Способ вакуумного обезвоживания белого мяса птицы в условиях сочетания процессов вакуумного испарения и сублимации в едином цикле

Способ вакуумного обезвоживания белого мяса птицы в условиях сочетания процессов вакуумного испарения и сублимации в едином цикле

Реферат

Изобретение относится к способам консервирования в вакууме в щадящих температурах пищевых продуктов, предназначенных для длительного хранения, и может быть использовано в пищевой промышленности.

Известен способ сушки, при котором продукт, подлежащий сушке, например мясо, после грубого измельчения до частиц размером порядка 3×3×3 см замораживают до температуры минус 170-190°C в среде жидкого азота. После чего замороженные частицы измельчают в дробилке до размеров 10 - 50×10^-6 м и, не допуская их дефростации, распыляют турбированным потоком в обогреваемой инфракрасным нагревателем в камере. При этом частицы продукта нагреваются до температуры минус 20°C - минус 10°C в среде инертного газа (азота). В результате получают сухой порошкообразный продукт с остаточной влажностью 1-3% [Авторское свидетельство №206411, F26B 5/06].

Недостатком данного способа являются высокие затраты на замораживание сырья в среде жидкого азота, который сам по себе является дорогостоящим и цена его постоянно растет, а также высокие затраты на измельчение замороженного сырья. Кроме того, полученный в результате измельчения в криогенной жидкости порошкообразный продукт неравномерно высыхает в процессе контактирования с восходящим потоком инертного газа, что требует дополнительных затрат энергии на доведение продукта до заданной конечной влажности.

Помимо этого, получаемый в результате порошкообразный продукт имеет ограниченный спектр применения в пищевой промышленности.

Известен способ сублимационной сушки пищевых продуктов, включающий удаление из высушиваемого продукта около 60-70% влаги путем ступенчатого понижения давления с замораживанием продукта в каждой ступени до минимальной температуры, соответствующей давлению данной ступени с нагревом продукта между ступенями газообразным рабочим агентом до температуры равной - 5°C-4°C. При осуществлении способа обеспечивают выдержку продукта в замороженном состоянии при минимальной температуре каждой ступени, а нагрев продукта между ступенями ведут инертным газом, например азотом или углекислым газом, продолжительность выдержки замороженного продукта при минимальных температурах увеличивают с уменьшением давления в ступенях [Патент №2283603, F26B 5/06].

Недостатком указанного способа сублимационной сушки является неизбежная (вследствие низкой теплоемкости газов) операция многократных впусков порций инертного газа, обеспечивающего необходимое большое количество теплоты на фазовый переход лед → пар, поскольку удельная теплота фазового перехода лед → пар сублимацией составляет примерно 2880 кДж/кг.

Кроме того, в современных условиях, азот, например, в баллонах, является дорогостоящим материалом, который, согласно изобретению, всякий раз после цикла впуска его в сушильную камеру попадает в вакуумный насос и выбрасывается в атмосферу.

Известен способ циклической вакуум-сублимационной сушки, включающий в себя насыщение продукта инертным газом и его замораживание с последующей сушкой при давлении ниже тройной точки. Продукт наносят на поверхность транспортирующего элемента после насыщения. Ввод инертного газа в продукт ведут до вспенивания продукта при давлении не ниже тройной точки [Патент №2119625, F26B 5/06].

Недостатком данного способа является то, что инертный газ является дорогостоящим материалом и его использование сопряжено с техническими проблемами по получению и доставке.

Кроме того, предложенная технология, базирующаяся на вспенивании продукта путем насыщения его инертным газом при давлении ниже тройной точки, возможна лишь для сушки жидких и пастообразных продуктов и неприменима для фаршей и мяса в форме кубиков.

Известен способ сублимационной сушки кусковых пищевых продуктов, например мяса, включающий замораживание кусков продукта и погружение их перед замораживанием в жидкую теплопередающую среду на глубину 3/10-8/10 от высоты кусков. В качестве жидкой теплопередающей среды используют говяжий жир или кровь убойных животных [Авторское свидетельство №1015877, F26B 5/06].

Недостатком этого изобретения является то, что применимый способ актуален для продуктов, имеющих неправильную геометрическую форму и неплотно прилегающих к поверхности противня в отдельных точках, следовательно, имеющих разное значение теплопроводности в этих точках. В нашем случае продуктом является фарш из белого мяса птицы, консистенция которого позволяет создать хорошие условия контактирования его с противнем. Кроме того, при контактировании продукта в процессе сушки с замороженной теплопроводящей жидкостью, нарушаются теплофизические характеристики и состав на границе контакта, как в продукте так и, в самих замороженных теплопроводящих жидкостях.

Еще одним недостатком данного способа является то, что в качестве теплопередающей среды используются санитарно небезопасные материалы - кровь и жир убойных животных. Помимо этого, на сегодняшний момент в связи с резким сокращением объемов забиваемого на мясокомбинатах скота кровь является дорогостоящим сырьем и полностью используется в рецептурах востребованных колбасных изделий.

Наиболее близким по значению и технической сущности к заявляемому изобретению является способ производства сухого мясного полуфабриката предусматривающий измельчение сырья, введение в фарш молочно-белкового концентрата, концентрата натурального казеина или соевого белкового изолята (из расчета 10-30%-ного уровня замены мясного сырья), специй; размещение фарша на противнях либо формовку в виде штучных изделий. После чего проводят замораживание и высушивание продукта методом сублимации, при этом температуру на стадии удаления остаточной влаги доводят до 55-60°C [Авторское свидетельство №1600031, А23L 1/31].

Недостатком данного способа является наличие характерной для сублимированного мяса жесткой консистенции, а также большая продолжительность процесса. Высушивание только методом сублимации влечет за собой высокую продолжительность процесса и значительные затраты на влагоудаление. Еще одним отрицательным фактором изобретения является предварительное замораживание продукта, что приводит к дополнительным энергозатратам и увеличивает продолжительность технологического процесса обезвоживания в целом.

Задачей предлагаемого изобретения является получение обезвоженного белого мяса птицы высокого качества с длительным сроком хранения, сокращение длительности процесса сушки, снижение удельных энергозатрат на сушку.

Поставленная задача решается предлагаемым способом вакуумной сушки, включающим предварительную обработку белого мяса птицы раствором ферментного препарата КФПА 2 концентрацией 0,03-0,08% к массе сырья с добавлением 3% хлористого натрия, размещение на противнях слоем толщиной 10±2 мм, установку противней в сушильной камере и удаление влаги в два этапа: при этом на первом этапе испарением при давлении 900-1200 Па удаляют 45-50% влаги, после чего осуществляют самозамораживание продукта путем резкого сброса давления до значения ниже давления тройной точки воды, на втором этапе влагоудаление из продукта осуществляют методом вакуум-сублимационной сушки до достижения конечной влажности продукта 1,5-1,8%, упаковку готового продукта.

Целесообразно белое мясо птицы резать на кубики размером 9×10 мм, а обработку раствором ферментного препарата концентрацией 0,05% проводить в течение 90 мин.

Целесообразно белое мясо птицы измельчать на мясорубке, а обработку раствором ферментного препарата концентрацией 0,03% проводить в течение 15 мин.

Предварительная обработка ферментным препаратом КФПА 2 белого мяса птицы (мяса кур, индеек, гусей, уток и т.д.) приводит к значительной трансформации белковых структур, реструктуризации мышечных волокон, оказывает размягчающее воздействие, тем самым, способствуя улучшению консистенции сухого продукта после его регидратации. В процессе обезвоживания на стадиях самозамораживания и досушки обработанного продукта происходит инактивация ферментного препарата.

Используемый препарат КФПА 2 (свидетельство о государственной регистрации 77.99.26.9.У.5448.7.07 от 13.07.2007 г.) разработан во Всероссийском научно-исследовательском институте пищевой биотехнологии (ВНИИПБТ). Препарат включает комплекс ферментов, таких как, протеиназа, альфа-амилаза и ксилоназа, полученных культивированием штамма Aspergillus oryzae. Данный протеолитический комплекс имеет оптимум воздействия при pH 4,5-5,5 и температуре 45-50°С, температура инактивации составляет 58°C. Протеолитическая активность препарата определена по модифицированному методу Ансона, основанному на гидролизе белка гемоглобина, и составляет 600 ед ПС/см³.

Совмещение в рамках одного цикла этапа удаления 45-50% влаги при давлении 900-1200 Па, последующего самозамораживания путем резкого сброса давления до значения ниже давления тройной точки воды, и вакуум - сублимационной сушки на завершающем этапе, за счет фазового перехода лед → пар при температуре -28±2°C и максимальной температуре досушки +45±2°C, до конечной влажности сухого продукта 1,5-1,8% позволит получит сухой продукт из белого мяса птицы высокого качества длительного срока хранения, сократить продолжительность процесса обезвоживания, снизить удельные энергозатраты на сушку.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводят предварительную обработку. Для этого берут белое мясо птицы режут на кубики размером 9×10 мм или измельчают на мясорубке и заливают раствором ферментного препарата КФПА 2 концентрацией 0,03-0,08% к массе сырья с добавлением 3% хлористого натрия, выдерживают в течение 15-90 мин, остатки раствора сливают, а сырье размещают на противнях слоем толщиной 10±2 мм. Затем противни устанавливают в сушильную камеру. Удаление влаги проводят в два этапа: при этом на первом этапе, по достижении в камере рабочего давления 900-1200 Па, удаляется 45-50% влаги из продукта, после чего осуществляют самозамораживание продукта путем резкого сброса давления до значения ниже давления тройной точки воды. На втором этапе удаление влаги из продукта осуществляют методом вакуум - сублимационной сушки при Т=-28±2°С и последующей досушке при Т=45±2°С до конечной влажности продукта 1,5-1,8%. После чего проводят упаковку готового продукта.

Пример 1.

Проводят предварительную обработку. Для этого, берут белое мясо птицы, режут на кубики размером 9×10 мм и заливают раствором ферментного препарата КФПА 2 концентрацией 0,05% (концентрация фермента выбиралась из характеристического ряда 0,03%; 0,05%; 0,06%; 0,07% и 0,08%) к массе сырья, результаты сведены в табл.1) к массе сырья с добавлением 3% хлористого натрия, выдерживают в течение 90 мин, остатки раствора сливают, а сырье размещают на противнях слоем толщиной 10±2 мм, после чего противни устанавливают в сушильную камеру. Удаление влаги проводят в два этапа: при этом на первом этапе, по достижении в камере рабочего давления 900-1200 Па, удаляется 45-50% влаги из продукта, после чего осуществляют самозамораживание продукта путем резкого сброса давления до значения ниже давления тройной точки воды. На втором этапе удаление влаги из продукта осуществляют методом вакуум-сублимационной сушки при Т=-28±2°C и последующей досушке при Т=45±2°С до конечной влажности продукта 1,5-1,8%. После чего проводят упаковку готового продукта.

Пример 2.

Проводят предварительную обработку. Для этого, берут белое мясо птицы, измельчают на мясорубке и заливают раствором ферментного препарата КФПА 2 концентрацией 0,03% (концентрация фермента выбиралась из характеристического ряда 0,03%; 0,05%; 0,06%; 0,07% и 0,08% к массе сырья, результаты сведены в табл.1) к массе сырья с добавлением 3% хлористого натрия, выдерживают в течение 15 мин, остатки раствора сливают, а сырье размещают на противнях слоем толщиной 10±2 мм, затем противни устанавливают в сушильную камеру.

Процесс обезвоживания ведут аналогично предыдущему.

После чего были проведены исследования химического состава, органолептических, структурно-механических и функционально-технологических свойств обезвоженного продукта в зависимости от концентрации ферментного препарата и от степени измельчения сырья. Органолептическую оценку продукта проводили по 5 балльной шкале. Исследования проводились по общепринятым методикам. Данные показатели приведены в таблицах. Исследования проводились на белом мясе кур как наиболее распространенном сырье, но полученные результаты приемлемы и для белого мяса других видов птиц.

Таблица 1.
Качественные характеристики сухого продукта из белого мяса птицы
Концентрация ферментного препарата, %	ВСС мяса, %	Коэффициент водопоглощения	Напряжение среза Q ср (кПа)
Куриное филе в виде кубиков
Контроль (без обработки препаратом)	48,04±0,23	2,05±0,31	112,45±1,32
0,03	53,04±0,35	2,59±0,25	103,12±1,01
0,05	58,77±0,41	2,75±0,22	97,38±1,20
0,06	59,84±0,37	2,66±0,17	76,71±1,12
0,07	58,26±0,25	2,62±0,10	74,51±1,10
0,08	57,88±0,31	2,51±0,14	83,94±1,24
Куриное филе в виде фарша
Контроль (без обработки препаратом)	51,80±0,79	3,04±0,32	84,25±0,90
0,03	60,74±0,58	3,81±0,24	61,23±1,13
0,05	59,52±0,61	3,86±0,14	59,74±1,01
0,06	59,01±0,54	3,83±0,17	53,55±0,98
0,07	58,69±0,49	3,78±0,20	52,63±1,21
0,08	58,16±0,31	3,69±0,21	55,47±1,09

Таблица 2.
Химический состав обезвоженного мяса
Концентрация ферментного препарата, %	Вода	Белок	Жир	Зола
Куриное филе в виде кубиков
Контроль(без обработки препаратом)	1,72±0,02	86,59±0,56	6,1±0,59	5,5±0,73
0,03	1,70±0,03	87,27±0,47	6,03±0,74	5,0±0,65
0,05	1,69±0,01	87,83±0,51	6,05±0,68	4,32±0,69
0,06	1,71±0,05	87,76±0,43	6,11±0,57	4,43±0,58
0,07	1,77±0,01	87,73±0,32	6,02±0,51	4,48±0,41
0,08	1,75±0,04	87,65±0,24	6,07±0,62	4,53±0,41
Куриное филе в виде фарша
Контроль (без обработки препаратом)	1,76±0,04	87,76±0,51	6,07±0,85	5,41±0,87
0,03	1,77±0,01	87,92±0,54	6,00±0,68	4,31±0,76
0,05	1,69±0,05	87,93±0,32	6,03±0,67	4,35±0,38
0,06	1,67±0,05	87,90±0,21	6,07±0,64	4,36±0,50
0,07	1,73±0,02	87,73±0,35	6,05±0,59	4,49±0,47
0,08	1,70±0,03	87,71±0,44	6,04±0,52	4,55±0,56

Таблица 3.
Органолептическая оценка регидратированного продукта из белого мяса птицы
Концентрация ферментного препарата, %	Цвет	Запах	Вкус	Консистенция	Сочность	Общая оценка
Куриное филе в виде кубиков
Контроль (без обработки препаратом)	4,5	4,5	4,4	3,7	3,5	4,1
0,03	4,4	4,5	4,3	4,1	4,5	4,4
0,05	4,5	4,6	4,6	4,8	4,8	4,7
0,06	4,4	4,6	4,5	4,5	4,5	4,5
0,07	4,4	4,4	4,3	4,0	4,1	4,2
0,08	4,5	4,4	3,9	3,9	4,0	4,1
Куриное филе в виде фарша
Контроль(без обработки препаратом)	4,5	4,6	4,6	3,8	3,7	4,2
0,03	4,5	4,6	4,7	4,8	4,8	4,7
0,05	4,5	4,6	4,7	4,6	4,6	4,6
0,06	4,5	4,6	4,4	4,3	4,3	4,4
0,07	4,4	4,5	4,5	4,1	4,1	4,3
0,08	4,5	4,5	4,0	3,8	3,9	4,1

Таблица 4.
Окислительные изменения липидной фракции обезвоженного белого мяса птицы в процессе хранения
Срок хранения, мес.	Кислотное число, мг КОН	Перекисное число, % йода
Куриное филе в виде кубиков
0	0,0897	0,0022
3	0,1271	0,0025
6	0,213	0,0030
9	0,368	0,0034
12	0,497	0,0043
Куриное филе в виде фарша
0	0,0901	0,0020
3	0,1252	0,0021
6	0,210	0,0024
9	0,364	0,0031
12	0,4309	0,0037

Продукт считается свежим, если показатели кислотного числа не превышают 1,0 мг КОН, перекисного числа - 0,01% йода.

Таким образом, на основании данных таблиц, можно сделать вывод, что описываемый способ обезвоживания мяса птицы позволяет получить качественный продукт длительного срока хранения (порядка года при соответствующей упаковке). Оптимальной концентрацией ферментного препарата для обработки сырья является значение 0,03% для фарша и 0,05% для мяса в форме кубиков размером 9-10 мм.

1. Способ вакуумной сушки, включающий предварительную обработку белого мяса птицы раствором ферментного препарата КФПА 2 концентрацией 0,03-0,08% к массе сырья с добавлением 3% хлористого натрия, размещение на противнях слоем толщиной 10±2 мм, установку противней в сушильной камере и удаление влаги в два этапа: при этом на первом этапе испарением при давлении 900-1200 Па удаляют 45-50% влаги, после чего осуществляют самозамораживание продукта путем резкого сброса давления до значения ниже давления тройной точки воды, на втором этапе влагоудаление из продукта осуществляют методом вакуум-сублимационной сушки до достижения конечной влажности продукта 1,5-1,8%, упаковку готового продукта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что белое мясо птицы режут на кубики размером 9×10 мм, а обработку раствором ферментного препарата концентрацией 0,05% проводят в течение 90 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что белое мясо птицы измельчают на мясорубке, а обработку раствором ферментного препарата концентрацией 0,03% проводят в течение 15 мин.