Современные достижения биотехнологии пищевых продуктов. Реферат. Реферат по дисциплине Современные достижения биотехнологии пищевых продуктов

• Название: Реферат по дисциплине Современные достижения биотехнологии пищевых продуктов
• Анкор: Современные достижения биотехнологии пищевых продуктов
• Дата: 13.12.2022
• Размер: 199.27 Kb.
• Имя файла: Реферат.docx
• Тип: Реферат; #843629

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра прикладной биотехнологии


РЕФЕРАТ
по дисциплине «Современные достижения

биотехнологии пищевых продуктов»
на тему: «Современные методы получения стабильных эмульсий в технологии производства мясопродуктов»


Выполнила: Разинькова Виктория Геннадьевна

Специальность: 19.06.01 «Промышленная экология и биотехнологии»

Проверил: Емельянов Сергей Александрович

_______________________________
Ставрополь, 2019 г.

Оглавление

Введение	3
1. Мясные эмульсии	5
2. Приготовление мясных эмульсий	7
2.1. Факторы, обеспечивающие стабильность мясной эмульсии	7
2.2. Физико-химическая сущность процесса приготовления гомогенных мясных эмульсий	15
3. Сравнительная оценка методов получения стабильных мясных эмульсий	18
Заключение	27
Список использованных источников	29

Введение
В современной науке одним из приоритетных направлений являются труды по разработке и применению ресурсосберегающих технологий, которые будут способствовать сохранению качества и увеличению сроков хранения пищевой продукции. Эмульгирование выступает в основе технологии производства получения большинства изделий пищевой промышленности. Эмульсия также является гетерогенной системой, в составе которой одна из нерастворимых жидкостей играет роль дисперсной среды, а другая представляет собой дисперсную фазу. Их стабильность соблюдается за счет наличия эмульгаторов - сознательно добавленных веществ.

В пищевой промышленности предполагается переработка значительного количества жиров животного происхождения при производстве мясных изделий. Вопрос получения стабильных эмульсий при существующих технологиях производства эмульгированных мясопродуктов остается актуальным. Основным направлением, в котором используется данный вид сырья, является производство вареной колбасной продукции из тонкоизмельченного фарша, рецептурой которых предполагается использование жировых или белково-жировых эмульсий [12]. В этом сегменте рыночного потребления производители сталкиваются с проблемой получения и дальнейшего применения и хранения стабильных систем.

Возможность получения эмульсий и их стабильность зависят от многих факторов, основные из которых:

- вид, состав и функционально-технологические свойства компонентов рецептуры;

- количество солерастворимых белков в системе и степень их участия в процессе эмульгирования;

- соотношение «жир-белок-вода» в эмульсии;- последовательность внесения ингредиентов рецептуры в куттер при эмульгировании и соблюдение температурно- временных параметров процесса [3].

Обеспечение стабильности эмульсии жира в воде является одной из наиболее сложных технологических проблем при изготовлении подобных мясных фаршевых продуктов. Для придания фаршевой системе агрегативной устойчивости в нее вводят различные поверхностно-активные вещества (эмульгаторы) животного и растительного происхождения. Как правило, в качестве таких эмульгаторов производители широко применяют различные белковые добавки, использование которых, в свою очередь, способствует повышению пищевой ценности готовой продукции, снижению ее себестоимости и т.п.

1. Мясные эмульсии

Эмульгирование или переработка эмульсий лежат в основе многих технологических процессов получения пищевых продук­тов. К эмульсиям относятся пищевые продукты природного про­исхождения (молоко, яичный желток), большинство молочных продуктов, тонко измельченные колбасные фарши. В настоящее время при производстве комбинированных продуктов питания и как самостоятельные продукты все шире используются искусст­венные эмульсии. К ним относятся эмульсии, стабилизированные немясными белками, использующимися взамен части мясного сы­рья при производстве колбасных изделий, рубленых полуфабрика­тов, фаршевых консервов; эмульсии, являющиеся аналогами моло­ка и молочных продуктов, стабилизированные различными белка­ми; искусственные продукты эмульсионного типа, использующие­ся для функционального (лечебного и диетического) питания.

В классическом определении под эмульсией понима­ют дисперсные системы с жидкой дисперсионной сре­дой и жидкой дисперсной фазой, диспергированные в коллоидном состоянии.

Устойчивость эмульсий определяется наличием на поверх­ности раздела фаз адсорбционных оболочек, образованных либо двойным электрическим слоем третьего вещества, либо коллоид­но-дисперсным слоем эмульгатора с гелеобразной структурой [1].

Широкое применение пищевых эмульсий обусловлено по­вышенной усвояемостью жиров в эмульгированном состоянии, возможностью направленного варьирования состава и свойств продуктов эмульсионного типа. Среди пищевых продуктов важ­ное место занимают эмульсии типа жир в воде. Важней­шими стабилизаторами пищевых эмульсий типа Ж/В являются белки, эмульгирующие свойства которых во многом определяют свойства конечного продукта.

В мясной эмульсии, образуемой в результате интен­сивного механического измельчения тканей, образуе­мая дисперсная система состоит из дисперсной фазы - гидратированных белковых мицелл и жировых частиц различных размеров, и из дисперсионной среды - рас­твора белков и низкомолекулярных веществ [25].

Мясные эмульсии представляют со­бой систему, состоящую из тонкоизмельченного мяса, воды и жира, причем вода и жир диспергированы, на­ходятся в коллоидном состоянии, а белок и вода обра­зуют пространственный каркас (матрицу), удерживающий жир.

Рисунок 1. Эмульсия — стабильная система «жир — белок — вода»



2. Приготовление мясных эмульсий
2.1. Факторы, обеспечивающие стабильность мясной эмульсии



Белок играет важную структурную роль в процессе полу­чения эмульсий. Получение эмульсий рассматривают как нало­жение трех процессов: диспергирования жидкости, коалесценции и адсорбционного процесса образования защитных слоев, причем считается, что последний процесс главным образом и определяет свойства конечных эмульсий [2].

Коалесценция - это слияние капель, усиливающееся при флокуляции или криминге, в конечном счете приводящее к раз­рушению эмульсии; криминг - это гравитационное, т.е. седиментационное или флотационное, разделение масляных капель без изменения распределения по размерам; флокуляция - это агрега­ция капель при взаимодействии между ними без их слияния.

Если непрерывное перемешивание должно привести к ди­намическому равновесию между дроблением и коалесценцией, то в присутствии эмульгатора образование защитных пленок на поверхности капель дисперсионной фазы затрудняет коалесценцию. Вследствие этого равновесие в значительной степени смещается в сторону образования эмульсий.

Защитную функцию эмульгатора обусловливают его адсорб­ционные свойства (поверхностная активность) и способность к структурообразованию на границе раздела фаз. Происходящее вследствие адсорбции эмульгатора понижение поверхностного на­тяжения облегчает дробление жидкости. Количество поверхностно-активного вещества (ПАВ), адсорбированного на поверхности разде­ла фаз (ПРФ), т. е. величина адсорбции (Г) является одним из важ­нейших параметров, определяющих свойства межфазных адсорбци­онных слоев (MAC). Для белков величина адсорбции на каплях эмульсий при достижении насыщения MAC составляет 1-3 мг/м².

При высокой концентрации белка или в условиях интен­сивного перемешивания время формирования MAC определяется стадиями: адсорбции, изменения конформационного состояния макромолекулы и образования большого числа нековалентных межмолекулярных связей, обусловливающих прочность возни­кающих межфазных структур, причем дисперсность эмульсии обеспечивается уже на первой стадии формирования MAC.

Различают понятия "эмульгаторы" и "стабилизаторы". К первым относят вещества, способствующие образованию и стабилизации ПРФ в процессе эмульгирования (низкомолекулярные ПАВ, на­пример, лецитин), ко вторым - стабилизирующие полученные эмульсии (водорастворимые полисахариды: каррагинан, ксантан и др.). Пищевые белки, такие как казеин, желатин, обладают свойствами как эмульгаторов, так и стабилизаторов, являясь наи­более предпочтительными при производстве пищевых эмульсий.

Стабильность эмульсий - понятие кинетическое. С течени­ем времени ряд самопроизвольных процессов приводит к сле­дующим основным видам разрушения эмульсий: кримингу; флокуляции; коалесценции [8].

Скорость криминга V_s хорошо описывается уравнением Стокса для скорости движения незаряженной изолированной ка­пли в ньютоновской среде

(1)

где А - радиус сферической капли, см;

₀ - плотность дисперси­онной среды, г/см³;

 - плотность дисперсной фазы, г/см³;

g - ус­корение свободного падения, м/с²;

 - динамическая вязкость среды, Па^.с.

Уравнение Стокса указывает три пути замедления кримин­га в разбавленных эмульсиях. Один из них - уменьшение разме­ров капель, например, при гомогенизации под давлением. По­скольку пищевые эмульсии являются полидисперсными, размер наибольших капель является критическим, т.е. определяющим скорость всего процесса. На практике, даже после интенсивной гомогенизации, частичный криминг происходит из-за наличия в эмульсиях капель, диаметр которых выше 5 мкм.

Величина А² в уравнении (1) рассчитывается по формуле

(2)

где Ni - число капель радиусом А (например, измеренное счетчи­ком Коултера).

Теоретически криминг может быть устранен выравнивани­ем плотностей дисперсной и непрерывной фаз. На практике воз­можности технологов в этом плане ограничены. Разность плотно­стей растительных масел и воды составляет около 10² кг/м³. Эту разницу можно сократить на 50 % при создании условий, способ­ствующих кристаллизации масла, а также добавлением сахара и спирта. Увеличение плотности масляной фазы – другой путь вы­равнивания плотностей. В большинстве стран в настоящее время применение бромированного масла запрещено или ограничено. Это относится и к другим "утяжеляющим" компонентам. Процесс криминга можно также замедлить, увеличивая вязкость основной фазы (если позволяют требования, предъявляемые к эмульсиям).

Коалесценция представляет собой необратимый процесс окончательного разрушения эмульсий. Уменьшение свободной энергии в результате коалесценции обеспечивается снижением площади поверхности раздела (S) при постоянстве межфазного натяжения ( ). Экспериментальное разделение флокуляции и коалесценции во времени невозможно для низкомолеку­лярных ПАВ, поскольку два процесса следуют один за другим. Для высокомолекулярных ПАВ временной интервал между флокуляцией и коалесценцией может быть значительным.

Влияние рН на коалесценцию является одним из наиболее ценных источников информации о роли белка в стабилизации эмульсий. Можно выделить четыре основных фактора влияния рН на стабильность эмульсий:

-неполная растворимость некоторых белков в изоэлектрической точке;

- при pI, где электростатическое отталкивание между моле­кулами белка минимально, жесткость MAC максимальна. Это может способствовать стабилизации капель против их деформа­ции и разрушения;

- поверхностный потенциал белковых пленок равен нулю при рН = pI; при этом электростатическое отталкивание препят­ствует разрыву белковых MAC;

- электростатическое отталкивание между отдельными час­тями молекулы адсорбированного белка минимально при рН = pI, что приводит к формированию более компактной конфигурации молекулы, а, следовательно, к уменьшению эффекта стерической стабилизации.

При термическом воздействии в ре­зультате взаимодействия денатурирующих при нагре­ве белков возникает пространственный каркас - термотропный гель, прочность которого зависит от количе­ства и степени взаимодействия миофибриллярных бел­ков. Основная роль в процессе формирования сетки и геля принадлежит миозину, однако, актин и другие белки также могут образовывать гель как индивиду­ально, так и в присутствии других белков.

Роль саркоплазматических белков в образовании ге­ля миозина несущественна, напротив, содержащиеся в этой фракции ферменты (протеазы и фосфатазы), инактивируемые при температурах более 60 градусов ⁰С, способствуют деградации структуроообразующих белков и снижению прочности геля.

Положительное влияние на гелеобразование актина, миозина и тропомиозина оказывают низкомолекуляр­ные фосфаты.

Способность мясного сырья поглощать и удерживать влагу определяется гидрофильными свойствами белков мышечного волокна, в частности, миозином, актином и в некоторой степени тропомиозином, на поверхности молекул которых имеются полярные группы, способ­ные взаимодействовать с диполями воды. Количество присоединенной воды или величина водосвязывающей способности в тонкоизмельченном мясном сырье в ос­новном обусловлено числом гидрофильных центров у белков, что в свою очередь зависит от:

- природы белка (глобулярные либо фибриллярные) и его состояния;

- количества белка в системе;

- интервалом от изоточки белка, т. е. от рН среды. При рН ниже 5,4 связывание воды минимально. В практике сдвиг рН в нейтральную сторону осуществ­ляют путем введения в фарш щелочных фосфатов;

- степени взаимодействия белков друг с другом. В процессе посмертного окоченения в результате обра­зования актомиозинового комплекса, сопровождающе­гося блокированием полярных групп, величина водо­связывающей и эмульгирующей способности резко снижается;

- наличия нейтральных солей и, в частности, пова­ренной соли, присутствие которой повышает раствори­мость актина и миозина, препятствует их комплексованию и, следовательно - увеличивает величину водосвязывания;

- температуры среды. Повышение температуры среды выше 42-45°С приводит к денатурации белков, их агрегированию и, соответственно, снижению количест­ва гидрофильных групп;

- степени измельчения мышечной ткани. Увеличе­ние степени гомогенизации обеспечивает разрушение мышечных волокон, выход из них белков и таким об­разом увеличивает возможность контакта с водой.

Направленное повышение величины водосвязывающей способности мясных эмульсий можно осуществ­лять с применением пищевых добавок и компонентов трех видов.

1. Веществ, повышающих гидратацию мышечных бел­ков за счет сдвига рН и разблокирования гидро­фильных центров, к которым относятся натриевые соли фосфорных кислот.

2. Веществ, не влияющих на степень гидратации мы­шечных белков, но хорошо связывающих воду (как правило после термообработки), к которым относят­ся крахмал, пшеничная мука, желатин, белковый стабилизатор из свиной шкурки.

3. Веществ - белкового происхождения (соевый изолят, казеинат натрия, сухое молоко, кровь и её фракции), обеспечивающих повышение как концен­трации растворимых белков в системе, так и пище­вой ценности готовых мясных изделий.

Эмульгирующие свойства мышечных белков уменьшаются в ряду:

Миозин-актомиозин-саркоплазматические белки-актин [3].

Максимальная эмульгирующая емкость саркоплазматических белков проявляется при рН 5,2, миозина и актомиозина - при рН 6-8, т. е. в интервале, характер­ном для большинства мясопродуктов. Увеличение ионной силы за счет введения поваренной соли способствует росту эмульгирующей емкости саркоплазматических белков при указанном рН, миофибриллярных – в интервале рН 5-6.

Свойства получаемых мясных эмульсий зависят не только от ФТС индивидуальных белков, но и от соот­ношения в системе солерастворимых белков и жира. Эмульгирующая способность белка ограничена, поэто­му наиболее рациональным соотношением жир: белок в гомогенизированных фаршах является диапазон от 0,6:1,0 до 0,8:1. В отечественной практике принято считать оптимумом соотношение белок: жир : вода рав­ное 1:0,8: (35).

Контроль за содержанием мышечного белка в эмульсии - главное условие получения стабильных мясных систем. Высокое содержание общего белка (и мышечной и соединительной ткани) ещё не свидетель­ствуют о высоком уровне потенциальной эмульгирую­щей способности, т. к. коллаген в нативном виде не участвует в процессе жиропоглощения, эмульгирования и стабилизации эмульсий. Эти функции выполня­ют только мышечные белки.

Уменьшение содержания солерастворимых белков в системе или чрезмерное введение жира неизбежно (в отсутствии специальных стабилизаторов эмульсий) приведет к получению мясных фаршей с нестабиль­ными свойствами, что обусловлено дефицитом груп­пировок, находящихся на поверхности белка и ответ­ственных за взаимодействие с жировыми каплями.

Напротив, чрезмерное повышение содержания мы­шечных белков в системе при одновременном сниже­нии доли жира, хотя и сопровождается образованием весьма стойких эмульсий, но приводит после термооб­работки к ухудшению органолептических показателей (появление сухости, повышение жесткости, снижение пластических свойств).

Введение хлорида натрия (поваренной соли) и низ­комолекулярных фосфатов улучшает ФТС солераство­римых белков и повышает стабильность эмульсий.

Температура мясного сырья является важным фак­тором, определяющим эффективность эмульгирования. Миозин и актомиозин - термолабильны (темпера­тура денатурации лежит в интервале 42-50°С), и в случае локального нагрева фарша при куттеровании белки могут денатурировать раньше, чем начнется эмульгирование.

Экстракция белка наиболее эффективно происходит при температуре мяса около точки замерзания (около -2°С), в связи с чем при куттеровании сырья целесооб­разно использовать подмороженное мясо, либо добав­лять снег, лёд или ледяную воду. По вышерассмотрен­ной причине температура сырья перед началом куттерования не должна превышать 1±1°С.

При этом использование чрезмерно перемороженного сырья, превращающегося при измельчении в гранулы либо порошок с низкой вязкостью и гомогенностью, не­пригодно для приготовления эмульсий вследствие на­хождения воды в кристаллическом твердом состоянии (лёд), что ограничивает уровень растворения белков.

Идеальным температурным диапазоном для готовых мясных эмульсий в конце процесса куттерования являет­ся 10-18°С, причем возможные отклонения от рекомен­дуемого интервала, как правило, связаны с видом ис­пользуемого жира: при работе с тугоплавким говяжьим жиром температура фарша может быть несколько выше; при применении легкоплавкого свиного - ниже.

Продолжительность куттерования и степень измель­чения сырья предопределяет уровень стабильности мясных эмульсий.

При обработке мяса на куттере в течение первых 1-2 минут преобладает механическое разрушение тка­ней, выход белков, их интенсивное набухание, взаимодействие между собой и добавляемой водой с образова­нием белковой пространственной матрицы, внутри ко­торой находятся полуразрушенные мышечные волок­на, обрывки соединительной ткани, жировые клетки и фрагменты других морфологических элементов мяса. Дальнейшая гомогенизация сырья приводит к диспергированию жира, уменьшению линейных размеров морфологических элементов эмульсии, перемешива­нию компонентов фарша, что обеспечивает получение стабильной водо-белково-жировой эмульсии с высокой липкостью.

В зависимости от числа ножей и скорости их враще­ния, вида сырья рекомендуемая продолжительность куттерования составляет 8-10 минут. Сокращение пери­ода куттерования не обеспечивает необходимой степе­ни гомогенизации сырья, выхода белка в систему фар­ша, эффективного перемешивания; при слишком дли­тельном куттеровании частицы сырья чрезмерно измельчаются, что требует дополнительного введения в эмульсию солерастворимых белков (например соевого изолята); кроме того происходящее при этом повыше­ние температуры фарша ухудшает стабильность эмульсии.

Нагрев на заключительном этапе производства кол­бас фиксирует свойства мясных эмульсий, однако, ко­нечный технологический результат - качество готовой продукции - зависит от условий термообработки. Чем выше относительная влажность и температура грею­щей среды, тем больше вероятность получения неста­бильной эмульсии.

2.2. Физико-химическая сущность процесса приготовления гомогенных мясных эмульсий

Процесс приготовления мясных эмульсий представ­ляет собой механическое измельчение сырья (гомогенизацию), сопровождающееся формированием ста­бильной водо-белковой эмульсии с определенными ре­ологическими (липкость, пластичность), технологиче­скими (водосвязывающая способность) и органолептическими (однородность, нежность) показателями [19].

Процесс протекает в три фазы.

На первой фазе (в течение первых 2-3 минут) пре­обладает механическое разрушение клеточной струк­туры тканей, мышечные волокна разрушаются, их со­держимое вытекает. Идет экстракция белков в водную фазу (вода мяса + добавляемая вода), причем эффек­тивность процесса увеличивается в присутствии пова­ренной соли.

На второй фазе увеличивается гидратация и растворимость миофибриллярных и саркоплазматических мышечных белков, они начинают интен­сивно набухать, связывать добавляемую воду; идет вторичное структурообразование бел­ков между собой и образование матрицы эмульсии. Увеличивается величина водосвязывающей способно­сти системы. При этом для формирования структуры эмульсии и поглощения ею воды решающее значение имеет степень перехода миофибриллярных белков в растворенное состояние, чему способствует присутст­вие поваренной соли и высокая гомогенизация сырья. При недостаточном измельчении белки полностью не выходят из клеточной структуры и не участвуют в свя­зывании воды и образовании пространственного кар­каса, что может привести к расслоению фарша.

Факторы, влияющие на степень экстракции солерастворимых белков:

• 
  степень измельчения мышечных волокон;
  
• 
  концентрация поваренной соли;
  
• 
  количество воды;
  
• 
  температура;
  
• 
  продолжительность процесса;
  
• 
  рН среды.
  

На третьей фазе при продолжающемся измельчении сырья происходит частичное диспергирование жира с образованием мелкодисперсных жиро­вых шариков, которые соединяются с белковым карка­сом. Образуется эмульсия.

Водорастворимые белки способны эмульгировать 30 мл жира на 100 г белка, солерастворимые - 40 мл.

Специфику диспергирования жировой ткани следует рассмотреть особо. При интенсивном измельчении жи­ровая ткань в основном диспергирует в виде твердых частиц размером 20-75 мкм, состоящих преимущест­венно из неповрежденных жировых клеток. Одновре­менно частично разрушается структура жировой тка­ни, в результате чего жировая капля вытекает из по­врежденных клеток. По мере разрушения клеток и по­вышения температуры высвобождается и диспергируется все большее количество жира, который необходимо связать и стабилизировать (чтобы предупредить разру­шение эмульсии и его последующее выделение из про­дукта) [8].

Частичному плавлению жира при куттеровании спо­собствует также локальный перегрев сырья в зоне ре­зания. Размер эмульгированных частиц жира составляет от 10 до 0,1 мкм и характерен для коллоидных систем.

При измельчении размороженного жирового разруше­ние жировых клеток начинается значительно раньше, чем охлажденного, поэтому продолжительность обра­ботки мороженого сырья можно несколько сократить.

Основная масса жира находится в фарше в виде грубой дисперсной фазы, и лишь небольшая часть ее может эмульгироваться в жидком виде. Увеличение доли эмульгированного жидкого жира в эмульсии мо­жет способствовать ухудшению консистенции готового продукта [24].

При 12-18°С жир не может плавиться, и следова­тельно, образоваться эмульсия, поэтому происходит дисперсия маленьких частиц твердого жира в жидком фарше.

Факторы, влияющие на степень дисперсности жира:

• 
  вид жира, его состав;
  
• 
  температура плавления;
  
• 
  наличие естественных и искусственных эмульгаторов;
  
• 
  температура среды;
  
• 
  характер измельчения;
  
• 
  степень разрушения жировых клеток.
  

Молекулы растворенных белков как поверхностно-активных веществ адсорбируются из непрерывной фа­зы на поверхности измельченных жировых частиц, разворачиваясь гидрофобными группировками к жиру, гидрофильными - к водной фазе. В результате вокруг частиц жира образуется адсорбционная пленка, кото­рая удерживает жир в диспергированном состоянии. По мере измельчения фарша степень диспергирования и общая площадь поверхности жировых частиц увели­чиваются, поэтому для связывания жира необходимо достаточное количество водно-белковой фазы. При слишком сильном измельчении количество растворен­ного белка может стать недостаточным, тогда часть жировых частиц остается свободной, не покрытой пленкой эмульгатора.
3. Сравнительная оценка методов получения стабильных мясных эмульсий
В пищевой промышленности при приготовлении стабильных мясных эмульсий обычно используются различные перемешивающие установки, действующие по типу механических мешалок, коллоидных мельниц и центробежных эмульситаторов. Интенсивное механическое воздействие на сырьевой материал организует измельчение тканей, в результате которого и формируется мясная эмульсия. Большую роль в приготовлении эмульсии для мясных изделий оказывает ряд факторов, таких как: форма и размер измельчающей конструкции, режим эмульгирования, вид жира и эмульгатора, характер взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной среды и многие другие исходные данные.

В системе, полученной в результате измельчения тканей, дисперсная фаза формируется за счет гидратированных белковых молекул и разноразмерных жировых частиц, а дисперсионную среду образует раствор белков и низкомолекулярных веществ. Сырой мясной фарш представляет собой эмульсию жира в воде, в которой белок и вода образуют матрицу, окружающую жир. Способность жиров образовывать эмульсию зависит от природы жира, температуры его плавления, степени измельчения и наличия эмульгаторов [9].

Перемешивающие механизмы типа куттера или гомогенизатора, являются основными и применяются для традиционного приготовления белково-жировых эмульсий, несмотря на разнообразие компонентного состава. Для начала в куттер или куттер-мешалку загружается вода, далее добавляются белковые препараты, и производится обработка на протяжении 4–5 минут, затем вносится измельченное с помощью волчка жировое сырье и обрабатывается еще пару минут, затем вносят кровь или плазму. На последних оборотах чаши куттера добавляется поваренная соль. Длительность получения эмульсии с применением куттера в среднем составляет от 10 до 15 минут. Затем эмульсию обрабатывают на машинах тонкого измельчения непрерывного или периодического действия [13].

При приготовлении эмульсий значительную роль играет выбор интенсивности механического воздействия. Принято считать, что чем сильнее перемешивается смесь жидкостей, тем лучше протекает эмульгирование. На практике же, имеет место быть оптимальное значение интенсивности механического воздействия, превышение которого грозит коалесценцией. Анализ литературных данных показывает, что скорость перемешивания сырья для получения мясных эмульсий в пищевом производстве рекомендуется в пределах 1500 – 4000 об/мин [6].

При получении колбасных изделий подходящую оболочку, которая выполняет функции формы для формовки изделий, заполняют полученной мясной эмульсией. Затем производят нагрев оболочки при повышающейся температуре, например от 55 до 77 °С, в течение продолжительных периодов времени, которые могут варьироваться в пределах 1 – 8 часов и более, что непосредственно зависит от объема обрабатываемой мясной эмульсии.

Во время нагревания мясной эмульсии, белок, который в ней содержится, коагулирует или затвердевает. В результате этого, за счет захвата белковой матрицей частиц жира, образуется плотный мясной эмульсионный продукт. Образованная эмульсионная система представляет собой однородную гомогенную массу, она сохраняет форму оболочки после затвердения в результате отсутствия отдельных мясных частиц [6].

В пищевой промышленности мясоперерабатывающего производства в рецептурах вареных колбасных изделий, сосисок и сарделек эмульсии на основе свиной шкурки составляют 10-20%. Шкурка заблаговременно вымачивается в течение трех суток в 5% соляном растворе, так же для этих целей допустимо применение 1 % раствора молочной кислоты, затем проводят дробление шкурки на волчке и приготовление эмульсии на куттере в соотношении 1: (1-3) с ледяной водой. Рекомендовано комбинировать шкурку с мукой и горчицей в процентном отношении 85:9:6. Процесс куттерования для получения данной эмульсии составляет 4,5 минуты [15].

Устойчивость является главным свойством эмульсий. Ее предопределяет наличие адсорбционных оболочек на границе поверхности фаз, которые образуются либо двойным электрическим слоем третьего компонента, либо коллоидно-дисперсным слоем эмульгатора с гелеобразной структурой. Чаще всего в производстве продуктов эмульсионного типа применяются устойчивые эмульсии, стабильность которых обеспечена за счет высокоэффективных эмульгаторов животного и растительного происхождения. Эмульгаторы обладают некоторой поверхностной активностью, вследствие этого они адсорбируются на поверхности капель эмульсии и формируют адсорбционную оболочку, которая в свою очередь препятствует коагуляции и коалесценции. Благодаря соударению частиц такая оболочка обычно не разрушается и не выдавливается, это позволяет эмульсиям приобретать большую устойчивость.

Подбор эмульгаторов, а также верное сочетание пропорций эмульгирующих составляющих содействует получению эмульсионных продуктов надлежавшего качества с возможностью модифицировать соотношение жировой и водной фаз в достаточно широком диапазоне [18].

В пищевой промышленности в качестве эмульгаторов широко применяют молочные и соевые белки. Так для получения эмульсии на основе говяжьей обрези специалисты ВНИИМП рекомендуют использовать соевые белковые препараты «Аркон С», «Майкон-70» в соотношении жир: вода : белковый препарат – 5:(5-7):1. Для жирной жилки предпочтительнее использовать белковый препарат животного происхождения «Эмульгофикс 50» или «Скан-Про BR95» в соотношении 10:10:1[15].

Изолят соевых белков (5 %) или казеинат натрия (8 %) со свиным топленым жиром (35 %) применяют для изготовления эмульсии бледно-розового цвета, за счет введения 20 % цельной крови она будет близка к полужирной свинине по химическому составу. Ультразвуковая обработка на протяжении 7 минут позволяет произвести жировые глобулы величиной менее 2 нм. С целью увеличения биологической ценности паштетов, колбасных продуктов и рубленых полуфабрикатных изделий рекомендуется добавлять крове-жировую эмульсию взамен мяса в количестве 15-20 % [11]. Эксперты Восточно-Сибирского государственного технологического университета предлагают коалиционное применение указанных белковых концентратов с костным жиром, стабилизированном кровью, плазмой крови или водой для получения нескольких вариаций белково-жировых эмульсий, требуемых для изготовления солено-вареных изделий и ветчины из конины [7].

Л.Б. Дашиевой и др. были предложены к разработке термоустойчивые белково-жировые эмульсии, основанные на свином шпике, белковых препаратах как растительного (соевый белок), так и животного (молочный белок) происхождения, коллагенсодержащего сырья (куриная кожа), молочной сыворотке, которые отличались стабильностью и оптимальной прочностью после тепловой обработки. Белковые концентраты образуют на поверхности частиц жира эластичную и устойчивую при тепловой обработке пленку (мембрану), защищающую жировые глобулы от плавления и слипания. В процессе проведения опытных исследований в производстве измельченных полуфабрикатных мясных изделий до 20 % фарша заменяли разработанной рецептурой эмульсией, в результате чего было получен готовый продукт более высокого качества, целостной структуры и нежной консистенции [10].

Б.А. Баженовой, О.А. Балыкиной представлен способ производства белково-жировой эмульсии для вареных колбас, в которой белковая часть представлена соевым белковым изолятом и сухим обезжиренным молоком, жировая часть – растительным нерафинированным маслом, а также в состав эмульсии для обогащения селеном включена полисахаридсодержащая составляющая – селенированная мука [4].

Сырьевой материал от переработки морских водорослей применяется в роли эмульгаторов при изготовлении эмульсионных изделий. Современным пищевым технологиям известен способ приготовления эмульсии с использованием сухой смеси, в которой эмульгаторы животного происхождения – яичного порошка и сухого молока предлагается в количестве 16 % заменить порошком ламинарии. Благодаря оптимально подобранному соотношению элементов сухой смеси получают стабильную нерасслаивающуюся эмульсионную систему. Кроме того, применение порошка ламинарии благоприятно сказывается на организме и способствует выводу радионуклидов и тяжелых металлов [17].

Авторы работы Баженова Б.А., Чиркина Т.Ф., Брюхова С.В., Мелихова Т.А. [5] предложили при создании белково-углеводно-жировых эмульсий (БУЖЭ) использовать не только водоросли Ламинарии Ангустаты, но и другое растительное сырье: пророщенную пшеницу, цетрарию исландскую (Cetraria Islandica), а в качестве жирового компонента – купаж из топленых жиров яка и лошади с подсолнечным и соевым маслами, обеспечивающий необходимое соотношение ω-6 и ω-3 полиненасыщенных жирных кислот. Разработанные БУЖЭ предлагают применять при производстве рубленых мясопродуктов для создания консистенции, возможности увеличения сроков хранения и обогащения биологически активными компонентами.

Для повышения стабильности жировых эмульсий используют стабилизаторы, в качестве которых выдвигают растительные гидроколлоиды (камеди, агары, альгинаты, каррагинаны, пектины и др.). Они имеют длинноцепочную структуру, благодаря которой обволакивают частицы дисперсной фазы, не проникая внутрь структуры, усиливают электрические заряды (укрепляют сольватные оболочки) и, таким образом, повышают устойчивость системы. Т.Е. Косцовой и Н.В. Комаровым разработан эмульсионный жировой продукт прямого типа, который содержит альгинат натрия, рафинированные дезодорированные растительные масла, обеспечивающие соотношение ω-6 и ω-3 жирных кислот 6-3:1, а в качестве эмульгатора и структурообразователя в составе эмульсии применяется концентрат сывороточных белков молока (КСБ). Применение альгината натрия в сочетании с выбранным КСБ позволяет достичь требуемого строения системы и стабильности эмульсии [23].

Жировая эмульсия на основе синергетической смеси гидроколлоидов полисахаридного происхождения (альгината натрия и пектина) и растительного масла была разработана специалистами Группы Компаний «Протеин. Технологии. Ингредиенты». Эмульсия приобретает высокие прочностные характеристики в процессе приготовления холодным способом и выдержки на протяжении 8 часов при температуре 0-4 °С, такая рецептура может применяться в технологии приготовления вареных колбасных изделий и уплотнить их консистенцию в случае замены жирного сырья, предупредив формирование бульонно-жировых отеков [14].

А.Н. Гуровым и др. для приготовления белково-жировой эмульсии с целью ее стабилизации и повышения упругих свойств было предложено использование свойства казеината натрия и изолята соевых белков в присутствии кислых полисахаридов (пектин) образовывать растворимые комплексы, самоупрочняющиеся при нагревании [23].

В современных методах приготовления мясных эмульсий чаще всего применяют пищевые многофункциональные смеси, в их состав входят стабилизаторы, эмульгаторы, загустители и др. Пищевые смеси фирмы ООО «Платинум Абсолют» (Россия) «Митпро М 750» и «Митпро М 2400» содержат альгинат натрия, молочный белок, сульфат кальция, сахара, эмульгатор, регуляторы кислотности (пирофосфат, полифосфат). Они могут быть представлены в сухом виде, в виде мясных гранул, в составе жировых эмульсий и аналога шпика. Жировые эмульсии, получаемые с их использованием, являются термостабильными, при нагревании они сохраняют плотную структуру, поэтому частично или в абсолютном объеме при получении колбасных изделий могут замещать шпик [21]. Употребление таких многофункциональных смесей позволяет решить вопрос повышения консистенции продукта и стабилизации его свойств при хранении.

Сходными качествами обладает комплексная пищевая добавка фирмы «Коллекция вкусов» (Россия) «Стар – гель 50», в составе которой содержится полисахарид альгинат натрия, изолированный животный белок, сульфат кальция, пищевые фосфаты. Эмульсии с этой добавкой готовятся на основе жирного сырья (шпик свиной, жир – сырец говяжий, конский, бараний, куриный или растительное масло) и воды при 1:5:10, 1:10:10, 1:10:20 и 1:20:20. Образование плотной структуры достигается выдержкой при температуре 0 – 4°С в течение 10 – 12 часов [20].

Вопрос применения кавитации в пищевой промышленности обретает актуальность по мере разработки методов безреагентного регулирования свойств пищевого сырья и готовой продукции. Применение ультразвука в мясной перерабатывающей промышленности при посоле мяса и формирования мясных эмульсий отличается повышенной заинтересованностью производителей, так как представляет собой наиболее эффективный метод получения эмульсий из животных и растительных жиров [22].

В рецептуре колбасного производства рекомендовано введение жировых эмульсий в фарше колбасных продуктов вместо жира-сырца. Проанализировано, что возможность добавления свиного жира в фарш значительно повышает его водосвязывающие свойства. В результате, этот процесс позволяет улучшить качество готового продукта и получить его количественное увеличение на выходе. В данном случае применяемые эмульсии отличаются значительной концентрацией, и для того, чтобы они достигли высоких показателей устойчивости требуется использование сильных стабилизирующих веществ с длинными молекулами. Желатин является наиболее популярным и действенным эмульгирующим и стабилизирующим веществом. Под ультразвуковым воздействием происходит разрушение структуры раствора желатина, что эффективно сказывается на стабилизации эмульсии, так как отдельные капельки жира проникают внутрь ячеек сплошной сетки. По окончании воздействия ультразвука крохотные частицы жира остаются внутри ячеек восстановленной сетки ввиду способности обломков структуры желатина к быстрому срастанию.

Сущность технологии изготовления жировых эмульсий заключается в последовательном получении раствора желатина и постепенном введении в раствор эмульгируемого расплавленного жира с помощью воздействия ультразвукового аппарата [16]. Предельная эмульгирующая эффективность достигается при концентрации желатина от 0,25 % до 1,0 %, дальнейший ее рост не целесообразен, так как показатели более 0,75–1,0 не приносят существенного эффекта. Наряду с желатиновым раствором и в случае его отсутствия в качестве стабилизирующего вещества применяются бульоны, выходящие при выварке кости или приготовлении ветчинной продукции. Обезжиренное порошковое молоко также применяется в качестве стабилизатора эмульсий. При получении эмульсии свиного жира с концентрацией до 30 % концентрация порошкового молока должна составлять не более 10 %. В этом случае получаемая эмульсии однородна и устойчива в течение продолжительного времени.

Доказано, что в производстве сосисок значительно снизить время выдержки мяса в рассоле, сократить расходы на оплату труда, а также применять в производстве сборный и костный жиры позволяет введение в рецептуру жировых эмульсий. Так же известно, что введение высокодисперсной жировой эмульсии в фарш позволяет получить готовый продукт высокого качества из дефростированного мяса без предварительной выдержки в посоле.

Для придания готовым колбасным изделиям большей сочности фарш в процессе изготовления подвергается ультразвуковому воздействию. В результате ультразвуковой обработки жировых эмульсий существует возможность избежать предварительной выдержки мяса в посоле, а также достаточно точно скорректировать количество жира и воды в фарше. Посол мясных изделий занимает не менее 15 суток, а при изготовлении отдельных видов мясопродуктов достигает 60 суток, это приводит к затруднению поточного производства. Основываясь на капиллярном (насосном) эффекте ультразвук значительно ускоряет процесс посола. Благодаря его воздействию засолка идет быстрее, распределение соли в тканях мяса проходит более равномерно, а цвет приобретает однородную розовую окраску.

Заключение
Таким образом, количество жира и воды, а также степень измельчения сырья определяют необходимое количество растворимого белка для образования ста­бильной мясной эмульсии. Общая продолжительность измельчения должна быть достаточной, чтобы образо­вать белковую матрицу, окружающую диспергирован­ные жировые частицы.

Контроль за температурой сырья - важное условие получения стабильной эмульсии. При тонком интен­сивном измельчении фарш нагревается и превышение уровня в 18°С может привести к денатурации белков, что вызовет снижение эмульгирующей и водосвязывающей способности, появление рыхлости, бульонных и жировых отеков у готового изделия.

Для предотвращения перегрева мясных эмульсий необходимо контролировать продолжительность куттерования (не более 8-11 минут), температуру (должна быть в диапазоне от 10 до 18°С), качество заточки ре­жущего органа. Снижение температуры производят введением в эмульсию холодной воды, льда или снега.

Однако, чрезмерное понижение температуры приво­дит к уменьшению степени диспергируемости жира, что отрицательно влияет на способность жира участво­вать в образовании эмульсии, замедляет развитие про­цесса цветообразования.

Введение в мясную эмульсию воды (10-35% к массе сырья) обеспечивает рас­творимость белковых веществ и реализует их потенци­альную водосвязывающую способность. В результате увеличивается выход готовой продукции, повышается нежность, сочность и монолитность. Уменьшение ко­личества добавляемой воды - ухудшает сочность и придает жесткую резиноподобную консистенцию. При избыточном введении воды колбасы имеют рыхлую консистенцию, крупчатую структуру.
На основе анализа литературных источников можно сделать вывод о том, что совершенствование ассортимента и рецептур мясных изделий имеет широкую зависимость от применения жировых продуктов эмульсионного типа. Модификация соотношения ингредиентов рецептуры позволяет конструировать разнообразные эмульсионные жировые продукты с заданными функциональными свойствами и реологическими характеристиками. Эмульсии, полученные методами ультразвуковой обработки, обладают более высокой стабильностью при более низком содержании жирового компонента в составе, что может служить основой разработки широкого ассортимента эмульгированных мясопродуктов пониженной жирности.

Список использованных источников

1. 
   Антипова Л. В., Толпыгина И. Н., Калачев А. А.; под общ. ред. проф. Л. В. Антиповой. Технология и оборудование производства колбас и полуфабрикатов — СПб. : ГИОРД, 2011 — 600 с.
   
2. 
   Антипова Л.В., Фаустова Э.В., Успенская М.Е., Сторублевцев С.А. Эмульсии в технологии производства пищевых продуктов // Успехи современного естествознания. – 2012. – № 6. – С. 129-129.
   
3. 
   Анфимов А. Н., Лаврова Л. П., Манербергер А. А., Миркин Е. Ю. Технология мяса и мясопродуктов – М.:Пищепромиздат,1959. – 593 с.
   
4. 
   Баженова Б.А., Балыкина О.А., Данилов М.Б., Литвякова О.М. Качество вареной колбасы с селенированной мукой // Техника и технология пищевых производств. 2011. № 1. С. 110-113.
   
5. 
   Баженова Б.А., Чиркина Т.Ф., Брюхова С.В., Мелихова Т.А. Создание белково-углеводно-жировых эмульсий нового типа // Все о мясе. 2014. № 4. С. 28-32
   
6. 
   Белоусова Е. В. Разработка технологии паштетов пониженной калорийности с гетерогенной жировой композицией, стабилизированной полисахаридами: дис … канд. техн. наук: 05.18.04. - Ставрополь, 2018.–160 с.
   
7. 
   Богданова К.Н., Брянская И.В., Колесникова Н.В. Производство мясопродуктов из нетрадиционного сырья: учебно-практическое пособие. Улан-Удэ, Изд-во ВСГТУ, 2007. 90 с.
   
8. 
   Большаков, А. С. Технология мяса и мясопродуктов : учеб. для учащихся техникумов / А. С. Большаков, Л. М. Рейн, Н. П. Янушкин. – М. : Пищевая промышленность, 1976. – 399 с. : ил. – Гриф: Доп. МО. – Библиогр.: с. 394.
   
9. 
   Винникова, Л.Г. Технология мяса и мясных продуктов / Л.Г. Винникова. М.: "ИНКОС", 2006. - 600 с.
   
10. 
    Дашиева Л.Б., Колесникова Н.В., Данилов М.Б. Разработка технологии рубленых полуфабрикатов из мяса птицы // Техника и технология пищевых производств. 2011. № 2. С. 20-24.
    
11. 
    Заяс Ю.Ф. Качество мяса и мясопродуктов. М.: Легкая и пищевая пром-ть, 1981. 480 с.; Куликова В.В., Куликов Ю.И., Оботурова Н.П. Общая технология мясной отрасли. АГРУС Ставропольского гос. аграрного ун-та, 2013. 360 с.
    
12. 
    Камсулина Н. В. Белково-жировые эмульсии как стабилизатор качества мясных продуктов // Мясные технологии. 2009. №4. С. 23 – 25.
    
13. 
    Кецелашвили, Д.В. Технология мяса и мясных продуктов [Текст]: учебное пособие. В 3-х ч. / Д.В. Кецелашвили. – Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2004. – Часть 2.–159 с.
    
14. 
    Меньшикова Л.Н., Харламова Ю.Г., Дацко В.А. Дефицит жирного сырья - используем эмульсию из растительного масла и Митпро 2400 // Все о мясе. 2014. № 3. С. 41-42.
    
15. 
    Постников С. И. Технология мяса и мясных продуктов (раздел колбасное производство): учебное пособие. Ставрополь: ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет», 2015. 121 с.
    
16. 
    Соколов, А.А. Получение с помощью ультразвука эмульсии животных жиров с их использование в колбасном производстве [Текст] / А.А. Соколов, Ю.Ф Заяс // Мясная промышленность СССР. – 1962. – № 1. – С. 46
    
17. 
    Способ получения белково-жировой композиции на основе компонентов растительного происхождения для использования ее в качестве рецептурной составляющей фаршевых мясных продуктов: пат. № 2478308 Рос. Федерация: МПК A23L 1/30, А23J 1/14 / Л.Ф. Митасева, [и др.]; № 2011125534/10; заявл. 22.06.2011; опубл. 10.04.2013, Бюл. №10. – 9 с.; Сухая смесь для приготовления пищевой эмульсии и способ ее приготовления: пат. №2101981 Рос. Федерация: МПК А 23 L 1/24 / Тарасова Л.И. [и др.]; № 93055143/13; заявл. 14.12.93. опубл. 20.01.98, Бюл. № 2. 12 с.
    
18. 
    Терещук Л.В., Савельев И.Д., Старовойтова К.В. Эмульгирующие системы в производстве молочно-жировых эмульсионных продуктов // Техника и технология пищевых производств. 2010. №4 (19). С. 59-64.
    
19. 
    Титов Е.И., Мансветова Е.В., Новые подходы в производстве эмульгированных мясопродуктов // Пищевая промышленность 7/2009. - ООО «Издательство «Пищевая промышленность» https://cyberleninka.ru/article/v/novye-podhody-v-proizvodstve-emulgirovannyh-myasnyh-produktov (дата обращения 25.10.2018 г.)
    
20. 
    Торговая Компания «СТАР» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.starhold.ru/content/view/348/.
    
21. 
    Функциональные смеси – Группа Компаний «ПТИ» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.protein.ru.
    
22. 
    Шерстюк, В.М. Физические методы обработки рыбы [Текст] / В.М. Шерстюк, П.Д. Беляев // Пищевая промышленность. – 1971. – С. 148.
    
23. 
    Эмульсионный жировой продукт прямого типа: пат. № 2428052, Рос. Федерация: МПК A23L 1/24 / Т.Е. Косцова [и др.]; № 2010124257/13; заявл. 16.06.2010; опубл. 10.09.2011, Бюл. № 25. 7 с.
    
24. 
    http://www.findpatent.ru/patent/262/2628791.html (дата обращения 06.06.2019 г.)
    
25. 
    https://scientificresearch.ru/images/PDF/2018/21/kharakteristika-emulgirovannykh.pdf (дата обращения 06.06.2019 г.)