Исследуемого (высушиваемого) пищевого продукта, %.

Также для расчёта энергетических затрат на проведение процесса сушки продукта (ингредиента) имеет значение следующая зависимость:

E= - R · T · ln a_w / MH₂O, (28)

где E – энергия связи влаги с сухим веществом продукта, Дж/ кг воды;

R – универсальная газовая постоянная (R=8314,4 Дж/ (кмоль · K));

T – температура процесса сушки, K;

ln a_w – натуральный логарифм текущего значения активности воды

Исследуемого пищевого продукта в процессе сушки;

MH₂O – молярная масса воды (MH₂O=18,015 г/ моль).

Показатель активности воды (a_w) является одним из основных параметров «барьерной технологии» и широко используется в качестве критерия безопасности в концепции «Анализ опасностей по контрольным критическим точкам» (АОККТ) [англ.: “Hazard Analysis Critical Control Point” (НАССР)]. Принципы барьерной технологии стали базовыми для создания региональных, отраслевых и видовых моделей управления качеством пищевых продуктов в зарубежных странах и в Российской Федерации.

«Барьерная технология» пищевых продуктов основана на направленном и осознанном применении комбинации различных консервирующих факторов («барьеры»): высокотемпературная обработка (F), низкотемпературная обработка (t), изменение значений активности воды и кислотно-щёлочной реакции (a_w и pH), изменение уровня окислительно-восстановительного потенциала (Rh), конкурирующая микрофлора, консерванты (в том числе химические). При этом устанавливаются пределы эффективности этих факторов для роста, выживания и гибели микроорганизмов (как «технологически желательных», так и «технологически нежелательных»). В качестве «барьеров» могут также применяться новые методы консервирования: высокое гидростатическое давление, пульсирующие электромагнитные поля высокой интенсивности, пульсирующее световое излучение высокой интенсивности, а также радиационная обработка пищевых продуктов [16]. С другой стороны, численное определение a_w создаёт возможность для обоснованного прогнозирования длительности хранения пищевых продуктов. В промышленном производстве пищевых продуктов, сертифицированных в системе качества ISO 9001, контроль значения активности воды является обязательным.

При применении «барьерных технологий» пищевых продуктов определение показателя активности воды необходимо по следующим причинам:

- сортировка сырья животного происхождения по характеру автолитических процессов;

- сравнительная оценка свойств белковых препаратов и гидроколлоидов для выбора рациональных технологических решений при подготовке их к производству продуктов питания;

- определение сроков хранения пищевых продуктов;

- установление завершённости процесса сушки мясных и рыбных изделий;

- разработка новых видов пищевых продуктов, вырабатываемых с применением барьерной технологии.

Следует отметить, что в настоящее время в пищевой (в том числе мясной) промышленности России сроки годности продуктов устанавливаются на основе микробиологических показателей при контрольном хранении образцов пищевых продуктов без учёта значений активности воды. Кроме данных по микробиологическому состоянию продуктов учитываются упрощённые принципы аггравированных температур (искусственно завышенные значения температур) и коэффициентов резерва времени хранения.

Принцип аггравированных температур позволяет учесть возможные нарушения (перерывы) в холодильной цепи на пути доставки продукции к потребителю. Этот принцип предназначен для обеспечения гарантии безопасности скоропортящихся продуктов. Исследованию с применением контрольных испытаний при аггравированных температурах подлежат готовые к употреблению пищевые продукты, относящиеся к категории скоропортящихся, которые в процессе производства подвергались термообработке при температурах ниже 80 °C, а также вырабатывались по технологиям с использованием ручных операций. Контрольные параллельные испытания необходимо проводить не только при температуре 4±2 °C, что предусмотрено ГОСТами или техническими условиями (ТУ).

Сроки исследования (реальные сроки контрольного хранения) пищевых продуктов должны превышать по продолжительности предполагаемый срок годности, указанный в нормативной и/или технической документации, согласно установленным коэффициентам резерва:

а) для скоропортящихся продуктов:

• при сроках годности до 7 суток включительно – в 1,5 раза;

• при сроках годности до 30 суток – в 1,3 раза;

• при сроках годности свыше 30 суток – в 1,2 раза;

б) для нескоропортящихся продуктов – в 1,15 раза;

в) для скоропортящихся продуктов детского питания, предназначенных для питания детей раннего возраста (до 3-х лет), и лечебно-профилактических продуктов – в 2 раза;

г) для нескоропортящихся продуктов детского питания, предназначенных для питания детей раннего возраста (до 3-х лет), и лечебно-профилактических продуктов – в 1,5 раза, [6].

Применение законодательно установленного (эмпирическим методом) коэффициента резерва при определении срока хранения пищевых (в том числе и мясных) продуктов позволяет компенсировать различные отклонения от стандартных значений качественных характеристик сырья и технологических параметров производства, в том числе по микробиологическому состоянию и состоянию влаги в структуре продукта.

В перспективе при создании быстродействующего сенсора активности воды, или хотя бы тестера, рассматриваемый показатель может применяться для контроля и регулирования различных технологических процессов пищевых (мясных) производств. При этом сенсор должен производить измерения в режиме реального времени (режим “on line” {«на линии»}, подобно электронному термометру), а тестер – оперативно производить одно измерение в течение 1 – 2 мин (режим “at line” {«у линии»}, подобно портативному pH-метру).

С помощью показателя «активность воды», определяемого в ходе производства пищевых продуктов, таких как мясопродукты, рыбные продукты и др., можно контролировать, а затем технологическими приёмами регулировать состояние воды в продукте на различных стадиях. Так, например, оперативное определение активности воды позволит контролировать и регулировать ход созревания продуктов длительного хранения. Измерение активности воды в продукте при производстве сырокопчёных и сыровяленых колбас даёт возможность регулировать относительную влажность воздуха в сушильной (климатической) камере, необходимую для обеспечения равномерной сушки, более рационально управлять процессом, предотвратить выработку недоброкачественной продукции [17].

В качестве примера можно привести также результаты исследования по определению значения активности воды при выработке мясного продукта «Ветчина в оболочке», описанные в работе [9]. Контроль активности воды осуществлялся лабораторным (манометрическим) методом на нескольких подобных, последовательно произведённых на одном оборудовании, опытных выработках. Изготавливали как по традиционной технологии, так и по двум экспериментальным один и тот же продукт. Измерения активности воды производились не в режиме реального времени, а на нескольких образцах, отобранных в разное текущее время исследуемой технологической стадии вырабатываемой продукции. В итоге, эти исследования показали принципиальную возможность контроля и управления процессом приготовления фарша ветчины с помощью показателя активности воды.

В процессе приготовления фарша были изучены изменения активности воды в зависимости от времени перемешивания (рис. 10). Исследованию подвергалась ветчина, приготовленная по традиционной технологии (с предварительным мокрым посолом мясного сырья), по экспериментальной технологии варианта № 1 (с предварительным сухим посолом) и по экспериментальной технологии варианта № 2 (без предварительного посола мясного сырья, с введением поваренной соли и воды непосредственно в процессе приготовления фарша). Значение a_w фарша в начале перемешивания резко увеличивается и по мере продолжительности процесса постепенно снижается с последующей стабилизацией своего уровня. Как было установлено авторами этой работы [9], дальнейшее перемешивание и массирование не дают значительных изменений значения активности воды обрабатываемого мясного фарша.

Таким образом, по показателю a_w можно рекомендовать режимы, например, гидромеханических процессов для обработки пищевых (мясных) продуктов и тем самым способствовать улучшению их качества.