Что такое наука о сушке / обезвоживании мяса? Билтонг, вяленое мясо и т.д.

Надеюсь, что год спустя вы все равно найдете ответ полезным.

Чтобы сначала ответить на ваши вопросы:

1. Существует ли признанная взаимосвязь между временем сушки (говядины), относительной влажностью, воздушным потоком и температурой?

Да:

Относительная влажность – это отношение давления паров воды к давлению паров воздуха, который является полностью насыщенным (RH100%) при данных температурах. Чаще всего в пищевых приложениях он выражается в граммах воды на килограмм или граммах воздуха при данной температуре. Влагоемкость воздуха увеличивается с повышением температуры - более теплый насыщенный воздух будет содержать больше воды, чем более холодный, например. 1 кг воздуха с относительной влажностью 70% при 20°C содержит больше влаги, чем 1 кг воздуха с относительной влажностью 70% при 5°C. Верно и обратное: более теплый воздух может набрать больше воды для достижения насыщения, чем более холодный воздух.

Соотношение влагоудерживающей способности, относительной влажности и температуры обычно представляют на графиках, называемых психрометрическими диаграммами :

Психрометрическая диаграмма, опубликованная Университетом Кентукки. https://afs.ca.uky.edu/poultry/chapter-7-relationship-between-temperature-and-moisture

Отношения влажность-температура также доступны в виде таблицы:

Таблица значений насыщенного воздуха, опубликованная Государственным университетом Сэма Хьюстона, «Лекция о погоде и климате GEOG 1401». https://www.shsu.edu/~dl_www/bkonline/131online/f09water/09index.htm

Обезвоживание мяса и всех пищевых продуктов в целом основано на градиентах влажности и диффузии воды с поверхности пищевых продуктов в ненасыщенный воздух и из внутренних областей с высокой влажностью во внешние области с низкой влажностью внутри пищевых продуктов. Поверхностный слой обычно рассматривается как область с относительной влажностью 100%, где водяной пар постоянно выделяется в окружающую среду, а большая площадь поверхности увеличивает скорость высыхания.

Сушку и внутреннее движение воды можно условно разделить на две фазы в зависимости от того, насколько сильно вода взаимодействует с компонентами пищи:

• Постоянная скорость : Слабосвязанная вода очень легко перемещается между клетками, белковыми структурами и т. д. Это основная масса воды в вакуолях, цитоплазме и мышечных пучках. Вода может мигрировать на поверхность быстрее, чем скорость потери влаги на поверхности, скорость высыхания ограничена условиями поверхности и воздуха.

• Скорость падения : большая часть рыхлой воды удаляется, а оставшаяся вода взаимодействует, ограничивая ее движение. Это вода, прочно связанная в белках, в местах с высоким содержанием натрия и т. д. Миграция воды из внутренних помещений на поверхность происходит медленнее, чем потеря поверхностной влаги, и скорость высыхания уменьшается.

Обезвоживание протекает обычно до одного из 2-х сценариев:

• Окружающий воздух достигает насыщения и не может впитать больше воды. Воздушный поток используется для подачи ненасыщенного воздуха для поддержания градиента влажности.

• Влага не может покинуть продукты. Содержание влаги в пище падает до точки, когда вода больше не мигрирует на поверхность, или поверхность достигает равновесия с воздухом и больше не вызывает внутреннего движения воды.

Второй сценарий является желаемой конечной точкой обезвоживания, а конечная относительная влажность обычно определяет текстуру. Небольшая часть воды очень прочно связана с пищей и не может быть удалена с помощью только градиентов воздуха и влаги; для говядины это происходит при равновесной относительной влажности поверхности 10%, хотя в этот момент текстура будет похожа на твердый блок бонито.

Больший градиент между пищей и окружающей средой (например, относительная влажность пищи 100% при 10°C, относительная влажность воздуха 5% при 120°C) будет способствовать более быстрому обезвоживанию, но увеличивает вероятность затвердевания оболочки — поверхность высыхает слишком быстро, чтобы ее можно было повторно смочить за счет внутренней миграции влаги, и становится непроницаемой для влага. Кстати, образование пленки при сухом вызревании мяса является формой закалки и желательно в надлежащих условиях.

Время сушки определяется скоростью движения влаги, которая может быть рассчитана с учетом приведенной выше информации о площади поверхности, температуре, относительной влажности пищевых продуктов и воздуха и массовом расходе воздуха.

Заполнитель для уравнений.

2. Существуют ли рекомендуемые температура, влажность и воздушный поток для сушки говядины?

Служба безопасности и инспекции пищевых продуктов США (FSIS) предоставляет рекомендации и обоснование снижения количества патогенов с помощью сочетания тепла и высокой влажности. Это контрпродуктивно по сравнению с традиционным низкотемпературным методом для билтонга. Альтернативные методы достижения летальности приемлемы при подтверждении научными исследованиями — подробнее об этом после ответов на вопросы. Воздушный поток в большинстве коммерческих условий не считается оборудованием для обезвоживания в этом масштабе с постоянной или уменьшающейся относительной влажностью.

В общем, FSIS рекомендует поддерживать минимальную внутреннюю температуру мяса 145F (~63C) в течение 4 минут и выдерживать 1 час при относительной влажности 90%, чтобы обеспечить достаточную передачу тепловой энергии на поверхность. Этот процесс летальности во времени и температуре направлен на 5-логарифмическое сокращение наиболее термостойкого патогена, Salmonella spp.

Блок-схема руководства по влажности FSIS из «Руководства FSIS по соблюдению требований к вяленому мясу и птице, производимому малыми и очень маленькими предприятиями». https://www.fsis.usda.gov/guidelines/2014-0010

3. Какие условия окружающей среды наиболее важны для сушки говядины и почему? Например, должен ли я беспокоиться только об управлении относительной влажностью или относительной влажностью и температурой в сочетании и т. д.?

Как температура, так и относительная влажность важны из-за их взаимосвязи во влагоудерживающей способности, описанной выше.

Другой пример: относительная влажность 30% при 65°F (~18°C) и при 75°F (~23°C):

• @18C: влагоемкость = (100%-30%)*12,797 г/кг = ~8,96 г/кг
• @23C: влагоемкость = (100%-30%)*18,158 г/кг = ~12,71 г/кг

В результате скорость сушки примерно на 50 % выше при 23°C по сравнению с 18°C ​​при одинаковом массовом расходе воздуха.

4. Мое понимание осушителей заключается в том, что нагреватель предназначен для повышения температуры воздуха и уменьшения его плотности и, следовательно, относительной влажности воздуха. Я предполагаю, что единственная функция вентиляторов - удалить воздух, который впитал часть влаги из мяса - это правильно или это служит другой функции?

Согласно ответу 1 вентиляторы создают поток воздуха для удаления насыщенного влагой воздуха. В ваших обстоятельствах поток воздуха также может повлиять на скорость сушки — уменьшение потока воздуха вдвое или вдвое уменьшит или удвоит скорость, указанную в ответе 3.

Кроме того, необходимо правильное размещение вентилятора и направление потока, чтобы избежать зон с застойным насыщенным воздухом. В идеале следует использовать дополнительный внутренний вентилятор, направленный на мясо, чтобы создать турбулентный поток вокруг кусков и свести к минимуму эффект пограничного слоя.

Заполнитель для большего количества материалов, специфичных для билтонга.

Ссылки (не указанные выше) и дополнительная литература:

Введение в дегидратацию и сушку фруктов и овощей . Дональд Г. Мерсер, доктор философии, инженер, FIAFoST. https://www.uoguelph.ca/foodscience/sites/default/files/Drying-Part%201.pdf

Влажность необходимо контролировать, чтобы избежать роста плесени. В Хайвельдте, где билтонг появился из-за влажности, никогда не было большой проблемы из-за засушливых и сухих зим. Вам бы лучше подали контролировать влажность. Некоторые ветчины сушат более года и сушат как зимой, так и летом, но подвешивают в местах с естественно низкой влажностью.

Вяленое мясо часто подвергают сушке. Не все вяленое мясо сушат, но некоторые из них. Вяление мяса обезвоживает мясо до такой степени, что бактерии, вызывающие порчу, не могут размножаться. Обычно это делается с солью или сахаром. Традиционно это делалось для консервации, но в наши дни это делается для вкуса. Шаркутерия — это французский термин, обозначающий эти мясные изделия.

И кстати, когда вы вялите мясо, оно перестает быть сырым, вяленое мясо может быть не приготовлено, но оно не сырое. У вас может быть самый влажный кусок билтонга, но если его правильно вылечить, он не будет сырым.