СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДНОГО РАСТВОРА ПОСОЛОЧНЫХ ВЕЩЕСТВ
METHOD OF PRODUCTION OF CURING SUBSTANCE WATER SOLUTION

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам приготовления водных растворов посолочных веществ в производстве продуктов и полуфабрикатов преимущественно из измельченной биомассы. Оно может быть использовано при посоле предварительно измельченных мяса, рыбы и морепродуктов, а также пищевого сырья растительного происхождения.
7
Известен способ приготовления водного раствора посолочных веществ, путем обработки его в кавитационном реакторе [Патент РФ 2245624, МПКA23L 1/31, 2005]. Отличительной особенностью этого способа является повышенная гидратация и гидратационная структуризация белков биомассы водой, являющейся средой раствора, что особенно важно при производстве эмульсионных продуктов, таких, например, как вареные колбасы. Однако этот способ не дает возможности значимо влиять на влагоудерживающую способность биомассы, так как приготавливаемые им растворы не могут давать щелочную реакцию среды, которая, как известно, позволяет биомассе связать больше влаги.
7
Известен способ приготовления водного раствора посолочных веществ на основе натрия хлорида с использованием кавитационной обработки [Патент РФ №2323578, МПК A23L 1/31, 2008], в котором приготовленный раствор дает щелочную реакцию среды. Для этого в качестве растворителя используют фракцию слабоминерализованной воды, полученную в катодном пространстве диафрагменного электролизера - католит, обладающий высокими значениями рН. Кавитация же способствует образованию в растворе ионных комплексов и отдельных гидратированных ионов, увеличивая его экстрагирующую способность в отношении водо- и солерастворимых белков.
3
Этот способ наилучшим образом характеризует технический уровень в области предмета изобретения, является самым близким техническим решением к заявленному и выбран в качестве прототипа. Недостатком прототипа является потребность при его осуществлении использования диафрагменного электролизера и затраты электроэнергии, необходимой для его функционирования. Например, диафрагменные электролизеры непрерывного действия СТЭЛ имеют среднее удельное энергопотребление при выработке католита из слабых растворов электролитов 20…30 кВт·ч/м, что соизмеримо с затратами энергии на нагревание воды от комнатной температуры до температуры денатурации белков.
Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат на приготовление водных растворов посолочных веществ и повышение связываемости входящей в их состав воды солимой биомассой.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе приготовления с помощью кавитационной обработки водного раствора посолочных веществ на основе натрия хлорида со щелочной реакцией среды, в качестве среды раствора используют водный раствор пищевых фосфатов, а отношение их растворенной в воде массы к массе входящего в состав остальных посолочных веществ натрия хлорида составляет 0,07-0,18.
Сущность изобретения заключается в следующем. В пищевой промышленности широко используются соли щелочных металлов - калия и натрия, отвечающие ортофосфорной кислоте - пищевые фосфаты. Ортофосфаты и гидроортофосфаты, растворяясь в воде, дают щелочную реакцию раствора. При этом водородный показатель используемых в пищевой промышленности растворов фосфатов имеет то же значение, как и у используемых в прототипе рН католитов. Однако при производстве, например, вареных колбас они вводятся в биомассу не на этапе предварительного посола сырья, а при составлении фаршей. Но, используя пищевые фосфаты для получения имеющих щелочную реакцию среды растворов посолочных веществ для посола сырья, не нужно будет осуществлять электродиализ растворяющей среды, затрачивая на него энергию, и использовать специализированное оборудование. А если после растворения посолочных веществ, в состав которых будут входить и пищевые фосфаты, обработать раствор кавитацией, то она вместе с другими электролитами усилит и степень диссоциации их молекул и позволит создать гидратные оболочки вокруг дополнительно образовавшихся ионов из дополнительно образовавшихся мономолекул воды, сделав их стабильными. Это даст возможность получить сверхсуммарный эффект по сравнению с совместным использованием кавитационной обработки и фосфорных солей, если последние вносятся в биомассу отдельно от обрабатываемого кавитацией раствора посолочных веществ, как это традиционно и делается.
3
4
2
4
3
4
2
4
Сравнение электрохимических свойств раствора натрия хлорида, полученного способом, выбранным прототипом изобретения, и растворов натрия хлорида в смеси с фосфатами (натрия ортофосфатом, натрия гидроортофосфатом) заявленным способом, осуществлено посредством образцов, приготовленных следующим путем. Готовили слабый раствор натрия хлорида марки ХЧ в воде с исходным уровнем минерализации в пересчете на NaCl, позволяющим получать при электродиализе катодную фракцию с рН, равным 9,0±0,1, получали ее и доводили содержание NaCl в ней, контролируя его электрокондуктометром, до 10 г в 100 г. Полученный образец №1 соответствовал приготовленному способом-прототипом. Для получения образцов №2 и №3, приготовленных в соответствии с граничными значениями диапазона содержаний фосфатов в заявленном способе, а также образцов №4 и №5 - за границами этого диапазона, растворяли NaCl до содержания также 10 г в 100 г раствора, затем растворяли по 0,7 г и 1,8 г, а также по 0,6 г и 2,0 г NaPO и NaHPO соответственно. В результате у образцов растворов получены следующие параметры (числитель дроби относится к NaPO, знаменатель - к NaHPO):
СПОСОБ
Прототип
Изобретение (при содержании в растворе фосфатов к NaCl)
0,07
0,18
0,06
0,20
ПАРА-МЕТР
образец 1
образец 2
образец 3
образец 4
образец 5
рН раствора
9,0
<img file="00000001.tif" he="9" wi="14" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000002.tif" he="9" wi="14" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000003.tif" he="9" wi="14" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000004.tif" he="9" wi="16" img-content="undefined" img-format="tif" />
Из таблицы видно, что соответствующие изобретению образцы 2 и 3 растворов с фосфатами имеют водородный показатель не ниже, чем у образца 1 раствора, приготовленного на основе католита, но при их приготовлении не потребовалось осуществлять электродиализ, используя диафрагменный электролизер, и затрачивать на это электроэнергию.
Кроме того, из курса общей химии известно, что рН однопроцентного раствора ортофосфата натрия равен 12,1, а гидроортофосфата 8,9. В растворе, соответствующем признакам изобретения (например, образец 2), содержание смеси этих веществ составляло по отношению к воде 0,78%, а рН при этом получился выше, даже чем у двухзамещенного ортофосфата, что характеризует более высокую степень диссоциации, обеспеченную кавитационной обработкой. При количестве фосфатов ниже нижнего предела патентуемого диапазона содержания фосфатов в растворе водородный показатель раствора гидроортофосфата (образец 4) не обеспечивает рН, как у прототипа (образец 1). При превышении верхнего предела диапазона содержания фосфатов в растворе (образец 5) не обеспечивается допустимое содержание фосфатов, которое в соответствии с законодательством РФ, например, в колбасах не должно превышать 0,40% к мясной массе. Содержание же соли к массе мяса по ГОСТ 23670-79 составляет 2,2% и, если содержание фосфатов в рассоле к соли составляет 0,2, т.е. 20%, то содержание их к массе мяса будет 0,44%.
Предлагаемый способ может быть реализован в промышленности следующим образом. Например, рассол для предварительного мокрого посола мяса в виде шрота с размером частиц 10…15 мм при производстве изделий по ГОСТ 23670-79 готовят из фосфатной смеси АБАСТОЛ-2018, производимой химическим заводом BUDENHEIM (Германия) специально для мясной промышленности, и поваренной соли пищевой по ГОСТ Р 51574-2000. При этом сначала растворяют в воде фосфатную смесь из расчета 23…24 г/л, затем доводят раствор до насыщения поваренной солью. Приготовление раствора посолочных веществ можно осуществлять, например, в установке для приготовления рассолов типа CLB производства Inject Star (Австрия). Осуществляя сонохимическую обработку, на смешивание с измельченным мясом рассол можно подавать через реактор ультразвукового промышленного процессора типа UIP производства Hielscher systems GmbH (Германия) в комплектации, предназначенной для пищевой и фармацевтической промышленности или отечественный кавитационный реактор типа РКУ по ТУ 5130-002-26784341-08.
3
С помощью последнего на предприятии мясной промышленности, выпускающим колбасные изделия, мясные кулинарные изделия и полуфабрикаты, заявителем были проведены производственные испытания технологии сонохимической обработки растворов посолочных веществ, составленных в соответствии с изобретением. Испытания показали экономию основного сырья за счет повышения его влагоудерживающей способности, увеличение вкуса и аромата изготовленных колбасных изделий за счет лучшей гидратации посолочных веществ и коллоидов солимой биомассы, что позволило им противостоять денатурации при термообработке. При использовании прототипа для производства раствора посолочных веществ с аналогичными окислительно-восстановительными свойствами потребовалось бы дополнительно около 30 кВт·ч/м электроэнергии и эксплуатация нескольких диафрагменных электролизеров.