Охарактеризуйте процесс копчения и сушки колбасных изделий.

Копчение. Коптят мясопродукты при разном температурном режиме: 18-20 ⁰С (холодное копчение), 35-50 ⁰С (горячее копчение), 70-120 ⁰С (запекание в дыму).

При холодном копчении сырых изделий продолжают развиваться процессы, которые начались в период посола и осадки, но с большей интенсивностью вследствие повышения темпера­туры - ферментативная деструкция тканей и их составных час­тей, образование новой конденсационной структуры (для сырых колбасных изделий), количественный рост и видоизменение со­става микрофлоры, обезвоживание продукта. На развитии этих процессов сказывается влияние коптильных веществ, вступаю­щих во взаимодействие с составными частями продукта, более заметное во внешних слоях, где концентрация их высока.

В начальной стадии горячего копчения, пока температура приближается к оптимуму деятельности ферментов, внутренние процессы ускоряются. По мере дальнейшего ее повышения они замедляются. С приближением температуры к 50 ⁰С начинаются процессы, характерные для тепловой обработки. При горячем копчении вареных продуктов изменения ограничиваются про­никновением в продукт коптильных веществ, их взаимодействи­ем с составными частями продукта, влагообменом между ним и внешней средой. При запекании сырого продукта в дыму на­ряду с этими процессами на первый план выступают такие, как денатурации и коагуляции белков и изменения других веществ под влиянием интенсивного нагрева.

Состав и свойства коптильного дыма. Коптильный дым представляет собой сложную дисперсионную систему типа аэрозоля, в которой присутствуют более крупные частицы золы и углеро­да (сажи). Дисперсионной средой является парогазовая смесь, состоящая из воздуха, газообразных продуктов горения, паров коптильных веществ и водяных паров. Дисперсная фаза пред­ставлена частицами жидких и твердых веществ - продуктов не­полного сгорания древесины. Основная масса коптильных веществ сосредоточена в дисперсной фазе.

В составе дисперсионной среды около 79-90 % неконденсирующихся газов, представленных составными частями воздуха и продуктами полного сгорания древесины, преимущественно окисью и двуокисью углерода. Их количество тем больше, чем выше температура в зоне горения и меньше густота дыма. От 9 до 19 % приходится на долю конденсирующихся паров, в том числе и паров воды, в связи, с чем их доля в сильной мере за­висит от влажности сжигаемой древесины. Дисперсная фаза представлена в большей части жидкими частицами шарообраз­ной формы и отчасти твердыми, покрытыми тонким слоем конденсировавшейся на них поверхности жидкости.

Распределение коптильных веществ между дисперсионной средой и дисперсной фазой зависит от их температуры кипе­ния. Низкокипящие компоненты (метиловый спирт, формальде­гид, муравьиная кислота, ацетон, углеводороды - метан, эти­лен и др.) сосредоточены преимущественно в дисперсионной среде, высококипящие, - наоборот. Некоторые коптильные ком­поненты в заметных количествах входят в состав обеих фаз дыма.

Обычный коптильный дым образуется в результате термиче­ского разложения древесины, называемого тлением, т. е. очень медленным без пламени горением части ее, которое происходит при недостаточном доступе воздуха. В этих условиях полное сгорание небольшой части древесины (обычно опилок) служит источником тепла, необходимого для термического разложения остальной, большей части древесины, из которой получаются необходимые для копчения продукты ее распада.

При оптимальных условиях получения дыма, образующиеся полезные для копчения вещества составляют около 20 % сухой древесины. Таким образом, обычный способ получения коптиль­ного дыма отличается от сухой перегонки древесины тем, что какая-то часть древесины сгорает полностью, а оставшаяся часть подвергается разложению в токе газов, в котором присут­ствует, хотя и в незначительном количестве, кислород. Движе­ние газов приводит к тому, что образующиеся продукты разло­жения древесины, во-первых, удаляются из зоны нагрева, бла­годаря чему сводятся к минимуму вторичные химические изменения этих веществ, во-вторых, эти вещества частично окис­ляются кислородом. Вследствие этого состав коптильного дыма не идентичен составу смеси, состоящей из продуктов сухой пе­регонки древесины.

Образующиеся при получении коптильного дыма органичес­кие вещества, имеющие температуру плавления ниже поддер­живаемой в зоне горения, смешиваясь с воздухом, выносятся из зоны горения, конденсируются большей частью в виде мельчай­ших капелек, либо в виде твердых частиц. Вещества с более вы­сокой температурой плавления (выше 300 ⁰С, например, пирогаллол и др.) возгоняются в момент образования в виде твер­дых частиц. Часть жидких компонентов дыма конденсируется на поверхности твердых частиц.

Состав дыма зависит, прежде всего, от температуры, под­держиваемой в зоне горения. Она должна быть не ниже той, при которой возможно разложение древесины за счет тепла сгора­ния ее самой, без притока тепла извне (несколько выше 220 ⁰С в зависимости от влажности топлива). Но она не должна быть и выше той, при которой становится, возможным воспламенение древесины (выше 350 ⁰С). В этих температурных пределах оптимальной считают температуру около 300 ⁰С с небольшими отклонениями, так как при ней выход полезных веществ макси­мален, а их состав наиболее благоприятен.

Состав дыма зависит от способа его получения. Дым, полу­чаемый трением при помощи фрикционного механизма, содер­жит больше полезных веществ, в том числе фенолов, летучих кислот и летучих альдегидов и кетонов (среди них и диацети­ла). Но он сильно загрязнен примесями твердых частиц несгоревшей древесины и нуждается в хорошей очистке. В продук­тах, которые коптят генераторным дымом, содержится больше фенолов и альдегидов. Возможно, это объясняется лучшими ус­ловиями получения дыма благодаря автоматическому регули­рованию температуры и относительной влажности.

Общее количество полезных для копчения веществ в соста­ве дыма (после разбавления воздухом) определяется густотой дыма. Редкий (слабый) дым содержит около 0,5 мг/м³, а гус­той - до 3 мг/м³наиболее важных соединений.

Состав дыма меняется в зависимости от влажности древесины. При большой ее влажности и малом доступе воздуха коп­тильные вещества образуются в атмосфере перегретого пара. Дым получается с более высоким содержанием кислот, главным образом низкомолекулярных, в том числе муравьиной и пропионовой. В связи с этим ухудшается аромат и вкус копченых продуктов. Вместе с этим в дыме уменьшается содержание фе­нолов и увеличивается количество золы и углеродных частиц (сажи). Окраска продукта получается более темной и неравномерной.

Антисептические и антиокислительные действия коптильных веществ. Копченые мясопродукты устой­чивы к воздействию на них гнилостной микрофлоры и к окисля­ющему действию кислорода воздуха на жир. Они характеризу­ются своеобразным острым, но приятным ароматом и вку­сом и специфической окраской

Коптиль­ные вещества обладают довольно высоким бактерицидным и бактериостатическим действием, имеющим селективный характер. Наиболее устойчивы к действию коптильных веществ пле­сени, которые способны развиваться на поверхности даже хоро­шо прокопченных продуктов, если тому способствуют температу­ра и влажность воздуха. Весьма устойчивы, хотя и в различной степени, споры микроорганизмов. Так, споры группы Subtilis -Mesenteries погибали лишь после семичасового воздействия дыма, споры Antaris - через 18 ч. Неспорообразующие бакте­рии и вегетативные формы спорообразующих в большинстве погибают после 1-2-часовой экспозиции в дыму. Очень чув­ствительны к действию дыма бактерии Coli, Proteus vulgaris, Staphylococcus aureus. Другие, как, например, Sporogenes, да­же после длительной обработки дымом не погибают, хотя их развитие приостанавливается.

Из числа составных частей коптильного дыма, по данным ВНИИМПа и других исследователей, достаточно высоким бак­терицидным действием обладают фенольная фракция и фрак­ция органических кислот. Обе фракции оказывают одинаково сильное бактерицидное действие, как на спороносную микрофлору, так и на условно-патогенную неспороносную микрофлору.

Таким образом, представления о бактерицидном действии коптильных веществ могут быть распространены лишь на внешний слой продукта сравнительно небольшой толщины (около 5 мм ), а бактерицидный эффект копчения на­ходит свое выражение в создании защитной бактерицидной зо­ны на периферии продукта, предохраняющей его от поражения микрофлорой и, прежде всего, плесенями извне. Это обстоятель­ство позволяет вести сушку в дыму при сравнительно высоких температурах, не опасаясь плесневения и ослизнения продукта с поверхности.

Ясно выражено антиокислительное действие только у фенольной фракции. При этом установлено, что оно тем больше, чем выше температура кипения фенольных компонентов дыма. Очень высокой антиокислительной активностью обладают фрак­ции с температурой кипения выше 120 ⁰С при давлении 4 мм рт. ст. (около 270 ⁰С при нормальном давлении). В этой фрак­ции установлено наличие метиловых эфиров пирогаллола и его гомологов (метил-, этил- и пропилпирогаллола).

Таким образом, антиокислительный эффект копчения — од­но из наиболее важных следствий обработки мясопродуктов коптильным дымом. Это тем более существенно, что окисление продукта начинается именно с поверхности, где концентрация коптильных веществ наибольшая и достигает нужной величины сравнительно быстро. Заслуживает также внимания тот факт, что концентрация фенолов в жировой части при копчении оказывается в полтора-два раза выше, чем в мясной.

Бактерицидный и антиокислительный эффект копчения поч­ти не зависит от породы древесины, в то время как на органолептические показатели она оказывает большое влияние. Хорошим источником дыма является можжевельник. Дым можжевельника окрашивает поверхность продукта в темно-коричневый цвет и придает ему очень хороший приятный специфический аромат. Использование сосны и ели для получения коптильного дыма не рекомендуется. Березу можно использо­вать только без бересты.

Взаимодействие коптильных веществ с составными частями мясопродуктов. Высокая химическая активность отдельных компонентов коптильного дыма иналичие реакционноспособных функциональных групп в молекулах некоторых, и, прежде всего азотистых составных частей мясопродуктов обусловливают воз­никновение многочисленных и многообразных химических реак­ций между коптильными веществами и составными частями мясопродуктов. Так как денатурация белковых веществ сопровож­дается освобождением некоторого числа функциональных групп, есть основание предполагать, что в мясопродуктах, подвергае­мых тепловой обработке до копчения или во время него, эти процессы протекают интенсивнее, чем в сырых. Однако нативный коллаген под действием некоторых компонентов дыма из­меняется более существенно, чем сваренный, который хуже ду­бится.

Химическое взаимодействие коптильных веществ с некоторыми составными частями мясопродуктов, сопровожда­ющееся образованием новых более сложных соединений, при­водит к частичному уменьшению ценных составных частей мясопродуктов.

Коптильные вещества оказывают дубящее действие на кол­лаген и другие белки животных тканей. Из числа составных частей дыма наиболее сильными дубящими свойствами харак­теризуется формальдегид, кроме него этими свойствами обла­дают и другие альдегиды; уксусный, акролеин, а также продук­ты конденсации альдегидов с фенолами, например формальдегидные смолы.

Изменение цвета поверхности продукта связано, по-видимо­му, также с реакцией взаимодействия между веществами со свободной карбонильной группой (альдегиды, кетоны, альдегидоспирты) и веществами с первичной аминогруппой в молекуле (амины, аминокислоты, отчасти белки). Продуктами этого вза­имодействия являются вещества с бурой окраской различных оттенков.

Итак, основным следствием копчения является образование периферийной защитной зоны, предохраняющей продукт от окислительного действия кислорода воздуха и от внешней мик­рофлоры. Вместе с этим копчение придает продукту приятный своеобразный аромат и вкус и привлекательный внешний вид.

Копчение колбасных изделий. Сырокопченые колбасы. Эти колбасы коптят при температуре 18-22 ⁰С во избежание денатурации белков и микробиальной порчи продукта. Продол­жительность копчения от 2 до 5 суток в зависимости от сорта кол­бас. Общее количество фенольных соединений к концу копчения.

В период копчения вследствие повышения температуры и обез­воживания усиливаются процессы, связанные с видоизменением структуры продукта: деструкция структурных белковых элемен­тов тканей и возникновение пространственного структурного кар­каса в результате образования надмолекулярных соединений.

Под влиянием тканевых и микробиальных протеаз с заметной скоростью развивается гидролиз белковых веществ. Обнаружено увеличение полипептидного азота почти на 20 %. Нарастает так­же и доля остаточного азота. Но, в общем, за время осадки и коп­чения распадается менее 5 % общего количества белков. Все же этого достаточно для того, чтобы разрушение клеточной структу­ры стало заметным. Поперечная исчерченность исчезает и сохра­няется лишь у отдельных мышечных волокон. Границы между ними различаются только по остаткам распавшихся ядер. Сар­коплазма набухает и гомогенизируется, местами становится проз­рачной. Эти процессы интенсивнее развиваются на участках с более высокой влажностью.

Параллельно с разрушением клеточной структуры продолжа­ется взаимодействие между высокомолекулярными азотистыми веществами с образованием коагуляционных и более прочных водородных и ковалентных связей между ними. Возрастает проч­ность и связность пространственной структуры, в 1,5-2 раза уменьшается ее пластичность, почти исчезает способность к адге зии. Водосвязывающая способность фарша падает почти втрое. Увеличивается его устойчивость к действию пепсина. Обезвожи­вание, сопровождающееся утоньшением водных прослоек меж­ду активными группами азотистых веществ, усиливает развитие этих процессов. Во внешнем слое коптильные вещества принима­ют участие в образовании прочной пространственной структуры.

Неравномерность распределения влажности сказывается на скоростях деструкции и структурообразования. Это вносит суще­ственное различие в свойства отдельных участков объема образ­ца: оно тем больше, чем неравномернее распределяется влаж­ность по объему. Отсюда следует, что при копчении следует избе­гать чрезмерно интенсивного обезвоживания колбасных изделий.

Наряду с гидролитическим распадом белков во время копче­ния гидролизу подвергаются и липиды. Обычно кислотное чис­ло жира к концу копчения возрастает на 1,5-2,0 единицы. Но в случае использования некоторых бактериальных культур оно мо­жет быть больше (например, при выработке колбас типа венгер­ской салями с применением специальных плесеней).

В период копчения продолжается распад нитратов и нитритов. К концу копчения разрушается до 40 % начального количества нитратов. Количество нитритов возрастает до 1,0- 1,8 мг %. Про­должается более глубокое восстановление азота нитрита, вслед­ствие чего количество аммиака увеличивается до 1,4-1,5 % к общему азоту фарша. Возможно, что часть аммиака возникает при разложении азотистых веществ.

Полукопченые и варено-копченые колбасы. По­лукопченые колбасы коптят после варки. Денатурация белков и почти полное уничтожение вегетативной микрофлоры в фарше да­ют возможность применять более высокие температуры копчения, а значит, и сокращать продолжительность процесса. Эти колбасы коптят при 35-50 ⁰С соответственно в течение 24 и 12 ч. Кроме собственно копчения, одновременно с ним происходит обезвожи­вание продукта: в зависимости от температуры испаряется от 5 до 10 % влаги к начальной массе продукта.

Первый раз коптят варено-копченые колбасы перед варкой, при температуре 50-60 ⁰С в течение 60-120 мин. Как видно из приведенного режима, это кратковременное копчение мало, чем отличается от обжарки. После варки колбасы охлаждают при 10-15 ⁰С в течение 3-5 ч,а затем коптят 24 чпри 40-50 ⁰С или 48 ч при 30-35 ⁰С (1).

Сушка. Эта операция завершает технологический цикл производства сырокопченых, сыровяленых, варено-копченых и полукопченых колбас. В результате понижения массовой доли влаги, и увеличения массовой доли поваренной соли и коптильных веществ повышается устойчивость мясопродуктов к действию гнилостной микрофлоры. Кроме того, увеличивается концентрация сухих питательных веществ в готовом продукте, улучшаются условия его хранения и транспортирования.

Если при обезвоживании варено-копченых колбас наблюда­ется лишь некоторая потеря коптильных веществ во внешнюю среду, сушка сырых (сырокопче­ных, сыровяленых) колбас относится к числу наиболее сложных технологических процессов. На протяжении почти всего периода сушки в продукте происходят сложные физико-химические и биохимические изменения (созревание колбас), вызываемые тканевыми и микробными ферментами. При этом разрушается клеточная структура мышечной ткани и образуется однородная, монолитная структура, присущая готовому изделию.

Активность ферментов и развитие микрофлоры тесно связаны с наличием достаточного количества влаги и с концентрацией электролитов (хлорида натрия). В связи с этим деструкция, структурообразование и общее состояние микрофлоры (в частности, степень отмирания нежелательных бактерий) глав­ным образом зависят от хода обезвоживания продукта, т. е. его интенсивности и распределения влажности внутри батона.

В свою очередь, структурообразование и связанные с ним величина усадки и изменение влагопроводности материала существенно влияют на интенсивность внутреннего влагопереноса. При относительно большой толщине колбасных изделий это влияние приобретает решающее значение и обусловливает возможность интенсификации процесса сушки.

Структура готового продукта начинает формироваться с момента наполнения оболочки фаршем и продолжается в период осадки, копчения и сушки. Условия, изменяющиеся на протяжении этих стадий, существенным образом влияют на формирование структуры. При обезвоживании на основе конденсационных связей образуется пространственный структур­ный каркас вследствие агрегирования белков, которые выходят из структуры волокон во внешнюю среду в результате механического и ферментативного разрушения.

Скорость сушки обратно пропорциональна уровню водосвязывающей способности продукта и зависит от рН среды, наличия концентрации и определенных свойств электролитов непрерывной фазы, степени разрушения первоначальной структуры белков - количества и активности гидрофильных центров. Одним из основных технологических условий производства является снижение рН до величины, близкой к изоэлектрической точке белков мяса (т. е. 5,1 -5,5). В таком диапазоне рН снижается водосвязываюшая способность фарша, создаются лучшие условия для взаимодействия белков, формирования монолитной структуры и окраски сырых видов колбас. Величина рН фарша определяет развитие микроорганизмов и накопление продуктов их метаболизма.

В свою очередь, снижение величины рН фарша во время созревания является следствием автолитических процессов, а также активного развития молочнокислых микроорганизмов, жизнедеятельность которых приводит к накоплению молочной кислоты.

Колбасы сушат в сушильных или климатических камерах при определенной температуре и влажности воздуха. Для поддер­жания режима сушки используют кондиционеры. Вешала или рамы, на которых развешивают колбасы, размещают в несколько ярусов в зависимости от высоты помещения. Между батонами оставляют промежутки для свободной циркуляции воздуха.

Полукопченые колбасы сушат при температуре 10-12 ⁰Си относительной влажности воздуха 76 2 % в течение 1-2 суток, варено-копченые – 2-3 суток до приобретения плотной конси­стенции и достижения стандартной массовой доли влаги.

Сырокопченые колбасы сушат 5-7 суток при температуре11-15 ⁰С, относительной влажности воздуха 82 3 % и скорости его движения 0,1 м/с; дальнейшую сушку проводят в течение 20-23 суток при 10-12 ⁰С, относительной влажности воздуха 76 2 % и скорости его движения 0,05-0,1 м/с. Общая продолжительность сушки 25-30 суток, в зависимости от диаметра оболочки, суджука 10-15, туристских колбасок - 5-8 суток (10).