5.2. Научные основы консервирования водного сырья посолом

В зависимости от вида и количества действующих консервирующих факторов в технологиях посола рыбы реализуются одновременно или по отдельности следующие принципы консервирования: осмоанабиоз, хемоанабиоз (пряный посол, посол с использованием бензойнокислого натрия (БКН)), ацидоценоанабиоз (сладкий, смешанный посол).

При осмоанабиозе, реализуемом в любой технологии посола, главным (но не всегда единственным) консервирующим фактором является высокая концентрация поваренной соли в тканевом соке рыбы.

Микробная клетка при осмоанабиозе погибает от обезвоживания (плазмолиза), развивающегося в результате резкого повышения осмотического давления внешней по отношению к клетке среды – тканевого сока рыбы. Осмотическое давление тканевого сока рыбы растет по мере ее просаливания в результате повышения концентрации поваренной соли в тканевом соке. В момент, когда осмотическое давление снаружи микробной клетки становится выше, чем осмотическое давление внутриклеточной жидкости, из микробной клетки во внешнюю среду под действием возникшей разности осмотических давлений начинает выделять вода. Обезвоженная микробная клетка впадает в анабиотическое состояние или погибает.

5.3. Основы теории посола. Внешняя и внутренняя диффузия соли при посоле. Выделение воды из рыбы при просаливании, изменение массы рыбы при посоле

Разработка теории посола началась относительно недавно. Большой вклад в ее развитие внесли отечественные ученые М.И. Турпаев, Н.А. Воскресенский, И.П.Леванидов, Л.П. Миндер, Н.Н. Рулев.

Посол – сложный процесс, состоящий из двух противоположно направленных процессов переноса массы:

- диффузионного перехода соли в рыбу;

- диффузионно-осмотического переноса воды из рыбы в тузлук или наоборот из тузлука в рыбу в зависимости от крепости посола.

При посоле массообменные процессы сопровождаются глубокими физико-химическими и биохимическими изменениями: денатурацией и гидролизом белков, липидов и экстрактивных веществ, изменением микрофлоры и витаминов.

В основе всех существующих способов посола (сухой, тузлучный, смешанный) лежат одни и те же закономерности. Целесообразно рассмотреть их на примере тузлучного посола рыбы.

При погружении рыбы в тузлук низкой концентрации возникает неуравновешенная система рыба-тузлук. Эта система стремится к равновесию концентраций соли и влаги. В начальный период посола мышечная ткань рыбы, в основном представленная солерастворимыми белками, впитывает соль, влагу и набухает. По достижении в тканевом соке рыбы критической для солерастворимых белков концентрации соли (около 8 %) происходит их высаливание (коагуляция), в результате белки частично утрачивают свои гидрофильные свойства, и рыба начинает отдавать воду в тузлук.

Главной движущей силой просаливания рыбы является разность концентраций соли в тканевом соке и в тузлуке. Процесс продолжается до установления в системе равновесной концентрации соли.

Если рыба погружается в тузлук в высокой концентрацией соли, то высаливание белков происходит практически сразу и раба уже в начальный период посола теряет влагу.

Процесс просаливания по мнению Крина происходит в виде «фронта» на ограниченном участке. «Фронт» движется (рис. 10) через ткани рыбы к ее центру, и водно-солевой обмен происходит на его поверхности. Выделяющаяся при просаливании из рыбы вода разбавляет тузлук в пограничном с поверхностью рыбы слое, при этом снижается концентрация тузлука у поверхности рыбы и, следовательно, резко уменьшается движущая сила процесса просаливания.

Рисунок 10 – Схематичное изображение «фронтальной» теории посола Крина

При посоле принято различать внешнюю и внутреннюю диффузии соли.

Внешняя диффузия представляет собой процесс переноса соли из внешнего по отношению к рыбе раствора поваренной соли (тузлука) к поверхности рыбы под действием разности осмотических давлений тузлука непосредственно у поверхности рыбы и в объеме раствора. Внешняя диффузия представляет собой конвективный массоперенос, который упрощенно может быть описан законом Ньютона

, (77)

где - плотность потока поваренной соли через промежуток времени после начала процесса просаливания на единицу поверхности рыбы, кг/(м²·с);

- коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом массообмена или внешней диффузии, численно равен количеству соли, отдаваемой тузлуком в единицу времени с единицы поверхности при разности концентраций соли равной единице, м/с;

- концентрация поваренной соли в тузлуке, кг/м³;

- концентрация соли в рыбе в поверхностном слое рыбы в момент времени , кг/м³.

На скорость этого процесса влияют следующие факторы:

- концентрация тузлука (определяет разность осмотических давлений – величину движущей силы процесса внешней диффузии соли), чем она выше, тем выше скорость внешней диффузии;

- удельная поверхность рыбы (является поверхностью массообмена), чем более развита поверхность рыбы, тем выше скорость внешней диффузии;

- наличие циркуляции тузлука (восстанавливает движущую силу процесса внешней диффузии, способствуя «смыванию» опресненного слоя тузлука с поверхности рыбы, формирующегося согласно «фронтальной теории посола» Крина).

Внутренняя диффузия – это процесс переноса соли из поверхностных слоев рыбы во внутренние. С физической точки зрения является молекулярной диффузией и может быть описана законом Фика.

На скорость внутренней диффузии оказывают влияние следующие факторы:

- химический состав рыбы, прежде всего, содержание в рыбе жира (жир, не растворяясь в воде, и не растворяя в себе соль, препятствует массообмену, уменьшая его активный объем в рыбе), чем выше жирность рыбы, тем меньше скорость процесса;

- температура посола (с повышением температуры растет кинетическая энергия движения молекул соли в направлении переноса), чем выше температура посола, тем выше скорость внешней диффузии;

- толщина рыбы (определяет среднюю длину пути молекул соли от поверхности рыбы к ее центру), чем больше толщина рыбы, тем меньше скорость внутренней диффузии.

Согласно закону сохранения массы количество соли, перенесенное из объема тузлука к поверхности рыбы в единицу времени под действием внешней диффузии, должно быть равно количеству соли, которое проникает с единицы поверхности рыбы в единицу времени внутрь тела рыбы под действием внутренней диффузии.