1.3. Параметрическая модель процессов биотехнологической обработки мясного сырья
На основе результатов проведённого информационного анализа технологические воздействия, применяемые при производстве сырокопчёных колбас, можно разделить на физико-механические и биотехнологические (рис.
3). При этом основной задачей первого этапа технологической обработки, в ходе которого преобладают физико-механические воздействия (рис. 2), является формирование биотехнологической системы.В процессе биотехнологической обработки имеют место стадии развития, стабилизации и подавления жизнедеятельности микроорганизмов. В результате жизнедеятельности микрофлоры происходят биохимические превращения компонентов сырья, определяющие степень готовности продукта, его биологическую безопасность и качественные характеристики. При этом внешние воздействия на систему ограничиваются направленно изменяемыми условиями окружающей среды, которые призваны обеспечить оптимальное функционирование микробиоценоза. Таким образом, разработка математического описания таких микробиологически значимых процессов как осадка, копчение, сушка, позволит реализовать идею компьютерного имитационного моделирования этих процессов с целью формирования гибких управляющих воздействий по результатам диагностики текущего состояния и прогнозирования возможных путей эволюции микробиоценоза для определённых, направленно изменяемых условий окружающей среды.
Анализ технологий производства сырокопчёных колбас [13,129,111] показывает, что влажность и скорость воздуха при сушке оказывает не столь существенное воздействие, чем температура на процесс созревания ферментированного мясного продукта. В большинстве случаев влажность воздуха постепенно снижают в процессе сушки от lt;р = 90 - 80% на начальной стадии до(р = 70 -75%в конце сушки. Для эффективного отвода влаги на начальных стадиях созревания рекомендуется поддерживать перепад влажности между продуктом и воздухом камеры от 3 до 5%.
Снижение влажности до ф = 50 - 55% ведет к уплотнению поверхности колбас, снижению скорости их сушки и ухудшению качества.
Скорость движения воздуха имеет существенное влияние в период испарения влаги с поверхности продукта в основном на начальной стадии сушки, до уплотнения оболочки колбасы, а после этого она практически не влияет на продолжительность сушки. Принудительная циркуляция воздуха в камерах сушки часто необходима для исключения застойных зон.В готовом фарше для производства сырокопчёных колбас преобладают элементы с клеточной структурой (частицы разрушенных мышечных волокон и жировых клеток, обрывки соединительных тканей, кровеносных и лимфатических сосудов, нервных волокон, жировых частиц, покрытых белковой оболочной, гидратированных белковых мицелл). Между элементами разрушенных клеточных структур находится непрерывная жидкая фаза из водного раствора белковых и низкомолекулярных органических и неорганических веществ [98].
Анализ работ по процессам производства ферментированных мясных изделий показывает, что на качество готового продукта и его санитарную безопасность влияют многие факторы:
- рецептура мясного изделия;
- состав и свойства мясного сырья;
- вид и количество вносимых ферментных препаратов;
- вид, количество и активность микроорганизмов, находящихся в сырье;
- вид, количество и активность микроорганизмов, вносимых со стартовой закваской;
- технология и режимы обработки сырья.
Многие параметры указанных факторов, связанных с составом и свойствами мясного сырья трудно контролируемы, отсутствуют экспресс методы их объективной оценки, а общая характеристика является функцией многих переменных и носит стохастический характер.
Обобщённая параметрическая модель процессов биотехнологической обработки мясного сырья при производстве сырокопчёных колбас представлена на рис. 4.
где А - физико-химические показатели: Д = , А2^ j, A G
5 - биохимические показателей: ^ ~ {^i-gt;Вг,..., Bq|, 5 € GB р, q - количество показателей в группах А, В соответственно; М - микробиологические показатели:
где X = {.Л^, Xj,..., .A^ } .
количество патогенных микроорганизмов, кл/гр;^ — l^i^v"*^,} - количество условно-патогенных микроорганизмов, кл/гр;
^ — {^р^,...,^} - количество технически важных микроорганизмов, кл/гр;
n, m, к - количество видов микроорганизмов в группах X, Y, Z соответственно;
О - органолептические показатели: О ^{O^O^O^O.l О eG0
где Ц - вкус, баллы; ог - аромат, баллы;
Оъ - консистенция, баллы; 04 - вид на разрезе, баллы;
Os - внешний вид, баллы; U - вектор параметров управляющих воздействий: U = {T,lt;p,v,r,T,KlU sGa
где Т - температура воздуха в камере, °С;
lt;Р - влажность воздуха в камере, %;
V - скорость движения воздуха в камере, м/с;
г - режим движения воздуха в камере;
Т - длительность процесса обработки, ч;
К - бактерицидная активность коптильных веществ, дол. ед.; ^ = l/j('^'^l " пространственные координаты точки L,L G GL t -время, ч, t^\tH9tK\ KiK - начальное и конечное время процесса соответственно, ч.