一种用于肉制品质地控制的氧化反应装置及操作工艺的制作方法

本发明涉及食品加工和保藏领域，具体地说是一种肉制品质地控制的方法及其装置。

背景技术：

肉制品的质构主要是由肌肉蛋白决定的，相关研究表明，肌肉蛋白的氧化能够影响肉制品的品质。尽管肌肉蛋白过渡氧化是一种会导致肉制品变质的因素之一，然而，如果能够通过相对温和手段诱导肌肉蛋白发生适当的氧化，则能够在不改变肉制品安全的前提下实现肌肉蛋白氧化状态的精准控制。

然而，通过适当氧化实现肉制品质地控制，这个技术实现的关键就是确定这种适当氧化的程度，并且能够对各种氧化条件和氧化强度展开实验，目前为止并没有这样一种反应装置和操作方法来实现这一过程。如要制作这样一种装置存在如下难点，该设备如何控制氧化程度；如何以氧气或化学氧化剂作为氧化来源；氧化过程中如何实现氧化剂与化学氧化剂的充分混合；物料如何进出装置；对于氧气而言如何实现高压氧对物料的影响，如何确保装置的密封性。这些问题都需要解决。

现有技术存在的问题：现有技术中未见通过可控的氧化反应改善肉制品品质的方法，更未见专门的用于肉制品可控氧化反应的实验装置或肉制品加工设备。

为此，本发明申请旨在提供一种用于肉制品质地控制的氧化反应装置及操作工艺，该发明申请在小尺寸规模下的实现可以满足实验室进行氧化对肉制品品质影响的实验，在大尺寸条件下的实现则可以满足肉制品生产过程中质地控制的需求。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种用于肉制品质地调控的氧化反应装置及操作工艺，利用可控的氧化反应提高肉制品品质，同时设计专用于肉制品可控氧化反应的实验装置或肉制品加工设备。

为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于肉制品质地控制的氧化反应装置，主要包括：氧气罐、压缩泵、反应底罐以及反应底罐密封盖，其特征在于氧气罐通过导气管与压缩泵连接，压缩泵通过金属进气管连接于内部反应底罐，反应底罐顶部为反应底罐密封盖。反应底罐和反应底罐密封盖均需采用气密性材料制作。

优选地，反应底罐与压缩泵连接的金属进气管上，靠近反应底罐的一端设有进气端气密阀，在反应底罐的斜侧方，通过金属导管连接着排液气密阀，并再通过金属导管连接至排液阀。

优选地，反应底罐密封盖顶部设有气压表、安全阀、排气阀。其中压力表量程为表压强0~500kpa，安全阀的临近压强为500kpa。

优选地，反应底罐上部边缘有反应底罐密封圈，反应底罐密封盖边缘有封盖密封圈，反应底罐与反应底罐密封盖之间通过固定装置固定密封。

优选地，反应底罐内部为氧化反应进行的容器，底面圆台为中间突起的圆台状，圆台斜面与底面的夹角为25~50°。

优选地，底面圆台的中心部为转动轴，转动轴与底面圆台之间通过润滑剂实现气密，转动轴下部与底面圆台下方固定于反应底罐底部的电机相连。转动轴上部固定着3~6个搅拌器。

优选地，搅拌器的另一端有刮板，搅拌器与水平面的夹角同底面圆台圆台斜面夹角一致，即搅拌器搅拌杆方向与圆台斜面平行。搅拌器在水平面上呈均匀分布，在垂直空间上分别针对不同高度层的物料进行搅拌。

优选地，反应底罐内部靠近金属进气管的位置有一个氧气进入口，其高度比底面圆台圆台顶部略高，氧气将从此处进入反应底罐内部。

优选地，反应底罐内部靠近排液气密阀和排液阀的一侧，有一个排液孔，排液孔通过导管依次与排液气密阀和排液阀连接，氧化反应结束后的液体物料以及洗涤后的洗涤液将通过排液孔排出。

一种用于肉制品质地控制的氧化反应操作工艺，步骤包括：

①进料：将10~100份待反应物料，包括切成丁的肉块、切成片的肉、绞碎的肉馅以及牛肚、猪肚等动物性产品，放入反应底罐内部，并加入氧化辅助剂或抗氧化剂，装料高度低于底面圆台的上部边缘。

②密封：将反应底罐密封盖盖在反应底罐之上，对准反应底罐密封圈与封盖密封圈后，用固定装置锁死反应底罐密封盖和反应底罐，然后关闭进气端气密阀和排液气密阀，实现密封效果。

③加压输氧：打开氧气罐和进气端气密阀、开动压缩泵往容器里充氧气，当反应底罐密封盖顶部气压表读数达到100~300kpa时，可先后关闭压缩泵、氧气罐、进气端气密阀。

④搅拌反应：启动电机，带动转动轴和搅拌器，对反应底罐内部的物料进行搅拌，搅拌速度为2~60rmp；反应时间为0.5h~48h。

⑤放气：打开排气阀，将内部氧气排出，至压力表显示读数为0kpa为止，然后可打开进气端气密阀和排液气密阀。

⑥取料排液：打开固定装置，取下反应底罐密封盖，从而取出固态物料或半流体物料，液态物料可通过排液阀排出，使用后进行清洗，清洗液可通过排液阀排出。

优选地，一种用于肉制品质地控制的氧化反应装置操作工艺，步骤①中，氧化辅助剂为0.5~1份的脱氢抗坏血酸、0.5~1份的葡萄糖酸亚铁、0.5~1份的葡萄糖酸铁、0.5~1份的高铁肌红蛋白，0.01~0.02份的双氧水，可视实际应用情况使用，如用于实验研究上述物质均可，而用于食品加工的使用，则仅能使用脱氢抗坏血酸、葡萄糖酸亚铁、高铁肌红蛋白。

优选地，一种用于肉制品质地控制的氧化反应装置操作工艺，步骤①中，抗氧化剂可为常用食品添加剂的工业合成抗氧化剂（bha、bht、tbhq），也可为各种植物的多酚提取物、维生素e。

优选地，一种用于肉制品质地控制的氧化反应装置操作工艺，步骤②中，检验密封效果，可通过关闭进气端气密阀，打开排液气密阀和排液阀，从排液阀一端输入空气。如果能够令压力表读数为正，则说明气密性良好。

有益效果：本发明可进行多功能的、针对肉制品的、程度可控的氧化反应，从而实现对于肉制品质地的控制，这一方面可以用于科学研究，一方面也可用于实际生产。将氧化反应作为一种可以控制肉制品质地的工具，应用于科研及生产过程中。其优势在于，为肉制品质地控制提供了一种新的方式（之前没有研究者会利用适当的蛋白氧化来控制肉质，也没有设计出可以恰到好处控制氧化的方法，更没有将其应用于实际生产中的例子）；本方式由于可控性好，在加工肉制品过程中不会引起不期望的蛋白氧化；本方案在进行科研的过程中，可以实现多种氧化条件的综合科学研究。

附图说明

图1是本发明一种用于肉制品质地控制的氧化反应装置的结构示意图。

图2是本发明一种用于肉制品质地控制的氧化反应装置的反应底罐以及反应底罐密封盖详图。

图3是本发明一种用于肉制品质地控制的氧化反应装置的反应底罐侧剖面示意图。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明的技术方案，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了关系不大的其他细节。

实施例1

本实施例提供了一种用于肉制品质地控制的氧化反应装置，如附图1-3所示，装置包括：氧气罐（1）、压缩泵（2）、反应底罐（3）以及反应底罐密封盖（4），其特征在于氧气罐（1）通过导气管（5）与压缩泵（2）连接，压缩泵（2）通过金属进气管（6）连接于内部反应底罐（3），反应底罐（3）顶部为反应底罐密封盖（4）。反应底罐（3）和反应底罐密封盖（4）均需采用气密性材料制作。

进一步地，所述反应底罐（3）与压缩泵（2）连接的金属进气管（6）上，靠近反应底罐（3）的一端设有进气端气密阀（7），在反应底罐（3）的斜侧方，通过金属导管连接着排液气密阀（8），并再通过金属导管连接至排液阀（9）。

进一步地，所述反应底罐密封盖（4）顶部设有气压表（10）、安全阀（11）、排气阀（12）。其中压力表量程为表压强0~500kpa，安全阀（11）的临近压强为500kpa。

进一步地，所述反应底罐（3）上部边缘有反应底罐密封圈（15），反应底罐密封盖（4）边缘有封盖密封圈（14），反应底罐（3）与反应底罐密封盖（4）之间通过固定装置（13）固定密封。

进一步地，所述反应底罐（3）内部为氧化反应进行的容器，底面圆台（16）为中间突起的圆台状，圆台斜面与底面的夹角为25~50°。

进一步地，所述底面圆台（16）的中心部为转动轴（17），转动轴（17）与底面圆台（16）之间通过润滑剂实现气密，转动轴（17）下部与底面圆台（16）下方固定于反应底罐（3）底部的电机（21）相连。转动轴（17）上部固定着3~6个搅拌器（18）。

进一步地，所述搅拌器（18）的另一端有刮板，搅拌器（18）与水平面的夹角同底面圆台（16）圆台斜面夹角一致，即搅拌器（18）搅拌杆方向与圆台斜面平行。搅拌器（18）在水平面上呈均匀分布，在垂直空间上分别针对不同高度层的物料进行搅拌。

进一步地，所述反应底罐（3）内部靠近金属进气管（6）的位置有一个氧气进入口（19），其高度比底面圆台（16）圆台顶部略高，氧气将从此处进入反应底罐（3）内部。

进一步地，所述反应底罐（3）内部靠近排液气密阀（8）和排液阀（9）的一侧，有一个排液孔（20），排液孔（20）通过导管依次与排液气密阀（8）和排液阀（9）连接，氧化反应结束后的液体物料以及洗涤后的洗涤液将通过排液孔（20）排出。

实施例2

本实施例提供了一种用于肉制品质地控制的氧化反应装置，如附图1所示，其结构包括：氧气罐（1）、压缩泵（2）、反应底罐（3）以及反应底罐密封盖（4），实验室设计规模下，反应底罐（3）以及反应底罐密封盖（4）设计尺寸为底面直径200mm、高度180~240mm。其特征在于氧气罐（1）通过导气管（5）与压缩泵（2）连接，压缩泵（2）通过金属进气管（6）连接于内部反应底罐（3），反应底罐（3）与压缩泵（2）连接的金属进气管（6）上，靠近反应底罐（3）的一端设有进气端气密阀（7），在反应底罐（3）的斜侧面，通过金属导管连接着排液气密阀（8），并再通过金属导管连接至排液阀（9）。反应底罐密封盖（4）顶部设有气压表（10）、安全阀（11）、排气阀12。

如附图2所示，反应底罐（3）上部边缘有反应底罐密封圈（15），反应底罐密封盖（4）边缘有封盖密封圈（14），反应底罐（3）与反应底罐密封盖（4）之间通过固定装置（13）固定密封。其中，导气管（5）材料没有要求，而金属进气管（6）必须为金属材质。

如附图2-3所示，反应底罐（3）内部包括为氧化反应进行的容器，底面圆台（16）为中间突起的圆台状，圆台斜面与底面的夹角为45°，底面圆台（16）的中心部为转动轴（17），转动轴（17）下部与底面圆台（16）下方，固定于反应底罐（3）底部的电机（21）相连。转动轴（17）上部固定着3~6个搅拌器（18），搅拌器（18）与水平面的夹角同底面圆台（16）圆台斜面夹角一致，即搅拌器（18）搅拌杆方向与圆台斜面平行。搅拌器（18）在水平面上呈均匀分布，在垂直空间上分别针对不同高度层的物料进行搅拌。反应底罐（3）内部靠近金属进气管（6）的位置有一个氧气进入口（19），其高度比底面圆台（16）圆台顶部高10mm，氧气将从此处进入反应底罐（3）内部。反应底罐（3）内部靠近排液气密阀（8）和排液阀（9）的一侧，有一个排液孔（20），排液孔（20）通过导管依次与排液气密阀（8）和排液阀（9）连接，氧化反应结束后的液体物料以及洗涤后的洗涤液将通过排液孔（20）排出。

实施例3

本实施例提供了一种用于牛肉质地控制的氧化反应操作工艺，采用实施例1所述装置，分3个批次进行如下具体操作步骤为：

①进料：将1kg切成30mm长的生牛肉片放入反应底罐（3）内部，并分3个批次加入20ml浓度为0.1%、0.5%、1%的双氧水溶液，装料高度低于底面圆台（16）的上部边缘约20mm。

②密封：将反应底罐密封盖（4）盖在反应底罐（3）之上，对准反应底罐密封圈（15）与封盖密封圈（14）后，用固定装置（13）锁死反应底罐密封盖（4）和反应底罐（3），然后关闭进气端气密阀（7）和排液气密阀（8），实现密封效果。

③搅拌反应：启动电机（21），带动转动轴（17）和搅拌器（18），对反应底罐内部的物料进行搅拌，搅拌速度为2rmp，反应时间为0.5h。

④取料排液：打开进气端气密阀（7）和排液气密阀（8）。然后打开固定装置（13），取下反应底罐密封盖（4），从而取出牛肉样本。液态的双氧水溶液残留可以通过排液阀（9）排出，对于使用后的清洗液，也可通过排液阀（9）排出。

结果可以发现，加入0.1%、0.5%、1%的双氧水溶液的3个批次牛肉分别具备了不同的蛋白氧化的羰基价（分别为0.5mg/kg、1mg/kg、4mg/kg），同时也发现3个批次牛肉也具备了不同的质地特性，其中0.1%双氧水处理后牛肉硬度为1430g，弹性为0.65mm，内聚性为0.62，咀嚼性则为312；0.5%双氧水处理后牛肉硬度为2460g，弹性为0.51mm，内聚性为0.76，咀嚼性则为440；0.5%双氧水处理后牛肉硬度为980g，弹性为0.79mm，内聚性为0.57，咀嚼性则为980；。以该反应装置因此可以进行氧化程度对生牛肉质地的研究。

实施例4

本实施例提供了一种用于香肠质地控制的氧化反应操作工艺，采用实施例1所述装置，分3个批次进行如下具体操作步骤为：

①进料：将1kg切成片的香肠，放入反应底罐（3）内部，由于是为了研究有氧包装的影响故而不加入氧化辅助剂或抗氧化剂，装料高度低于底面圆台（16）的上部边缘20mm。

②密封：将反应底罐密封盖（4）盖在反应底罐（3）之上，对准反应底罐密封圈（15）与封盖密封圈（14）后，用固定装置（13）锁死反应底罐密封盖（4）和反应底罐（3），然后关闭进气端气密阀（7）和排液气密阀（8），实现密封效果。

③加压输氧：打开氧气罐（1）和进气端气密阀（7）、开动压缩泵（2）往容器里充氧气，当反应底罐密封盖（4）顶部气压表（10）读数达到250kpa时，可先后关闭压缩泵（2）、氧气罐（1）、进气端气密阀（7）。

④搅拌反应：启动电机（21），带动转动轴（17）和搅拌器（18），对反应底罐内部的物料进行搅拌，搅拌速度为2rmp。3个批次的反应时间分别为10h、18h、48h。

⑤放气：打开排气阀（12），将内部氧气排出，至压力表显示读数为0kpa为止，然后可打开进气端气密阀（7）和排液气密阀（8）。

⑥取料排液：打开固定装置（13），取下反应底罐密封盖（4），从而取出香肠，使用后进行清洗，清洗液可通过排液阀（9）排出。

结果发现分别在250kpa氧气压强下储藏了10h、18h、48h的香肠，相比于储藏前，其羰基价分别增加了0.2mg/kg、0.5mg/kg、0.8mg/kg。而其中储藏了10h、18h香肠硬度没有显著差异，分别为1066g和1223g，储藏了48h的香肠则明显变硬，达到了2219g。从而为香肠的品质改善提供一种方法，也为研究有氧储藏条件下香肠质地变化的提供了一种实现的方法。

实施例5

本实施例提供了一种调控香肠硬度的操作工艺，采用实施例1所述装置，分3个批次进行如下具体操作步骤为：

①进料：将100kg用于制作香肠的猪肉肉糜放入反应底罐（3）内部，加入500g抗坏血酸钠或加入500g脱氢抗坏血酸钠，装料高度低于底面圆台（16）的上部边缘100mm。

②密封：将反应底罐密封盖（4）盖在反应底罐（3）之上，对准反应底罐密封圈（15）与封盖密封圈（14）后，用固定装置（13）锁死反应底罐密封盖（4）和反应底罐（3），然后关闭进气端气密阀（7）和排液气密阀（8），实现密封效果。

③加压输氧：不启用输氧处理，或打开氧气罐（1）和进气端气密阀（7）、开动压缩泵（2）往容器里充氧气，当反应底罐密封盖（4）顶部气压表（10）读数达到300kpa时，可先后关闭压缩泵（2）、氧气罐（1）、进气端气密阀（7）。

④搅拌反应：启动电机（21），带动转动轴（17）和搅拌器（18），对反应底罐内部的物料进行搅拌，搅拌速度为10rmp。反应时间为1h。

⑤放气：打开排气阀（12），将内部氧气排出，至压力表显示读数为0kpa为止，然后可打开进气端气密阀（7）和排液气密阀（8）。

⑥取料排液：打开固定装置（13），取下反应底罐密封盖（4），从而取出肉糜，使用后进行清洗，清洗液可通过排液阀（9）排出。

以上述处理方式加工的肉糜，可以发现使用氧化方案处理的肉糜制作的香肠质地较脆，具有一定的嚼劲，而通过抗氧化方案处理的肉糜制作的香肠，质地较软。不同产品其剪切力测定结果从20n/cm2~50n/cm2不等，咀嚼性范围在560~1240之间，因此可以借助此类装置开发出不同质地特点的香肠产品。

实施例6

本实施例提供了一种提高牛肚脆度的操作工艺，采用实施例1所述装置，分3个批次进行如下具体操作步骤为：

①进料：将100kg牛肚，放入反应底罐（3）内部，加入200g葡萄糖酸亚铁、加入500g脱氢抗坏血酸钠，装料高度低于底面圆台（16）的上部边缘100mm。

②密封：将反应底罐密封盖（4）盖在反应底罐（3）之上，对准反应底罐密封圈（15）与封盖密封圈（14）后，用固定装置（13）锁死反应底罐密封盖（4）和反应底罐（3），然后关闭进气端气密阀（7）和排液气密阀（8），实现密封效果。

③加压输氧：打开氧气罐（1）和进气端气密阀（7）、开动压缩泵（2）往容器里充氧气，当反应底罐密封盖（4）顶部气压表（10）读数达到150kpa时，可先后关闭压缩泵（2）、氧气罐（1）、进气端气密阀（7）。

④搅拌反应：启动电机（21），带动转动轴（17）和搅拌器（18），对反应底罐内部的物料进行搅拌，搅拌速度为30rmp。反应时间为1h。

⑤放气：打开排气阀（12），将内部氧气排出，至压力表显示读数为0kpa为止，然后可打开进气端气密阀（7）和排液气密阀（8）。

⑥取料排液：打开固定装置（13），取下反应底罐密封盖（4），从而取出牛肚，使用后进行清洗，清洗液可通过排液阀（9）排出。

以上述处理方式加工的牛肚，蛋白羰基价水平比未经过处理时，提高了0.05~0.2mg/kg，仍然处于安全范围内，但经过煮制后，其脆度相比于未煮制明显有所提高，硬度方面与未经过处理的牛肚相比，提高了约35n/cm2。口感明显变得有嚼劲，咀嚼性为1680，硬度为4320g。

综上所述，本发明实施例提供了一种用于肉制品质地控制的氧化反应装置和多种肉制品品质改善的方法和用于试验研究的方法，利用可控的氧化反应提高肉制品品质；并提供专用于肉制品品质改善的装置和设备。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。