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滚揉的原理有多少?绝对惊掉你的小巴!

发布时间:2022-04-19 15:52:02      发布人:admin  浏览量:

滚揉是肉块中能量转换的物理过程,它促进了液体介质(盐水)的分布,改善了肉的嫩度,提高了盐溶性蛋白的提取和向肉块表面的移动。在可控制的滚揉环境中保水力、出品率和总的产品质量均可提高。

01、滚揉技术简介

滚揉技术借助物理冲击使肉料之间相互碰撞、摩擦、挤压,降低肌纤维和结缔组织的机械强度,破坏细胞结构,同时,肌肉挤压变形促进溶质迁移扩散,使盐分均匀分布,结合机械作用,提高蛋白质溶解度,从而改善肉类原料的嫩度及食用性[6]。

肉品的滚揉需要在滚揉机作用下完成操作,影响肉品滚揉品质的因素主要有真空度、滚揉温度、滚揉时间、转速和滚揉方式等参数,各参数在肉类原料滚揉时对肉品品质的影响如表1所示。

表 1 滚揉参数对肉品品质影响

滚揉的原理有多少?绝对惊掉你的小巴!(图1)

一、真空度

在对肉制品进行滚揉加工时,通常采用的真空条件为60.8~81.0 kPa[7],在该真空条件下,滚筒内产生一定的负压,肌肉的内外压差促使组织间隙中的空气通过不断挤压而排出,可以有效防止肉制品在后续热加工处理时产生空气膨胀,从而破坏产品结构[9]。

滚揉常作为肌肉注射的后续工艺,真空条件下肌肉发生膨胀,伴随机械作用,腌制液不断向针孔四周渗透,注射孔眼不断缩小,可以在一定程度上恢复肌肉的完整性[13]。

真空能抑制微生物生长和脂肪氧化,并改善产品色泽[14]。真空通过影响微生物细胞膜的通透性诱导微生物的遗传信息发生改变,最终导致微生物细胞发生变异或死亡。

原料肉中的肌红蛋白易与空气发生氧化反应,生成高铁肌红蛋白,当高铁肌红蛋白含量达到70%时,肉就会变成褐色,而肉料的腌制往往是一个较长时间的动态过程,肉料长时间暴露于空气中不仅严重影响肉的品质,也不利于腌制发色。

新的技术采用脉冲真空系统,使被滚揉的肉块暴露在缓慢变化的真空中,真空度从80%到20%再回到80%。一些滚揉机在这个循环中反充二氧化碳或氮气,从系统中清除氧气,使产品的货架期更长。

总之,真空能大幅提高肉制品的稳定性。

滚揉的原理有多少?绝对惊掉你的小巴!(图2)图片来源:千图网会员

二、滚揉温度

滚揉温度通常控制在0~4 ℃,此时肉的口感和嫩度较优。温度越高,分子热运动越快,腌制液扩散速率越快。滚揉过程中的摩擦生热虽然对腌制速率有一定的促进作用,但温度升高,酶活性增强,蛋白质、脂肪水解加快,微生物繁殖加快,产品稳定性降低。当滚揉温度超过10 ℃时,产品品质明显下降[15]。

低温滚揉对提高肉制品的保水性和质构特性具有突出贡献[16-17],因此,在滚揉腌制时,最好与制冷系统联用,特别是在夏季高温环境中,更应将滚揉温度控制在适宜条件下,避免温度波动过大,造成产品品质下降。

三、滚揉时间

滚揉时间与肉块种类、大小及厚度密切相关,较大肉块通常需要在滚揉前期进行盐水注射,才能实现较好的滚揉效果。

肉制品腌制过程中,腌制液的吸收和保留是一个以时间为参数的动力学过程。肌肉中的蛋白质被结缔组织膜层层包裹,使得腌制液的渗入必须穿过重重屏障。

目前研究多集中于滚揉时间,鲜有滚揉过程中肉块尺寸对产品质量的影响研究,如袁玉超等[18]研究猪里脊肉的滚揉机理时发现,腌制液吸收效果与滚揉时间有关,滚揉时间越长,吸收效果越好,产品出品率也越高,但当滚揉时间超过11 h时,产品感官品质开始下降,出品率变化不明显。

孙建清等[10]发现,猪肉火腿滚揉时间为8 h时,产品的质构和感官品质最好,而滚揉4、10 h的猪肉火腿,其吸水性、光泽感及质地均较差。可见,滚揉时间的选择极为重要。

一般滚揉机的滚揉时间需符合公式:T=L/(U×N),式中,T为滚筒总转动时间(间歇时间除外)/h,L为转动距离(常数,一般为10~12 km),U为滚揉机内周长/m,N为转速/(r/min)[15]。

四、转速

滚揉机转速决定物料在滚筒中的翻滚、摩擦和撞击强度,转速过小,滚揉机按摩力量不足,腌制液渗透慢且不均匀;转速过大,物料与机械之间撞击摩擦过强,肉块软化过快,肉料表面发生撕裂,并产生破碎肉末[19]。

在实际应用中,转速通常控制在8~12 r/min,禽肉8 r/min、畜肉10 r/min,对于类似于猪后腿等体积较大、肉质较紧密的肉料可以将转速提高至20 r/min[20-21]。

五、适当的载荷

适当的载荷对达到最佳滚揉效果是最基本的条件。如果滚筒装载过多,肉块的下落和运动即受到限制;装载太少,则肉块下落过多会被撕裂;导致滚揉过度、肉块太软和肉蛋白变性。建议按容积计装载60%。

六、滚揉期间的工作和间歇

在滚揉循环中允许肉块休息是很重要的。通常建议在开始的时候采用10min、15min或20min工作按5或10min间歇。然后根据产品类型和所要达到的效果调整。由于间歇起着很重要的作用,有些产品需要间歇时间比滚揉时间要长。

七、滚揉方向

滚揉机应柔和地推挤、按摩、提升、卷曲和摔落肉块以达到最佳效果。设备应有反转功能,在卸料前滚揉循环的最后5min应反转,以清理出滚揉筒翅片背部的肉块和蛋白质。

八、总的滚揉时间

总的滚揉时间对产品的标准化是很重要的。一旦采纳了一个可以生产出标准化产品的程序,这个程序或滚揉循环就应保持不变。

滚揉的原理有多少?绝对惊掉你的小巴!(图3)图片来源:千图网会员

九、理想的滚揉机

理想的滚揉机应有明确的速度控制(转数、方向)、计时器(滚揉、间歇和总时间)、真空控制(脉冲)、温度感应和控制(直接读数和液态cch注射)、可控的反充气调,低维修和卫生要求。

十、滚揉方式

滚揉方式主要分为间歇滚揉和连续滚揉,不同方式之间优势各异。间歇滚揉更有利于蛋白质充分溶出,能改善西式火腿色泽、嫩度及出品率[10]。然而,Gao Tian等[11]通过比较不同滚揉方式和滚揉时间对猪排质量特征的影响,发现连续滚揉更有利于提高腌制效率,且产品感官品质和风味更好。

滚揉方式还包括顺时针和逆时针2 种转动形式,在卸料前将滚筒反转,以便将桨叶背部的肉料清理干净。李良明[12]对滚揉方向进行研究,与单向滚揉相比,若将顺时针和逆时针结合采用双向滚揉,火腿的滚揉均匀程度更高,且产品具有更好的切片性,出品率也更高。

此外,影响滚揉效果的因素还包括滚揉装置的选择,据相关研究,肉制品加工过程中的传质过程受滚揉装置的影响最大,工业化滚揉装置与实验室滚揉装置在滚揉效果上具有显著差异[22],这可能与设备装载量、滚筒设计、操作条件等有关[23]。

在肉制品工艺研究中,滚揉集中于定性研究,缺乏滚揉作用的定量研究,如肌肉在滚揉中的运动和变形规律相关研究仍是空白,因此很难对滚揉方案中的各参数进行量化[24]。

02、滚揉技术在肉制品中的应用

滚揉技术自引入我国以来,在传统腌腊肉制品、西式肉制品及预调理肉制品中应用较多(表2),且以畜禽肉加工为主,水产食品较少。受原料组织结构的影响,家禽和鱼肉的滚揉时间和强度远小于畜肉,这主要与畜肉肉质坚实而禽肉、鱼肉肉质细嫩有关。

表 2 影响肉制品滚揉效果的因素及滚揉后品质比较

滚揉的原理有多少?绝对惊掉你的小巴!(图4)

由表2可知,滚揉技术在上述3 类肉制品中应用时,要达到良好的工艺效果,需重点考虑真空度、滚揉温度、滚揉时间和转速等参数,这与表1的分析结果一致。虽然3 类肉制品均经过滚揉处理,但却表现出不同的加工效果,说明滚揉技术在肉制品加工中具有广泛的加工效益,加工潜力巨大。

一、传统腌腊肉制品

传统腌腊肉制品是以防腐为目的逐步发展起来的一类肉制品,由于没有促进腌制液快速渗透的有效手段,导致产品生产效率低,质量参差不齐,安全性难以保障。滚揉技术的引入为传统腌腊肉制品的生产注入了新活力。

Yusop等[28]将滚揉技术应用于中式腌制鸡胸肉片,发现滚揉处理鸡肉时,腌料渗透更均匀一致,肉色更深。

王健等[29]采用现代滚揉腌制及风干成熟工艺加工低盐火腿,火腿产品的内外部品质更稳定。杨秋丽等[25]利用真空滚揉技术加工腊板鹅,改善了鹅肉的滋味、风味及色泽。

除了常规的真空滚揉外,张东等[30]还利用脉动真空滚揉猪后腿肉,腌制时间比常规真空滚揉法更短,产品蒸煮损失率更小、嫩度更高。

二、西式肉制品

近年来,西式肉制品占据的市场份额不断提高[31-32],这类肉制品弥补了高温肉制品的缺陷,更好地保留了肉的营养、风味和滋味。西式肉制品以低温肉制品为主,滚揉是低温肉制品加工的重要环节,能促进食盐、磷酸盐及其他大分子功能性成分快速扩散,对改善西式肉制品组织形态、结合力及腌制发色具有重要意义。

李良明[12]研究滚揉方式及滚揉时间对西式火腿品质的影响,发现在转速20 r/min条件下,滚揉6.7 h制得的火腿保水性、黏合性最好,出品率也最高,而滚揉时间少于5 h或多于6.7 h,所得产品品质均较差。

王福红等[33]在烤肠加工工艺中将斩拌与滚揉相结合,提高了烤肠的出品率、紧实度和弹性,促进烤肠熏制上色,延长了烤肠保质期。

滚揉的原理有多少?绝对惊掉你的小巴!(图5)图片来源:千图网会员

三、预调理肉制品

预调理肉制品是在销售前已经过充分预处理,消费者经过简单热处理便可直接食用的一类肉制品,极大缩短了消费者备餐时间,备受世界各国饮食机构和家庭的青睐[34-35]。

滚揉技术在调理肉制品加工中应用广泛,对改善调理肉制品保水性和品质具有一定积极作用[36-40]。胡鹏等[41]研究发现,对羊肉进行滚揉加工不仅可以提高羊肉肌原纤维蛋白降解速率及嫩度,还可以延缓肌原纤维蛋白的氧化。

汪烁硕等[42]研究液料比、磷酸盐添加量和滚揉时间对冷冻调理猪排品质的影响,得出腌制液添加量35%、磷酸盐添加量0.5%、滚揉时间2.5 h时所得冷冻调理猪排的品质最好。

刘梦娟等[26]通过响应面法得出调理鸡胸肉的最优滚揉工艺为滚揉里程4 000 m、滚揉温度1 ℃、真空度0.07 MPa。

此外,真空滚揉技术在水产品加工中的应用也有报道。蒲亚军等[27]利用滚揉腌制罗非鱼片,提高了罗非鱼片嫩度。

我国的预调理肉制品以冷冻产品居多,市场上主要有调理牛肉、调理羊肉及各种调理水产品。冰晶生长、内源蛋白酶水解活性及脂质氧化是影响冷冻肉制品品质劣变的主要因素,且原料肉的初始质量对后期保藏具有显著影响[43]。通过已有研究可知,滚揉加工对调理肉制品保藏前初始质量的改善具有一定积极作用。

03、现代加工技术与滚揉技术的结合

尽管滚揉技术在肉制品生产中应用广泛,但肉制品生产是一个复杂的过程,仅靠单一的滚揉处理所带来的产品效益往往有其局限性,特别是在科技快速发展的当代,依靠固定的生产模式已无法适应新时代的发展要求。

近年来,超声波、超高压、脉动压等一系列现代技术在食品加工中逐渐兴起,部分技术已与滚揉技术联合应用于肉品加工中。

表 3 现代加工新技术在肉制品中的应用

滚揉的原理有多少?绝对惊掉你的小巴!(图6)

由表3可知:在鸡肉加工中应用超声波辅助滚揉能有效缩短常压滚揉时间,提高产品嫩化效果;在猪后腿肉加工中应用充气变压滚揉可以提高产品出品率和感官品质,并且具有良好的抑菌效果;脉动真空滚揉技术是常压滚揉技术的改进,具有提高猪肉腌制速率、减少水分流失、改善产品质构特性的效果。

一、超声波辅助变压滚揉

超声波能加速肉类的传质过程,增强蛋白质的功能特性,其作用主要与超声产生的机械效应、空化效应及热效应有关。

超声波引发组织结构中物质的运动,使细胞结构发生改变,如组织软化,使细胞通透性增强。组织不断吸收超声波能量,转化为热量,改善酶活,促使一系列生化反应的发生,对提高肉制品品质具有潜在作用[52-55]。

将超声波应用于改善鲜肉和加工肉制品的感官、物化特性及加工工艺主要有以下优势:超声波处理可以改善牛肉蛋白质的乳化活性和稳定性,从而提高牛肉嫩度[56];超声波能促进食盐的渗透扩散,提高牛肉腌制速率,缩短加工时间[57-60];在鹅肉成熟过程中减少鹅肉的蒸煮损失,提高鹅肉嫩度和黏着性[61]。

超声处理可与滚揉联用,冯婷等[44-45]研究表明,与滚揉腌制相比,超声处理具有更高的腌制液吸收率,特别是腌制开始的前1 h二者差距最为明显,当二者结合应用时,超声波辅助变压滚揉腌制加快了蛋白质降解速率,滚揉后的蛋白质对热更敏感,这可能是超声波辅助变压滚揉改善鸡肉嫩度的主要原因。

超声波在肉制品中的应用并不广泛,多用于乳制品、蛋液及其他蛋白乳液生产中。国内外有关超声波与滚揉结合的应用案例更少,一是由于缺乏此类集合设备,二是由于超声强度和处理时间还处于初步探索阶段,仅限于实验室研究,还远达不到形成流程化、工业化生产的要求。

二、充气变压滚揉

充气变压滚揉技术将真空滚揉和加压滚揉联合应用,二者按一定的变压交变比交替滚揉,肌肉的微环境经历气体周期性交替作用和腌制液周期性吸入和排出运动,同时加压充入的抑菌气体,如N2、O2、CO2等混合气体,既可以抑制潜在的微生物生长,还可以在肉块下落过程增加肉块的摩擦力做功,提高机械效率,使腌制液迅速渗透,进而提高原料肉的持水性,改善肉的质构和色泽[9]。

另外,常规真空滚揉由于真空度过高,组织中的营养成分过度渗出而降低出品率,充气变压滚揉可以减弱这种作用。詹文圆等[46-47]分别研究充气变压滚揉和真空滚揉对猪后腿肉的影响,发现充气变压滚揉腌制能够显著提高产品出品率、感官评分及质构特性,且抑菌效果更优,可应用于午餐肉和盐水火腿的加工。

变压交变比和抑菌气体的体积比是影响充气变压滚揉效果的主要因素,适宜的参数控制对缩短生产周期、降低成本、提高产品价值具有重要意义。

充气变压滚揉技术有期望进一步应用于其他肉制品加工,并在肉类加工技术方面提供潜在改进,滚揉处理对微生物生长的影响还有待研究。

滚揉的原理有多少?绝对惊掉你的小巴!(图7)图片来源:千图网会员

三、脉动真空滚揉

脉动真空腌制指压力在真空和常压交替变化的状态下进行传质过程,真空环境产生的压力梯度使物料内部气体和液体通过气孔向外部渗出,为腌制液渗入留出足够空间,当恢复常压状态时,腌制液及时填充空位,从而提高腌制液渗透速率。

其中,真空腌制在果蔬渗透脱水中已有成熟应用,在肉制品生产中基于实验室探索已形成基本完善的理论体系[7]。Deumier等[48]研究发现,火鸡肉在脉动真空腌制方法下,不仅腌制速率得到显著提升,而且保水性也得到大幅提高。

罗环等[49]研究发现,脉动真空腌制醉鱼入味效果较常压腌制更好,且失水量更少,能更好地保持鱼肉外观形态。

徐薇薇等[50]对羊肉采用脉动真空腌制,将腌制效率提高8%~26%。在滚揉过程中通过周期性的间隔抽真空来实现脉动滚揉腌制,能显著提高腊猪肉的腌制效率[51]。这一研究说明脉动真空腌制与滚揉技术联用合理可行,探究不同肉制品的脉动比是实现该技术的重要环节。

除上述已有的联用技术外,现代腌制新技术还有超高压腌制技术、脉冲电场技术、冲击波技术等。这些技术与滚揉技术异曲同工,不仅能提高腌制剂的渗透速率,增加肉嫩度,提高肉制品品质,还能抑制微生物生长,若与滚揉技术联用不仅能提高产品品质和生产效率,还能利用电场或冲击波进行深度杀菌,延长产品货架期,这对未来滚揉技术的完善具有重要意义。

04、结 语

目前,滚揉参数的设定还未形成一套科学、完整的指导标准,原料种类、尺寸大小、腌制液浓度等均会对滚揉效果产生影响,这也为滚揉技术的广泛推广增加了难度。合理的滚揉参数不仅有利于提高产品质量,还能减少能源浪费,因此还应对滚揉过程的渗透原理和规律进行更深入的研究。

此外,在新技术交叉融合方面,还应拓展滚揉技术与其他现代食品加工新技术的联合使用,以进一步提高滚揉效率,并提升和改善除产品品质以外的其他特性,如抑菌、护色、减盐等。

参考文献:请查阅原文档

来源:李慧,张崟,郭添荣,陈素勤,张龙翼,柯欢,母运龙,滚揉技术在肉制品加工中的应用研究. 中国肉类食品综合研究中心. 2020, Vol. 34, No. 02 99,转载必须注明此来源。

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