Процесс посола мясного сырья и аппараты для его реализации

Процесс посола мясного сырья и аппараты для его реализации

Введение

В настоящее время производство мяса и мясопродуктов становится перспективным для инвесторов, а российские производители прочно закрепляются на внутреннем рынке, почти полностью вытеснив импортных производителей. Это обусловлено тем, что сегодня в России на долю пищевой и перерабатывающей промышленности приходится более половины продовольственного товарооборота страны. В состав этой отрасли входит более 30 подотраслей. Особое место среди них занимают мясная и мясоперерабатывающая отрасли, так как обеспечивают население страны одним из основных продуктов питания.

Посол мяса первоначально служил, прежде всего, для придания стойкости продукту при хранении, в отсутствие искусственных способов охлаждения, замораживания и других методов консервирования. Вместе с тем, использование наряду с хлоридом натрия при посоле нитритов и других посолочных ингредиентов способствует стабилизации окраски мяса, придает продукту специфический вкус и аромат. Последние факторы, по всей вероятности, вытеснили то первоначальное значение посола мяса, которое применяли тысячелетиями. В настоящее время процесс посола мяса при производстве соленых изделий рассматривается более широко, и, в частности, считается, что посолочные ингредиенты обеспечивают цвет и аромат продукту, а также оказывают консервирующее и антиокислительное действие.

Целью данной работы является рассмотрение процесса посолки мяса и мясных продуктов.

Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:

рассмотреть технологию процесса посолки мяса и её основные закономерности;

произвести обзор конструкций аппаратов для осуществления процесса и выбрать наиболее оптимальный из них;

описать конструкцию выбранного аппарата;

провести расчет аппарата для посолки мяса.

Объектом данной работы является процесс посолки мяса и мясопродуктов, а его предметом - аппарат для его реализации.

1. Описание процесса посолки мяса

посолка мясо автомат

Посол мяса - один из способов сохранения мяса в условиях положительных температур. Также посол мяса является одной из технологических операций при изготовлении ветчины, окороков, колбасных изделий и различных копчений. Как правило, для посола мяса выбирают свинину и реже говядину. Сама соль действует на мясопродукты как консерватор, приводящий к обезвоживанию микроорганизмов присутствующих в продукте [1, с. 98].

Хлорид натрия оказывает консервирующее действие, задерживая развитие многих микроорганизмов, что объясняется одновременным действием нескольких факторов:

Создаваемое солью высокое осмотическое давление вызывает обезвоживание тканей продукта. Вследствие обезвоживания и проникновения хлорида натрия снижается показатель активности воды, в результате чего нормальная жизнедеятельность многих организмов невозможна, они переходят в анабиотическое состояние, а иногда гибнут; выделяемые из поваренной соли ионы хлора нарушают протеолитическую ферментативную деятельность микроорганизмов. Например, палочка протея может размножаться в продукте при концентрации соли 9-10%, а разжижает желатин только при содержании хлорида натрия в количестве 2-3 %; в результате плохой растворимости кислорода в рассоле создается низкая его концентрация, вследствие чего замедляется размножение аэробных микроорганизмов. При продувании рассола кислородом количество бактерий в нем увеличивается примерно в 10 раз. Но, поскольку многие микроорганизмы, содержащиеся в рассоле, являются факультативными анаэробами, недостаток кислорода не может иметь решающего значения для задержки их размножения [1, с. 98].

В мясе и рассоле могут содержаться микроорганизмы, имеющие различную чувствительность к хлориду натрия:

несолелюбивые (негалофильные), которые размножаются только при 1-2% и полностью прекращают свое развитие при 6-10% соли. К этой группе относят многие неспорообразующие грамотрицательные гнилостные бактерии, многие патогенные и токсигенные микроорганизмы;

солеустойчивые (солетолерантные) хорошо размножаются при небольших концентрациях (1-2 %), дают слабый рост в средах, содержащих до 6-8 % хлорида натрия, и длительное время сохраняют жизнеспособность при высоких его концентрациях. К ним относят многие гнилостные аэробные бациллы, анаэробные клостридии, кокки, некоторые молочнокислые и патогенные бактерии;

солелюбивые (галофилы) бывают двух типов: облигатные и факультативные. Облигатные размножаются только при высоких концентрациях соли (от 12 % и выше) и совсем не растут на средах с низким содержанием хлорида натрия. Факультативные растут достаточно хорошо как при высоких концентрациях, так и в присутствии 1-2 % соли. Галофилами являются многие плесени, некоторые дрожжи, многие пигментные микрококки, некоторые пигментные палочковидные бактерии.

В процессе посола наиболее чувствительные к высоким концентрациям хлорида натрия микроорганизмы (негалофильные) полностью приостанавливают свое развитие, не размножаются и частично отмирают. Жизнедеятельность солетолерантных микроорганизмов не всегда подавляется. Некоторые из них, например, молочнокислые бактерии, постепенно адаптируются к высокой концентрации хлорида натрия, начинают размножаться. Солелюбивые микроорганизмы могут активно размножаться при высоких концентрациях поваренной соли, используемых для посола мясопродуктов.

Поскольку значительная часть микроорганизмов, содержащихся в рассоле, способна размножаться при высоких концентрациях хлорида натрия, посол следует проводить при пониженной температуре (не выше 3-5°С). В этом случае обеспечивается подавление жизнедеятельности этих микроорганизмов. При более высокой температуре мясо может испортиться, а при более низкой оно просаливается неравномерно и недостаточно [8, с. 105].

При посоле мышечная ткань набухает, увеличивается в объеме, повышается влагосвязывающая способность, изменяется концентрация водородных ионов в кислую сторону.

Посол можно рассматривать как диффузионно-фильтрационный процесс, при котором в толщу мяса проникают посолочные ингредиенты, а из мяса извлекается часть влаги, экстрактивных веществ, белков. Использование при посоле метода шприцевания рассола, а также интенсивных способов обработки посоленного сырья (тумблирование, массирование, вибрацию) позволило ускорить процессы проникновения и последующего распределения посолочных ингредиентов в продукте за счет фильтрации рассола. Исходя из этого положения, процесс посола мяса при производстве соленых изделий рассматривают как фильтрационно-диффузионный осмотический. После посола продукт приобретает нежную консистенцию, становится более вкусными, и лучше усваивается. В процессе посола происходит созревание мяса под действием тканевых ферментов и ферментов микроорганизмов.

Посоленное сырьё приобретает высокие технологические свойства: пластичность, липкость, влагосвязывающую способность.  Фильтрационно-диффузионные процессы при посоле мяса [10, с. 113].

Для производства различных мясопродуктов в промышленности используют сухой, мокрый и смешанный способы посола. В настоящее время каждый из этих способов имеет определенное назначение в направленном формировании свойств и качественных особенностей продукта, а также зависит от вида и состояния сырья. Назначение сухого посола заключается, прежде всего, в увеличении сроков хранения продукта. При незначительных потерях белковых и экстрактивных веществ сухой посол дает продукт сильно соленый и с жесткой консистенцией при неравномерном распределении соли [7, с. 241].

Продолжительность сухого посола 15-60 суток при температуре 2-5 ⁰С, и в основном применяется при обработке сырья, содержащего большое количество жировой ткани. Мокрый способ посола предусматривает погружение мяса в рассол, продукт при этом приобретает нежную консистенцию, умеренную соленость, которую можно регулировать количеством добавляемой соли, но при этом наблюдаются большие потери белковых и других веществ. С целью ускорения посола сырье шприцуют одноигольчатыми ручными шприцами или многоигольчатыми установками. Рассол вводится в мышечную ткань под давлением 3*10⁵ Па. Шприцованное сырье укладывают в емкости и заливают рассолом необходимой концентрации. Смешанный посол позволяет получить продукт средней солености с нежной консистенцией. Однако при этом имеют место потери растворимых веществ, хотя они несколько меньше, чем при мокром способе, и усложняется возможность механизации процесса. Этот способ применяется при изготовлении сыросоленых и варено-соленых окороков. Сырье натирают посолочной смесью и выдерживают, в течение 1-6 суток, затем помещают в емкость и заливают рассолом. После посола сырье вымачивают в чанах в течение 1-4 часов в зависимости от способа посола и размеров продукта с целью предотвращения выступления хлорида натрия на поверхности продукта.

При мокром посоле вместе с накоплением посолочных ингредиентов, в продукте происходит переход низко- и высокомолекулярных веществ из мяса в рассол, потери могут достигать до 2 % к массе сырья.рН исходного сырья влияет на способность мышечной ткани поглощать соль. Низкое значение рН способствует ускоренному проникновению хлорида натрия в мышечные волокна по сравнению с нормально созревшим мясом и более интенсивному протеканию процесса цветообразования. Посоленное мясо с высоким значением рН часто имеет низкую концентрацию соли в толще, что является следствием замедленного влагопоглощения.

Скорость диффузии рассола в мышечную ткань зависит от глубины автолитических изменений. Подтверждается, что парные мышцы быстрее поглощают рассол, чем охлажденные. По мере созревания мяса и разрешения посмертного окоченения наблюдается повышение его проницаемости [4, с. 173].

Технология посола цельномышечных мясопродуктов.

В промышленности используют различные модификации посола сырья, в основе которых лежат три классических способа - сухой (посол сухой посолочной смесью), мокрый (посол рассолом), смешанный (комбинирование сухого и мокрого посола). При этом в настоящее время практически в каждом варианте посола предусматривается введение в сырье рассола методом шприцевания.

Сухой посол применяют, как правило, для обработки сырья с повышенным содержанием жировой ткани (шпик, грудинка), а также при производстве изделий с длительным периодом хранения (сыросоленые, сырокопченые, сыровяленые).

При сухом посоле сырье натирают хлоридом натрия или сухой посолочной смесью, укладывают в штабель или в чаны, пересыпают ряды дополнительно солью и выдерживают в течение суток. Общий расход соли - 8-15 % к массе сырья.

В классическом виде сухой посол применяют редко (в основном - при производстве шпика), так как мясные изделия получаются весьма жесткими и солеными, имеют слабый запах и неравномерное распределение соли по слоям.

Разновидность сухого посола (шприцевание - натирка сухой посолочной смесью - созревание - сушка) используют при изготовлении сыро-соленых мясопродуктов из свинины и говядины [9, с. 76].

Мокрый посол - позволяет получать изделия лучшего качества, с высоким выходом за более короткий производственный цикл, но с меньшим периодом хранения.

При этом мясо погружают в рассол, либо вводят его в толщу продукта (шприцевание), либо сначала продукт шприцуют и затем выдерживают в рассоле. В последнем случае имеется возможность существенно сократить продолжительность процесса распределения посолочных веществ и созревания сырья за счет применения интенсивных методов посола (массирование, тумблирование, электромассирование) [12, с. 109].

Смешанный посол. Сочетает элементы мокрого и сухого посолов, в связи, с чем его широко используют при производстве почти всех видов цельномышечных изделий. При этом сырьё шприцуют рассолом, натирают сухой посолочной смесью, выдерживают вне рассола (сухой посол в штабелях), после чего перекладывают в чаны, подпрессовывают и заливают рассолом в количестве 30-60 % от массы мясного сырья. По окончании мокрого посола мясное сырье выдерживают вне рассола и вымачивают в воде для удаления излишков соли из верхних слоев. Смешанный посол позволяет получать изделия различных видов высокого качества [15, с. 202].

Способы шприцевания рассолов.

Введение рассолов в сырьё осуществляют тремя способами:

через кровеносную систему;

уколами в мышечную ткань;

безыгольными инъекторами.

Посол через кровеносную систему весьма трудоемок, хотя и эффективен при обработке мясокостного сырья, используемого в виде отдельных отрубов (передние и задние окорока, полутуши). Введение рассола осуществляют через бедренную артерию в окороке и плечевую в лопатке по специальным схемам с помощью полой иглы наружным диаметром 3-4 мм, внутренним 2 мм и длиной 50-60 мм, имеющей центральное отверстие в торце. Рассол вводят под давлением 2-3*10⁵ Па в количестве от 6 до 16 % к массе сырья.

Продолжительность введения рассола при каждом уколе 2-4 сек. О завершении процесса щприцевания судят по появлению из вены чистого рассола.

Данный метод не получил массового распространения в отрасли в связи с:

высокой трудоемкостью и невозможностью автоматизировать процесс;

необходимостью использования сырья с гарантированной степенью обескровливания и сохранности сосудов.

Посол шприцеванием в мышечную ткань производят с помощью латунных или никелированных пустотелых перфорированных игл длиной 150-160 мм, внутренним диаметром -1,5 мм, наружным - 3 мм. Отверстия для выхода рассола (диаметром -1 мм) располагаются на равном расстоянии друг от друга по спирали иглы или диаметрально.

Введение рассола в мышечную ткань с помощью игл приводит к образованию зоны первоначального накопления («объемных центров диффузии»), формы и размеры которой зависят от параметров шприцевания, а также от состояния ткани перед шприцеванием. В момент инъекцирования рассола в мясо посолочные вещества распределяются за счет фильтрации через систему микро- и макрокапилляров, последующее их проникновение осуществляется по закону конвективной диффузии. Чем больше зоны первоначального проникновения рассола, тем меньше времени необходимо для достижения равномерности распределения посолочных веществ по объему сырья.

Инъекция рассола в ткань значительно сокращает продолжительность посола, способствует лучшему поглощению рассола мясом, уменьшает потери белковых и других растворимых веществ, повышает выход продукции.

Многоигольное инъекцирование позволяет: получить равномерное распределение посолочных веществ в сырье; увеличить количество вводимого рассола до 60-100 % к массе мяса и строго контролировать его количество; в сочетании с массированием и тумблированием удержать весь рассол [5, с. 128].

Важной характеристикой обрабатываемого сырья является его проницаемость для шприцуемого рассола. Увеличение проницаемости сырья для рассола может быть также достигнуто за счет:

применения механической (ножевой, игольной) тендеризации и/или массирования мяса перед шприцеванием;

разрыхления структуры путем введения в него газов одновременно (или параллельно) с рассолами;

применения электромассирования, то есть обработки кусков парного сырья, нашприцованного рассолом, импульсным электрическим током (напряжение 220 V, частота - 50 Гц) со скважностью 0,4-0,6 с в течение 8-20 минут, что приводит к существенным изменениям структуры мяса, перераспределению компонентов рассола, ускорению биохимических процессов;

обработки сырья протеолитическими ферментами.

Промышленные шприцы - инъекторы также разделяют на:

ручные, механизированные, автоматизированные;

одно- и многоигольчатые;

с жестким или телескопическим креплением игл.

При этом в процессе шприцевания сырье может находиться в свободном или зафиксированном (прижатом) состоянии, при атмосферном давлении либо в условиях вакуума; введение рассола производится в мясо с одной стороны, либо одновременно сверху и снизу; при обычном (около 0,1 МПа), либо повышенном (более 0,3 МПа) давлении [14, с. 175].

Интенсивные способы обработки сырья при посоле.

Процесс посола цельномышечных продуктов весьма многообразен и сопряжен с развитием совокупности физико-химических, биохимических, микробиологических и массообменных процессов. При этом формирование у сырья требуемых вкусоароматических характеристик, нежности, сочности непосредственно связано как с уровнем активности внутримышечных ферментных систем, состоянием мышечных волокон, белка и степенью их изменения, так и с характером и скоростью перераспределения соли, воды и растворимых веществ между продуктом и рассолом. Мясо, являясь коллоидно-пористым телом, имеет полупроницаемые перегородки, через которые и происходят в основном диффузионные перемещения. Поэтому скорость посола во многом зависит от состояния, состава и структуры сырья: известно, что размороженное и нежирное мясо просаливается значительно быстрее, чем, соответственно, охлажденное сырье и жировая ткань [6, с. 327].

Итак, применение метода шприцевания, основанного на введении рассола вглубь мышечной ткани, существенно сокращает продолжительность диффузионно-осмотической части процесса, однако всё равно требует определенности периода времени либо использования специальных технологических приемов для достижения равномерного распределения рассола по всему объему сырья и развития биохимических реакций, обеспечивающих получение готовой продукции хорошего качества.

2. Обзор конструкций аппаратов для осуществления процесса посолки

Инъекцирование мяса или шприцевание дает возможность ускорить процесс засолки всех видов размороженного костного и бескостного мяса и уменьшить опасность бактериальной порчи продукта путем вспрыскивания рассола в мышечную ткань а так же увеличить массу готовой продукции до 50 %.

Инъектор - это пищевое оборудование <#"863179.files/image001.gif">

Рисунок 3.1. - Устройство посолочного автомата ФАП-1

4. Технологический расчёт оборудования для посола мяса

Выбор оборудования для посола мяса определяется технологией того или иного вида мясопродуктов.

Комплекс оборудования для посола мяса и посолочные автоматы подбирают на основании их паспортной часовой производительности. Оборудование для посола мяса периодического действия и аппараты для массирования и тумблирования мясного сырья выбирают, исходя из их часовой (сменной) производительности (кг/ч).

Q_п = 60*V*ρ*k/T_ц, (4.1)

где V - геометрический объём ёмкости аппарата, м³;

k - коэффициент загрузки ёмкости (0,4-0,5);

T_ц - продолжительность одного цикла обработки продукта, мин [13, с. 142].

Необходимое число аппаратов определяют по формуле 3.2.

N_п = А_п/(Q_п*Т_см), (4.2)

где N_п - потребное количество аппаратов для обработки сырья, шт;

А_п - количество обрабатываемого сырья в смену, кг;

Т_см - продолжительность смены, ч [6, с. 344].

Произведём данный расчёт применительно к посолочному автомату ФАП-1.

Исходные данные:

)     Вид сырья - мясо говядина;

2)      Плотность сырья - 1130 кг/м³ ; [11; 2, с. 154]

3)      Продолжительность одного цикла обработки продукта - 30 мин.

4)      Количество обрабатываемого сырья в смену - 50 000 кг;

5)      Продолжительность смены - 10 ч.

Определим производительность аппарата по исходному сырью по формуле (4.1).

Q_п = 60*2,8*0,84*2,1*1130*0,5/30 = 5581 кг/ч (4.1)

Необходимое число аппаратов определяют по формуле 4.2.

N_п = 50000/(5581*10) = 0,9 = 1 шт.

Таким образом, для посолки 50 т мясного сырья в смену необходим 1 автомат ФАП-1, производительностью 6 т/ч.

Заключение

Итак, мясо и мясопродукты являются хорошей питательной средой для развития микроорганизмов. Поэтому в целях сохранения качества мяса и мясопродуктов их подвергают посолу, холодильному хранению и другим видам консервирования.

При посоле под влиянием высокой концентрации хлорида натрия, пониженной температуры и антагонистических взаимоотношений микроорганизмов различных видов резко изменяется количественный и групповой состав микрофлоры мяса. Наиболее существенные изменения обусловлены воздействием хлорида натрия.

Посол мясного сырья может осуществляться, как отдельная технологическая операция и в процессе его измельчения или смешивания с компонентами, предусмотренными рецептурой.

Мясо солят сухим, мокрым и смешанными способами.

Аппаратурное оформление процесса посола мяса весьма разнообразно.

Выбор оборудования, применяемого для посола мяса, в первую очередь зависит от технологии выпускаемой продукции.

Шприцевание мясопродуктов проводят посолочными шприцами (инъекторами) и посолочными автоматами. Последние, как правило оснащены многоигольчатыми посолочными шприцами.

В данной курсовой работе были рассмотрены конструкции аппаратов в зависимости от их технологического назначения, осуществлён выбор наиболее оптимального и экономичного агрегата - посолочного автомата, а также произведён его производственный расчёт.

Список использованной литературы

1.   Технология продуктов мясопереработки/ С. А Артюхова, В. Д. Богданов, В. М. Дацун и др. - М.: Колос, 2007. - 490 с.

2.      Гинзбург А. С. Реологические характеристики пищевых продуктов: Справ./ А. С. Гинзбург, М. А. Громов, Г. И. Красовская - М.: Агропромиздат, 2009. - 287 с.

.        Ершов А. М. Практикум по основам проектирования предприятий мясной промышленности/ А.М. Ершов; МГТУ. - Мурманск, 2008. - 343 с.

.        Ершов А. М. Современные методы расчета технологических процессов/ А.М. Ершов, М.А. Ершов; МГТУ. - Мурманск, 2007. - 385 с.

.        Карпов В. И. Технологическое оборудование мясоперерабатывающих предприятий - М.: Колос, 2008. - 304 с.

.        Курочкин А. А. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства / Под ред. В. М. Баутина. - М.: Колос, 2001. - 440 с.: ил.

.        Технология пищевых производств / Л. П. Ковальская, И. С. Шуб, Г. М. Мелькина и др. - М.: Внешторгиздат, 2009. - 751 с.

.        Рогов И. А. Консервирование пищевых продуктов / И.А. Рогов, В.Е. Куцакова, В.И. Филиппов, С.В. Фролов - М.: Колос, 2009. - 173 с.

.        Родин Е. М. Справочник по механической обработке мяса/ Е.М. Родин - М.: Пищевая промышленность, 2007. - 199 с.

.        Родин Е. М. Технология мясных продуктов/ Е.М. Родин - М.: Агропромиздат, 2009. - 304 с.

.        Скурихин И. М. Химический состав пищевых продуктов. Ч.1/ И.М. Скурихин - М.: Агропромиздат, 2008. - 179 с.

.        Чепрасов В. И. Технологическое оборудование мясоперерабатывающих предприятий/ В.И. Чепрасов - М.: Пищевая промышленность, 2006. - 213 с.

.        Проектирование пищевых производств: Учебное пособие / С. А. Чернавский, К. Н. Боков, И. М. Чернин, Г. М.Ицкович, В. П. Козинцов. 3-е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1987 г. М.: ООО ТИД «Альянс», 2006. - 416 с.

.        Чаблин Б. В. Практикум по механическому оборудованию предприятий общественного питания/ Б. В. Чаблин - М.:ДеЛи принт, 2007. - 312 с.

.        Карпов В. И. Технологическое оборудование мясо перерабатывающих предприятий/ В. И. Карпов - М.: Колос, 2008. - 304 с.: ил. - (Учебники и учеб.пособия для студентов высш.учеб.заведений).

.        Машины и аппараты пищевых производств. Антипов С.Т. , Кретов И.Т., Остриков А.Н. и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А.Панфилова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, Кн.2, 2009.- 1453 с.

Приложение