СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЯСНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ КОЛЛАГЕНА
METHOD OF PROCESSING MEAT SEMI-FINISHED PRODUCTS WITH INCREASED COLLAGEN CONTENT

Изобретение относится к мясоперерабатывающей промышленности, в частности к обработке мяса говядины с повышенным содержанием коллагена в производстве мясных полуфабрикатов, мясных деликатесов, колбасных изделий и пастеризованных консервов. Способ распространяется на полуфабрикаты из мяса говядины из частей туши категории А, содержащие большее количество коллагена (соединительной ткани), чем в вырезке, филе, и предназначенные для обработки варкой, тушением или фарша (например: шея, зарез, огузок, кострец, щуп, ссек, покромка, лопатка, грудинка, подбедерок). См. http://produkt-pitaniya.ru/myaso-govyadina. Получаемое изделие является порционным бескостным мясным полуфабрикатом категории А и относится к пастеризованным полуконсервам группы Д с пролонгированным сроком годности, вырабатываемым в виде пастеризованных консервов в вакуумной упаковке и предназначенных для реализации через розничную торговлю, а также для переработки в различные готовые блюда и пищевые продукты на промышленных предприятиях и на предприятиях общественного питания. Может использоваться без дополнительной тепловой обработки при изготовлении холодных блюд и закусок.
Одним из близких выявленных аналогов предложенного технического решения является ультразвуковая обработка пищи, раскрытая в описании к патенту Германии DE 2950384 (МПК A23L 5/10; Н05В 6/12, заявка от 14 декабря 1979, заявитель Bosch Siemens Hausgeraete).
В процессе тепловой обработки для пищевых целей в дополнение к тепловой энергии (резистивному нагреву, инфракрасному грилю, микроволновой энергии) используется ультразвуковой диапазон частот. Тепловая энергия также может генерироваться токами ультразвуковой частоты, которые проходят через сонотроды к пищевому продукту. Поддон с ферромагнитным дном, на котором расположен пищевой продукт, ставится на плиту над индукционной катушкой, которая получает токи ультразвуковой частоты от генератора. Переменное магнитное поле производит вихревые токи на дне поддона, чтобы нагреть его. Ультразвуковая энергия передается к пищевому продукту сверху с помощью сонотрода, который приводится в действие ультразвуковым преобразователем, присоединенным к ультразвуковому генератору.
Данный способ сочетает в себе термический метод обработки продуктов с ультразвуковой обработкой в качестве дополнительного источника энергии для процесса тепловой обработки продукта. Данный способ обработки пищевых продуктов имеет следующие недостатки:
- при тепловой обработке мяса, в частности говядины с повышенным содержанием коллагена, происходит потеря влаги, необходимая для гидролизации коллагена, и мясо остается жестким и сухим;
- ультразвук используется как дополнительный источник тепловой энергии к традиционно существующим способам нагрева;
- возможно повторное микробиологическое загрязнение продукта.
Близким по назначению способом является способ предварительной обработки коллагенсодержащего сырья для колбасного производства (Патент RU 2204910, A23J 3/04, A23J 1/10, A23J 1/02, A23J 1/14 A23L 1/314, A23L 1/317, А23В 4/00, заявл. 11.07.2001, опубл. 27.05.2003).
Способ состоит в том, что коллагенсодержащее сырье (шквару, жилки и сухожилия, рубец) подготавливают - промывают и измельчают на волчке, затем смешивают с водой в соотношении сырье/вода 1:2 и проводят термообработку под воздействием ультразвуковых колебаний при температуре 30°С, рН 5,0, в течение 10 мин отделяют жидкую фракцию и обработанное сырье смешивают с гидратированным белковым компонентом и бактериальной закваской Lactobacillus casei и термостатируют при 4-6°С в течение 12-24 часов.
Предложенное в указанном способе воздействие ультразвуковых колебаний в процессе термической обработки коллагенсодержащего сырья в присутствии жидкой фракции предполагает разрыхление и частичную деструкцию молекул коллагена. Улучшение органолептических свойств смеси происходит за счет метаболических процессов бактерий Lactobacillus casei, связанных с расщеплением белков (в том числе коллагена) и углеводов сухих веществ смеси и накоплением водорастворимой фракции белка.
Данный способ может использоваться только для мясного сырья в виде дисперсного фарша, полученного с помощью волчка, и неприемлем для производства крупнокусковых и мелкокусковых мясных полуфабрикатов, т.к. не обеспечит гидролизацию коллагена с переходом его в глютин по всей толще мясных полуфабрикатов. Кроме этого, возможно повторное микробиологического загрязнение мясного сырья.
Наиболее близким аналогом по назначению и сути к заявленному техническому решению является способ обработки мясных полуфабрикатов по технологии sous-vide (су-вид), используемый многими предприятиями общественного питания (Статья в Интернет на сайте http://ru.wikihow.com/готовить по-технологии-сувид). Sous-vide - это способ приготовления, при котором продукт запечатывается в воздухонепроницаемые полиэтиленовые пакеты, затем подвергается тепловой обработке в водяной или паровой среде с относительно низкой температурой продолжительное время (этот метод называют «низкотемпературная варка»). Плотные жесткие куски мяса обрабатываются при точно контролируемой температуре свыше 54,4°С в течение от 24 до 48 часов. Далее мясо распаковывается и обжаривается до кулинарной готовности или охлаждается и замораживается для длительного хранения.
Известен метод приготовления пищи в вакууме sous-vide (су-вид), при котором мясо помещают в пластиковый пакет с откачанным воздухом и медленно готовят при температуре 55-60°С на водяной бане (Статья в Интернет на сайте http://en.wikipedia.org/wiki/Готовка_в_вакууме.
Недостатком способа sous-vide является длительность тепловой обработки мясных полуфабрикатов с повышенным содержанием коллагена, составляющая от 24 до 48 часов, в частности из мяса говядины для частей туши, предназначенных для приготовления варкой, тушением или запеканием. Для мясных полуфабрикатов с повышенным содержанием коллагена со сроком приготовления менее 24 часов результат получения мягкого сочного мяса достигаться не будет. В результате длительной низкотемпературной тепловой обработки мясных полуфабрикатов и достижении необходимой степени деструкции коллагена происходит значительное ухудшение органолептических показателей качества продукта из-за метаболизма термостойкой микрофлоры.
Общими существенными признаками с заявленным техническим решением являются:
- порционирование мясного сырья;
- вакуумирование в воздухонепроницаемые пакеты;
- тепловая обработка мясных полуфабрикатов в водной среде при низкой температуре свыше 54,4°С;
- распаковывание мясных полуфабрикатов и их доведение либо до кулинарной готовности, либо их шоковое охлаждение для временного хранения.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание способа обработки мясных полуфабрикатов из мяса говядины с повышенным содержанием коллагена, позволяющего существенно сократить время низкотемпературной тепловой обработки, улучшить органолептические показатели, увеличить сроки годности.
Указанная техническая проблема решается тем, что в способе обработки мясных полуфабрикатов с повышенным содержанием коллагена, включающем порционирование, вакуумирование и тепловую обработку в жидкой теплопроводящей среде при низких температурах, в процессе тепловой обработки на мясной полуфабрикат дополнительно воздействуют ультразвуком. Тепловую обработку мясных полуфабрикатов с повышенным содержанием коллагена осуществляют в интервале времени от 3 до 24 часов, при этом время воздействия ультразвуком составляет 25%-30% от длительности тепловой обработки. Низкотемпературную тепловую обработку осуществляют при температуре теплопроводящей среды от 54,4 до 60°С. В процессе тепловой обработки на мясной полуфабрикат воздействуют ультразвуком низкой мощности с частотой 20-50 кГц. После тепловой обработки мясной полуфабрикат распаковывают и доводят до кулинарной готовности. Либо в конце тепловой обработки температуру в толще изделия повышают до 70°С и затем дополнительно охлаждают до температуры 2°С в течение не более 90 минут для хранения.
Отличительными признаками заявленного технического решения являются:
- в процессе низкотемпературной тепловой обработки на мясной полуфабрикат с повышенным содержанием коллагена в вакуумной упаковке воздействуют ультразвуком;
- тепловую обработку мясных полуфабрикатов осуществляют в интервале времени от 3 до 24 часов, при этом время воздействия ультразвуком составляет 25-30% от длительности тепловой обработки;
- низкотемпературную тепловую обработку мясных полуфабрикатов осуществляют при температуре теплопроводящей среды от 54,4 до 60°С;
- в процессе низкотемпературной тепловой обработки на мясной полуфабрикат воздействуют ультразвуком низкой мощности с частотой 20-50 кГц;
- после тепловой обработки мясной полуфабрикат распаковывают и доводят до кулинарной готовности;
- в частном случае в конце тепловой обработки температуру в толще изделия повышают до 70°С и затем дополнительно охлаждают до температуры 2°С в течение не более 90 минут для хранения.
Мясной полуфабрикат с повышенным содержанием коллагена порционируют и вакуумируют в термоустойчивую пищевую пленку, при необходимости добавляя соль и специи. Затем мясной полуфабрикат в вакуумной упаковке погружают в подогретую воду, которая является проводником как тепловой, так и волновой энергии ультразвука и производят тепловую и ультразвуковую обработку. В течение низкотемпературной тепловой обработки, которую производят термостатированием с использованием ультразвука, в присутствии влаги и протеолитического фермента коллагеназы, содержащегося в мясном соке саркоплазмы мышечных волокон, происходит ускоренный гидролитический распад коллагена с переходом в глютин. В результате гидролизации структуры белка коллагена происходит процесс деструкции коллагена. Ультразвук вызывает разрыв полипептидных цепей, нарушая целостность спиральной конфигурации макромолекулы коллагена, подобно ферменту коллагеназе, что позволяет ускорить процесс гидролизации. Ультразвук оказывает воздействие массированием и вибрацией за счет кавитации, производимой в жидкости мясного сока внутри мяса, что также вызывает ускорение процесса гидролизации коллагена. В результате чего за более короткий период времени низкотемпературной тепловой обработки удается получить продукт с высокими органолептическими показателями качества.
Проведение тепловой обработки в интервале температур воды 54,4-60°С обосновано тем, что при температуре менее 50°С белок коллагена не вступает в реакцию с водой и не гидролизируется. В диапазоне температур 50-60°С фермент коллагеназа проявляет свою активность, ускоряя процесс гидролизации, а при температуре выше 54,4°С останавливается развитие патогенной микрофлоры и при длительном выдерживании происходит ее гибель. При превышении температуры свыше 60°С происходит потеря влаги, содержащаяся в мышечных волокнах, что вызывает снижение сочности продукта. При температуре выше 60-65°С мышечное волокно сжимается продольно, что приводит к существенной потере воды; масштабы таких потерь увеличиваются с повышением температуры. Повышение температуры в центре изделия на 1°С в интервале температур от 60 до 85°С приводит к увеличению потерь массы влаги на 0,8%. Таким образом, при температуре тепловой обработки в диапазоне 54,4-60°С создаются лучшие условия для процесса гидролизации коллагена и сохранения влаги внутри мяса, обеспечивая его максимальную сочность.
В промышленных ультразвуковых устройствах используют частоты 20-50 кГц различной мощности в зависимости от объема ванны. Более низкие частоты около 20 кГц применяются для разрушения клеток, а частоты 35-50 кГц можно использовать для интенсивного, но более бережного воздействия на структуру продукта.
Время тепловой обработки зависит от степени содержания коллагена в мясных полуфабрикатах, получаемых с различных частей туши. Различное содержание коллагена в мышцах обусловлено степенью загруженности работы мышцы при жизни животного, породой и возрастом животного. Наибольшего эффекта сокращения времени технологической обработки, необходимого для деструкции коллагена при тепловой обработке за счет применения ультразвука при условии вакуумирования мясного полуфабриката, достигается с использованием ультразвука в начале процесса в течение времени, составляющим 25-30% от времени низкотемпературной тепловой обработки.
Изобретение по сравнению с ближайшим аналогом позволяет сократить время тепловой обработки. Согласно экспериментальным данным время низкотемпературной тепловой обработки с использованием ультразвука для мясных полуфабрикатов с повышенным содержанием коллагена массой 200-400 г не превысит 24 часов для мяса с высокой степенью загруженности мышц при жизни животного и большим возрастом животного. При использовании кусков другой массы время может изменяться с учетом изменения времени для достижения применяемых температур в центре изделия. При увеличении времени тепловой обработки свыше 24 часов в сочетании с воздействием ультразвуком будет пропорционально разрушаться структура мясного продукта, снижая органолептические показатели (консистенция, вкус, запах, цвет), при максимальных отклонениях превращаясь в пастообразную массу с привкусом субпродуктов.
На время обработки ультразвуком источник тепловой энергии возможно не использовать, так как происходит повышение температуры продукта и воды за счет энергии ультразвука, а циркуляция воды обеспечивает поддержание заданной технологической температуры процесса.
Ультразвук также обладает бактерицидным действием, под его воздействием снижается общая бактериальная обсемененность сырья в процессе термической обработки и, соответственно, уменьшается количество продуктов их жизнедеятельности. При увеличении температуры прогрева в толще продукта до 70°С на последнем часе обработки, оставшиеся активными в процессе тепловой обработки термофильные бактерии погибают, обеспечивая пастеризацию продукта, а герметичная вакуумная упаковка обеспечивает защиту от вторичного микробиологического загрязнения мясного полуфабриката, чем в целом обеспечиваются улучшенные органолептические показатели и пролонгированные сроки годности мясного полуфабриката при условии его дальнейшего хранения при температуре 2°С +/-1°С. Проведенные исследования на микробиологическую безопасность изделий, для установления пролонгированных сроков годности 10 суток, подтвердили соответствие требованиям показателей промышленной стерильности для пастеризованных консервов согласно Техническому регламенту таможенного союза TP ТС 021/2011.
Органолептические показатели, характеризующие мягкость, способность к разжевыванию, показывают неудовлетворительные оценки качества продукта при времени тепловой обработки мясных полуфабрикатов с повышенным содержанием коллагена в теплопроводящей среде при низких температурах при наличии вакуумной упаковки менее 3 часов и соответственно времени воздействия ультразвуком менее 45 минут. Такой продукт требует применения дополнительной тепловой обработки. При увеличении длительности использования ультразвука более 30% от времени общей тепловой обработки происходит разрушение других белков мяса, помимо коллагена (фибриноген, миозин) и молекул жиров, что приводит к ухудшению органолептических показателей (консистенция, вкус, запах, цвет) и потере пищевой ценности.
При уменьшении времени использования ультразвука менее 25%, а значит уменьшении деструктивного воздействия ультразвука на целостность молекул коллагена потребуется большее количество времени на тепловую обработку продукта.
Таким образом, совмещение низкотемпературной тепловой обработки в теплопроводящей среде герметично упакованных мясных полуфабрикатов с повышенным содержанием коллагена с частичной обработкой ультразвуком по сравнению с ближайшим аналогом позволяет существенно сократить время их тепловой обработки, улучшить органолептические показатели качества, сохранив полезные витамины, минералы, и увеличить их сроки годности.
Мясной полуфабрикат с повышенным содержанием коллагена после тепловой обработки без дополнительного нагрева на последнем этапе (до 70°С в толще изделия) может распаковываться и доводиться до готовности в соответствии с рецептурой блюда (например, обжариванием). Мясной полуфабрикат с повышенным содержанием коллагена после дополнительного прогрева до 70°С в толще изделия на последнем часе тепловой обработки достигает кулинарной готовности и далее может распаковываться и использоваться для приготовления холодных закусок, салатов. Мясной полуфабрикат, прогретый на последнем этапе тепловой обработки до температуры не менее 70°С в толще изделия, достигнув степени пастеризации, может быть использован для длительного хранения после шокового охлаждения в течение не более 90 минут до температуры 2°С. При длительном охлаждении споровые формы бактерий в диапазоне 4,4°С - 54,4°С могут произрастать в вегетативную форму, приводя к микробиологическому загрязнению продукта. Чтобы быть безопасной, приготовленная мясная продукция должна при хранении быть холоднее, чем 4,4°С; только тогда бактерии, вызывающие порчу, которые выживают при тепловой обработке, не будут расти, и продукция будет безопасна для ограниченного срока хранения охлажденных продуктов.
В примерах осуществления заявленного способа использовались кусковые полуфабрикаты, имеющие общую характеристику, обуславливающую повышенную степень содержания коллагена - предназначенность для тепловой обработки путем варки, тушением.
Пример 1.
Полуфабрикат мясной крупнокусковой бескостный категории А «лопатка говяжья бескостная», предназначенный для обработки варкой, тушением, обмывали, обсушивали, порционировали по 200-300 граммов, вакуумировали и проводили тепловую обработку в ванне с источником ультразвука при полном погружении в воду в течение 12 часов при температуре 56°С под воздействием ультразвуковых колебаний 35 кГц в течение первых 3 часов тепловой обработки. После удаления упаковки продукт обжаривали для придания характерного цвета жареного изделия.
Пример 2.
Полуфабрикат мясной крупнокусковой бескостный категории А «подбедерок», предназначенный для обработки варкой, тушением, обмывали, обсушивали, порционировали по 250-400 граммов, вакуумировали и проводили тепловую обработку в ванне с источником ультразвука при полном погружении в воду в течение 12 часов при температуре 56°С под воздействием ультразвуковых колебаний 35 кГц в течение первых 3 часов тепловой обработки. После удаления упаковки продукт обжаривали для придания характерного цвета жареного изделия.
Пример 3.
Полуфабрикат мясной крупнокусковой бескостный категории А «огузок», предназначенный для обработки медленной жаркой, запеканием, обмывали, обсушивали, порционировали по 250-300 граммов, вакуумировали и проводили тепловую обработку в ванне с источником ультразвука при полном погружении в воду в течение 3 часов при температуре 56°С под воздействием ультразвуковых колебаний 35 кГц в течение первых 45 минут тепловой обработки. После удаления упаковки продукт обжаривали для придания характерного цвета жареного изделия.
Пример 4.
Полуфабрикат мясной крупнокусковой бескостный категории А «шея», предназначенный для обработки варкой, тушением, обмывали, обсушивали, порционировали по 250-300 граммов, вакуумировали и проводили тепловую обработку в ванне с источником ультразвука при полном погружении в воду в течение 24 часов при температуре 56°С под воздействием ультразвуковых колебаний 35 кГц в течение первых 6 часов тепловой обработки. После удаления упаковки продукт обжаривали для придания характерного цвета жареного изделия.
Конечный продукт по примерам 1, 2, 3, 4 отличался высоким содержанием белка, высокими органолептическими свойствами, в частности по консистенции - мягкий, нежный, сочный, с цветом, ароматом и вкусом, свойственным готовому мясу, без постороннего запаха.
Пример 5.
Полуфабрикат мясной крупнокусковой бескостный категории А «подбедерок», предназначенный для обработки варкой, тушением, обмывали, обсушивали, порционировали по 250-400 граммов, вакуумировали и проводили тепловую обработку в ванне с источником ультразвука при полном погружении в воду в течение 12 часов при температуре 56°С под воздействием ультразвуковых колебаний 35 кГц в течение первых 3 часов тепловой обработки. На последнем часе тепловой обработки температуру прогрева в толще изделия поднимали до 70°С за счет повышения температуры теплопроводящей среды. Затем продукт в упаковке подвергали шоковому охлаждению в течение не более 90 минут до температуры 2°С и хранили в течение 10 суток при температуре 2+, -1°С. Конечный продукт по примеру 5 отличался высоким содержанием белка, высокими органолептическими свойствами, в частности по консистенции - мягкий, нежный, сочный, с цветом, ароматом и вкусом, свойственным готовому мясу, без постороннего запаха, а также прошел лабораторные испытания на пролонгированные сроки годности.
Пример 6.
Полуфабрикат мясной крупнокусковой бескостный категории А «подбедерок», предназначенный для обработки варкой, тушением, обмывали, обсушивали, порционировали по 250-400 граммов, вакуумировали и проводили тепловую обработку в ванне с источником ультразвука при полном погружении в воду в течение 3 часов при температуре 56°С под воздействием ультразвуковых колебаний 35 кГц в течение первых 30 минут тепловой обработки. После удаления упаковки продукт обжаривали для придания характерного цвета жареного изделия. Конечный продукт по примеру 6 отличался отрицательной органолептической оценкой по консистенции - жесткий, сухой.
Пример 7
Полуфабрикат мясной крупнокусковой бескостный категории А «подбедерок», предназначенный для обработки варкой, тушением, обмывали, обсушивали, порционировали по 250-400 граммов, вакуумировали и проводили тепловую обработку в ванне с источником ультразвука при полном погружении в воду в течение 24 часов при температуре 56°С под воздействием ультразвуковых колебаний 35 кГц мощностью 90 Ватт в течение первых 12 часов тепловой обработки. После удаления упаковки продукт обжаривали для придания характерного цвета жареного изделия. Конечный продукт по примеру 7 отличался отрицательной органолептической оценкой по консистенции - рыхлый, с нарушенной структурой целостности мышечных волокон, с посторонним вкусом и запахом субпродуктов (печени).
В связи с отсутствием способов точной оценки содержания коллагена в различных частях мяса говядины, а также наличия субъективного фактора органолептических показателей при дегустации готовых изделий подбор времени тепловой обработки и времени обработки ультразвуком определяется исходя из возраста животного, упитанности животного (категорийность туши), породы скота и части туши. Так части туши, например «шея», требуют значительно большего времени (24 часа) тепловой обработки чем «огузок» (3 часа), а «лопатка» и «подбедерок» требуют 12 часов обработки.
Изобретение позволяет:
- выпускать из частей туши, предназначенных для обработки традиционными способами варкой, тушением, запеканием и не предназначенных для обработкой жаркой, изделия, характеризуемые как «полуфабрикаты мясные, пастеризованные в вакууме» в ассортименте: бифштекс, филе, антрекот, бефстроганов, полуфабрикаты для салатов и холодных закусок с пролонгированными сроками годности при температуре хранения 2°С +/-1°С. Поскольку мясной полуфабрикат находится в герметичной упаковке, то весь выделившийся мясной сок, вместе с жирами и минеральными элементами нельзя считать потерянными для продукта, так как вся влага остается внутри упаковки и может быть использована в приготовлении блюда в виде соуса или основы бульона других блюд;
- производить предварительную обработку мясного сырья с повышенным содержанием коллагена в производстве колбасных изделий, мясных деликатесов;
- получать устойчивость продукции при хранении в охлажденном виде и доведение продукции до потребителя с высокими потребительскими характеристиками;
- осуществлять заготовку и хранение мясных полуфабрикатов с повышенным содержанием коллагена предприятиями общественного питания, используя более гибкий график поставки сырья и загрузки оборудования для изготовления блюд;
- получить экономический эффект от снижения затрат на закупку сырья для производства изделий для жарки, полуфабрикатов для салатов и холодных закусок при использовании мяса с повышенным содержанием коллагена.