тепловая обработка— все это может привести к изменению форм связи влаги с материалом.
Соотношение мышечной, соединительной и жировой тканей мяса предопределяет свойства и биологическую ценность высушенного продукта, влияет на ход сушки и регидратации. Повышенное содержание соединительной ткани в мясе снижает его пищевую ценность и отражается на скорости и равномерности его обезвоживания в процессе сублимационной сушки. Наличие плотной соединительной ткани и хрящей затрудняет выделение влаги при сушке кусочков мяса и замедляет процесс их регидратации.
Высокое содержание жировой ткани в мясе, поступающем на сублимационную сушку, может привести к пониженной скорости сушки и уменьшению количества влаги, воспринимаемой высушенным мясом при его регидратации, так как в период испарения остаточной влаги не исключена возможность расплавления жира и уменьшения в связи с этим свободного сечения пор.
Окислительные превращения жиров на стадии хранения высушенного мяса могут значительно ухудшить его органолептические показатели и снизить питательную ценность. Нежелательные изменения в результате накопления продуктов окислительного превращения жиров могут быть особенно значительны в свином мясе и мясе птицы, в жирах которых содержится большое количество непредельных жирных кислот.
При подготовке мяса к сушке естественное соотношение тканей можно изменить жиловкой, в ходе которой выделяют крупные включения жировой и соединительной тканей. Для сублимационной сушки наиболее подходящим сырьем является мясо молодняка, содержание жира в котором невелико, а соединительная ткань обладает меньшей механической прочностью.
Свойства высушенного мяса зависят также от уровня развития автолитических процессов в сырье. Для получения мяса с достаточно высокой водосвязывающей способностью и удовлетворительной консистенцией на сублимационную сушку следует направлять сырье, продолжительность автолиза которого при температуре 0—2°С должна составлять не менее 4 сут.
При сушке парного мяса для предотвращения гликолиза в процессе регидратации высушенного продукта в него необходимо вводить хлорид натрия.
Предварительная обработка мяса включает следующие основные операции: расчленение туши на части, отделение костей, выделение крупных соединительнотканных образований и жира, сортировка жилованного мяса. В зависимости от вида готового продукта мясо можно затем подвергать измельчению, посолу, тепловой обработке.
Мясо и мясопродукты перед сублимационной сушкой нарезают на ломтики, дольки, кубики и т. и. В зависимости от вида продукта нарезка и измельчение проводятся до или после тепловой обработки или после замораживания (сырое мясо). Предварительное измельчение сырья обеспечивает увеличение поверхности испарения, облегчает возможность создания одинаковой высоты слоя продукта. Кроме того, измельчение и последующее перемешивание позволяет достичь однородности многокомпонентных материалов и облегчит введение в продукт добавок. При нарезке мяса на куски необходимо учитывать расположение морфологических элементов. Для повышения скорости миграции влаги в процессе сушки и регидратации линия разреза должна по возможности проходить под прямым углом к направлению мышечных волокон. Целесообразна нарезка мяса в форме кубиков, так как отпадает необходимость подбора сырья с учетом направления мышечных волокон, сокращается продолжительность процесса сушки и обеспечивается достаточно равномерное обезвоживание материала.
Для наиболее полного использования мякотных частей туши целесообразно сочетать производство мяса сублимационной сушки в кусках и в виде фарша. При этом отрубы спинной и задней частей туши, содержащие много мякоти, следует направлять на изготовление мяса в виде кусков, а остальные, за исключением пашины, грудинки, зареза, передней и задней голяшек, использовать для приготовления фарша, к которому добавляют как составную часть мясную крошку, полученную при распиловке на куски мясных блоков.
Введение различных веществ в сырье на стадии его предварительной обработки может быть связано с обогащением продукта питательными веществами, улучшением органолептических показателей продукта (вкуса, запаха, цвета, консистенции), повышением стабильности свойств белков и липидов высушенного продукта при хранении.
Проведенные в МТИММПе исследования свидетельствуют о перспективности сублимационной сушки комбинированных мясных рубленых полуфабрикатов. Введение в мясное сырье растительного и молочного белка позволяет направленно регулировать состав и свойства мясопродуктов сублимационной сушки, увеличивает продолжительность их хранения, способствует интенсификации процесса сушки.
Задачи тепловой обработки могут быть связаны с достижением полной или частичной кулинарной готовности продукта, повышением содержания в нем сухих веществ, инактивацией тканевых ферментов, уничтожением вегетативных форм микроорганизмов. Предварительная тепловая обработка сырья существенно влияет на условия проведения последующих процессов— замораживания и сублимационной сушки.
Изменение состояния клеточных мембран и соединительнотканных прослоек при тепловой обработке мяса влияет на интенсивность и характер миграции влаги при замораживании, сушке и регидратации продукта. Так, влияние скорости замораживания на продолжительность сушки, темп и полноту регидратации высушенного продукта выражено в отношении вареного мяса в значительно меньшей степени, чем сырого. Процесс обезвоживания вареного мяса можно вести при более высоких температурах продукта на стадии удаления остаточной влаги, так как в этом случае опасения, связанные с возможностью денатурации мышечных белков, отпадают.
Исследования показали перспективность использования в качестве предварительной тепловой обработки мяса СВЧ- нагрева.
Применение микроволновой энергии обеспечивает практически одновременный нагрев продукта по всему объему. При этом продолжительность тепловой обработки по сравнению с традиционным способом варки сокращается примерно в 8—10 раз. Вследствие отсутствия контакта продукта в процессе тепловой обработки с промежуточным теплоносителем уровень содержания экстрактивных веществ в мясе при СВЧ-нагреве практически не меняется. Менее выраженные . постденатурационные изменения мышечных белков и сокращения потерь летучих компонентов, в процессе обезвоживания обеспечивают более высокое качество высушенных мясопродуктов, подвергнутых предварительной термообработке микроволновой энергией.
Замораживание. Условия замораживания влияют как на качество высушенных продуктов, так и на длительность процесса сушки. Наименьшие изменения свойств мяса наблюдаются при быстром замораживании. Однако быстрозамороженное сырое мясо обезвоживается медленнее, что является результатом образования кристаллов льда внутри мышечных волокон, вследствие чего водяной пар должен преодолеть сопротивление сарколеммы. Увеличение продолжительности сушки приводит к более глубоким изменениям мяса, которые неизбежны при этом процессе. Скорость понижения температуры для замораживания сырого мяса 1—2°С/ч.
Для увеличения скорости сушки и равномерности обезвоживания различных кусков нарезать замороженное мясо лучше поперек мышечных волокон. Это должно учитываться при формировании блоков перед замораживанием: мясо следует укладывать в форму так, чтобы мышечные волокна располагались примерно в одном направлении. Замороженные блоки нарезают иа куски в помещении с минусовой температурой ленточными пилами, дисковыми ножами или другими приспособлениями. При замораживании измельченного мяса его укладывают плотно в форму или шприцуют в оболочки. После замораживания формованное измельченное мясо режут на куски установленной величины. Во время укладки мяса на противни, загрузки сублиматора и вакуумирования системы температура поверхности продукта должна быть минусовой.
Сублимационная сушка. Оптимальный режим сушки должен обеспечивать высокое качество продукта при максимальной интенсивности процессов. Во время сублимационной сушки могут происходить денатурационные изменения белковых веществ, сопровождающиеся понижением их растворимости и уменьшением ферментативной активности. В результате денатурационных изменений понижается водосвязывающая способность мяса. При жестких режимах сушки вследствие изменения содержания свободных функциональных групп может наблюдаться смещение pH в кислую сторону, изменение цвета мяса в результате развития реакций меланоидинообразования. Характер и глубина изменений свойств мяса зависят от температуры материала при обезвоживании и продолжительности процесса. Для получения обезвоженного мяса достаточно высокого качества около 80—90% влаги должно быть удалено при отрицательной температуре в центральной зоне материала, поэтому температура в глубине образца в период сублимации влаги должна быть в пределах —10—20°С.
Для качества продукта решающее значение имеют условия проведения сушки на стадии удаления остаточной влаги: максимальная температура и продолжительность пребывания продукта при повышенной температуре. Продолжительность заключительного периода сушки зависит от свойств продукта, режима обезвоживания и заданного уровня остаточной влаги. Для предотвращения развития реакции меланоидинообразования при хранении высушенного продукта содержание в нем влаги должно составлять 2—5%.
В зависимости от характера предварительной обработки и продолжительности сушки допустимая температура мяса и мясопродуктов в период удаления остаточной влаги 40—90°С.
Упаковывание и хранение. При неблагоприятных условиях хранения качество обезвоженных продуктов снижается вследствие развития в них различных химических процессов. Изменения азотистых веществ и липидов могут привести к уменьшению водосвязывающей способности мяса, ухудшению консистенции, изменению цвета, вкуса и запаха. Вероятность нежелательных изменений учитывается при отборе сырья и его предварительной обработке, установлении степени обезвоживания, при выборе упаковки и условий хранения.
Основными причинами нежелательных изменений свойств обезвоженных продуктов являются окислительные превращения и развитие реакций меланоидинообразования. Вследствие высокой пористости площадь контакта веществ, входящих в состав сухого остатка, с внешней средой велика, что усиливает развитие окислительных процессов. Эти процессы сопровождаются изменениями коллоидных свойств белков, в результате чего продукт становится более жестким и менее сочным. Окисление гемовых пигментов приводит к изменению цвета мяса. Накопление продуктов окисления липидов неблагоприятно отражается на вкусе и запахе продукта и снижает его биологическую ценность. Окисляются также и некоторые витамины. Характер и интенсивность развития окислительных процессов в обезвоженных продуктах зависят от их свойств, продолжительности контакта с кислородом и от температуры хранения.
Изоляция продуктов от кислорода воздуха не исключает развития в них процессов, которые связаны с меланоидиновыми реакциями. Продукт теряет естественную окраску, приобретает бурый оттенок, снижает способность продукта к гидратации, ухудшает его консистенцию, появляются посторонние запахи и привкус. Эти изменения зависят от природы продукта и содержания в нем редуцирующих сахаров. Интенсивность реакций возрастает при увеличении влагосодержания продуктов, закладываемых на хранение, а также при повышении температуры хранения. Присутствие кислорода воздуха, стимулирующего образование карбонильных соединений, также ускоряет развитие реакций меланоидинообразования.
Повышение содержания влаги до 8% в сыром обезвоженном мясе приводит к значительному изменению состояния белков и уменьшению водосвязывающей способности мяса уже в первые месяцы хранения продукта. При повышении температуры хранения до 40 °С указанные изменения обнаруживаются уже в первый месяц хранения. Так как эти изменения в значительной мере связаны с воздействием кислорода воздуха, необходимо предохранить продукт от контакта с воздухом при выгрузке и упаковке. Поэтому перед выгрузкой рекомендуется впускать в сублиматор инертный газ, а продукт упаковывать в непроницаемую тару.
Тара должна обеспечить изоляцию продукта от кислорода воздуха, предохранить от сорбции влаги, потери аромата и проникновения посторонних запахов. При выборе упаковки должна быть предусмотрена защита продуктов от действия света и механического повреждения. В настоящее время в качестве тары используют жестяные банки и полимерные пленки. Достаточно хорошая герметичность достигнута при использовании комбинированных материалов из алюминиевой фольги и полимерных пленок. После заполнения тары продуктом производят вакуумирование, затем в нее вводят азот и герметизируют. Целесообразно упаковывать продукт в герметической камере, заполненной азотом. В нее продукт попадает из сублиматора без соприкосновения с атмосферным воздухом. При отсутствии таких камер азот следует вводить после сушки непосредственно в сублиматор.
Восстановление. Перед использованием высушенных продуктов в пищу их подвергают регидратации (обводнению). Количество влаги, воспринимаемой мясом при восстановлении, зависит от исходных свойств продукта, условий замораживания, сушки и хранения и составляет примерно 90—95% содержания воды в исходном продукте. Скорость и степень регидратации увеличиваются в присутствии электролитов и веществ, смещающих pH среды. Хорошие результаты получены при обводнении мяса в водном растворе 1—2%-ного хлорида натрия, содержащего 0,1—0,15% пирофосфата натрия или 0,3% бикарбоната натрия. Для устранения присущей обезвоженному мясу повышенной жесткости восстановление целесообразно проводить в растворах протеолитических ферментов. Вследствие пористой структуры мяса растворы этих ферментов быстро и равномерно распределяются по всему объему.
Для восстановления продукты погружают в воду или растворы веществ, улучшающих органолептические показатели и пищевую ценность. Продолжительность восстановления в зависимости от свойств продукта колеблется от 5—10 до 20—30 мин. При восстановлении сырого мяса температура жидкости, в которой происходит восстановление, не должна превышать 40 °С. Мясо и мясопродукты, прошедшие перед сушкой тепловую обработку, можно восстанавливать в горячей воде. При восстановлении измельченного мяса к нему добавляют воду из расчета доведения влажности до исходного уровня.