Варка – процесс нагрева мясопродуктов в среде насыщенного пара горячим воздухом или в воде с целью доведения их до состояния кулинарной готовности, завершения формирования органолептических характеристик, повышения стабильности при хранении.
В связи с тем, что количественно вода преобладает в составе эмульгированных мясопродуктов, варка классифицируется как влажный нагрев и сопровождается рядом наиболее характерных физико-химических изменений, главными из которых являются:
- тепловая денатурация растворимых белковых веществ;
- сваривание и дезагрегация коллагена;
- изменение структурно-механических свойств;
- изменение органолептических показателей;
- гибель вегетативных форм микроорганизмов.
Тепловая денатурация растворимых белков, входящих в состав мышечной ткани сопровождается изменениями размеров, формы и свойств каждой индивидуальной молекулы, модификацией характера их взаимодействия, как между собой, так и с молекулами других веществ мясной эмульсии. При нагреве миозина до 45 0С резко снижается его растворимость, у актина и актомиозина это происходит при температуре 50-55 0, миоглобин и гемоглобин денатурируют при 60-70 0С, белки саркоплазмы – при температуре 50-54 0С. В основном процесс денатурации большей части мышечных белков завершается при 68-70 0С, а при температуре 80 0С мышечная ткань денатурирует практически полностью.
В результате термоденатурации изменяется растворимость, степень гидратации и уровень эмульгирующей способности белков, их состояние, характер связей. Происходит трансформация структурной матрицы мясной эмульсии, изменяется соотношение гидрофильных и гидрофобных групп, образуется фиксированный трехмерный белковый структурированный каркас с выраженными упруго-эластичными свойствами.
При воздействии высоких температур в течение короткого интервала времени (высокоинтенсивный нагрев) комплекс разнородных белков в мясной системе быстро денатурирует. В результате чего образующаяся белковая матрица может потерять прочность, проявить резкую усадку, выделять влагу. По этой причине, а также вследствие интенсивного испарения, готовое изделие будет иметь неудовлетворительные органолептические показатели, низкие сочность и выход.
При медленном нагреве денатурация белковых фракций носит характер последовательного нарастания, функциональные группы белков постепенно и более активно участвуют в построении вторичного структурированного каркаса эмульсии, что сопровождается меньшей усадкой системы и минимальными потерями воды. Мягкие режимы термообработки (75-80 0С) обеспечивают получение более высоких выходов, улучшают нежность и сочность продукции.
Однако применение мягких режимов нагрева в производственных условиях приводит к необходимости удлинения технологического процесса.
Поэтому в зарубежной и передовой отечественной практике в колбасном производстве используют ступенчатые режимы термообработки, один из вариантов которых представляет собой следующее:
1 стадия – кратковременный высокотемпературный нагрев (до 100 0С) в течение периода, достаточного для прогрева батонов с образованием поверхностного денатурированного слоя с низкой водопроницаемостью.
2 стадия – нагрев при умеренных (60 0С) температурах, обеспечивающий медленную коагуляцию миофибриллярных белков, перераспределение температуры по объему;
3 стадия – нагрев мясной эмульсии при температуре 80 0С для завершения процесса коагуляции саркоплазматических белков, белков стромы, доведения продукта до состояния кулинарной готовности, уничтожения вегетативной микрофлоры.
Ступенчатые режимы термообработки позволяют обеспечить лучшее связывание и распределение влаги по объему продукта, улучшить его качественные характеристики, сократить общую продолжительность процесса.
Осуществление термообработки в мягких условиях снижает тепловой шок у белковых веществ, уменьшает величину потерь массы, улучшает качество продукции, - однако, требует более длительного периода нагрева.
Выбор конечной температуры нагрева эмульгированных мясных изделий (71 
1 0С) обусловлен двумя причинами:
1. Необходимостью перевода большей части мышечных белков в денатурированное состояние, а также достижением требуемого уровня гидролиза (20-45 %) коллагена соединительной ткани, находящегося в продукте, и, таким образом, доведение продукта до состояния кулинарной готовности;
2. Обеспечить санитарно-гигиеническую безопасность изделия и повысить его стабильность при хранении в результате уничтожения вегетативных форм микроорганизмов.
Существуют различные критерии оценки степени завершенности требуемых процессов (определение количественного содержания кислой фосфатазы, микроструктурные и микробиологические методы контроля).
Сваривание и дезагрегация коллагена.
При нагреве в воде до 58-62 0С коллаген сваривается, что сопровождается ослаблением и разрывом водородных связей, разрыхлением структуры волокон, уменьшением их длины на 60 %.
При продолжении теплового воздействия сваренный коллаген дезагрегирует с образованием в начале глютина, а затем – желатоз. Чем выше температура, больше степень измельчения и продолжительнее нагрев, тем больше образуется низкомолекулярных продуктов дезагрегации коллагена и глубже выраженное изменение его состояния.
Трансформация коллагена при тепловой обработке играет положительную роль, т.к. он становится способным после охлаждения образовывать желе- трехмерныйкаркас, включающий в ячейки воду с раствореннымив нейнизкомолекулярным и веществами.
Сваренный коллаген лучше усваивается в организме, увеличивает величину водосвязывающей способности, повышает нежность и выход, играет существенную роль в структурообразовании готовых эмульгированных мясопродуктов.
Изменение липидов.
Нагрев вызывает разрушение сложной внутримолекулярной коллоидной системы, в составе которой содержится жир. При этом происходит его плавление, а затем коалисценция, с образованием в клетке гомогенной фазы в виде капли. Если жировые клетки разрушаются в процессе нагрева, расплавленный жир оттекает, сливаясь в единую объемную фазу. В тех случаях, когда нагрев происходит в водной среде, небольшая часть жира образует с водой эмульсию.
Изменение витаминов.
Тепловая обработка мясопродуктов уменьшает содержание некоторых витаминов из-за происходящих при этом химических изменений, но главным образом за счет потерь во внешнюю среду. В зависимости от способа и условий
Тепловой обработки мясо теряет: тиамина 30-60 %, пантотеновой кислоты и рибофлавина – 15-30 %, никотиновой кислоты – 10-35 %.
При варке изделий в оболочке, потери витаминов снижаются. Так, при паровой варке теряется 25 % тиамина и 10-20 % рибофлавина, а при варке в воде 10 – 14 % соответственно.
Влияние варки на микрофлору.
Термообработка мясопродуктов должна обеспечивать отмирание, либо резкое сокращение количества вегетативной микрофлоры. При нагреве до 70 0С в течение 5-10 минут погибает большая часть вегетативных форм микроорганизмов. Однако в продукте остаются термоустойчивые формы, некоторые из которых способны развиваться при 80 0С. Поэтому нагрев мясопродуктов до 100 0С не вызывает их полного уничтожения.
К воздействию высоких температур устойчивы споровые формы микробов. Таким образом, в результате нагрева эмульгированных мясопродуктов до 71 1 0С отмирает до 99 % начального количества микроорганизмов, причем оставшаяся микрофлора на 90 % представлена споровыми формами. Уровень остаточной микрофлоры по окончании термообработки главным образом зависит от степени начальной микробиологической загрязненности сырья и материалов, используемых при производстве мясопродуктов.
Для колбасных изделий микробное число не должно превышать 10 микробных клеток: наличие сальмонелл, кишечной палочки и сульфитредуцирующих клостридий не допускается.
Клейстеризация крахмала.
В состав фарша некоторых сортов колбас вводят определенное количество крахмала. Нагрев крахмала в присутствии воды вызывает его клейстеризацию: разрушается внутренняя структура крахмальных зерен, растворяется и частично выходит во внешнюю среду полисахарид амилоза и сильно набухает другой полисахарид – амилопектин. Первая стадия клейстеризации наступает при 50-65 0С. Вода проникает внутрь крахмальных зерен, растворяет часть амилозы и вызывает набухание амилопектина.
При более высоких температурах разрушается структура крахмальных зерен, исчезает их слоистое строение. Размеры зерен увеличиваются в десятки раз. Часть полисахаридов переходит в воду. Образуется клейстер, обладающий высокой водосвязывающей способностью и склеивающий частицы фарша.
Изменение вкуса и аромата.
Изменение органолептических показателей и, в первую очередь, вкуса и запаха при нагреве связано с распадом белков и других высокомолекулярных веществ и образованием экстрактивных веществ (5).
Основная роль в формировании запаха мяса принадлежит глютамину, инозиновой кислоте, креатину и креатинину; из серосодержащих аминокислот образуются меркаптаны, метилсульфид, сероводород; из метионина - метионалы, из треонина - 
-кетомасляная кислота. Большая часть этих соединений обладает выраженным мясным запахом.
Специфический аромат появляется также в результате взаимодействия при нагреве свободных аминокислот с сахарами (реакция Майяра) с образованием продуктов меланоидинообразования.
В состав высокомолекулярных соединений вареного продукта входят также летучие низкомолекулярные жирные кислоты (муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная и др.).
Установлено, что чем мягче режимы термообработки, тем более выражен мясной аромат готовых изделий.
В процессе варки завершается реакция цветообразования: при 60 0С красная окраска сохраняется внутри мяса, при 60-70 0С, соответствующей температуре денатурации миоглобина, идет интенсивное окрашивание эмульсии в розовый цвет.
Механизм стабилизации окраски заключается в том, что нагрев нитрозопигментов NO-Mb и NO-Hb сопровождается денатурацией их белковой части – глобина и отщеплением простетической группы, содержащей окись азота.
NO-Mb глобин + NO-гемохромоген
денатурация
Именно наличие в мясе гемохромогена обеспечивает устойчивую окраску готовых мясопродуктов.
Необходимо отметить, что чем выше температура нагрева, тем менее стабильна окраска мясопродуктов. Превышение регламентирующего уровня конечной температуры в центре продукта при варке (до 75-80 0С) приводит к изменению цвета мяса и получению серо-коричневого оттенка.
Изменение пищевой и биологической ценности мясных эмульсий при варке обусловлено рядом как позитивных, так и негативных аспектов. После термообработки белки мяса становятся более доступными действию пищеварительных ферментов и, следовательно, повышается уровень их переваримости и усвояемости.
Одновременно с этим, нагрев вызывает инактивацию и разрушение витаминов (особенно водорастворимых), отмечаются потери аминокислот (триптофан, метионин, треонин).
Наличие продуктов реакции Майяра – меланоидинов – с одной стороны улучшает вкусоароматические характеристики мясных изделий, с другой стороны может провоцировать канцерогенность из-за их сложной усвояемости организмом.
Методы и режимы варки.
Для варки колбасных изделий греющей средой может служить горячая вода, острый пар и паровоздушная смесь.
Варка в воде имеет некоторое преимущества – снижение потерь массы продукта, более высокая интенсивность окраски поверхности изделий, менее выраженная деформация (морщинистость) оболочки, лучшая сохранность и внешний вид оболочки (особенно натуральной). Однако данный способ весьма трудоемкий
При варке острым паром или в паровоздушной среде необходимо строго контролировать температуру, влажность скорость движения воздуха. Процесс варки идет успешнее при соблюдении следующих рекомендаций: температура греющей среды перед загрузкой камеры должна составлять около 100 0С, во время варки ее поддерживают на уровне 70-75 0С и к окончанию процесса повышают до 80-85 0С. Снижение температуры варки не обеспечивает достижение состояния кулинарной готовности, превышение регламентируемой температуры может привести к неравномерному объемному расширению фарша и оболочки, в результате чего оболочка лопается, и снижается выход готового продукта.
Следовательно:
- для гарантированного доведения готового продукта до состояния кулинарной готовности после достижения температуры в центре 70 0С, следует провести выдержку изделия перед выгрузкой в течение 8 минут.
- продолжительность варки зависит от состава и теплопроводностимясной эмульсии, диаметра батонов, вида оболочки, температуры эмульсии после обжарки и вида греющей среды.
Термическая обработка в комбинированных камерах и термоагрегатах непрерывного действия. Процесс термической обработки колбас в комбинированных камерах и термоагрегатах непрерывного действия с автоматическим контролем и регулированием температурно-влажностных режимов подразделяется на следующие операции:
подсушка, обжарка, варка и охлаждение.
Подсушку и обжарку колбас производят при температуре 80-100 0С, относительной влажности 10-20 %. Подсушку производят в течение 10 минут, обжарку 60-140 минут в зависимости от диаметра батона до температуры в центре батона 40-50 0С (в черевах до 60 0С). Непосредственно после обжарки батоны варят паром или циркулирующим влажным воздухом при температуре 75-80 0С, для оболочки белкозин - 73-76 0С и относительной влажности воздуха 90-100 % в течение 50-150 минут (в зависимости от диаметра оболочки) до достижения в центре батона температуры (71 ±1) 0С.
Термическая обработка варёных колбас производится по заданной программе. Правильность ведения технологического процесса регулируется на световом щите управления.
При производстве сосисок без оболочек (метод ВНИИМПа) процессы термической обработки совмещают в одном термоагрегате, состоящем из камер подсушивания, варки и охлаждения. Температура горячего воздуха в агрегате 100-110 0С, скорость его движения 1,5-2,5 м/с, относительная влажность 30-80 %; в течение 30 мин температура внутри батончика достигает 70-72 0С.
Для ускорения варки продукты обрабатывают токами высокой и сверхвысокой частоты (ТВЧ- и СВЧ-нагрев), а также токами переменной частоты и инфракрасными лучами. При использовании ТВЧ- и СВЧ-нагрева продолжительность варки сокращается до 1-5 мин. СВЧ-нагрев сопровождается меньшими потерями витаминов и белков. Мясопродукты, обработанные в поле СВЧ, обладают более высокой пищевой ценностью, чем при традиционном нагреве.
Запекание.
Мясные хлеба запекают металлических формах в электрических, газовых, ротационных печах. При запекании нагревание производят горячим воздухом при 130-150 0С в течение 3-4часов. Запекание обеспечивает уничтожение микрофлоры.
Охлаждение.
Колбасные изделия после варки (или запекания) направляют на охлаждение. Эта операция необходима потому, что после термообработки в готовых изделиях остается часть микрофлоры, и при достаточно высокой температуре мясопродуктов (35-38 0С) микроорганизмы начнут активно развиваться. Колбасные изделия быстро охлаждают до достижения температуры в центре батона 0-15 0С. Необходимо учитывать, что охлаждение продукта сопровождается интенсивным испарением влаги, т. е. уменьшается выход готовой продукции. Чтобы снизить потери, охлаждение вареных колбасных изделий в оболочке проводят вначале водой, затем воздухом. Охлаждение водой под душем длится 10-15 мин, при этом температура внутри батона снижается до 30-35 0С. Для охлаждения колбас используют холодную водопроводную воду (10-15 0С). При таких условиях охлаждения потери массы не превышают 1,5 %, колбасные изделия отмывает от загрязнений, предотвращается сморщивание оболочки. Для улучшения внешнего вида колбас и сокращения расхода воды применяют форсунки с мелким распылением воды; расход воды на охлаждение вареных колбас снижается почти вдвое. После охлаждения водой колбасные изделия направляют в помещения с температурой 0-8 0С, где они охлаждаются до температуры не выше 8 0С.
Разработана технология быстрого охлаждения вареных колбас сначала водой, затем в туннелях воздухом температурой -10 0С при скорости его движения I-2 м/с.
Мясные хлебы после запекания направляют в камеры с температурой 0-4 0С.
Ливерные и кровяные колбасы для уплотнения фарша охлаждают под душем холодной водой в течение 10-15 мин до достижения температуры внутри батона 35-40 0С, а затем - в камере при 0-4 0С и относительной влажности воздуха 90-95 % до достижения температуры в центре батона 0-6 0С.
Зельцы охлаждают и одновременно прессуют в камерах при -4 0С до достижения температуры в центре батона 0-6 0С.