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              不懂滾揉機,別說你懂肉質品加工??!

              作者:安迪辦公室 來源: 時間:2021-06-07 15:18:19 瀏覽次數:

              滾揉是肉塊中能量轉換的物理過程,它促進了液體介質(鹽水)的分布,改善了肉的嫩度,提高了鹽溶性蛋白的提取和向肉塊表面的移動。在可控制的滾揉環境中保水力、出品率和總的產品質量均可提高。

              滾揉是肉塊中能量轉換的物理過程,它促進了液體介質(鹽水)的分布,改善了肉的嫩度,提高了鹽溶性蛋白的提取和向肉塊表面的移動。在可控制的滾揉環境中保水力、出品率和總的產品質量均可提高。

               


              01

              滾揉技術簡介

               

              滾揉技術借助物理沖擊使肉料之間相互碰撞、摩擦、擠壓,降低肌纖維和結締組織的機械強度,破壞細胞結構,同時,肌肉擠壓變形促進溶質遷移擴散,使鹽分均勻分布,結合機械作用,提高蛋白質溶解度,從而改善肉類原料的嫩度及食用性[6]。


              肉品的滾揉需要在滾揉機作用下完成操作,影響肉品滾揉品質的因素主要有真空度、滾揉溫度、滾揉時間、轉速和滾揉方式等參數,各參數在肉類原料滾揉時對肉品品質的影響如表1所示。

               

              表 1 滾揉參數對肉品品質影響

              滾揉參數 條件 對肉品品質的影響 參考文獻
              真空度 60.8~81.0 kPa 抑制微生物生長,防止蛋白質、脂質氧化,提高腌制效率 [7]
              滾揉溫度 0~4℃ 抑制肉料溫度上升及微生物繁殖
              滾揉時間 視原料種類、大小、厚度而定 組織結構破壞程度隨滾揉時間的增加而增加 [8]
              轉速 8~12r/min 提高出品率,維持肉料形態 [9]
              滾揉方式 間歇滾揉 改善色澤、提高出品率 [10]
              連續滾揉 加速組織結構軟化,提高腌制液吸收率,縮短腌制時間 [11]
              雙向滾揉 原料受力均勻,切片性和出品率更好 [12]


              一、真空度

               

              在對肉制品進行滾揉加工時,通常采用的真空條件為60.8~81.0 kPa[7],在該真空條件下,滾筒內產生一定的負壓,肌肉的內外壓差促使組織間隙中的空氣通過不斷擠壓而排出,可以有效防止肉制品在后續熱加工處理時產生空氣膨脹,從而破壞產品結構[9]。


              滾揉常作為肌肉注射的后序工藝,真空條件下肌肉發生膨脹,伴隨機械作用,腌制液不斷向針孔四周滲透,注射孔眼不斷縮小,可以在一定程度上恢復肌肉的完整性[13]。


              真空能抑制微生物生長和脂肪氧化,并改善產品色澤[14]。真空通過影響微生物細胞膜的通透性誘導微生物的遺傳信息發生改變,終導致微生物細胞發生變異或死亡。


              原料肉中的肌紅蛋白易與空氣發生氧化反應,生成高鐵肌紅蛋白,當高鐵肌紅蛋白含量達到70%時,肉就會變成褐色,而肉料的腌制往往是一個較長時間的動態過程,肉料長時間暴露于空氣中不僅嚴重影響肉的品質,也不利于腌制發色。


              新的技術采用脈沖真空系統,使被滾揉的肉塊暴露在緩慢變化的真空中,真空度從80%到20%再回到80%。一些滾揉機在這個循環中反充二氧化碳或氮氣,從系統中清除氧氣,使產品的貨架期更長。

              總之,真空能大幅提高肉制品的穩定性。
               
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              二、滾揉溫度
               
              滾揉溫度通??刂圃?~4 ℃,此時肉的口感和嫩度較優。溫度越高,分子熱運動越快,腌制液擴散速率越快。滾揉過程中的摩擦生熱雖然對腌制速率有一定的促進作用,但溫度升高,酶活性增強,蛋白質、脂肪水解加快,微生物繁殖加快,產品穩定性降低。當滾揉溫度超過10 ℃時,產品品質明顯下降[15]。

              低溫滾揉對提高肉制品的保水性和質構特性具有突出貢獻[16-17],因此,在滾揉腌制時,與制冷系統聯用,特別是在夏季高溫環境中,更應將滾揉溫度控制在適宜條件下,避免溫度波動過大,造成產品品質下降。
               
              三、滾揉時間
               
              滾揉時間與肉塊種類、大小及厚度密切相關,較大肉塊通常需要在滾揉前期進行鹽水注射,才能實現較好的滾揉效果。

              肉制品腌制過程中,腌制液的吸收和保留是一個以時間為參數的動力學過程。肌肉中的蛋白質被結締組織膜層層包裹,使得腌制液的滲入必須穿過重重屏障。

              目前研究多集中于滾揉時間,鮮有滾揉過程中肉塊尺寸對產品質量的影響研究,如袁玉超等[18]研究豬里脊肉的滾揉機理時發現,腌制液吸收效果與滾揉時間有關,滾揉時間越長,吸收效果越好,產品出品率也越高,但當滾揉時間超過11 h時,產品感官品質開始下降,出品率變化不明顯。

              孫建清等[10]發現,豬肉火腿滾揉時間為8 h時,產品的質構和感官品質,而滾揉4、10 h的豬肉火腿,其系水性、光澤感及質地均較差??梢?,滾揉時間的選擇為重要。

              一般滾揉機的滾揉時間需符合公式:T=L/(U×N),式中,T為滾筒總轉動時間(間歇時間除外)/h,L為轉動距離(常數,一般為10~12 km),U為滾揉機內周長/m,N為轉速/(r/min)[15]。
               
              四、轉速
               
              滾揉機轉速決定物料在滾筒中的翻滾、摩擦和撞擊強度,轉速過小,滾揉機按摩力量不足,腌制液滲透慢且不均勻;轉速過大,物料與機械之間撞擊摩擦過強,肉塊軟化過快,肉料表面發生撕裂,并產生破碎肉末[19]。

              在實際應用中,轉速通??刂圃?~12 r/min,禽肉8 r/min、畜肉10 r/min,對于類似于豬后腿等體積較大、肉質較緊密的肉料可以將轉速提高至20 r/min[20-21]。
               
              五、適當的載荷
                  
              適當的載荷對達到滾揉效果是基本的條件。如果滾筒裝載過多,肉塊的下落和運動即受到限制;裝載太少,則肉塊下落過多會被撕裂;導致滾揉過度、肉塊太軟和肉蛋白變性。建議按容積計裝載60%。

              六、滾揉期間的工作和間歇

              在滾揉循環中允許肉塊休息是很重要的。通常建議在開始的時候采用10min、15min或20min工作按5或10min間歇。然后根據產品類型和所要達到的效果調整。由于間歇起著很重要的作用,有些產品需要間歇時間比滾揉時間要長。

              七、滾揉方向
              滾揉機應柔和地推擠、按摩、提升、卷曲和摔落肉塊以達到效果。設備應有反轉功能,在卸料前滾揉循環的后5min應反轉,以清理出滾揉筒翅片背部的肉塊和蛋白質。

              八、總的滾揉時間
                    
              總的滾揉時間對產品的標準化是很重要的。一旦采納了一個可以生產出標準化產品的程序,這個程序或滾揉循環就應保持不變。


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              九、理想的滾揉機

              理想的滾揉機應有明確的速度控制(轉數、方向)、計時器(滾揉、間歇和總時間)、真空控制(脈沖)、溫度感應和控制(直接讀數和液態cch注射)、可控的反充氣調,低維修和衛生要求。

              十、滾揉方式
               
              滾揉方式主要分為間歇滾揉和連續滾揉,不同方式之間優勢各異。間歇滾揉更有利于蛋白質充分溶出,能改善西式火腿色澤、嫩度及出品率[10]。然而,Gao Tian等[11]通過比較不同滾揉方式和滾揉時間對豬排質量特征的影響,發現連續滾揉更有利于提高腌制效率,且產品感官品質和風味更好。

              滾揉方式還包括順時針和逆時針2 種轉動形式,在卸料前將滾筒反轉,以便將槳葉背部的肉料清理干凈。李良明[12]對滾揉方向進行研究,與單向滾揉相比,若將順時針和逆時針結合采用雙向滾揉,火腿的滾揉均勻程度更高,且產品具有更好的切片性,出品率也更高。
               
              此外,影響滾揉效果的因素還包括滾揉裝置的選擇,據相關研究,肉制品加工過程中的傳質過程受滾揉裝置的影響,工業化滾揉裝置與實驗室滾揉裝置在滾揉效果上具有顯著差異[22],這可能與設備裝載量、滾筒設計、操作條件等有關[23]。


              在肉制品工藝研究中,滾揉集中于定性研究,缺乏滾揉作用的定量研究,如肌肉在滾揉中的運動和變形規律相關研究仍是空白,因此很難對滾揉方案中的各參數進行量化[24]。

               

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              02

              滾揉技術在肉制品中的應用

               

              滾揉技術自引入我國以來,在傳統腌臘肉制品、西式肉制品及預調理肉制品中應用較多(表2),且以畜禽肉加工為主,水產食品較少。受原料組織結構的影響,家禽和魚肉的滾揉時間和強度遠小于畜肉,這主要與畜肉肉質堅實而禽肉、魚肉肉質細嫩有關。

               

              表 2 影響肉制品滾揉效果的因素及滾揉后品質比較

              肉制品分類 所用原料 產品名稱 產品特點 滾揉參數 滾揉效果 參考文獻
              傳統腌臘肉制品 鵝肉 臘板鵝 肉質緊密、色澤良好,具有特殊腌臘風味 真空度70kPa,滾揉溫度4℃,轉速10r/min,滾揉時間60min 改善鵝肉風味和色澤 [25]
              西式肉制品 豬后腿肉 西式火腿 經巴氏殺菌,肉風味和滋味保留較好,營養成分流失少,產品有煙熏風味,一般0~4℃保藏 轉速20r/min,滾揉時間約6.7h,適宜雙向間歇式真空滾揉 提高火腿保水性、黏合性和出品率 [12]
              預調理肉制品 雞胸肉 調理雞胸肉 為半成品,形態包括肉片、肉餡、肉串和肉丸等,多在-18℃條件下冷凍貯藏 真空度0.07MPa,滾揉溫度1℃,滾揉里程4000m 提高雞胸肉出品率 [26]
              羅非魚 速凍調理魚 轉速9~10r/min,滾揉時間10min,靜置1~2h 提高魚肉嫩度 [27]


              由表2可知,滾揉技術在上述3 類肉制品中應用時,要達到良好的工藝效果,需重點考慮真空度、滾揉溫度、滾揉時間和轉速等參數,這與表1的分析結果一致。雖然3 類肉制品均經過滾揉處理,但卻表現出不同的加工效果,說明滾揉技術在肉制品加工中具有廣泛的加工效益,加工潛力巨大。

               

              一、傳統腌臘肉制品
               
              傳統腌臘肉制品是以防腐為目的逐步發展起來的一類肉制品,由于沒有促進腌制液快速滲透的有效手段,導致產品生產效率低,質量參差不齊,安全性難以保障。滾揉技術的引入為傳統腌臘肉制品的生產注入了新活力。

              Yusop等[28]將滾揉技術應用于中式腌制雞胸肉片,發現滾揉處理雞肉時,腌料滲透更均勻一致,肉色更深。

              王健等[29]采用現代滾揉腌制及風干成熟工藝加工低鹽火腿,火腿產品的內外部品質更穩定。楊秋麗等[25]利用真空滾揉技術加工臘板鵝,改善了鵝肉的滋味、風味及色澤。

              除了常規的真空滾揉外,張東等[30]還利用脈動真空滾揉豬后腿肉,腌制時間比常規真空滾揉法更短,產品蒸煮損失率更小、嫩度更高。
               
              二、西式肉制品
               
              近年來,西式肉制品占據的市場份額不斷提高[31-32],這類肉制品彌補了高溫肉制品的缺陷,更好地保留了肉的營養、風味和滋味。西式肉制品以低溫肉制品為主,滾揉是低溫肉制品加工的重要環節,能促進食鹽、磷酸鹽及其他大分子功能性成分快速擴散,對改善西式肉制品組織形態、結合力及腌制發色具有重要意義。

              李良明[12]研究滾揉方式及滾揉時間對西式火腿品質的影響,發現在轉速20 r/min條件下,滾揉6.7 h制得的火腿保水性、黏合性,出品率也高,而滾揉時間少于5 h或多于6.7 h,所得產品品質均較差。

              王福紅等[33]在烤腸加工工藝中將斬拌與滾揉相結合,提高了烤腸的出品率、緊實度和彈性,促進烤腸熏制上色,延長了烤腸保質期。
               
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              三、預調理肉制品
               
              預調理肉制品是在銷售前已經過充分預處理,消費者經過簡單熱處理便可直接食用的一類肉制品,縮短了消費者備餐時間,備受世界各國飲食機構和家庭的青睞[34-35]。

              滾揉技術在調理肉制品加工中應用廣泛,對改善調理肉制品保水性和品質具有一定積作用[36-40]。胡鵬等[41]研究發現,對羊肉進行滾揉加工不僅可以提高羊肉肌原纖維蛋白降解速率及嫩度,還可以延緩肌原纖維蛋白的氧化。

              汪爍碩等[42]研究液料比、磷酸鹽添加量和滾揉時間對冷凍調理豬排品質的影響,得出腌制液添加量35%、磷酸鹽添加量0.5%、滾揉時間2.5 h時所得冷凍調理豬排的品質。

              劉夢娟等[26]通過響應面法得出調理雞胸肉的滾揉工藝為滾揉里程4 000 m、滾揉溫度1 ℃、真空度0.07 MPa。

              此外,真空滾揉技術在水產品加工中的應用也有報道。蒲亞軍等[27]利用滾揉腌制羅非魚片,提高了羅非魚片嫩度。

              我國的預調理肉制品以冷凍產品居多,市場上主要有調理牛肉、調理羊肉及各種調理水產品。冰晶生長、內源蛋白酶水解活性及脂質氧化是影響冷凍肉制品品質劣變的主要因素,且原料肉的初始質量對后期保藏具有顯著影響[43]。通過已有研究可知,滾揉加工對調理肉制品保藏前初始質量的改善具有一定積作用。

               


              03

              現代加工技術與滾揉技術的結合

               

              盡管滾揉技術在肉制品生產中應用廣泛,但肉制品生產是一個復雜的過程,僅靠單一的滾揉處理所帶來的產品效益往往有其局限性,特別是在科技快速發展的當代,依靠固定的生產模式已無法適應新時代的發展要求。


              近年來,超聲波、超高壓、脈動壓等一系列現代技術在食品加工中逐漸興起,部分技術已與滾揉技術聯合應用于肉品加工中。

               

              表 3 現代加工新技術在肉制品中的應用

              技術 原料 滾揉參數 滾揉效果 參考文獻
              超聲波輔助
              變壓滾揉
              鮮雞肉 超聲波(25 kHz)處理2 min,真空度0.08 MPa,轉速16 r/min,滾揉壓強101.3 kPa,單向連續真空滾揉9 min,再常壓滾揉9 min,滾揉總時間60 min 短時間(40~60 min)即可達到常壓滾揉120 min的嫩化效果 [44-45]
              充氣變壓
              滾揉
              豬后腿肉 滾揉溫度5 ℃,變壓滾揉30 min,靜置10 min,滾揉總時間10 h,變壓交變比2∶1,壓力0.25 MPa,N2、CO2體積比1∶2 提高出品率、感官 評分及相關質構指標; 抑菌效果是傳統 真空滾揉的2倍 [46-47]
              脈動真空
              滾揉
              豬肉 真空度0.025 MPa,真空滾揉20 min,常壓滾揉10 min,轉速8 r/min,滾揉時間6 h、脈動比1.43 提高腌制速率,減少水分流失,改善產品質構 [48-51]


              由表3可知:在雞肉加工中應用超聲波輔助滾揉能有效縮短常壓滾揉時間,提高產品嫩化效果;在豬后腿肉加工中應用充氣變壓滾揉可以提高產品出品率和感官品質,并且具有良好的抑菌效果;脈動真空滾揉技術是常壓滾揉技術的改進,具有提高豬肉腌制速率、減少水分流失、改善產品質構特性的效果。


              一、超聲波輔助變壓滾揉
               
              超聲波能加速肉類的傳質過程,增強蛋白質的功能特性,其作用主要與超聲產生的機械效應、空化效應及熱效應有關。

              超聲波引發組織結構中物質的運動,使細胞結構發生改變,如組織軟化,使細胞通透性增強。組織不斷吸收超聲波能量,轉化為熱量,改善酶活,促使一系列生化反應的發生,對提高肉制品品質具有潛在作用[52-55]。

              將超聲波應用于改善鮮肉和加工肉制品的感官、物化特性及加工工藝主要有以下優勢:超聲波處理可以改善牛肉蛋白質的乳化活性和穩定性,從而提高牛肉嫩度[56];超聲波能促進食鹽的滲透擴散,提高牛肉腌制速率,縮短加工時間[57-60];在鵝肉成熟過程中減少鵝肉的蒸煮損失,提高鵝肉嫩度和黏著性[61]。
               
              超聲處理可與滾揉聯用,馮婷等[44-45]研究表明,與滾揉腌制相比,超聲處理具有更高的腌制液吸收率,特別是腌制開始的前1 h二者差距為明顯,當二者結合應用時,超聲波輔助變壓滾揉腌制加快了蛋白質降解速率,滾揉后的蛋白質對熱更敏感,這可能是超聲波輔助變壓滾揉改善雞肉嫩度的主要原因。
               
              超聲波在肉制品中的應用并不廣泛,多用于乳制品、蛋液及其他蛋白乳液生產中。國內外有關超聲波與滾揉結合的應用案例更少,一是由于缺乏此類集合設備,二是由于超聲強度和處理時間還處于初步探索階段,于實驗室研究,還遠達不到形成流程化、工業化生產的要求。
               
              二、充氣變壓滾揉
               
              充氣變壓滾揉技術將真空滾揉和加壓滾揉聯合應用,二者按一定的變壓交變比交替滾揉,肌肉的微環境經歷氣體周期性交替作用和腌制液周期性吸入和排出運動,同時加壓充入的抑菌氣體,如N2、O2、CO2等混合氣體,既可以抑制潛在的微生物生長,還可以在肉塊下落過程增加肉塊的摩擦力做功,提高機械效率,使腌制液迅速滲透,進而提高原料肉的持水性,改善肉的質構和色澤[9]。

              另外,常規真空滾揉由于真空度過高,組織中的營養成分過度滲出而降低出品率,充氣變壓滾揉可以減弱這種作用。詹文圓等[46-47]分別研究充氣變壓滾揉和真空滾揉對豬后腿肉的影響,發現充氣變壓滾揉腌制能夠顯著提高產品出品率、感官評分及質構特性,且抑菌效果更優,可應用于午餐肉和鹽水火腿的加工。
               
              變壓交變比和抑菌氣體的體積比是影響充氣變壓滾揉效果的主要因素,適宜的參數控制對縮短生產周期、降低成本、提高產品價值具有重要意義。

              充氣變壓滾揉技術有期望進一步應用于其他肉制品加工,并在肉類加工技術方面提供潛在改進,滾揉處理對微生物生長的影響還有待研究。
               
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              三、脈動真空滾揉
               
              脈動真空腌制指壓力在真空和常壓交替變化的狀態下進行傳質過程,真空環境產生的壓力梯度使物料內部氣體和液體通過氣孔向外部滲出,為腌制液滲入留出足夠空間,當恢復常壓狀態時,腌制液及時填充空位,從而提高腌制液滲透速率。

              其中,真空腌制在果蔬滲透脫水中已有成熟應用,在肉制品生產中基于實驗室探索已形成基本完善的理論體系[7]。Deumier等[48]研究發現,火雞肉在脈動真空腌制方法下,不僅腌制速率得到顯著提升,而且保水性也得到大幅提高。

              羅環等[49]研究發現,脈動真空腌制醉魚入味效果較常壓腌制更好,且失水量更少,能更好地保持魚肉外觀形態。

              徐薇薇等[50]對羊肉采用脈動真空腌制,將腌制效率提高8%~26%。在滾揉過程中通過周期性的間隔抽真空來實現脈動滾揉腌制,能顯著提高臘豬肉的腌制效率[51]。這一研究說明脈動真空腌制與滾揉技術聯用合理可行,探究不同肉制品的脈動比是實現該技術的重要環節。
               
              除上述已有的聯用技術外,現代腌制新技術還有超高壓腌制技術、脈沖電場技術、沖擊波技術等。這些技術與滾揉技術異曲同工,不僅能提高腌制劑的滲透速率,增加肉嫩度,提高肉制品品質,還能抑制微生物生長,若與滾揉技術聯用不僅能提高產品品質和生產效率,還能利用電場或沖擊波進行深度殺菌,延長產品貨架期,這對未來滾揉技術的完善具有重要意義。

               


              04

              結 語

               

              目前,滾揉參數的設定還未形成一套科學、完整的指導標準,原料種類、尺寸大小、腌制液濃度等均會對滾揉效果產生影響,這也為滾揉技術的廣泛推廣增加了難度。合理的滾揉參數不僅有利于提高產品質量,還能減少能源浪費,因此還應對滾揉過程的滲透原理和規律進行更深入的研究。


              此外,在新技術交叉融合方面,還應拓展滾揉技術與其他現代食品加工新技術的聯合使用,以進一步提高滾揉效率,并提升和改善除產品品質以外的其他特性,如抑菌、護色、減鹽等。

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