Диффузионно-осмотическое накопление и распределение посолочных веществ. Независимо от способа посола посолочные вещества проникают в мясо диффузионным путем через систему пор и капилляров, пронизываю­щих ткани, и осмотическим путем через вну­тренние и внешние мембраны, покрывающие мышечные волокна.

Наряду с диффузией соли в ткани мяса происходит диффузия из тканей воды и растворимых составных частей продук­та. Движущей силой посола как диффузионно­го процесса является разность концентраций соли в рассоле и сырье.

Диффузионные процессы в мясе подчиня­ются второму закону диффузии:

Диффузионно-осмотические процессы при посоле продолжаются до тех пор, пока концентрация соли в продукте не будет приближена к концентра­ции соли во внешнем растворе. Так как при диффузии ионов соли в мясо они должны преодолевать мембраны клеток, может возникать так называ­емый баланс Доннана. Он заключается в том, что в клетках имеются ионы, которые не могут диффундировать наружу из мембраны (например, альбу­мин с излишним отрицательным или положительным зарядом). В результа­те этого концентрация соли вне клеток выше, чем в пределах клеток. Раз­ность концентраций существенно снижается при значении pH 5,3-5,8, когда количество излишних зарядов незначительно. В состоянии полного покоя для системы рассол-продукт устанавливаются различные градиенты концен­трации: в рассоле, между рассолом и продуктом и внутри продукта, как это показано на рис. 13.1.

Уровень концентрации соли в продукте тем значительнее, чем выше концентрация рассола вблизи по­граничного слоя. Поэтому вес факторы, воздействие которых приводит в той или иной степени к перемешиванию рассола, т.е. к уменьшению толщины погранич­ного слоя, вызывают ускорение процесса посола. К ним в первую очередь относятся механическое перемешивание рассола, турбули- зация движения рассола, исполь­зование механических колебаний (вибрация, ультразвук) и др. Дли­тельность процесса проникнове­ния посолочных веществ в толщу продукта можно определить по следующему уравнению:

где t-продолжительность посола (диффузии), сутки;

d — постоянная величина, равная 1,08;

h — глубина проникновения посолочных веществ в продукт, м

(для однородного сырья h = Н/2, где Н — толщина продукта, м);

D — коэффициент проникновения вещества в ткань продукта, м²с ‘;

с_р — концентрация вещества в рассоле, %;

сn — концентрация вещества в ткани на глубине h, %.

При посоле измельченного мяса (колба­сного фарша) с водой или без добавки воды баланс диффузии достигается относительно быстро, причем растворенные вещества равно­мерно распределены в объеме мяса, поскольку мембраны не представляют трудностей для их проникновения.

Если мясо погружают в раствор соли в не­разрушенном виде (куски, окорока и т.д.), что распространено при получении цельномышеч­ных соленых изделий, то обмен веществ требу­ет более длительного срока, который зависит от ряда факторов. К ним от­носятся, как это видно из формулы, концентрация рассола, размер частей мяса, степень проницаемости тканей, температура и др.

Повышение концентрации соли в рассоле интенсифицирует обменную диффузию. Однако при посоле мясопродуктов применение рассолов высокой концентрации ограничено, так как ухудшаются качественные показатели про­дукта из-за неравномерности распределения соли по толщине продукта, из­лишней солености и слишком плотной консистенции в поверхностном слое.

Повышение концентрации соли на поверхности продукта более эффек­тивно при использовании интенсивного перемешивания с помощью вибра­ционных воздействий. Наиболее приемлемые технологические результаты получают при использовании вибрационного воздействия с частотой 200 Гц и с амплитудой 0,5 • 10^-4м. Мокрый посол при сочетании вакуума и вибра­ции позволяет сократить продолжительность процесса на 30-40 % при хо­рошем качестве изделий.

Резко сокращает период посола уменьшение толщины сырья, т.к. про­должительность диффузии прямо пропорциональна квадрату глубины про­никновения h. В связи с этим рассол вводят непосредственно внутрь сырья путем инъекции с образованием начальных зон накопления посолочных ве­ществ на относительно небольших расстояниях друг от друга, или за счет уменьшения толщины сырья, что не всегда возможно выполнить, учитывая требования к размерам и форме готовых изделий.

Величина сопротивления, которое оказывают ткани продукта диффу­зионному потоку, характеризуется коэффициентом проникновения D. В большинстве случаев мясные продукты многослойны, причем каждый из ви­дов тканей отличается по проницаемости. Проницаемость мышечной, соеди­нительной и жировой тканей соотносятся примерно как 8:3:1. Наимень­шей проницаемостью для соли обладает кожа, что необходимо учитывать при посоле шкур и изделий из свинины в шкуре. Увеличение значения коэффи­циента проникновения возможно путем выделения из сырья соединительной и жировой ткани, разрыхления морфологической структуры с помощью ме­ханических воздействий, электростимуляции, ферментной обработки.

Процесс посола свинины протекает на 20-25 % быстрее, чем у говяди­ны, что обусловлено разницей в прочности мышечной ткани.

Пригодность мяса к посолу зависит и от степени окисления мяса, пока­зателем которого является pH. Хорошо окисленное мясо имеет открытую структуру, т.е. межклеточное пространство открыто для проникновения по­солочных веществ. Плохо окисленное мясо (например DFD) обнаруживает закрытую структуру и диффузия соли происходит хуже. При высоком pH, кроме того, уменьшается бактерицидное действие нитрита и ухудшается цветообразование. Поэтому при изготовлении ветчинных изделий рекомен­дуется контролировать значение pH и использовать мясо с рН>6,0.

Степень автолиза также влияет на проницаемость тканей. Диффузия со­ли в мясо является оптимальной, когда мясо, посоленное мокрым способом созревает до достижения pH ^ 5,8. Это связано с тем, что при посмертных процессах происходит освобождение молочной кислоты при распаде глико­гена и структура мяса «открывается» для диффузии солей, в то время как до наступления посмертного окоченения существует «закрытая» структура.

Повышение температуры рассола также повышает коэффициент прони­кновения за счет термодиффузии, хотя при этом возникает угроза микроби­альной порчи. Целесообразно проводить посол охлажденного сырья в те­плом рассоле.

Фильтрационное распределение посолочных веществ. Применение метода шприцевания и других способов ускорения диффузионных процес­сов не исключают достаточно продолжительной (3-5 суток) выдержки сырья, что удлиняет и разрывает технологиче­ский цикл, требует охлаждаемых производ­ственных помещений. Сократить длитель­ность посола до нескольких десятков часов можно путем использования активных меха­нических воздействий: тумблирования, масси­рования, механической тендеризации.

Возможность столь резкой интенсифика­ции процесса распределения посолочных ве­ществ, особенно в предварительно проинъекцированном сырье, обусловлена тем, что механические воздействия обеспечивают не только ускорение диф­фузионного обмена и равномерное распределение посолочных веществ, но и создают градиент давлений, от которого зависит фильтрационный перенос рассола в мясе.

Процесс распределения рассола и его компонентов при приложении ме­ханических воздействий происходит по закону нестационарной фильтрации. При однонаправленном воздействии этот процесс описывается выражением:

Движущей силой процесса фильтрации служит возникающий при меха­ническом воздействии градиент давлений. Значения коэффициента пьезо­проводности при прочих идентичных условиях больше соответствующих значений коэффициента диффузии, что и объясняет ускорение массообмена при посоле в условиях механических воздействий. Коэффициент пьезопро­водности зависит от проницаемости тканей, вязкости рассола, параметров механического воздействия (р, г ).

Изменения массы мяса и потери растворимых веществ. Одновре­менно с перераспределением соли между рассолом и продуктом происходит и перераспределение воды, которое вызывает изменение влажности и массы продукта. Это имеет важное технологическое значение, так как влияет на выход, сочность, консистенцию и вкус готовых изделий.

В зависимости от концентрации рассола и продолжительности процесса может происходить как обезвоживание, так и обводнение мяса.

При посоле сухой солью за счет влаги продукта на его поверхности об­разуется насыщенный рассол, который частично участвует в солевлагообмене, частично стекает, что приводит к обезвоживанию продукта.

Направление обмена воды при мокром посоле зависит от концентрации рассола. В насыщенном рассоле (плотность в пределах 1200 кг/м³) мясо сна­чала обезвоживается, а затем обводняется, но незначительно. При посоле в рассолах слабой концентрации (плотность в пределах 1000 кг/м³) наблюда­ется обводнение, что обеспечивает повышенную сочность и выход продукта.

Количество переходящих из мяса в рассол веществ зависит от их свойств, условий посола (продолжительности, количества и концентрации рассола) и структуры продукта. Потери водосолерастворимых белковых ве­ществ, частицы которых имеют относительно большие размеры, происходят через открытые поры и капилляры и из клеток с поврежденными оболочка­ми. В связи с этим величина белковых потерь при посоле зависит от пол­ноты обескровливания мяса и степени разрушения тканей. В рассолах вы­сокой концентрации растворимые в них белки денатурируют и коагулируют.

Этот процесс сопровождается укрупнением белковых частиц, снижением их растворимости и подвижности. Поэтому с уменьшением концентрации рас­сола потери белков уменьшается.

Потери других (небелковых) экстрактивных веществ подчинены диффу­зионным закономерностям. По мере накопления их в рассоле скорость пе­рехода этих веществ в рассол из мяса снижается. Этим обосновывается воз­можность многократного использования рассола.

Отказ от классических методов мокрого, сухого и смешанного посола и переход на шприцевание с последующей механической обработкой позволяет почти полностью исключить потери.