Глава 1 АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ФЕРМЕНТИРОВАННЫХ КОЛБАС
1.1. Анализ основных этапов производства ферментированных колбас
На данный момент в России вырабатывается огромное количество колбасных изделий самых различных видов: фаршированные колбасы, сардельки, ливерные и кровяные колбасы, мясные хлеба, копченые, полукопченые, сырокопченые, сыровяленые колбасы, сосиски, паштеты студни и вареные колбасы. Как правило, это продукты в основе которых лежит мясной фарш с солью, различными специями и добавками, в оболочке или без нее и подвергнутые достаточной тепловой обработке согласно основным правилам ее готовности к реализации и употреблению. Основные отличия между колбасными изделиями объяснимы видами и специфичностью свойств поступаемого сырья, рецептом состава, выделяемыми особенностями технологической обработки, а также характером структурности продукта и различными органолептическими свойствами. При этом в подавляющей процентности случаев, основное значение имеют свойства сырья. Ферментированные колбасы – это колбасные изделия, которые в процессе изготовления повергают после осадки холодному копчению, пропуская процесс варки, а затем подвергают продолжительной сушке. Благодаря значительной потери влаги в готовом пищевом продукте, они способны храниться очень продолжительное время. Ферментированная колбаса характеризуется, прежде всего, высокой плотностью консистенции, богатыми питательными свойствами, низким содержанием влаги в продукте, и высоким уровнем органолептических показателей, среди которых можно выделить: приятный аромат и острый, солоноватый вкус. Производство ферментированных колбас включает продолжительные этапы ферментации и обезвоживания мяса. Выдержка фарша для производства ферментированной колбасы регламентируется сроком до 10 суток. Созревание ферментированных колбас в естественном виде продолжается не менее сорока суток. Калорийность ферментированных колбас составляет около 350-600 килокалорий на 100 грамм. Содержание белка находится в диапазоне 14-29%, содержание жиров приблизительно 30-60%. В настоящий момент ферментированные колбасы подразделяют по фактору выработки и следующих сортов с входящими в них наименованиями: высший сорт – суджук, московская, майкопская, столичная, невская, особенная, свиная, сальчичон, сервелат, зернистая, брауншвейгская, туристские колбаски, советская; первый сорт – любительская (ГОСТ 16131). Производство ферментированных колбас является очень требовательным к современным, сложным технологиям мясного производства и требует высококвалифицированных сотрудников, обладающих достаточными профессиональными умениями и имеющими большой опыт работы. Как известно на данный момент, недостаточный уровень внедрения современных технологий, а также нехватка квалифицированного персонала приводят к очень объемным потерям и дополнительным финансовым затратам на огромном числе мясоперерабатывающих предприятий нашей страны. Прежде всего, эту проблему можно решить, исключив человеческий фактор, с внедрением современных систем автоматизации [12].
Ферментированные колбасы на данный момент изготавливают двумя способами, приведенными на рисунке 1.
Рис. 1 – Технологический процесс производства ферментированных колбас
Первый способ
Подготовка сырья. В процессе жиловки мяса говядины, баранины и свинины режут на небольшие куски с приблизительной массой в 300-600 грамм, грудинку свиную на куски массой 300-400 грамм, шпик хребтовый на тонкие полосы размером 15на30 сантиметров. Перед измельчением жирное сырье (жирную свинину, грудинку, шпик, другой жир) необходимо охладить до температуры в диапазоне до 2±2?С или заморозить до –2±1?С.
Посол сырья. Жилованное мясо баранины, свинины и говядины тщательно солят в кусках с массой 400-600 грамм, добавляя на каждые сто килограммов мяса по 3,5 килограмма поваренной соли. Вполне допустимым является уменьшение количества соли до трех килограмм на сто килограмм мяса. Посоленное мясо выдерживают при температуре в диапазоне 2-4 ?С в течение 6-7 суток в различных тарах(тазы, бочки и так далее). Для лучшей потери влаги в мясе процесс посола производят на наклонных стеллажах или емкостях с перфорационным дном [2].
Приготовление фарша. После тщательной выдержки в посоле, куски баранины, жирной и нежирной свинины и говядины подвергают измельчению в вочке с диаметром небольших решеточных отверстий около 2-3 миллиметров, а для кусков полужирной свинины используются отверстия с общим диаметров не больше 6 миллиметров, грудинку, жир и шпик измельчают на шпиногрезках, имеющих различные конструктивные характеристики, в куттере или любом другом оборудовании на одинаковые, равномерные кусочки, предусмотренные для каждого конкретного наименования колбасы. Для лучшего аромата и повышения общих органолептических показателей в некоторые ферментированные колбасы добавляют вино. В такие колбасы, как в столичную, свиную, советскую, особенную, майкопскую и польскую колбасы обычно добавляется коньяк или в зависимости от предпочтений мадера, в количества одной четверти процента на массу общего сырья. После процесса измельчения, мясо говядины, баранины и нежирной свинины, тщательно мешают в специальной мешалке в продолжительности по времени приблизительно пять-семь минут с добавлением пряностей, чеснока, коньяка или мадеры, а также соли и нитрита натрия. После этого, придерживаясь строгой последовательности, добавляют в мешалку полужирную, жирную свинину, грудинку, шпик и жир-сырец и продолжают вымешивание в течение 3 минут. Нитрит натрия используют в количестве десяти грамм в виде специального раствора, с процентным содержанием около пяти, равномерно распределяя его в фарше. Если используется несоленая грудинка, шпик или жир сырца, в фарш добавляют поваренную соль из расчета три с половиной процента от массы несоленого сырья. Перемешивание продолжают до получения однородной консистенции фарша с равномерно распределенными в нем кусочками шпика, грудинки, жира и полужирной свинины. Суммарная продолжительность перемешивания обычно занимает не более десяти минут. Затем фарш выдерживают в специальных тарах слоем толщиной не более 25 сантиметров, в течение одного дня при общей, приблизительной температуре в диапазоне 2±2?С для его окончательного созревания.
Наполнение оболочек фаршем. Этот процесс, как правило, проводят гидравлическими шприцами. Столы для вязки ферментированных колбас должны быть всегда сухими. Перед процессом шприцевания, кишечную оболочку для удаления из нее влаги, подвешивают в специальном, охлажденном помещении на день, или раскладывают в тары, противни, и другие емкости с перфорационным дном. На производстве, рекомендовано применять специальные цевки диаметром на сто миллиметров меньше диаметра конечной оболочки. Оболочку необходимо наполнять максимально плотно, особенно стоит обратить внимание на уплотнение мясного фарша при завязывании свободного конца оболочки. Качество готовых колбасных изделий, прямо проционально зависит от того, как плотно наполнят колбасные оболочки. Оболочки ферментированных колбас обязательно должны соответствовать следующим требованиям: отличная проницаемость, способность к уплотнению и усадке. Для набивки и уплотнения мясного фарша, как правило используют натуральные оболочки, что несет за собой существенный недостаток: жир, который содержится в них, дает ощутимый привкус прогорклости, что значительно понижает органолептические показатели готового продукта.Однако, допустим выпуск ферментированных колбас в искусственно-созданной оболочке, без перевязок. В данном случае необходимо обязательно нанести на готовые батоны специальные печатные обозначения, а также прикрепить этикетки с указанием наименования колбасного изделия. Колбасные батоны перевязывают нитками или шпагатом, наносят на них все необходимые товарные отметки. Если по каким-то причинам в фарш попадает воздух, то его удаляют путем прокалывания оболочки в нескольких местах. При использовании специального, технического оборудования, маркирование оболочки проводят с наполнением оболочек мясным фаршем, наложением скрепок на концы батонов с единовременной подготовкой и вводом петли под скрепку, разрезанием перемычки между батонами [9].
Осадка. Перевязанные колбасные батоны подвергают осадке в течение недели, при температуре в диапазоне около 3±1?С и относительной влажности воздуха не более 87±3%, навешивая на заранее подготовленные палки и рамы. Первые сутки должно быть обязательно соблюдено общее расстояние между колбасными батонами и палками не менее десяти сантиметров, а затем уже палки сдвигают. Скорость движения воздуха в процессе осадки не превышает 0,1 м/с. При повышении показателя циркуляции воздуха в камере осадки, происходит излишняя усушка оболочки и появляется уплотненный слой на поверхности колбасного батона, значительно усложняющий при дальнейшем копчении и сушке удаление оставшейся влаги в глубинных слоях батона. Но и исключить данный процесс нельзя, так как отсутствие осадки при производстве ферментированных колбас приводит к значительной потери общих органолептических показателей, пористости фарша при разрезе, потере формы колбасных батонов и появлению темного кольца у оболочки. Опытные специалисты в качестве ориентира готовности ферментированных колбас при осадке, используют следующие показатели: Сухая оболочка, должна плотно облегать колбасное изделие, при нажатии не вдавливается, фарш упругий, на разрезе всегда красного цвета, отдельные волокна мяса не тянутся за ножом.
Копчение. Если рассматривать копчение с технологической точки зрения, то этот процесс представляет собой пропитывание продуктов при приготовлении коптильными веществами дыма, при частичном сгорании древесины. В этом процессе получается специальная парогазовая смесь, которая содержит как полезные вещества(различные фенолы и альдегиды) так и действительно вредные фракции органических и неорганических соединений, уровень которых необходимо контролировать. Процентное соотношение очень сильно зависит от температуры горения дерева, способа получения дыма, его густоты, и скорости подачи холодного воздуха для разбавления дыма. При производстве ферментированных колбас используется технология холодного копчения. Само копчение проводят при температуре в диапазоне от 18-220С в течение трех суток, с относительной влажностью воздуха не более восьмидесяти процентов, и скорости движения воздуха в районе 0,2-0,5 м/с. Оно обеспечивает наивысшую стойкость готовой продукции при дальнейшем хранении. Копченые ферментированные колбасы в этом процессе приобретают особенные органолептические показатели, острый вкус, приятный запах, красный цвет и блестящую поверхность колбасного батона. В следствии попадания в продукт некоторых фракций дыма, особенно фенолов и органических кислот с высоким бактерицидным и бактериостатическим воздействием, происходит активное подавление развития гнилостной микрофлоры, увеличивается общий срок хранения готовых колбасных изделий. Данный процесс необходимо тщательно контролировать, чтобы избежать неприятных последствий, таких как уплотнения поверхностного слоя колбасного изделия. При копчении происходит значительное обезвоживание колбасного батона: в ферментированных колбасах при холодном копчении в течение четырех дней они составляют около четырнадцати процентов. Стоит учитывать, что при продолжительном хранении колбасных изделий дым оказывает негативное влияние на жиры. Чересчур копченые колбасы в зависимости от различных условий приобретают едкий вкус дегтя и фенола, который неизбежно усиливается при дальнейшем хранении. Это обусловлено, прежде всего, изменениями веществ, которые содержатся в дыме. При копчении ферментированных колбас значительно снижается эластичность и влагосвязывающая способность колбасного фарша; значительно страдает показатель липкости фарша, что прямо указывает на необратимые изменения белков в процессе копчения[11].
Сушка. Завершающей операцией технологического цикла производства ферментированных колбас является сушка. В этом процессе значительно повышается устойчивость колбасных изделий к действию гнилостной микрофлоры благодаря понижению массовой доли влаги путем обезвоживания и увеличения процентного содержания поваренной соли. Очень важно, что по мимо этого, увеличивается концентрация питательных веществ в готовых колбасных батонах, в большей мере улучшаются условия хранения и транспортирования. Сушка сырых (ферментированных, сыровяленых) колбасных изделий, является наиболее сложным с технической точки зрения процессом. В течение продолжительного периода сушки, в готовом продукте происходят сложные физико-химические и биохимические изменения, характеризующиеся общим созреванием колбасных батонов, которые вызываются тканевыми и микробными ферментами. Происходит разрушение клеточной структуры мышечной ткани, в последствии которой образуется, однородная, приятная структура, характеризующая общую готовность колбасного изделия. Ферментированную колбасу тщательно высушивают в течение пяти-семи суток в сушилках с не превышением температуры в диапазоне 13±2?С, и при соблюдении относительной в процентом соотношении влажности воздуха в районе 82±3%, а так же скорости его движения 0,1 м/с. Сушат их на вешалках около месяца, в прямой зависимости от общего диаметра оболочки. После данного процесса, следующую сушку проводят в течение двадцати дней, при температуре в диапазоне 11±1?С и при соблюдении относительной в процентом соотношении влажности воздуха в районе 76±2%, и скорости движения воздуха, не превышающего предыдущую сушку. Как и было сказано ранее, общая продолжительность сушки ферментированных колбас изменчива; от 25-30 суток, она может варьироваться для суджука в 10-15 суток, а для туристских колбасок 5-8 суток. Стоит отметить тот факт, что при приготовлении в естественной оболочке, общая продолжительность сушки уменьшается на десять-пятнадцать суток, в отличии от искусственной белковой оболочки. При сушке никогда не допускается чрезмерно сильные потоки воздуха. Для равномерности сушки обязательно необходимо подбирать батоны одинакового диаметра. Между этими батонами оставляют промежутки для свободной циркуляции воздуха в камере. Кондиционеры и другие аппараты предназначены для соблюдения необходимой температуры и процентной влажности воздуха в камерах. Рамы, на которых размещают колбасные изделия, развешивают в несколько ярусов в зависимости от высоты конкретного помещения.
Упаковывание, маркирование, транспортирование и хранение. Готовые ферментированные колбасы необходимо транспортировать только в специальных тарах, дабы избежать снижению общих органолептических показателей, деформации колбасных батонов, и снизить общее время погрузки в автотранспорт. Для хранения и транспортировки готовые колбасные изделия упаковывают в чистые, обработанные ящики или бочки из сухого дерева, без плесени и постороннего запаха, плотно закрытые и исключающие все негативные воздействия на готовый продукт в процессе перемещения, и хранят в сухом и темном помещении или холодильнике, куда не попадает солнечный свет. Допустимы хранения колбасы, пересыпанной сухими опилками, при температуре не более двенадцати градусов цельсия. Ферментированные колбасы выпускаются весовыми или упакованными в специальные картонные коробки массой не более двух килограмм. Выпускают также упакованные с помощью вакуумных технологий в прозрачных газонепроницаемых пленках, обеспечивающих защиту колбасных изделий. Пакеты с фасованными ферментированными колбасами одинакового наименования, сорта и даты изготовления складывают в ящики из гофрированного картона, многооборотную тару, или специальные контейнеры для перевозки колбас. Общая весовая масса не должна превышать двадцать килограмм в данном случае. При маркировании тары с колбасными изделиями указывают вид продукта, предприятие, на котором продукт был изготовлен и упакован, а также дату изготовления, различные стандарты. Транспортировку готовой продукции производят всеми видами транспорта в соответствии с жесткими правилами перевозок грузов, в частности пищевых продуктов. Продолжительность хранения ферментированной колбасы варьируется, при температуре от 12-150С и относительной в процентном содержании влажности воздуха 75-78% – не более четырех месяцев, при температурах в диапазоне от –2 до –4 0С – не более 6 месяцев, а при температурах от –7 до –9 0C – не более 9 месяцев[14].
Второй способ
Подготовка сырья. В процессе жиловки мяса говядины, баранины и свинины режут и замораживают в алюминиевых тазах или на протвенях слоем толщиной не более десяти сантиметров в холодильной камере до температуры в толще куска или блока в диапазоне от - 3±2?С в течение следующих восеми-двенадцати часов или на специальном агрегате для замораживания мяса или шпика с полседующим выравниваем общей температуры в камере-накопителе по общему объему блока в диапазоне температур от –2±1?С. В дальнейшем замороженные блоки жилованного свиного и говяжьего мяса перед переработкой утепляют до значений температуры от –3…–2?С. Рекомендовано, прежде всего, предварительно измельчать крупные куски на машинах для измельчения мясных блоков на куски с толщиной не более 20…50 миллиметров.
Приготовление фарша. Проходит данный процесс на специальных куттерах, предназначенных как раз для измельчения замороженного мяса.
Температура фарша после куттерования –2±1?С. Коэффициент загрузки куттера 0,4-0,5. Допускается для приготовления фарша использовать смесь, включающую не мене 50% подмороженного мяса и не более 50% соленого мяса.
После тщательного измельчения и выдержки в посоле, в куски говядины или нежирной свинины приблизительно через одну минуту добавляют поваренную соль, тщательно мешают в специальной мешалке в продолжительности по времени приблизительно пять-семь минут с добавлением пряностей, чеснока, коньяка или мадеры, а также соли и нитрита натрия. Нитрит натрия используют в количестве десяти грамм в виде специального раствора, с процентным содержанием около пяти, равномерно распределяя его в фарше. Полужирную или жирную свинину продолжают куттерировать еще на протяжении одной минуты. После этого добавляют шпик или грудинку, и происходит измельчение на протяжении полутора минут. Окончание данного процесса определяют по общему рисунку фарша, в нем необходимо достичь сравнительно однородных по величине кусочков шпика, грудинки или жирной свинины, они должны быть равномерно распределены. Температура фарша после куттерирования не должна превышать диапазона –2±1?С. Коэффициент загрузки куттера 0,4-0,5. Является допустимым факт приготовления фарша с использованием смеси, включающую не мене пятидесяти процентов подмороженного мяса и не более пятидесяти процентов соленого мяса. При данном процессе приготовления колбасного фарша, в куттер изначально загружают предварительно измельченные подмороженную говядину и свинину, затем заранее выдержанные в посоле куски мяса. Далее технологический процесс производят по описанному выше способу (рис. 1).
Наполнение оболочек фаршем. Фарш из куттера по с помощью разгрузочных устройств или тележек подается в заранее подготовленный вакуумный пресс. После процедуры уплотнения и вакуумирования, происходит процесса наполнения фаршем передвижных полых цилиндров общей вместительностью до 60 дм3. Данные цилиндры наполненные колбасным фаршем, передвигаются специальным механизмом и устанавливаются у шприцующего, вакуумного устройства, которое в свою очередь осуществляет процесс наполнения оболочек колбасным фаршем. Процесс перевязки колбасных батонов полностью идентичен первому способу. Термическая обработка, включает в себя осадку, копчение и сушку колбасных изделий. Эти процессы так же остались без изменения с первым способом [3].
Стадии технологического процесса
Технологический процесс приготовления ферментированных колбас состоит из следующих стадий:
• – подготовка сырья;
• – измельчение мяса;
• – составление фарша;
• – наполнение оболочек фаршем;
• – осадка;
• – термическая обработка колбас;
• – упаковывание, хранение и контроль качества.
Характеристика комплексов оборудования.
Технологический процесс производства ферментированных колбас начинается с комплекса специального оборудования для подготовки сырья, включающего такие объекты, как: столы для обвалки и жиловки мяса, а также специальные тары или агрегаты для его посола. Комплекс оборудования, на которых происходит непосредственное измельчение мясного сырья, идем следом за техническим оборудованием для подготовки мяса, и включает в себя различные волчки, шпигорезки самых разных конструкций и форм, на которых происходит непосредственное измельчение мясного сырья, а также используется оборудование для составления колбасного фарша для дальнейшей вязки колбасных изделий, включающее мешалки, куттеры (для измельчения замороженного сырья, представленного во втором способе приготовления ферментированных колбас), а также стоит отметить различные разгрузочные устройства, емкости и насосы для перекачки колбасного фарша. Наполнение оболочек фаршем производят вакуумными и гидравлическими шприцами, после чего колбасные батоны перевязывают на специально отведённых для этого столах для вязки ферментированных колбас или накладывают клипсы на концы колбасных батонов, а затем навешивают либо укладывают на рамы и подвергают осадке. Осадочные камеры оборудованы подвесными путями. Для создания необходимого микроклимата в камерах используют настенные батареи и воздухоохладители, кондиционеры. Важнейшим комплексом оборудования является оборудование для термической обработки ферментированных колбас, для чего традиционно используются стационарные обжарочные, варочные и коптильные камеры. Основным оборудованием на этой стадии является термоагрегат непрерывного действия с автоматическим регулированием температуры и относительной влажности среды в процентном соотношении, в котором колбасы на рамах подвергаются варке, копчению и высушиванию. Завершающим комплексом оборудования являются контейнеры и упаковочные машины, которые производят упаковку для дальнейшей транспортировки и реализации готовой продукции [1].
1.2. Принципиальная схема производства ферментированных колбас
На рисунке 2 представлена принципиальная схема производства ферментированных колбас, которая отображает все регламентируемые технологические действия и этапы производства. Данная схема представляет собой графическую интерпретацию необходимого набора операций, соблюдение которых приводит к получению готовой продукции. При ее составлении учитывается огромное количество производственных линий, набор используемого оборудования, этапы ручного и механизированного труда. Учет всех факторов и строгая регламентация производственных процессов, позволяет добиться высоких показателей эффективности и качества производства.
Рис. 2. Технологический процесс производства ферментированных колбас
Со стола обвалки и жиловки отмеченного под номером 1, жилованное мясо через промежуточные ёмкости 2 и 3 поступает в волчок 4 первоначального измельчения. Измельчённое мясо после перемешивания с солью насосом 6 перекачивается в бункер 7 для созревания фарша в посоле. Бункер 7 перемещают по монорельсу 5 . Выдержанное в посоле мясо предварительно смешивают в мешалке измельчителя 9, куда дозируются: шпик, после измельчения на шпингорезке 8, специи и другие ингредиенты согласно регламентируемой рецептуре, фарш через переходник направляется в вакуумный шприц 10 для дальнейшего шприцевания по колбасным батонам. Колбасные батоны вяжут нитками на столе для вязки колбас 11.Сформированные батоны навешивают на рамы 12, подвергают осадке и подают на термообработку в теромоагрегат 13. Варят колбасу насыщенным паром в варочной камере термоагрегата при температуре в диапазоне 73…75 градусов до достижения температуры в центре батона около 68…72 градуса. После варки колбасные батоны охлаждают до достижения температуры варки батона 15 градусов, коптят в течение двух дней при общей температуре 40…50 градусов и высушивают при температуре в диапазоне 10…12 градусах и относительной в процентном соотношении влажности воздуха не менее 74…76% до достижения стандартных показателей влажности воздуха[13].
1.3. Анализ применения систем компьютерного зрения для контроля органолептических показателей качества микроструктурного анализа
Самое современное высокотехнологичное производство невероятно требовательно к особым подходам контроля качества готовой продукции.
Компьютерное зрение совершило настоящий технологический прорыв в данной сфере, значительно расширив возможности поиска брака и различных дефектов в промышленности, перевела ее на совершенно новый, более высококачественный уровень. С его появлением стало возможно не просто отслеживать качество готового изделия или продукции, а непосредственно следить за соблюдением всех норм во время производственного процесса. Стоит отметить, что системы компьютерного зрения способны значительно упростить и ускорить процесса поиска брака на производственном оборудовании, агрегатах и коммуникациях, находящихся в данный момент в эксплуатации.
