CC BY
74
УДК 637.523.68 Табл. 2. Библ. 3.
ЭКСПЕРТИЗА КАЧЕСТВА КОЛБАСНЫХ ОБОЛОЧЕК
Корж А.П., Базарнова Ю.Г., доктор техн. наук
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
QUALITY EXPERTISE OF SAUSAGE CASINGS
Korzh A.P., Bazarnova J.G.
Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
Ключевые слова:
экспертиза качества, функционально-технологические свойства, показатели качества колбасных оболочек
Реферат.
Рассмотрены прикладные аспекты проведения экспертизы качества биополимерных колбасных оболочек. В результате проведенного научного исследования разработана квалиметрическая схема, в соответствии с которой проведена экспертиза качества зарубежных колбасных оболочек и пленок, получаемых на основе биополимеров, разрешенных для контакта с пищевыми продуктами. Установлено, что необходимым условием анализа конкурентоспособности готовых мясных продуктов является оценка влияния технологических показателей упаковки на формирование производственной и экономической эффективности предприятия. Показано, что рентабельность производства ферментированных колбас зависит от фаршеемкости оболочек, производственных потерь в процессе наполнения оболочек, сушки и ферментации, хранения и реализации готовой продукции. Для оценки фарше-емкости оболочек рекомендовано измерять ширину вдвое сложенной оболочки, толщину стенки оболочки и модуль эластичности оболочки в увлажненном состоянии. При установлении уровня производственных потерь в процессе наполнения оболочек фаршем рекомендовано проводить одноосное механическое растяжение оболочек и последующее измерение показателей разрывного усилия, относительного удлинения, разностенности по толщине оболочки и коэффициенту изотропности. Для прогнозирования уровня производственных потерь при термической обработке колбасных изделий рекомендовано определять основные теплофизические свойства упаковочных материалов, в том числе, паропроницаемость, гидротермическую устойчивость, температуру сваривания биополимера, термоусадку (при температуре 80 °С). С использованием спектрометрического анализа в ИК-области показано, что высокий уровень брака и производственных потерь при термической обработке колбасных изделий в коллагеновых оболочках связан с деструктивными изменениями в третичной структуре переплетений коллагенового волокна. При этом снижение гидротермической устойчивости коллагеновой оболочки зависит от количественного соотношения дубителя,
Keywords:
quality expertise, functional and technological properties, indicator of quality sausage casings
Summary.
The article studies the application aspects of carrying out expert examination of biopolymer sausage casings quality. As the result of the scientific research performed, the qualimetric scheme was developed, and the expert examination of quality of foreign sausage casings and films produced on the basis of biopolymers allowed to contact with food products, was performed according to this scheme. It was found that the essential condition of analysis of the competitiveness of ready-made meat products is the evaluation of influence of the packing technical parameters on the creation of manufacturing and economic efficiency of an enterprise. It was demonstrated that the feasibility of fermented sausages production depends on the farcemeat intensity of the casings, production losses in the process of filling the casings, drying and fermentation, storage and sale of the final product. To evaluate the farcemeat intensity of the casing, it is recommended to measure the length of two-fold casing, the thickness of the casing membrane and the module of casing elasticity in the moistened state. To estimate the level ofproduction losses in the process of filling the casings with farcemeat it is recommended to perform one-axle mechanic stretching of casings with further measuring the parameters of breaking tension, percent elongation, difference in membrane thickness and isotropy coefficient. To forecast the level of production losses at the thermal treatment of sausage products it is recommended to determine the main thermal and physical properties of packing materials, including vapor permeability, hydrothermal stability, temperature of biopolymer sealing, thermal shrinking (at the temperature of 80 °Q. With the use of spectrometric analysis in the IR-zone it was demonstrated that thehigh level of waste and production losses at the thermal treatment of sausage products in collagenic casings is related to destructive changes in the tertiary structure of collagenic fiber interlacing. Meanwhile, the decrease of collagenic casing stability depends on quantitative ratio of tanning agent, partial denaturation of collagen under effect of high temperature, the level of raw materials maturityand roll-fluted collagenic material dehydration. It was found that IR-spectrometric analysis of collagenic casings allows
частичной денатурации коллагена под воздействием повышенной температуры, степени зрелости сырья, обезвоживания рифлованного коллагенового материала. Установлено, что ИК-спектрометрический анализ коллагеновых оболочек позволяет оценивать стабильность альфа-спирали биополимера, присутствие сшивающих молекул дубителя, степень необратимой денатурации коллагена и степень лигирования колла-генового волокна металлами переменной валентности.
Формирование качества мясных продуктов обусловлено множеством факторов, среди которых наиболее важными являются качество мясного сырья, ингредиентов и упаковочных материалов. Анализ критических контрольных точек на всех этапах производства, хранения и реализации мясных продуктов свидетельствует, что одной из существенных причин возникновения брака и снижения рентабельности производства является отсутствие стандартизированных методов контроля качества упаковочных материалов. Отсутствует также единая модель процедуры экспертизы качества колбасных оболочек и пищевых пленок.
В настоящее время для мясной отрасли актуальным является процесс инициирования разработки нового Технического регламента на упаковочные материалы, используемые при производстве мясных продуктов, а также оптимизации действующей инструкции по обеспечению входного контроля качества колбасных оболочек и пищевых пленок.
В этой связи одним из приоритетных направлений отраслевых научных и прикладных исследований является разработка новых методов товароведной экспертизы качества биополимеров, а также детальное изучение всех возможных факторов, обусловливающих формирование качества мясных продуктов.
В результате проведенного научного исследования нами была разработана квалиметрическая схема, в соответствии с которой проведена экспертиза качества зарубежных упаковочных материалов, получаемых на основе биополимеров, разрешенных для контакта с пищевыми продуктами.
Известно, что физико-химические свойства биополимеров оказывают существенное влияние на показатели качества мясных продуктов [1]. Так, к примеру, сложная структура белка коллагена, обеспечивающая строго определенное расположение аминокислотных остатков в полипептидных цепях, влияет на прозрачность, способность к прокрашиванию, гигроскопичность, вла-гопроницаемость, прочность, эластичность, термоусадочные свойства и некоторые другие функциональные и технологические характеристики биополимерных упаковочных пленок. В свою очередь, функционально-технологические свойства коллагеновых оболочек формируют требуемые потребительские свойства и физико-химические показатели качества ферментированных мясных продуктов, в числе которых: - привлекательный внешний вид, обусловленный наличием гладкой, глянцевой, слегка задубленной поверхности оболочки, получаемой в процессе обжарки или копчения колбас;
toevaluate the stability of biopolymer's alpha helix, the presence of linking molecule of the tanning agent, the level of non-reversible denaturation of collagen and the level of collagenic fiber ligation by metals with several common oxidation states.
- стойкий аромат копчения, обусловленный адсорбцией летучих соединений на поверхности коллагенового волокна;
- ровная поверхность батонов, которая зависит от коэффициента термического расширения мясного фарша и коллагенового волокна, а также термоусадочных свойств биополимерной пленки;
- - упругая консистенция сырокопченых колбас, обусловленная постоянством градиента процессов тепло- и массопереноса за счет оптимальных параметров паропроницаемости биополимерной пленки.
Формирование показателей качества готовой продукции зависит не только от правильности проведения технологического процесса производства ферментированных мясных продуктов, но и от некоторых потребительских свойств колбасных оболочек и пищевых пленок. Поэтому для грамотного построения системы менеждмента качества и повышения уровня конкурентоспособности выпускаемой продукции предприятиям мясной отрасли необходимо уделять серьезное внимание входному контролю качества упаковочных материалов.
В настоящее время в условиях постоянного роста цен на импортные упаковочные материалы удельный вес затрат на функциональные оболочки для производства ферментированных колбас в структуре прямых затрат предприятия в среднем составляет 6-8 % - для коллагеновых оболочек и 9-12 % - для фиброузных оболочек.
Необходимым условием анализа конкурентоспособности готовой продукции является оценка совокупного влияния упаковки на формирование производственной и экономической эффективности предприятия. Известно, что на рентабельность производства ферментированных колбас напрямую влияют такие свойства оболочек, как их фаршеемкость и процент перенаполнения фаршем, производственные потери в процессе наполнения оболочек, сушки и ферментации, хранении и реализации готовой продукции, а также уровень естественной убыли массы колбас в зависимости от типа оболочки. В целях повышения рентабельности производства предприятиям необходимо постоянно проводить технологический мониторинг упаковочных материалов.
Для этой цели мы предлагаем использовать следующую схему экспертизы качества наиболее важных потребительских свойств упаковки. Ниже рассмотрены технологические рекомендации по экспертизе качества оболочек, получаемых на основе биополимеров. В качестве объектов исследования нами были выбраны традиционные и функциональные оболочки
для производства сырокопченых колбас: искусственные коллагеновые оболочки зарубежных производителей (Натурин, Кутизин, Фабиос, Белкозин), широко представленные на российском рынке упаковочных материалов.
Для оценки соответствия показателей фаршеём-кости оболочки при их приемке рекомендуется обращать особое внимание на следующие измеряемые параметры оболочек:
- ширину вдвое сложенной оболочки в увлажненном состоянии (1);
- толщину стенки оболочки (2);
- модуль эластичности оболочки в увлажненном состоянии (3).
В целях сравнительного анализа оболочек на основе вышеприведенных показателей (1) и (2) можно рассчитать показатель поверхностная плотность.
Проведенные на базе кафедры химии и биотехнологии экспериментальные исследования образцов искусственных и синтетических полимерных упаковочных материалов свидетельствуют о том, что максимальное значение показателя 1 наблюдается у коллагеновых оболочек Фабиос (Польша). Минимальным значением этого показателя характеризуются коллагеновые оболочки Кутизин тип 014, однако, этот образец оболочки отличается наиболее низким модулем эластичности (таблица 1), что обеспечивает их повышенную фар-шеемкость и адаптивность к работе с подмороженным мясным фаршем. Максимальное значение показателя 2 выявлено у классических коллагеновых оболочек Натурин (Германия). Наибольшим значением модуля эластичности (показатель 3) отличаются оболочки Белкозин (Украина).
Для оценки уровня производственных потерь в процессе наполнения оболочек фаршем необходимо проводить одноосное механическое растяжение оболочек и последующую экспертизу по следующим показателям:
- разрывному усилию оболочки (в продольном и поперечном направлении);
- относительному удлинению оболочки (в продольном и поперечном направлении);
- разностенности по толщине оболочки;
- коэффициенту изотропности оболочки (по прочности и по удлинению).
Максимальное значение коэффициента изотропности по прочности наблюдается у полиамидных оболочек с динамической проницаемостью (1,453). Минимальное значение - у фиброузных оболочек (0,705). Коэффициент изотропности по удлинению имеет обратную закономерность. Максимальное значение этого показателя наблюдается у фиброузных оболочек (1,614). Минимальное его значение наблюдается у полиамидных оболочек с динамической проницамостью (0,612), что говорит об их высокой пластичности и сминаемости при клипсовании.
В целях прогнозирования уровня производственных потерь при термической обработке колбасных изделий технологам и экспертам по качеству необходимо проводить исследование основных теплофизических свойств упаковочных материалов, в том числе, па-ропроницаемости, гидротермической устойчивости, температуры сваривания биополимера, термоусадки (при температуре 80 °С).
Среди широкого ассортимента колбасных оболочек наименьшее значение гидротермической устойчивости (ГТУ) и при этом максимальная паро-, газо-, влагопроницаемость наблюдается у функциональных коллагеновых оболочек, предназначенных для производства сырокопченых колбас. Наибольшее значение ГТУ наблюдается практически у всех синтетических полимерных упаковочных пленок и пакетов предназначенных для запекания. Чуть ниже значение ГТУ у полиамидных оболочек, что обусловливает их широкое применение при производстве вареных колбас по ускоренной технологии.
Учитывая значение температуры сваривания биополимера коллагена, которое составляет 61,5 °С, при использовании в технологическом процессе колла-геновых оболочек и пленок технологи обязаны неукоснительно соблюдать рекомендации завода-изготовителя по проведению режимов тепловой обработки колбас.
Оболочки, обладающие хорошей термоусадкой и самоусадкой, препятствуют образованию морщинистости и бульонно-жировых отеков в готовых изделиях. Непредвиденно высокий уровень брака и производственных потерь при термической обработке колбасных изделий, выпускаемых с использованием коллагеновых оболочек, зачастую связан с
Таблица 1. Характеристики коллагеновых оболочек (диаметр 45 мм)
Характеристики оболочек Кутизин SPR, Чехия Кутизин 014, Чехия Фабиос Польша Белкозин Украина Натурин Германия
Ширина вдвое сложенной оболочки в увлажненном состоянии, мм 68,5 67,8 74,8 71,5 73,3
Толщина стенки оболочки, мкм 65,4 64,6 68,4 69,1 70,0
Модуль эластичности в увлажненном состоянии, кгс/куб мм 0,283 0,145 0,305 0,371 0,342
Растяжимость под нагрузкой 10 Н, % 7,8 13,6 7,2 4,6 5,2
Максимальный процент перенаполнения оболочки, % 8,2 11,4 14,8 7,5 8,0
Паропроницаемость, мг/кв. см/час 2,72 3,15 2,34 2,61 2,68
Общая усадка, % 25,2 \33,5 22,8 24,6 24,9
деструктивными изменениями в третичной структуре переплетений коллагенового волокна, что подтверждено исследованиями с использованием метода ИК-спек-трометрии [2]. Резкое снижение гидротермической устойчивости коллагеновой оболочки возникает, как правило, в четырех случаях, а именно:
- при недостаточном введении дубителя;
- при частичной денатурации коллагена под воздействием повышенной температуры;
- при использовании в производстве оболочек сырья высокой степени зрелости;
- при резком обезвоживании (подсыхании) рифло-ванного коллагенового материала, возникающем в результате нарушения температурно-влажностного режима при производстве белковой оболочки.
При проведении экспертизы качества оболочек с использованием метода ИК-спектрометрии можно определить также стабильность альфа-спирали биополимера, наличие или отсутствие сшивающих молекул дубителя, следов необратимой денатурации коллагена, степень лигирования коллагенового волокна металлами переменной валентности и пр.
В результате проведенных исследований зарубежных функциональных (для сырокопченых колбас) и традиционных искусственных коллагеновых оболочек с помощью методов ИК-спектрометрии и рент-геноструктурного анализа установлено, что образцы традиционных оболочек зарубежных производителей отличаются от функциональных оболочек более упорядоченной структурой биополимера и более крупными межмолекулярными ячейками, что указывает на присутствие значительного числа метиленовых звеньев. Эти свойства обусловлены использованием в качестве «сшивающих» агентов веществ-дубителей (предположительно глутарового альдегида) [2].
Образцы функциональных коллагеновых оболочек отличаются меньшей плотностью расположения сшивающих связей и низкой степенью лигирования колла-генового волокна металлами переменной валентности (группы d), что является причиной низкой гидротермической устойчивости функциональных оболочек. В этой связи производитель не рекомендует использовать их в технологии вареных и варено-копченых и других видов колбас, подвергаемых высокотемпературной обработке [2].
Необратимую деформацию биополимера или недостаточное введение «сшивающих» агентов можно
определить, используя классическую схему проведения экспертизы качества оболочек по физико-химическим показателям. Для этого достаточным будет определить только массовую долю дубильных веществ и амидного азота.
Потери при хранении и реализации колбасных изделий, как правило, обусловлены их микробиологической устойчивостью, рН и влагопроницаемостью, которые подлежат мониторингу.
Устойчивость функциональных оболочек к воздействию микроорганизмов (таблица 2) значительно снижает риск возникновения плесени на поверхности колбасных батонов и защищает от возможной порчи готовой продукции. В процессе исследований было выявлено, что важными факторами сохранения качества колбасных изделий являются показатели буферной емкости, рН, а также интенсивность накопления продуктов распада белка в результате жизнедеятельности остаточной микрофлоры. В оболочках, обработанных растворами антимикробных препаратов «Аллюцид» или «Аллюзин», а также, в оболочках модифицированных различными биоконсервантами (наночастицами композитного серебра, экстрактами фитонцидов, бе-тулином и пр.) [3], значение данных показателей оптимально, что обусловливает увеличение сроков хранения готовой продукции в биомодифицированных оболочках.
Высокие показатели влагопроницаемости целлюлозных и функциональных коллагеновых оболочек способствуют формированию капиллярно-пористой структуры мясного фарша и интенсификации процесса созревания сырокопченых колбас. Особенностью функциональных коллагеновых оболочек является постоянная скорость процессов тепло- и массообмена в процессе сушки и созревания колбас, что обеспечивается за счет увеличения количества единиц связей молекул воды с полярными группами гидроколлоидов, вызывающее значительную усадку фарша и оболочки, характерные для формирования внешнего вида сыро-вяленых и сырокопченых колбас [2]. Таким образом, увеличение показателя влагопроницаемости оболочек способствует интенсификации процессов копчения, сушки и ферментации сырокопченых колбас, в результате чего внутри фаршевой системы формируется необходимая капиллярно-пористая структура, что является основным условием получения монолитного среза и упругой консистенции, а также обусловливает
Таблица 2. Микробиологическая устойчивость коллагеновых оболочек при хранении сырокопченых колбас Температура хранения - (18±1) °С, относительная влажность - 75 %, срок хранения - 30 суток
Тип оболочки Наличие дрожжей и плесени, КОЕ/ г на поверхности оболочки
До наполнения фаршем 8 сут 15 сут 30 сут
Традиционная коллагеновая оболочка 25 75 50 На трех батонах из восьми видимые единичные пятна белого и зеленого цветов размерами 0,3....0,4 см.
Функциональная коллагеновая оболочка Нет роста Нет роста 25 На двух батонах из восьми по одному вкраплению белых пятен размерами 0,3....0,4 см
динамику формирования вкуса и запаха сырокопченых колбас.
Однако при резком понижении массовой доли влаги готового продукта в процессе хранения и реализации, наблюдается уплотнение консистенции колбас, и, как следствие, возрастает усилие резания и давление пенетрации. Это, в свою очередь, снижает флейвор продукта. Вышеперечисленные технологические особенности производства ферментированных колбас следует учитывать при проектировании и использовании новых типов бинарных упаковочных систем и съедобных коллагеновых оболочек.
Полученные результаты могут быть использованы при разработке схемы проведения товароведно-техно-логической экспертизы качества колбасных оболочек и Технического регламента на упаковочные материалы, используемые для производства мясных продуктов.
В заключении отметим, что при разработке систем управления качеством современных предприятий мясной отрасли технологам и экспертам по качеству следует учитывать закономерности, возникающие между товароведно-технологическими свойствами упаковки и уровнем качества и рентабельности современного производства мясных продуктов.
© КОНТАКТЫ:
Корж Алексей Павлович а [email protected]
Базарнова Юлия Генриховна а [email protected]
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. А.П. Корж, Коллаген - катализатор качества мясных продуктов // Мясные технологии. 2014. - №10 - С. 42-45.
2. А.П. Корж, Ю.Г. Базарнова Технологические преимущества использования функциональных оболочек при производстве сырокопченых колбас // Мясной бизнес. 2016. - № 1 - С. 34-39.
3. А.П. Корж, Инновационные упаковочные решения для мясных продуктов // Все о мясе. 2015. - №5 - С. 42-45.
REFERENCES:
1. КоггЬ А.Р., Ко11а®еп - ка1а11га1ог касЬе8^а туа8шЬ рго-^йоу // Муа8ше 1есЬпо^п. 2014 - № 10 - Р. 42-45.
2. КоггЬ А.Р., Багагпоуа 1.С., ТесЬпо^кЬе8к1е рге1тшЬ-сЬе81уа 18ро1гоуашуа {ип^юпаЫШ оЬо1осЬек рп рго1гто^
81гокорсЬепШ коШ;« // Муа8по1 Ыгпе8. 2016 - № 1 - Р. 34-39.
3. КоггЬ А.Р., 1ппоуа181опп1е иракоуосЬше ге8Ьешуа d1ya туа8шЬ productov // о туа8е. 2015. - №5 - Р. 42-45.
