В Украине доля эмульгированных колбас (вареные колбасы, сосиски, сардельки, паштеты, ливерные колбасы и др.) традиционно составляет около 60-65% от общего объема производимых мясопродуктов. Соответственно вопрос стабильности качества эмульгированных мясных изделий всегда актуален.
Мясная эмульсия или суспензия ?
Сырые колбасные фарши представляют собой полидисперсную гетерофазную пищевую систему, к которой можно применить термин «мясная эмульсия», хотя эта система не является классической эмульсией типа «масло-в-воде». Если весь жир твердый (например свиной), то правильнее называть её «мясной суспензией». Напомним, эмульсия – это дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы –например воды), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде – например жидком жире). Суспе́нзия, взвесь— смесь веществ, где твёрдое вещество (например жир) распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном (неосевшем) состоянии.
Отличительной особенностью процесса производства этой группы мясопродуктов является то, что в результате тщательного измельчения сырья полученный фарш приобретает уникальные свойства: активно связывает воду и жир, формирует вторичную структуру, проявляет вязко-пластические свойства и т. д.
Из чего состоит мясная эмульсия?
В мясном тонко эмульгированном фарше, дисперсной фазой является эмульгированный жир, а дисперсионной средой — коллоидный раствор саркоплазматических и миофибриллярных белков, в котором равномерно распределены набухшие частицы измельченных мышечных и соединительнотканных волокон разного размера, фрагменты миофибрилл, оболочки жировых клеток, агрегаты актомиозинового комплекса, частицы пряностей, соль, фосфаты и другие водорастворимые минеральные вещества (рис.1). Дисперсионная среда такой эмульсии является сложнейшей коллоидной системой, которую в научной литературе еще называют «матриксом». Поэтому, фарш эмульгированных мясных продуктов — это комбинация дисперсных систем, структуру которых определяют природные эмульгаторы и гелеобразователи — мясные белки. Матрикс сырых фаршей представляет собой тиксотропный гель коагуляционной структуры, который образуется вследствие взаимодействия белков, а также диспергированных частиц мышечных и соединительнотканных волокон. После термообработки в результате денатурации и агрегации белков мяса коагуляционная структура матрикса преобразуется в конденсационно-кристаллизационную, которая удерживает частицы дисперсной фазы (жировые шарики), воду и другие элементы, входящие в состав дисперсионной среды.
Стадии формирования «мясной эмульсии»
Процесс приготовления мясных эмульсий представляет собой механическое измельчение сырья (гомогенизацию), сопровождающееся формированием стабильной водо-белковой эмульсии с определенными реологическими (липкость, пластичность), технологическими (водосвязывающая способность) и органолептическими (однородность, нежность) показателями. Для формирования стабильных мясных эмульсий рекомендуется соблюдать указанную ниже классическую последовательность закладки сырья и пищевых ингредиентов.
| № п/п | Технологическая операция при куттеровании | Цель операции | Технологический результат |
|---|---|---|---|
| 1 | I фаза
Загрузка нежирного белоксодержащего сырья. Куттерование |
Грубое механическое разрушение клеточных структур мяса | Увеличение поверхностей площади частиц
Нарушение целостности мышечных волокон |
| 2 | Добавление пищевых фосфатов, поваренной соли, раствора нитрита натрия, 1/3 общего объема водо-ледяной смеси. Куттерование | Продолжение измельчения. Экстракция миофибриллярных солерастворимых белков. Активация ФТС-белков путем регулирования условий среды: pH, t, ионной силы | Повышение степени набухания и растворимости белков
Связывание воды Инициирование процесса образования структурного матрикса |
| 3 | II фаза
Загрузка жирного сырья Куттерование |
Диспергирование жира. Равномерное распределение жировых шариков в системе.
Образование белковой оболочки вокруг частиц жира |
Гомогенизация системы
Образование белками межфазных слоев на границе «жир-вода» |
| 4 | Загрузка оставшейся части водо-ледяной смеси, специй, изоаскорбата, крахмала. Куттерование. Выгрузка | Снижение температуры. Связывание воды. Формирование эмульсии. Образование белковой сетки геля | Перемешивание компонентов. Образование устойчивой структурированной эмульсии с включением в матрикс твердых частиц тканей, специй и т. п.
Экстремальные значения липкости и предельного напряжения сдвига |
Введение сразу слишком большого количества воды приводит к разбавлению концентрации поваренной соли и фосфатов, что снижает эффективность действия этих добавок на белок, вследствии разжижения фарша. Поэтому лучше всего добавлять воду порциями, которые сразу поглощаются мясом (с «активированным» солью и фосфатами белком). Введение жиросодержащего сырья именно на второй фазе обусловлено тем, что оно имеет более мягкую структуру, и требует меньшей продолжительности для диспергирования. Оптимальная температура готовой эмульсии после куттерования должна составлять 11-12 °С.
Если колбасный фарш перекуттеровать, размеры жировых частиц чрезмерно уменьшаются и их общая площадь возрастает настолько, что имеющегося в системе белка может не хватить для эмульгирования всего жира. В результате мясная эмульсия «жир в воде» превращается в эмульсию противоположного типа «вода в жире», т. е. происходит обращение фаз: дисперсная фаза в эмульсии становится средой, а среда — фазой. Итог — водо-жировой отек. Когда температура фарша достигает примерно 10°С вводят специи и аскорбиновую кислоту и ее производные для достижения интенсивной и устойчивой окраски продукта. Температура мясной эмульсии является важнейшим показателем, определяющим продолжительность измельчения.
Стабильность мясных эмульсий
Одна из главных задач практической технологии — получение стабильных эмульсий.
Неустойчивость мясной эмульсии может проявляться не только в виде флокуляции и коалесценции частиц жира, результатом которых является разделение системы на жировую фазу и матрикс, но и в виде дестабилизации собственно матрикса, приводящей к отделению воды.
Основными компонентами эмульгированных мясопродуктов, обеспечивающими их структуру и устойчивость, являются белки мяса. Наиболее важными свойствами мясных белков являются эмульсионные свойства, водоудерживающая способность, растворимость в воде в присутствии поваренной соли с образованием высоковязких растворов, способность к термотропному гелеобразованию. Естественно, что в мясной системе должно быть достаточное количество мясных белков для реализации всех свойств.
При диспергировании жира в водных растворах белка образуется большая поверхность раздела фаз, на которой адсорбируется белок. Его концентрация в водной фазе (матриксе) снижается по мере роста поверхности, например, при повышении содержания жира, увеличении скорости или продолжительности куттерования. Для мясной системы это означает, что при небольшом содержании белков и высоком содержании жира в системе белка может оказаться недостаточно для стабилизации образовавшейся поверхности. Вследствие этого частицы жира будут коалесцировать (слипаться) на стадии приготовления фарша либо при термообработке, которая ускоряет процесс коалесценции. Может наблюдаться и другая ситуация, когда для стабилизации поверхности частиц жира белка достаточно, но его концентрация в водной фазе мясной системы падает ниже уровня критической концентрации гелеобразования. В обоих случаях возрастает риск получения неустойчивых пищевых систем, что отрицательно сказывается на свойствах фарша, а также на структурномеханических и органолептических свойствах готового продукта.
Наличие в мясных изделиях эмульсионного типа повышенных количеств коллагенсодержащего сырья приводит к снижению их устойчивости. Рациональные пределы использования данного вида сырья в рецептурах не должны превышать 5-12%, иначе при последующей термообработке колбас продукты гидролиза коллагена могут мигрировать из мясной системы, вызывая отделение инкапсулированного жира, образование желеобразного отека под оболочкой, появление резиноподобной консистенции. Взаимосвязь между изменением температуры фарша, уровнем стабильности получаемых эмульсий и продолжительностью куттерования очевидна: чем больше период измельчения, тем выше степень дисперсности и температура. Результативность процесса приготовления мясных эмульсий, качество и выход готовой продукции связаны с типом используемого оборудования, конструкцией режущего инструмента, скоростью резания, степенью измельчения сырья. Колбасные изделия, выработанные на вакуумном куттере, имеют более яркую и устойчивую окраску, что объясняется резким снижением окислительного действия кислорода воздуха на процесс цветообразования.
Заканчивая рассмотрение адаптированных к технологии колбасного производства основ процесса эмульгирования, следует подчеркнуть, что эффективность коллоидно-химических явлений в реальных условиях будет зависеть от множества дополнительных технико-технологических факторов, и в первую очередь от качества (состава, состояния, свойств) основного мясного сырья, от соотношения «жир : белок» и «жир : белок : вода» в системе. Различия в эмульсионной способности тех или иных видов мясного сырья главным образом обусловлены различиями в содержании как общего белка, так и доли в его составе солерастворимых миофибриллярных белков.
Поскольку в производственных условиях, как правило, отсутствует возможность аналитического определения содержания солерастворимых белков, то при выборе вида и соотношений основного сырья в составе рецептур эмульгированных мясопродуктов в первую очередь следует учитывать общий химический состав получаемой системы, т. е. количественное содержание белка, воды и жира, так как именно от их соотношения зависит устойчивость получаемых эмульсий.
