Одна из главных экологических проблем человечества — качество питьевой воды, которая напрямую связана с состоянием здоровья населения, экологической чистотой продуктов питания, с разрешением проблем медицинского и социального характера.
Water management
Вода является той средой в пищевых дисперсных системах, в которой происходят разнообразные коллоидно-химические и биохимические реакции основных нутриентов, структурообразователей, многие из которых имеют высокую чувствительность к специфике ионного и минерального состава воды, изменениям уровня рН и другим факторам.
Благодаря физическому взаимодействию с белками, полисахаридами, липидами и солями, вода определяет органолептические (консистенцию, сочность, вкус, текстуру, внешний вид), физико-химические характеристики продуктов, величину выхода, а также уровень стойкости изделий при хранении. Содержание влаги в мясных продуктах составляет в среднем 30…72%. Поэтому в современной мясоперерабатывающей отрасли вода должна рассматриваться как самостоятельный технологический ингредиент, который требует тщательного контроля и управления.
Международные специалисты мясоперерабатывающей отрасли ввели специальный термин «water management» («управление водным компонентом»), как совокупность приемов регулирования основных свойств мясных систем, путем воздействия на водную составляющую. Ниже представлено схематическое изображение молекулы воды.
Свойства воды и качество продукта
Варьирования микроэлементного состава технологической воды может привести к появлению весьма существенных проблем, способных вызвать непредвиденные изменения отдельных показателей качества мясопродуктов. Так, повышенное содержание ионов железа, кальция, магния, марганца катализирует окисление липидов, приводит к сокращению периода хранения мясопродуктов.
Наличие в технологической воде солей одно- и двухвалентных металлов (Na, Ca) в повышенных концентрациях может привести к ухудшению товарного вида готовой продукции: появлению на поверхности цельномышечных мясопродуктов и колбас в паро-, газопроницаемых оболочках после 8 … 10 суток хранения белого пылевидного налета вследствие диффузии солей (под действием градиентов температуры и влагосодержания). Как правило, белый налет представляет собой соли натрия и кальция.
Повышенное содержание сульфатов и хлоридов влияет на органолептические свойства питьевой воды: первые придают ей горький, вторые — соленый вкус, отметим, что данное негативное влияние может распространяться и на сенсорные свойства мясных продуктов, особенно деликатесной и вареной группы, где процент содержания влаги самый большой.
Использование сильно хлорированной воды без предварительной очистки при приготовлении суспензий стартовых культур, применяемых в технологии изготовления сырокопченых и сыровяленых колбас, как правило, приводит к гибели микроорганизмов и, соответственно, к аномальному развитию биохимических процессов.
Контроль над уровнем рН воды, используемой в технологических целях, также имеет весьма существенное значение, особенно в современных условиях, когда отечественные предприятия вынуждены работать на мясном сырье с признаками DFD и PSE.
Жесткость воды и пищевые добавки
Жесткость воды определяется содержанием солей кальция и магния, и колеблется от 1,5 мг / л (очень мягкая вода) до 14 мг / л (очень жесткая вода) При использовании жесткой воды в технологии мясных продуктов снижается эффективность применения пищевых фосфатов и каррагинан, для которых оптимальный уровень жесткости составляет 1,5-2 мг/л.
Так большая часть фосфатов, внесенные в мясную систему тратится на понижение жесткости, связывая ионы Са 2+, Мg2+ и Fе2 +, и не может влиять на состояние актомиозинового комплекса, на растворимость и эмульгирующую способность мышечных белков. Также большая часть гидроколлоидов (в т.ч. и белков) выполняет структурирующую функцию, обеспечивает связывание воды, стабилизацию эмульсий, и в зависимости от концентрации ионов кальция в мясной системе (кальций может быть дополнительно введен в технологическом процессе не только с водой, но и с поваренной солью, в которой его содержание достигает 0,65%), могут происходить существенные изменения в ходе коллоидно-химических процессов. Так, например, при чрезмерных концентрациях кальция образующаяся гелевая матрица, чрезмерно укрепляется, уменьшается количество гидрофильных центров, эмульсионная способность падает, вследствие чего консистенция готовой продукции становится жесткой, водосвязывающая способность и, соответственно, выход снижается. Во избежание подобных ситуаций необходимо предварительно смягчать очень жесткую воду.
Не самое позитивное влияние, однако, несет и слишком мягкая вода. Так, при чрезмерной мягкости может наблюдаться вспенивание рассольных композиций. Часто такие ситуации случаются при смене сезонов, когда резко меняется химический состав воды.
Воздух в воде
Так, как вода – универсальный растворитель не только разнообразных твердых и жидких соединений, но и газов. В частности, содержание кислорода в воде составляет от 4 до 10 мг/л, хлора – до 1,2 мг/л, углекислого газа – до 2,5 мг/л и т.д. Присутствие газов в технологической воде, которая добавляется в процессе производства к мясному сырью, может негативно отразиться на качестве готовой продукции: провоцировать появление мелких пор на срезе вареных колбас, вызывать пигментацию, провоцировать развитие аэробных микроорганизмов и катализировать процессы окисления липидов.
Количество газов в воде, поступающей по водопроводной сети, во многом зависит от поры года, типа водозабора, системы водоподготовки и других факторов. Однако, в условиях производства, технологическая вода может быть невольно подвергнута дополнительной и нежелательной аэрации. Дело в том, что содержание воздуха в воде зависит от относительного давления и температуры. При повышенных давлениях (что в производственных условиях имеет место при использовании современных многоножевых высокоскоростных куттеров) и значительных уровнях вязкости фаршей (в результате наличия в рецептурах пищевых гидроколлоидов – загустителей и гелеобразователей) пузырьки воздуха «встраиваются» в мясную систему и удерживаются в ней даже после проведения двухэтапного вакуумирования «куттер-шприц». Одновременно имеет значение и температурный фактор — чем ниже температура, тем больше воздуха сорбирует вода.
В случае процессов, характерных для колбасного производства (куттерование, приготовление рассола, инъектирование сырья), температура среды составляет 0…4 °С, то есть можно ожидать максимальной степени растворения воздуха в воде. В данном случае особое внимание должно быть уделено выбору скоростей поэтапного куттерования сырья, момента введения водно-ледяной смеси (при низких оборотах ножевого вала), правильности выгрузки куттера (после полной остановки ножей), контроля над эффективностью работы вакуум-систем куттера и шприца, условиям и продолжительности осадки и т.д.
Украинские водные реалии
Можно констатировать, что одной из основных причин возникновения большого количества технологических проблем (особенно неожиданных, внезапных, или сезонных) является различие в физико-химическом составе воды в зависимости от региона. Скорее всего каждый технолог испытывал эти проблемные «ни с того, ни с сего взявшиеся» проблемы на собственном опыте.
Результаты мониторинга качества питьевой воды, используемой на технологические цели мясоперерабатывающих предприятий Украины свидетельствует о несоответствии значения жесткости воды требованиям нормативной документации. В то же время фактический уровень жесткости колеблется от 4 до 20 мг / л, что непредсказуемо может влиять на прохождение физико-химических превращений в мясных системах.
Отсутствие постоянного и объективного контроля по физико-химическим и микробиологическим показателям воды, как правило, приводит к появлению дефектов, нежелательных побочных эффектов и неуправляемых процессов в технологии мясопереработки. Работы ряда отечественных и зарубежных исследователей показывают, что стабильное качество готовых мясных изделий (даже в условиях варьирования свойств сырья) может быть обеспечена за счет постоянного контроля свойств воды и применения соответствующих систем ее подготовки.
Применение систем водоочистки и водоподготовки может существенно снизить вероятность появления технологического брака, стабилизировать качество. Адекватный постоянный мониторинг физико-химических свойств воды позволит технологам управлять процессами и избежать спорных и неприятных ситуаций.
