Изменение свойств мяса и мясопродуктов в результате копчения

Под копчением подразумевают обработку пищевых продуктов, преимущественно мясных и рыбных дымом, получаемым при сгора­нии древесины (опилок, стружек, щепы или дров) с целью придать изделиям особые вкусовые свойства и повысить их стойкость при последующем хранении.

Процесс копчения включает следующие операции: получение дыма; подготовка продуктов к копчению; обработка продуктов в коптильной камере (собственно копчение); обработка продуктов по окончании собственно копчения.

В зависимости от температуры в коптильной камере различают холодное и горячее копчение. В некоторых странах иногда употребляют термин «теплое копчение» Единой классификации способов копчения нет. В каждой стране, как правило, имеются свои особенности в режимах копчения (табл. 39).

Таблица 39 Режимы копчения в разных странах

Помимо горячего и холодного копчения, в некоторых странах практикуют различные варианты этих способов, например дву- и даже трехкратное изменение режима обработки дымом, так называемое влажное копчение (Feuchtrauch ver fahren), а также электростатическое копчение (или копчение в электрическом поле высокого напряжения) и бездымное (посредством коптильных препаратов).

В зависимости от вида изделии, требований, предъявляемых к ним, и особенностей производства, сложившихся в результате опре­деленных традиций в той или иной стране, существуют много технологических приемов предварительной подготовки продуктов к копчению, обработки их дымом и обработки после окончания процесса копчения.

Копчение горячим и холодным дымом. Сущность процесса.Обработку горячим дымом (обжарка, горячее копчение) применяют при изготовлении вареных колбасных изделии

В процессе обжарки вареные колбасы, сосиски, сардельки и полукопченые колбасы претерпевают ряд весьма важных изменений. Прогрев фарша, обычно до 40-45°С в центре, способствует при­обретению им по всей толщине розовато-красноватой окраски, по­верхность колбасных батонов приобретает красный с коричневым оттенком цвет. Внешний вид колбас, прошедших обжарку, улуч­шается, так как естественная оболочка под действием высокой тем­пературы (60°С и выше) и компонентов дыма дубится и становится тонкой, блестящей и прозрачной, через нее хорошо проступает красный цвет верхнего слоя колбасы. Оболочка приобретает прочность, запах копчености и теряет специфический запах. Все это способству­ет большей стойкости пареных колбасных изделий при хранении.

Для получения дыма при обжарке используют костры (обычно на небольших предприятиях), либо газ и опилки, либо дымогенераторы.

В зависимости от диаметра батонов и температуры дыма (60-110⁰С) продолжительность обжарки колеблется в среднем от 40 мин (сосиски) до 2 ч (вареные колбасы в оболочке большого диаметра). При столь кратковременной обработке в продукт попадает из дыма сравнительно мало коптильных веществ и они проникают на небольшую глубину. Но их количество достаточно для придания изделиям особых оттенков вкуса и запаха. Все колбасные изделия (кроме сырокопченых) после обжарки варят й охлаждают.

Повторную обработку изделий горячим дымом применяют при изготовлении полукопченых и варено-копченых колбас. Она более продолжительна, ее проводят при более низких температурах. Полу­копченые колбасы коптят в течение 12-24 ч, а варено-копченые – 36-48 ч при 35-50⁰ С.

Копчение холодным дымом используют при изготовлении сыро­копченых изделий из мяса с целью придания им особых вкусовых качеств п способности противостоять окислительной и микробиальной порче при длительном хранении. Устойчивость по отношению к деятельности микрофлоры дополнительно повышается обезвожива­нием продукта до содержания влаги 30-45%. Темп обезвоживания при этом должен согласовываться с развитием сложных биохими­ческих и других процессов, обеспечивающих приобретение продуктом присущих ему характерных свойств. При выработке сырокопченых изделий из мяса это достигается длительной обработкой их холод­ным дымом (от 1-2 до нескольких суток при 15-22°С) и последу­ющей сушкой. В первый период копчения поддерживают сравни­тельно высокую относительную влажность воздушно-дымовой смеси (около 80%) и небольшую скорость движения коптильной среды.

Состав дыма и механизм копчения.Копчение следует рассматривать как способ обработки продук­та, при котором органолептические показатели готовых изделий и их стойкость к окислительной и бактериальной порче в значительной степени зависит от химическом состава Коптильного дыма, коли­чества и соотношения коптильных компонентов дыма, содержащих­ся в продуктах по окончании обработки их дымом или коптильными препаратами.

Состав и свойства коптильного дыма.Коптильный дым состоит из продуктов термического распада и окисления древесины (рис. 74), содержащихся в нем в виде мель­чайших капелек (фаза, видимая па свету) и паров (в том числе и воды), а также большого количества неконденсируемых газов (во­дород, углекислый газ, окись углерода, метан и др). При относительно энергичном сжигании древесины и подводе значительного ко­личества воздуха дымом увлекается некоторое количество мельчайших частичек пестревшего топлива, угля и золы.

Рисунок 74. Схема образования коптильного дыма

В зависимости от насыщенности дыма органическими соедине­ниями (коптильными компонентами), зависящей от полноты окис­лительных и других реакций, протекающих при горении, способа и скорости отвода летучих органических веществ из очага горения, следует различать дым по степени его густоты.

Таблица 40.

Данные о соотношении органических веществ, неконденсируемых газов и составе дыма приведены в табл. 40, 41, 42.

Таблица 41

¹ При 100-110⁰С.

² Включая сконденсированную влагу.

³ Несгоревшие частицы топлива, сажа и зола, увлекаемые потоком воздуха.

Коптильный дым представляет собой аэрозоль, дисперсионной средой в котором являются неконденсируемые газы (N₂, Н₂, О₂, СО₂, СО, СН₄ и др., например ацетилен, содержащиеся в дыме в очень малых количествах), а также органические соединения, на­ходящиеся при данной температуре в состоянии паров. Дисперсную фазу составляют органические соединения – сконденсированные частицы шарообразной формы из вязкой жидкости, средний радиус которых колеблется в пределах 0,1-0,08 мкм.

Таблица 42

¹ Общее число эфирных связей, количество которых пересчитано на этилацетат.

Качественный состав коптильных компонентов дыма, распределенных между дисперсной фазой и дисперсионной средой близок, но в количественном соотношении имеются весьма существенные отличия. Дисперсная фаза состоит преимущественно из высококипящих компонентов, дисперсионная среда – из более летучих органических соединений.

Соотношение паров и дисперсных частиц зависит, прежде всего, от степени разбавления дыма воздухом и температуры коптильной среды: в холодном дыме (20-25°С), оно составляет около 1:8, а в очень горячем (порядка 300° С) – 10:1.

Таблица 43

Осаждение компонентов дыма на поверхности продукта.В процессе копчения принимают участие, как дисперсная фаза, так и дисперсионная среда коптильного дыма. Коптильные компоненты, сосредоточенные в дисперсной фазе, перемещаются в коптильной камере вместе с дисперсионной (парогазовой) средой под действием тяги и конвекционных токов и, кроме того, под действием ряда факторов, вызывающих их перемещение по отношению к дви­жущейся дисперсионной среде: гравитационной силы (силы тяжес­ти), диффузии (в результате броуновского движения) и радиомет­рических сил. Радиометрические силы возникают в результате воз­действия газообразной среды на содержащиеся в ней неравномерно нагретые частицы. Молекулы газа отлетают от нагретой стороны частиц с большей силой, чем от ненагретой, вследствие чего части­цы перемещаются в направлении снижения температуры (т. е. к продукту).

Скорость осаждения частиц дыма на продукт зависит от их кон­центрации и степени дисперсности, температурных условий копче­ния, характера и скорости движения коптильной среды (турбулент­ный или ламинарный поток) и других факторов.

Количество осажденных частиц возрастает по мере увеличения скорости движения коптильной среды и по мере перехода потока от ламинарного к турбулентному режиму движения. Большое значение имеют радиометрические силы, возрастающие с увеличением дис­персности частиц и температурного перепада между дымом и по­верхностью продукта. С повышением температуры копчения воз­растает также осаждение мелкодисперсных частиц под действием броуновского движения. Действие гравитационных сил проявляется лишь при сравнительно низких температурах копчения медленно передвигающимся потоком дыма с укрупненными в результате коа­гуляции частицами (до 0,5 мкм и выше).

Компоненты паровой фазы осаждаются в результате их кон­денсации на сухую поверхность (если температура поверхности ниже температуры дыма). На влажную поверхность они отлагаются пре­имущественно в результате абсорбции, скорость которой пропорцио­нальна концентрации органических соединений в паровой фазе дыма и зависит от влажности поверхности продукта.

Проникновение составных частей дыма в продукт.После отложения компонентов дыма на поверхность продукта начинается их перенос по направлению к центру продукта. Скорость переноса зависит от химической природы коптильных компонентов, причем часть их задерживается на поверхности пли в тонком по­верхностном слое обрабатываемых изделий, вступая в реакции взаимодействия с составными частями продукта.

Проникновение коптильных компонентов в продукт зависит от многих факторов, влияние которых наиболее полно изучено по отношению к фенольным компонентам дыма. Глубина их проникнове­ния зависит, в частности, от продолжительности процесса копчения, состава, свойств и состояния продукта, температуры копчения и дру­гих факторов.

Линейная скорость внутреннего переноса фенольных веществ дыма при холодном копчении несколько больше в колбасах с на­туральными оболочками, чем с кутизиновыми и зависит от состава фарша.

Таблица 44.

При прочих равных условиях в фарш одного и того же вида, вышприцованный в натуральную, кутизиновую и целлофановую оболочки и в оболочку на вискозной основе (типа Викинг), проникает соответственно 1,3; 0,6; 0,8 и 0,8 мг%. Шкурка на окороке тормозит проникновение дыма в толщу продукта.

Рисунок 74. Динамика перераспределения фенольных компонентов дыма в сырокопченных колбасах в процессе сушки. Толщина слоев в колбасных батонах: 1 - поверхностный; 2, 3-5 мм, 4 - центральный (10 мм)

В процессе длительного копчения и сушки происходит перерас­пределение содержания коптильных компонентов в различных слоях продукта. Их количество по отношению к содержанию по окончании процесса копчения в поверхностных слоях становится меньше, а в последующих слоях постепенно возрастает, хотя выравнивание кон­центрации компонентов дыма не происходит даже при длительном хранении. На рис. IX-5 показана динамика проникновения и пере­распределения фенольных компонентов дыма в сырокопченых кол­басах при копчении и сушке.

Кислоты дыма свободно проникают через оболочки и в продукт. Из их числа в толще копченых изделий идентифицирована муравьи­ная, уксусная, пропионовая, валерьяновая, капроновая, сиреневая, ванилиновая и резорциловая кислоты.

Карбонильные соединения в отличие от фенолов и кислот обна­руживаются преимущественно в поверхностных слоях продуктов. Натуральные оболочки в большей степени задерживают проникно­вение карбонильных компонентов дыма в колбасы, чем, например, кутизиновые. В копченых продуктах найдены такие карбонильные соединения, как муравьиный, уксусный и масляный альдегиды, аце­тон, метилэтилкетон, а также фурфурол, сиреневый альдегид, ва­нилин, этилванилин, метилциклопентенолон

В зависимости от продолжительности копчения и вида обраба­тываемых изделий из мяса в них накапливается от 0,5 до 15 мг% отдельных компонентов дыма (табл.44).

Таблица 44

Влияние коптильных веществ на свойства продукта. Влияние на аромат и вкус. Возникающие при обработке изде­лий из мяса дымом специфический аромат и вкус являются резуль­татом воздействия довольно многих факторов.

Аромат копчения в значительной степени определяется коптиль­ными компонентами, обладающими пряными оттенками запаха, та­кими, как фенолы (типа метилгваякола, гваякола, эвгенола, анизо­ла, тимола, днметоксифенола и др.), соединениями типа метилциклопентенолона, отдельными веществами, входящими во фракции фенолов, но не сочетающимися с диазотированной сульфаниловой кислотой и флуоресцирующими в УФЛ, карбонильными соединения­ми (например, фурфурол, диацетил, бензойный альдегид). Некото­рую роль в образовании аромата копченых продуктов играют также компоненты дыма типа метилглиоксаля, пирокатехина и т. п., всту­пающие с компонентами продукта, в частности с аминокислотами, в реакции окислительного взаимодействия, декарбоксилирования и переаминирования с образованием новых веществ (альдегидов и кетонов):

Возникающие при этом вещества обладают оттенками запаха, отличными от аромата копчения, что заставляет считать, что это явление хотя и играет определенную роль в образовании специфи­ческого аромата копченостей, однако эта роль является менее зна­чительной по сравнению с ароматом, привносимым в продукт паху­чими компонентами дыма, особенно фенолами.

Специфический вкус копченых изделий обусловливается в пер­вую очередь кислотными компонентами дыма, а также другими ве­ществами, проникающими в продукт из дыма и обладающими острым, горьковатым или сладковатым привкусами (некоторые фе­нолы, карбонильные соединения и др.).

Некоторое значение в возникновении особого привкуса у коп­ченостей могут иметь вещества, образующиеся, особенно при дли­тельном копчении, в результате взаимодействия реакционноспособных компонентов дыма с компонентами продукта по типу реакции меланоидинообразования. Такого рода вещества (типа меланоиди-нов) обладают различными вкусовыми оттенками (горьковатые, терпкие, солодовые и т. п.), однако их значение в формировании специфического вкуса копчения по всей вероятности является вто­ростепенным Более полные сведения о роли различных компонен­тов дыма в образовании аромата и вкуса копчения представлены на рисунке 75.

Вкус и аромат копченого продукта в целом определяется, кроме того, многочисленными химическими изменениями составных частей самого продукта (ферментативные процессы в сырокопченых изделиях, слабое окисление липидов, изменения под действием тепловой обработки и др.).

Копченые продукты в меньшей степени, чем некопченые подвержены окислительной и бактериальной порче, что обусловлено проникновением в продукт компонентов дыма, обладающих способностью тормозить окисление жира и препятствовать жизнедеятельности микрофлоры.