В Україні частка емульгованих ковбас(варені ковбаси, сосиски, сардельки, паштети, ліверні ковбаси і ін.) традиційно складає близько 60-65% від загального обсягу вироблених м’ясопродуктів. Відповідно, питання стабільності якості емульгованих м’ясних виробів завжди актуальне.
М’ясна емульсія або суспензія?
Відмінною особливістю процесу виробництва цієї групи м’ясопродуктів є те, що в результаті ретельного подрібнення сировини отриманий фарш здобуває унікальні властивості: активно зв’язує воду і жир, формує вторинну структуру, проявляє в’язко-пластичні властивості і т. д.
З чого складається м’ясна емульсія?
Сирі ковбасні фарші являють собою полідисперсну гетерофазну харчову систему, до якої можна застосувати термін «м’ясна емульсія», хоча ця система не є класичною емульсією типу «олія-у-воді». Якщо весь жир твердий (наприклад, свинячий), то правильніше її називати «м’ясною суспензією». Нагадаємо, емульсія – це дисперсна система, що складається з мікроскопічних крапель рідини (дисперсної фази – наприклад, води), розподілених в іншій рідині (дисперсійному середовищі – наприклад, рідкому жирі). Суспензія – суміш речовин, де тверда речовина (наприклад, жир) розподілена у вигляді найдрібніших частинок в рідкому середовищі в підвішеному (неосівшому) стані.
У м’ясному тонко емульгованому фарші, дисперсною фазою являється емульгований жир, а дисперсійним середовищем – колоїдний розчин саркоплазматичних і міофібрилярних білків, в якому рівномірно розподілені набряклі частинки м’язових і сполучнотканинних волокон різного розміру, фрагменти міофібрил, оболонки жирових клітин, агрегати актоміозинового комплексу, частинки прянощів, сіль, фосфати і інші водорозчинні мінеральні речовини (мал. 1). Дисперсійне середовище такої емульсії є дуже складною колоїдною системою, яку в науковій літературі ще називають «матриксом».
Тому, фарш емульгованих м’ясних продуктів – це комбінація дисперсних систем, структуру яких визначають природні емульгатори і гелеутворювачі – м’ясні білки. Матрикс сирих фаршів являє собою тиксотропний гель коагуляційної структури, який утворюється внаслідок взаємодії білків, а також диспергованих частинок м’язових і сполучнотканинних волокон. Після термообробки в результаті денатурації і агрегації білків м’яса коагуляційна структура матриксу перетворюється в конденсаційно-кристалізаційну, яка утримує частинки дисперсної фази (жирові кульки), воду і інші елементи, що входять до складу дисперсійного середовища.
Стадії формування «м’ясної емульсії»
Процес приготування м’ясних емульсій являє собою механічне подрібнення сировини (гомогенізацію), що супроводжується формуванням стабільної водо-білкової емульсії з певними реологічними (липкість, пластичність) і органолептичними (однорідність, ніжність) показниками. Для формування стабільних м’ясних емульсій рекомендується дотримуватись вказаної нижче класичної послідовності закладки сировини і харчових інгредієнтів.
| № п/п | Технологічна операція при кутеруванні | Мета операції | Технологічний результат |
|---|---|---|---|
| 1 | I фаза
Завантаження нежирної білковмісної сировини. Кутерування |
Грубе механічне пошкодження клітинних структур м’яса | Збільшення поверхонь площі частинок
Порушення цілісності м’язових волокон |
| 2 | Додавання харчових фосфатів, кухонної солі, розчину нітриту натрію, 1/3 загального об’єму водо-крижаної суміші. Кутерування | Продовження подрібнення. Екстракція міофібрилярних солерозчинних білків. Активація ФТВ білків шляхом регулювання умов середовища: рН, t, іонної сили | Підвищення ступеню набухання і розчинності білків
Зв’язування води Ініціювання процесу утворення структурного матриксу |
| 3 | II фаза
Завантаження жирної сировини Кутерування |
Диспергування жиру.
Рівномірний розподіл жирових кульок в системі. Утворення білкової оболонки навколо частинок жиру |
Гомогенізація системи
Утворення білками міжфазних шарів на кордоні «жир-вода» |
| 4 | Завантаження решти водо-крижаної суміші, спецій, ізоаскорбату, крохмалю. Кутерування.
Вивантаження |
Зниження температури. Зв’язування води. Формування емульсії. Утворення білкової сітки гелю | Перемішування компонентів. Утворення стійкої структурованої емульсії з включенням в матрикс твердих частинок тканин, спецій і т. д.
Екстремальні значення липкості і граничного напруження зсуву |
Введення одразу занадто великої кількості води призводить до розбавлення концентрації кухонної солі і фосфатів, що знижує ефективність дії цих добавок на білок, внаслідок розрідження фаршу. Тому найкраще додавати воду порціями, які відразу поглинаються м’ясом (з «активованим» сіллю і фосфатами білком). Введення жировмісної сировини саме на другій фазі обумовлено тим, що вона має більш м’яку структуру, і вимагає меншої тривалості для диспергування. Оптимальна температура готової емульсії після кутерування повинна складати 11-12 °С.
Якщо ковбасний фарш перекутерувати, розміри жирових частинок сильно зменшуються і їх загальна площа зростає так сильно, що наявного в системі білка може не вистачити для емульгування всього жиру. В результаті м’ясна емульсія «жир у воді» перетворюється в емульсію протилежного типу «вода у жирі», тобто відбувається звернення фаз: дисперсна фаза в емульсії стає середовищем, а середовище – фазою. Підсумок – водо-жировий набряк. Коли температура фаршу досягає приблизно 10°С вводять спеції і аскорбінову кислоту і її похідні для досягнення інтенсивного і стійкого забарвлення продукту. Температура м’ясної емульсії є найважливішим показником, який визначає тривалість подрібнення.
Стабільність м’ясних емульсій
Одне з головних завдань практичної технології – отримання стабільних емульсій.
Нестійкість м’ясної емульсії може проявлятися не тільки у вигляді флокуляції та коалесценції частинок жиру, результатом яких є поділ системи на жирову фазу і матрикс, а й у вигляді дестабілізації власне матриксу, що призводить до відокремлення води.
Основними компонентами емульгованих м’ясопродуктів, що забезпечують їх структуру і стійкість, є білки м’яса. Найбільш важливими властивостями м’ясних білків є емульсійні властивості, водоутримуюча здатність, розчинність у воді в присутності кухонної солі з утворенням високов’язких розчинів, здатність до термотропних гелеутворень. Природно, що в м’ясній системі має бути достатня кількість м’ясних білків для реалізації всіх властивостей. При диспергуванні жиру у водних розчинах білка утворюється велика поверхня розділу фаз, на якій адсорбується білок. Його концентрація у водній фазі (матриксі) знижується в міру зростання поверхні, наприклад, при підвищенні вмісту жиру, збільшення швидкості або тривалості кутерування. Для м’ясної системи це означає, що при невеликому вмісті білків і високому вмісті жиру в системі білка може виявитися недостатньо для стабілізації утвореної поверхні. Внаслідок цього частки жиру будуть коалесцювати (злипатися) на стадії приготування фаршу або при термообробці, яка прискорює процес коалесценції. Може спостерігатися і інша ситуація, коли для стабілізації поверхні частинок жиру білка досить, але його концентрація у водній фазі м’ясної системи падає нижче рівня критичної концентрації гелеутворення. В обох випадках зростає ризик отримання нестійких харчових систем, що негативно позначається на властивостях фаршу, а також на структурно-механічних і органолептичних властивостях готового продукту.
Наявність в м’ясних виробах емульсійного типу підвищених кількостей колагенвмісної сировини призводить до зниження їх стійкості. Раціональні межі використання даного виду сировини в рецептурах не повинні перевищувати 5-12%, інакше при подальшій термообробці ковбас продукти гідролізу колагену можуть мігрувати з м’ясної системи, викликаючи відділення інкапсульованого жиру, утворення желеобразного набряку під оболонкою, появу резиноподібної консистенції. Взаємозв’язок між зміною температури фаршу, рівнем стабільності одержуваних емульсій і тривалістю кутерування очевидний: чим більше період подрібнення, тим вище ступінь дисперсності і температура. Результативність процесу приготування м’ясних емульсій, якість і вихід готової продукції пов’язані з типом використовуваного обладнання, конструкцією ріжучого інструменту, швидкістю різання, ступенем подрібнення сировини. Ковбасні вироби, вироблені на вакуумному кутері, мають більш яскраве і стійке забарвлення, що пояснюється різким зниженням окислювальної дії кисню повітря на процес кольороутворення.
Закінчуючи розгляд адаптованих до технології ковбасного виробництва основ процесу емульгування, слід підкреслити, що ефективність колоїдно-хімічних явищ в реальних умовах буде залежати від безлічі додаткових технологічних факторів, і в першу чергу від якості (складу, стану, властивостей) основної м’ясної сировини, від співвідношення «жир: білок» і «жир: білок: вода» в системі. Відмінності в емульсійній здатності тих чи інших видів м’ясної сировини головним чином обумовлені відмінностями у складі як загального білка, так і частки в його складі солерозчинних міофібрилярних білків.
Оскільки в виробничих умовах, як правило, відсутня можливість аналітичного визначення вмісту солерозчинних білків, то при виборі виду і співвідношень основної сировини в складі рецептур емульгованих м’ясопродуктів в першу чергу слід враховувати загальний хімічний склад одержуваної системи, тобто кількісний вміст білка, води і жиру, так як саме від їх співвідношення залежить стійкість одержуваних емульсій.
