Холодильная обработка мяса и мясопродуктов

Следует иметь в виду, что озон при концентрациях в воздухе до 2 мг/м³ вредно действует на организм человека, поэтому озонирование камер необходимо проводить в отсутствии обслуживающего персонала, либо люди должны пользоваться предохранительными масками. После окончания озонирования концентрация озона в воздухе сравнительно быстро понижается и через 4...7 ч достигает допустимой нормы. Озон получают при помощи озонаторов, где он образуется из кислорода воздуха под действием тихого (не искрового) электрического напряжения.

Хранение и транспортирование мяса в среде газообразного азота. Азот -- это инертный газ, не обладающий выраженным вкусом и запахом; не вступает в реакции с компонентами пищевых продуктов. В ряде стран жидкий азот широко применяют для охлаждения камер и транспортных средств (трюмов кораблей, вагонов, кузовов автомашин). Жидкий азот впрыскивают в охлаждаемый объем. При испарении он поглощает большое количество теплоты от окружающей среды, в том числе от продуктов, весьма эффективно и надежно поддерживая необходимый температурный режим хранения. Температура испарения жидкого азота --195,6 °С, теплота испарения 200 кДж/кг. Кроме того, жидкий азот, испаряясь, создает атмосферу с пониженным содержанием кислорода, что угнетает жизнедеятельность аэробных микроорганизмов и снижает вероятность окисления жиров и гемовых пигментов.

Работами МГУПБ и ВНИХИ установлено, что в атмосфере, содержащей 99 % азота при температуре 0 °С, охлажденное мясо можно хранить до 20 сут. При этом сохраняется цвет мяса и затормаживается развитие аэробной психрофильной микрофлоры.

Разработана система, предназначенная для охлаждения кузова авторефрижератора при транспортировке мяса и мясопродуктов, путем впрыскивания жидкого азота и автоматического поддерживания температуры в кузове в пределах 12...--20 °С. При хранении и перевозке мяса с системой охлаждения жидким азотом значительно снижается усушка по сравнению с традиционными способами хранения и перевозки. Усушка охлажденной говядины при транспортировке в течение 2 дней в 2...3 раза ниже, чем в авторефрижераторах с машинным охлаждением.

К недостаткам указанного способа хранения относятся: необходимость поддерживать высокую концентрацию азота (не менее 99 %); модернизировать конструкцию камер хранения, обеспечивающую безопасность работы обслуживающего персонала; иметь бесперебойное обеспечение жидким азотом, стоимость которого в настоящее время достаточно высока.

Другие способы увеличения сроков хранения мяса. Значительный интерес представляет использование антибактериальных веществ, содержащихся в тканях животных. Из селезенки крупного рогатого скота выделено антибактериальное вещество, подавляющее рост стрептококков. Эти вещества белковой природы должны подвергаться гидролитическому распаду под действием пищеварительных ферментов и не должны оказывать влияния на иммунобиологические процессы в здоровом организме.

Орошение крупных охлажденных отрубов говядины 4%-ным раствором уксусной кислоты эффективно снижает скорость микробиальных процессов в поверхностных слоях мяса. Разработан способ обработки поверхности мясных туш слабым хлорным раствором, замедляющим развитие бактерий на поверхности туш. Одновременно снижается усушка туш. Концентрация хлора в растворе составляет 0,005...0,02 %. При орошении поверхности туш 1%-ным раствором акрилата натрия удлиняются сроки хранения мяса.

Увеличить стойкость мяса позволяют защитные покрытия; они предохраняют его от загрязнения, микробиальной порчи, уменьшают или исключают окисление и усушку. В качестве пленкообразующих покрытий могут быть использованы материалы, полученные на основе компонентов пищевых продуктов: белков -- желатин; жиров -- ацетоглицериды; производных целлюлозы; синтетических полимеров -- альгинаты, поливиниловый спирт. Эти материалы обладают комплексом свойств, необходимых для сохранения мяса и мясопродуктов. Защитными свойствами обладают покрытия, полученные на основе ацетилированных моноглицеридов. Они образуют пленку на охлажденном и мороженом мясе, обеспечивая сохранение цвета продукта при его длительном хранении. Преимущество покрытия на основе моноглицеридов состоит в том, что оно заполняет все вмятины и повреждения поверхности мяса и полностью вытесняет воздух из них. Это замедляет усушку и препятствует обесцвечиванию поверхности мяса, замедляются окислительные процессы. Защитное покрытие обладает достаточной прочностью и адгезией при минусовых температурах.

2. ПОДМОРАЖИВАНИЕ МЯСА

Подмораживание -- один из способов увеличения сроков хранения мяса. Рекомендуется подмораживать мясо, предназначенное для транспортирования на небольшие расстояния. При подмораживании уменьшается усушка и улучшаются санитарно-гигиенические условия транспортирования. Подмороженное мясо можно хранить и транспортировать в подвешенном состоянии или штабелях при температуре (--2 ...--3) °С в течение 15...20 сут. Подмораживают в основном парное мясо. Режимы обработки мяса различных видов различаются только по продолжительности. Продолжительность подмораживания парных говяжьих полутуш массой до 110 кг и свиных полутуш массой до 45 кг приведена в таблице №5. При подмораживании говяжьих полутуш массой свыше 110 кг, свиных -- свыше 45 кг продолжительность подмораживания увеличивается на 10 % по сравнению с указанной в таблице.

Подмороженные мясные туши и полутуши должны быть упругими и при подъеме не прогибаться.

Подмороженные мясные туши и полутуши направляют в камеры хранения холодильника мясокомбината или загружают в холодильный транспорт.

В подмороженном мясе автолитические процессы замедляются, но не останавливаются. В первые сутки хранения при температуре --2 °С в мясе интенсивно протекают биохимические процессы вследствие изменения концентрации солей, вызванного частичным вымораживанием воды. В дальнейшем основное влияние оказывает понижение температуры, в результате чего в мышечной ткани протекают те же автолитические изменения, что и при хранении охлажденного мяса, но несколько медленнее. Состояние окоченения при температуре 0 °С вместо 24 ч отодвигается на 10... 12 сут, а созревает мясо через 15...20 сут. При хранении подмороженного мяса значительно снижается его микробиальная порча и первые признаки ослизнения поверхности появляются через 35...40 сут.

Таблица №5. Продолжительность подмораживания мяса в полутушах в зависимости от температуры и скорости движения воздуха на уровне бедер полутуш

В процессе хранения при температуре --2 °С в течение 10...12 сут во- досвязывающая способность мяса снижается и ее понижение совпадает с наступлением посмертного окоченения. После разрешения посмертного окоченения водосвязывающая способность возрастает и через 12... 14 сут хранения увеличивается на протяжении всего дальнейшего срока хранения мяса.

При хранении в подмороженном мясе интенсивно накапливаются свободные аминокислоты, и их суммарное содержание через 12 сут хранения мяса при температуре --2 °С достигает примерно такого же уровня, как и в мясе, хранившемся при температуре 2 °С в течение 7 сут. Помимо свободных аминокислот образуются летучие ароматические вещества (высшие спирты, неолы, сульфиты, альдегиды, кетоны, эфиры, жирные кислоты, амины и сложные смеси этих веществ). Однако изменение ароматических веществ при температуре --2 °С происходит с меньшей скоростью, чем при температуре 2°С. При хранении мяса в условиях низких положительных температур наибольшее содержание летучих ароматических веществ регистрируют через 6...7 сут, при температуре, близкой к криоскопической, -- через 14... 16 сут. Состав ароматических веществ в охлажденном и подмороженном мясе одинаков.

Электростимуляция мяса перед подмораживанием позволяет значительно сократить сроки созревания. Быстрее снижается рН мяса, и начинается процесс окоченения. После электростимуляции максимум развития посмертного окоченения наблюдают через 24 ч после убоя животных. Гистологические исследования мышечных волокон мяса, подвергнутого электростимуляции в разные периоды автолиза, показали, что такая обработка ускоряет процесс созревания мяса.

В мясе птицы биохимические процессы происходят с большей интенсивностью и ферментация заканчивается быстрее. Процесс окоченения в подмороженном мясе птицы наступает на 2...3-й сутки хранения, а при температуре 0...2 °С водосвязывающая способность становится минимальной через 2...3 сут. По окончании процесса водосвязывающая способность мяса птицы увеличивается и достигает максимума через 10... 15 сут.

Тушки птицы подмораживают в упакованном виде после предварительного охлаждения. Продолжительность подмораживания мяса птицы в камерах при температуре --23 °С и скорости движения воздуха 3...4 м/с составляет 2...3 ч. За это время температура в толще мышц снижается до 0...--1°С. Продолжительность хранения подмороженных тушек птицы увеличивается до 20...25 сут (в охлажденном состоянии 5...6 сут). Хранят тушки птицы в камерах при температуре --2...--3 °С и относительной влажности воздуха 85%.

3. ЗАМОРАЖИВАНИЕ МЯСА

Замораживание -- один из методов низкотемпературного консервирования мяса и мясопродуктов.

При холодильной обработке и хранении в пищевых продуктах происходят сложные процессы, приводящие к различным изменениям исходных свойств. Закономерности воздействия низких температур на органы и основные структурные элементы сложных организмов (клетки и ткани) изучают ученые, работающие в особой отрасли науки -- криобиологии. Считается, что изменение свойств биологических объектов при замораживании обусловлено главным образом процессами кристаллизации воды. Кристаллизация приводит к конформации макромолекул белков, изменению липопротеидов, нарушению мембранных структур клеток, механическому повреждению морфологических элементов тканей и перераспределению между ними воды. Замороженными считаются продукты, в которых примерно 85 % воды превращено в лед.

Полагают, что образование крупных кристаллов льда при медленном замораживании ведет к более серьезным изменениям, чем образование мелких кристаллов при быстром или сверхбыстром замораживании.

Изменение свойств мяса и мясных продуктов при замораживании. После прекращения жизни животного в мясе происходит сложный комплекс изменений под воздействием ферментов -- автолиз. Замораживание мяса приводит к изменениям его физико-химических и морфологических свойств, а также гибели микроорганизмов. Особенности изменения мясных систем при замораживании определяются фазовым переходом воды в лед и повышением концентрации веществ, растворенных в жидкой фазе. В отличие от чистой воды температура начала замерзания (т. е. криоскопическая точка) такого раствора должна быть ниже 0 °С, что соответствует его ионной и молекулярной концентрации. Мясной сок начинает замерзать при температуре -0,6...--1,2 °С. При температуре замерзания в водном растворе начинается кристаллизация воды, по мере вымораживания воды остаточная концентрация раствора возрастает и температура замерзания еще больше понижается. Температура растворов понижается в соответствии с законом Рауля, согласно которому снижение температуры замерзания жидких растворов по отношению к чистой воде пропорционально концентрации растворенного в ней вещества. Если одна грамм- молекула вещества растворена в 1 л воды, то температура замерзания раствора понижается на 1,85 °С. Таким образом, понижение температуры замерзания ( t, °С) выражается следующим уравнением:

где Е_е -- коэффициент понижения температуры замерзания (независимо от растворенного вещества равен 1,85 °С); n --число молей растворенного вещества.

Поскольку замерзание сопровождается уменьшением количества воды в растворе, концентрация остаточного раствора постоянно растет, пока не достигнет концентрации самой низкой точки -- так называемой эвтектической точки замерзания. Эвтектическая точка замерзания мышечной ткани лежит в интервале --59...--64 °С. У продуктов, обладающих тканевой структурой, содержание растворенных веществ во влаге межклеточного пространства обычно ниже, чем в клеточной влаге. В связи с этим при замораживании кристаллики льда начинают образовываться в межклеточном пространстве и концентрация раствора там возрастает. Если замораживание происходит медленно, то благодаря разнице концентраций внутри и вне клеток вода из клеток частично диффундирует в межклеточное пространство. Поскольку размеры образовавшихся в межклеточном пространстве кристалликов льда увеличиваются за счет уменьшения массовой доли влаги, клетки высыхают. Этому способствует также то, что во время замерзания объем воды увеличивается примерно на 10 % и образовавшиеся в межклеточном пространстве кристаллики оказывают на клетки механическое давление.

Во время быстрого замораживания кристаллизация также начинается в межклеточном пространстве, но отвод теплоты совершается быстрее, чем начинается диффузия воды из клеток. И прежде чем начинается диффузия молекул воды через стенки клеток, она замерзает внутри клеток. Именно поэтому из медленнозамороженных животных тканей после их оттаивания уходит много клеточной воды. При быстром замораживании потери капиллярной воды минимальны.

Раньше считали, что преобладающая часть потерь сока связана с механическим разрушением клеток под давлением крупных кристаллов льда, которые образуются при медленном замораживании мяса. На самом деле большая часть потерь сока происходит не из-за механического разрушения клеток, а из-за диффузии клеточной влаги в межклеточное пространство при медленном замораживании клеток.

При быстром замораживании наиболее существенно, чтобы температура продукта как можно быстрее проходила через область так называемого максимального кристаллообразования (-- 1...--5 °С), когда вымерзает основная часть имеющейся воды.

Средняя скорость при быстром замораживании составляет 5...20 см/ч, при умеренно быстром замораживании -- 1...5, при медленном замораживании -- 0,1...0,2 см/ч.

Изменение структуры тканей при замораживании. Под мясом в промышленном значении понимают мышечную, соединительную, жировую и костную ткани с прилегающими к ним кровеносными сосудами, лимфатическими узлами, нервной тканью и другими образованиями.

Мышечная ткань обладает наибольшей пищевой ценностью. Влияние скорости замораживания на мышечную ткань проявляется не только в изменении ее гистологической картины. От скорости замораживания зависит также протекание процесса при оттаивании замороженного мяса.

Возникающие при замораживании изменения характеризуются появлением нового структурного компонента -- водных кристаллов и изменением общего вида и толщины мышечных волокон. Кристаллы в мясе образуются за счет переноса кристаллизующейся жидкости из тканевого сока. Распределение вымерзшей влаги в мясе тем неравномернее, чем глубже расположен слой.

Для системного изучения влияния замораживания на поверхностные и более глубинные слои мяса Г. Г. Тиняковым, В. Н. Писменской и Ю. Г. Костенко было проведено сравнительное исследование. Авторами были изучены поверхностные кусочки мяса широчайшей мышцы спины, подкожной мышцы туловища, длиннейшей мышцы спины, двуглавой мышцы бедра, имеющие на наружной стороне соединительнотканную фасцию, которая и служила указателем при ориентации направления процесса замораживания с поверхности мяса к его более глубоким слоям.

Гистологический анализ показал, что во всех пробах замороженного мяса, взятого с поверхности фасций, четко выявляются три структурно разные зоны.

В мясе, замороженном в парном состоянии и хранившемся 3...9 мес, первая, поверхностная, зона, лежащая непосредственно под фасцией, самая узкая (рис. 5.6, а). В зависимости от топографии ее толщина 250...350 мкм. Поверхностная зона состоит из стройных, компактно уложенных мышечных волокон толщиной 15,6 мкм (в 3...4 раза тоньше обычных волокон парного мяса). Все волокна этой зоны сохраняют плотное расположение и имеют поперечную исчерченность, хотя она везде четко не обнаруживается.

Во второй (средней по глубине) зоне, резко отличающейся от первой, многие мышечные волокна сильно фрагментированы и в значительной степени деформированы (рис. 5.6, б). Располагаются они рыхло, и в промежутках между ними часто обнаруживают просветы с неровными краями. Эти просветы, по-видимому, точно повторяют формы кристаллов воды, которые находились здесь до размораживания мяса. Ширина второй зоны при замораживании парного мяса 1 ...2 мм. Эту зону следует считать зоной сравнительно интенсивной кристаллизации водной фазы. Энергичные процессы кристаллизации являются причиной рыхлого и хаотичного расположения мышечных волокон, их фрагментации и деформации. Толщина волокон во второй зоне 27,4 мкм, т. е. в почти в 2 раза больше, чем в первой.

Толщина мышечных волокон в третьей зоне (рис. №6, в) 33,6 мкм. В ней мышечные волокна в большей степени приближаются к нормальному виду, хотя в 1,5...2 раза тоньше обычных. В их расположении и структуре не отмечают резких отклонений. Волокна располагаются довольно тесно. Между ними хорошо выявляются тонкие прослойки эндомизия. Поперечная исчерченность волокон всюду хорошо проявляется.

Вторая зона изобилует кристаллами водной фазы самой разнообразной формы и величины. Они располагаются как между волокнами, так и внутри них. Кристаллы между волокнами обнаруживают и в третьей зоне, но здесь их значительно меньше.

Рисунок 6. б --вторая зона (быстрой кристаллизации); в -- третья зона (переход к нормальным волокнам)

В охлажденном мясе, замороженном при температуре --20 ^оС, под микроскопом видны описанные выше три зоны. Однако процесс замораживания охлажденного мяса протекает несколько иначе. Это проявляется в некоторых структурных особенностях зон замороженного мяса.

Первая, поверхностная, зона в мясе, замороженном в охлажденном состоянии, несколько больше. Толщина этой зоны 300...400 мкм. Она состоит из компактно расположенных волокон. Толщина второй зоны 350... 1300 мкм. В ней волокна в значительной степени деформированы. Третья зона более сходна с третьей зоной мяса, замороженного в парном состоянии. Однако в мясе, замороженном в охлажденном состоянии, волокна тоньше (в среднем 29,7 мкм, тогда как в мясе, замороженном в парном состоянии, их толщина 33,6 мкм).

Таким образом, гистологический анализ устанавливает закономерный ход процесса замораживания мяса в зависимости от его исходного термического состояния (парное, охлажденное). Это выражается в образовании трех структурно разных зон, начиная с поверхности замораживания отруба мяса. Структурные зоны, образующиеся в процессе замораживания, при хранении мяса влияют на его вкусовые качества. В зависимости от параметров замораживания можно изменять структуру зон и тем самым улучшать органолептические показатели мяса.

В поверхностной зоне мяса, замороженного в парном состоянии при температуре --50 °С, кристаллизация воды обнаружена в основном в волокнах. На продольных срезах кристаллы льда нередко выявляются в виде четок (рис №7).

Кристаллизация в волокнах характеризуется образованием выходных и входных канальцев, идущих в кристалл. Не исключена возможность, что по этим канальцам происходит миграция водной фазы.

Кристаллы, возникающие при замораживании, механически повреждают мышечные волокна. Кристаллы, расположенные в волокнах, прежде всего разрыхляют, а затем по мере роста спрессовывают отдельные пучки миофибрилл, оттесняя их к сарколемме. Кроме того, формируя внутри волокна каналы, они повреждают его структуру. В связи с этим в волокнах, содержащих кристаллы, раньше начинает исчезать поперечная исчерченность.

Рис №7. Характер кристаллизации льда в мышечной ткани, замороженной в парном состоянии при --50 °С (по Н.А. Лебедевой и др., 1985): а -- поперечный срез (видны многочисленные мелкие пустоты на месте локализации кристаллов внутри волокон); б -- поперечный срез (ряды «четковидных» пустот)

Вместе с тем рост кристаллов тесно связан со сложнейшими физико- химическими и биохимическими процессами, происходящими в мясе в период раннего автолиза, замораживания и хранения. При замораживании и хранении связанная внутриклеточная вода отнимается от клеточных структур и перемещается. Именно поэтому и формируются канальцы в области расположения кристаллов.

Следует подчеркнуть, что характер распределения кристаллов, их число, форма, размер, структура и связанная с ними степень разрушения морфологических элементов мышечных волокон и других частей мяса в основном зависят от режимов и способов замораживания (рис. 5.8).

Общий вид кристаллов в разных мышцах различен. Так, кристаллы между волокнами в длиннейшей мышце спины даже через 1 сут после замораживания крупные, длинные, с неровными краями. Подобные кристаллы сильно деформируют расположенные с ними по соседству мышечные волокна. Поэтому в замороженном мясе длиннейшей мышцы спины часто обнаруживают фрагментированные волокна с сильно изрезанными, изуродованными краями.

Проведенные А. А. Белоусовым (ВНИИМП) исследования показали, что в глубоких слоях замороженного при --20 °С мяса в зоне локализации кристаллов льда происходят значительные ультраструктурные изменения. Они характеризуются деформацией и разрывами миофибрилл мышечных волокон, деструкцией саркоплазматического ретикулума, локальными распадами сарколеммы, разрыхлением и частичным разрушением волокнистых структур соединительной ткани. Более выраженное сжатие мио- фибрилл мышечных волокон в связи с образованием более крупных кристаллов отмечают в мясе, замороженном в охлажденном состоянии. В таком мясе в отличие от мяса, замороженного в парном состоянии, при образовании кристаллов льда происходят более значительное отслоение и локальная деструкция сарколеммы с выходом мелкозернистой белковой массы в межволоконное пространство.

Рис №8. Волокна мышц (но Н. А. Лебедевой и др., 1985): о --длиннейшая мышца спины; б -- большая поясничная мышца

Таким образом, процесс воздействия замораживания на структурные элементы мяса сложный. Общая направленность его едина для мяса замороженного как в парном, так и в охлажденном состоянии, за некоторым различием в деталях.

Общий вид волокон иногда заметно изменяется в связи с тем, что поперечная исчерченность в них проявляется хуже. В процессе хранения она резко ослабляется в длиннейшей мышце спины, особенно при замораживании после охлаждения. Значительно меньше она выявлена в большой поясничной мышце. Все волокна после замораживания становятся тоньше.

При помощи сканирующей электронной микроскопии замороженного мяса установлено специфическое воздействие процесса замораживания на полоску Z.. В длиннейшей мышце спины она имеет вид сплошной темной линии и в процессе хранения мяса в замороженном виде расщепленность ее незаметна (рис №9).

Округлые или овальные отверстия Т-системы в замороженном мясе после хранения приобретают удлиненную форму, что связано с явлением перекристаллизации.

При проведении процесса замораживания мяса важно уменьшить вытекание мясного сока, который содержит белки, пептиды, аминокислоты, молочную кислоту, витамины и минеральные вещества. Количество вытекающего мясного сока зависит в первую очередь от того, медленно или быстро проводят процесс замораживания. При медленном замораживании количество вытекшего мясного сока при последующем размораживании больше, так как вследствие дегидратации клеток возрастает ионная концентрация и белки повреждаются.

Рис №9. Микрорельеф мяса, замороженного в парном состоянии через 3 мес хранения (по Н. А. Лебедевой и др., 1985): а -- длиннейшая мышца спины (полоска 7. в виде плотной узкой линии); б -- большая поясничная мышца (полоска 7. имеет гранулярное строение)

Способность набухать и удерживать воду в денатурированных белках понижена, поэтому после оттаивания мышечные волокна не могут адсорбировать освободившуюся жидкость.

Количество вытекающего мясного сока зависит не только от скорости замораживания. Так, различные мышцы теряют разное количество мясного сока, а в пределах мышц одной группы потери мясного сока тем меньше, чем больше рН. Кроме того, длительное холодильное хранение мяса перед замораживанием препятствует вытеканию из него мясного сока при последующем размораживании. При этом в процессе созревания мяса высвобождаются ионы кальция и натрия, которые адсорбируются миофибриллярными белками. Количество вытекающего мясного сока зависит от того, наступило ли окоченение мышц перед замораживанием мяса.

От скорости замораживания зависит также водоудерживающая способность мяса после размораживания: при медленном замораживании эта способность намного меньше.

При холодильном хранении может измениться структура ткани. При испарении концентрация раствора в поверхностном слое увеличивается до такой степени, что происходят необратимые процессы денатурации белков, усадки клеток, образование корочки на поверхности мяса. Вследствие выделения воды начинаются агрегация и дезагрегация белковых частиц, что приводит к снижению водосвязывающей способности белковых веществ и изменению консистенции и вязкости.

Изменения, вызываемые перераспределением воды при замораживании, носят преимущественно физический характер, и их интенсивность зависит от скорости охлаждения. Если скорость низкая, то сначала кристаллизуется внутриклеточный тканевый сок, концентрация которого относительно невысока. Кристаллы льда группируются вокруг клеток, где находится клеточный сок высокой концентрации, имеющий низкую точку замерзания.

Повышенное давление пара в переохлажденной, но еще незастывшей жидкости внутри мышечного волокна вызывает диффузию водяного пара через сарколемму. При небольшой скорости замораживания количество диффундирующей воды оказывается достаточным для образования льда внутри мышечного волокна. Этот процесс заканчивается тогда, когда после достижения криогидратной точки клеточный сок полностью затвердевает, и через некоторое время после прекращения замораживания парциальное давление водяного пара, внутри волокна и в межволоконном пространстве уравнивается. Усадка волокна является следствием процесса замораживания. Она вызвана увеличением концентрации клеточного сока, что, в свою очередь, способствует химическим изменениям. Кроме того, в межклеточных пространствах образуются крупные кристаллы льда, которые деформируют и разрушают ткань. Чем выше скорость замораживания, тем меньше повреждения клеток и тканей.

Несмотря на некоторое повреждение структуры, замораживание -- относительно щадящий способ сохранения качества мяса.

Однако высокая скорость замораживания -- не единственный фактор, обеспечивающий высокое качество продукта. Необходимо учитывать исходное качество продукта и условия его хранения в замороженном состоянии.

Рекристаллизация. Преимущества быстрого замораживания могут быть сведены до минимума в результате процессов рекристаллизации, т. е. роста числа больших кристаллов льда в результате диффузии водяного пара, происходящей из-за разницы давления пара над поверхностью кристаллов. Если в процессе хранения продуктов в замороженном состоянии температура колеблется, то различия в величине кристаллов у медленно- и быстрозамороженных продуктов полностью исчезают. Возникновение крупных кристаллов льда в результате рекристаллизации отрицательно воздействует на качество замороженного мяса, так как происходят деформация и разрыв клетки и увеличиваются потери мясного сока при последующем размораживании.

Влияние замораживания на микроорганизмы. Вымерзание воды из клеток микроорганизмов начинается при достижении точки замерзания. Преобладающая часть воды вымерзает при более низкой температуре в области максимального кристаллообразования; для микроорганизмов этот интервал --8...--12 ^oС. Поскольку микроорганизмы некоторых видов размножаются при --12 °С, продукты следует замораживать до более низкой температуры и хранить при температуре ниже --15 °С. В этом случае после длительного хранения в замороженном мясе не происходит микробиальной порчи.

Гибель микроорганизмов при низких температурах происходит вследствие изменения структуры клеточной протоплазмы и нарушения обмена веществ. При температуре --20...--25 °С полностью прекращаются ферментативные процессы в клетках и замедляется денатурация клеточных коллоидов. Поэтому при низких температурах скорость гибели микроорганизмов меньше, чем при температуре --8...--12 °С. Таким образом, замораживание при низких температурах уничтожает микрофлору не полностью, и в последнее время на первый план все больше выступают проблемы контроля микробиологического загрязнения быстрозамороженных продуктов. В процессе производства быстрозамороженных продуктов исключительно важно поддерживать высокий уровень личной и производственной гигиены.

Кроме отрицательного воздействия живых микроорганизмов опасность представляет действие ферментов, сохраняющихся в продукте после гибели микроорганизмов, синтезирующих их. Так, вследствие активности липазы гидролиз жиров может продолжаться даже при температуре --20 °С. При снижении температуры замораживания активность ферментов уменьшается, а после размораживания активность большинства ферментов восстанавливается. Активность ферментов существенно снижается при многократном замораживании и размораживании. Она также зависит от содержания воды в продукте и величины рН. При ферментативном распаде роль воды заключается прежде всего в транспортировании растворенных компонентов к ферментам.

Способы и режимы замораживания и хранения. Способ, условия и технические средства замораживания определяют, исходя из вида, состава, свойств, формы и размеров продукта. В зависимости от состояния мяса применяют одно- или двухфазное замораживание. Парное мясо, поступающее непосредственно после первичной переработки, замораживают однофазным способом. Преимущества однофазного способа: сокращается продолжительность процесса, уменьшаются потери массы, мясо становится боле высокого качества, сокращаются затраты труда, более эффективно используются производственные площади. В последние годы широкое распространение получило замораживание мяса и субпродуктов в блоках, которые формуют после обвалки мяса.

Мясо и мясопродукты замораживают на воздухе, в растворах солей или некоторых органических соединений, в кипящих хладагентах, при контакте с охлаждаемыми металлическими пластинами. Самый старый способ охлаждения -- при помощи тающего или сухого льда. В холодильных устройствах для замораживания мяса и мясопродуктов чаще всего используют теплоту испарения, необходимую для перехода из жидкого состояния в пар. Если давление над поверхностью жидкости уменьшается, то она начинает испаряться или закипать, а ее температура стремится сравняться с температурой, соответствующей давлению пара. Необходимая для испарения теплота отбирается у жидкости и сосуда, в котором она находится, или от окружающей среды. Если пониженное давление над паром будет поддерживаться постоянно, а потеря испаряющейся жидкости все время возмещаться, то жидкость будет кипеть и непрерывно отбирать теплоту. При этом реализуется так называемый замкнутый холодильный цикл. Часть хладагента непосредственно соприкасается с продуктами. Однако чаще хладагент соприкасается не непосредственно с продуктами, а с одной промежуточной средой (твердой, жидкой или газообразной) или с несколькими средами. По этому признаку способы замораживания делят на две группы: основанные на непосредственном соприкосновении продукта с испаряющимся хладагентом и основанные на косвенном контакте хладагента и продукта через промежуточную твердую, жидкую, газообразную среду или их комбинацию.

Замораживание мяса и мясопродуктов в воздухе. Воздух -- наиболее распространенная промежуточная среда для отвода теплоты от продукта при замораживании. При замораживании в воздухе скорость замораживания зависит от размера продукта, температуры, скорости циркуляции воздуха. Интенсифицировать процесс замораживания можно путем понижения температуры, повышения скорости движения воздуха и уменьшения толщины продукта.

Экспериментально установлено, что с точки зрения повышения скорости замораживания снижать температуру воздуха в туннельных установках ниже --35 °С и увеличивать скорость движения воздуха выше 6...8 м/с неэкономично и нецелесообразно. Продолжительность одно- и двухфазного замораживания говяжьих и свиных полутуш, а также бараньих туш приведена в таблице №6.

№6. Параметры замораживания различных видов мяса

Примечание. Начальная температура мяса всех видов 37 °С, конечная (после замораживания) --8 °С.

Потери массы при однофазном замораживании в зависимости от категории упитанности составляют 1,58...2,1 %, при двухфазном замораживании они увеличиваются на 30...40 %. Органолептические показатели мяса, замороженного в парном состоянии, выше, чем замороженного после охлаждения.

Тушки птицы замораживают в воздухе при тех же режимах, что и мясо животных других видов; продолжительность процесса замораживания мяса птицы зависит от вида, упитанности тушек, режимов замораживания и составляет 24...27 ч.

Замораживание мяса и мясопродуктов в жидких кипящих средах. Основное требование при реализации этого способа замораживания -- полная индифферентность хладагента и отсутствие каких бы то ни было реакций между ним и компонентами замораживаемого продукта. В качестве хладагентов используют сжиженные азот, диоксид углерода и фреон. Данным способом охлаждают тушки птицы и упакованные куски мяса. Сжатый газ из компрессора холодильной установки подается в конденсатор, а из него в жидком виде через специальный регулировочный клапан поступает в морозильную камеру, где орошают продукт. В последние годы получает распространение замораживание продуктов жидким фреоном, имеющим температуру --30 °С.

Данный способ отличается быстротой замораживания продукта, простотой регулирования продолжительности замораживания, возможностью включать установку в линию обработки с нормальной температурой рабочего помещения и отсутствием потерь при замораживании. К недостатку процесса можно отнести низкую экономичность процесса.

В МГУПБ разработан способ замораживания мяса при помощи жидкого азота путем опрыскивания (рис №10). Продукты укладывают на ленту конвейера и сначала охлаждают холодным газообразным азотом, а затем опрыскивают жидким азотом. Продукты, имеющие начальную температуру 20...21 °С, замораживаются до --18 °С в течение 1...5 мин в зависимости от размеров. На замораживание 1 кг продуктов расходуется 1...1,5 кг жидкого азота. Продукт, замороженный в жидком азоте, имеет высокие качества, во время размораживания из него вытекает меньше мясного сока. Однако жидкий азот имеет высокую стоимость.

Замораживание в жидких некипящих средах. В качестве жидких охлаждающих сред используют водные растворы хлорида натрия или кальция определенной концентрации, а также смесь воды с пропиленгликолем при температуре не выше --20 ^oС.

Рис №10. Схема установки для быстрого замораживания, действующая по принципу опрыскивания жидким азотом: 7 -- регулирующий клапан; 2 -- опрыскивательная головка; 3 -- вентилятор; 4 -- конвейер; 5 -- выход продуктов; 6-- отсос газообразного азота; 7-- датчик температуры; 8-- ввод жидкого азота; 9-- загрузка продукта

Этот метод применяют для замораживания тушек птицы путем орошения или погружения. Для предохранения от воздействия растворов продукт герметично упаковывают в полимерные материалы, плотно прилегающие к поверхности продукта. После замораживания растворы смывают с поверхности упаковки водой. Средняя продолжительность замораживания тушек птицы в растворе хлорида кальция при температуре --26...--30 °С составляет 20...30 мин. Быстрый теплоотвод позволяет получить замороженные продукты высокого качества.

Замораживание между металлическими плитами. Контактное взаимодействие продукта с низкотемпературной поверхностью обеспечивает сокращение процесса по сравнению с процессом замораживания в воздухе в 1,5...2 раза. Наиболее распространено замораживание мясных блоков между металлическими пластинами. Сформированные блоки направляют в плиточный морозильный аппарат. Продолжительность замораживания блока бескостного мяса массой 25 кг при температуре --35 °С до температуры в толще --8 °С составляет 4...5 ч. Этот способ позволяет при быстром замораживании лучше сохранить исходные качественные показатели проукта и снизить потери массы.

Для замораживания мяса в блоках и птицы используют различные упаковочные материалы, в частности синтетические полимерные пленки с низкой газо- и паропроницаемостью, устойчивые к действию хладагента и компонентов продуктов (воды и жира), обладающие необходимой механической прочностью в широком диапазоне температур. Для упаковывания продукта сложной формы применяют усадочные пленки, облегающие продукт.

При замораживании вторых готовых блюд используют алюминиевую фольгу в комбинации с полимерными материалами, из которой делают емкости различных формы и размеров. В настоящее время широко применяют картонные подложки, покрытые пластическим материалом, устойчивые к воздействию высоких и низких температур.

Хранение замороженных продуктов. Мясо и мясопродукты хранят при температуре --18...--25 ^oС и относительной влажности воздуха 92...98 %. Продолжительность хранения продукта зависит от его вида, температуры и наличия или отсутствия упаковки (табл. №7, №8).

№7. Параметры хранения замороженного неупакованного мяса в тушах, полутушах и четвертинах

Замороженное мясо, рассортированное по видам и категориям упитанности, хранят в плотно сформированных штабелях на напольных решетках или в стоячих поддонах, которые устанавливают в два--четыре яруса электропогрузчиком. Загрузка 1 м³ грузового объема камеры замороженным мясом для говядины в четвертинах составляет 400 кг, в полутушах -- 300, для свинины в полутушах -- 450, для баранины в тушах -- 300 кг. Потери массы (усушка) при хранении мороженого мяса зависят от его упитанности, этажности и емкости холодильников, географической зоны и времени года; они составляют 0,05...0,3 % за 1 мес. Для снижения потерь мясо упаковывают в полиэтиленовые и другие материалы. В этом случае усушка сокращается в 5...8 раз. С понижением температуры хранения продолжительность хранения замороженного мяса увеличивается.

№8. Параметры хранения замороженных упакованных блоков из мяса и субпродуктов

Замороженное мясо хранят в камерах, оборудованных, как правило, батареями непосредственного испарения аммиака. При продолжительном хранении вследствие высыхания поверхности мяса мышечная ткань обезвоживается и консистенция мяса уплотняется. Жир приобретает зернистую структуру и крошится. При увеличении продолжительности хранения мясо становится более темным в результате высушивания, увеличения концентрации миоглобина и гемоглобина и перехода их соответственно в метмиоглобин и метгемоглобин. По мере увеличения длительности хранения изменяется микроструктура мышечной ткани вплоть до исчезновения поперечной исчерченности.

Конец хранения устанавливает ветеринарно-санитарная экспертиза в соответствии с требованиями нормативной документации о степени свежести мяса.

Оборудование для замораживания мяса. Мясо и мясопродукты замораживают в помещениях камерного и туннельного типа, а также в морозильных аппаратах. Камеры оборудуют пристенными или потолочными батареями, в которых циркулирует хладагент. Серьезными недостатками камер является большая продолжительность процесса, неравномерность замораживания и высокая усушка мяса. Интенсифицировать процесс можно в туннелях быстрого замораживания, где батареи охлаждения размещены между рядами подвесных путей. Скорость замораживания регулируют за счет принудительной циркуляции воздуха.

В НПО «Агрохолодпром» разработаны универсальные морозильные камеры для сверхбыстрого охлаждения или замораживания мяса в парном состоянии. В этих камерах можно регулировать температуру от --10 до --35 ^оС. Между колоннами здания устроены четыре туннеля, вдоль каждого из которых установлены пристенные батареи непосредственного испарения аммиака. Температура в туннеле --35 °С, скорость движения воздуха до 3 м/с; продолжительность замораживания мясных полутуш 14... 16 ч.

В камерах туннельного типа можно реализовать непрерывный технологический процесс, осуществить его автоматизацию и программирование. При замораживании свиных и говяжьих полутуш, а также бараньих туш в помещениях туннельного типа усушка мяса уменьшается на 40...50%.

Мясо, субпродукты, полуфабрикаты, готовые блюда можно замораживать в морозильных аппаратах. Мясопродукты помещают на ленточный транспортер (рис №11), тележки или на этажерки, движущиеся по рельсу. На установке быстрого замораживания можно замораживать полуфабрикаты в тесте (пельмени, хинкали, манты, мясные палочки и др.), фрикадельки, котлеты и другие полуфабрикаты.

В морозильном аппарате ленточно-спирального типа (рис №12, а) для замораживания штучных изделий вокруг вращающегося цилиндра смонтирована спираль, по которой перемещается ленточный конвейер. Продукт при помощи загрузочного устройства попадает на ленту и перемещается по спирали вверх к загрузочному устройству. Поток холодного воздуха направлен сверху вниз, перпендикулярно ленте, т. е. движется противоточно по отношению к продукту, что обеспечивает повышение скорости замораживания и уменьшение усушки. Аппарат оборудован автоматическим устройством для мойки и сушки ленты.

Наряду с воздушными морозильными аппаратами используют плиточные аппараты, в которых замораживают мясо в блоках, субпродукты, фарши и эндокринно-ферментное сырье. Замороженные в этих аппаратах продукты имеют правильную форму, что облегчает их упаковывание и дает возможность эффективно использовать объем камер хранения. В плиточных аппаратах продукт размещают между подвижными морозильными плитами. В результате перемещения плит происходит подпрессовывание продукта, что обеспечивает хороший контакт с охлаждаемой поверхностью и способствует интенсификации теплообмена.

1 -- испаритель; 2-- вентилятор; 3 -- замораживаемый продукт; 4-- загрузка продукта

Рис №12 морозильные аппараты: а -- со спиральным конвейером и одним барабаном для замораживания готовых блюд: 1 -- грузовой конвейер; 2-- устройство для мойки транспортерной ленты; 3 -- гидравлический агрегат; 4-- щит управления; 5-- вентилятор; 6-- охлаждающие батареи; б -- линия с мембранными аппаратами ФМБ-2: / -- площадка для обслуживания; 2-- замороженный блок мяса; 3 -- тележка; 4 -- тельфер; 5--загрузочный ковш; 6--питатель; 7--мембранный аппарат

К вертикально-плиточным относятся мембранные морозильные аппараты (рис. №12, б), в которых происходит формирование и замораживание блоков. Они представляют собой прямоугольную емкость с подвижным дном, в которой установлены вертикальные морозильные плиты, состоящие из двух стальных мембран. Аппарат загружают при помощи питателя, из которого мясо в упаковке поступает в формы. После загрузки в пространство между мембранами подают хладоноситель, под давлением которого стальные пластины раздвигаются и плотно прижимаются к продукту. После окончания замораживания подачу хладоносителя отключают, и за счет разности давлений стальные пластины отходят от блоков. Замороженные блоки после открывания подвижного дна выгружаются из аппарата на ленточный конвейер и направляются в камеры хранения. В модернизированных аппаратах мембранные камеры заменены на цельнометаллические перемещающиеся морозильные плиты.

Рис №13Роторный морозильный аппарат:1 - кольцевой коллектор для подачи и отвода хладагента; 2 -- щит подпрессовывающего устройства; 3 -- морозильная плита; 4 -- лоток; 5 - весы; 6 - подпрессовывающее устройство; 7 - механизм передвижения стола; 8 - загрузочное устройство; 9 -- механизм выгрузки замороженных блоков; 10-- конвейер; 11 - привод; 12 - вал ротора; 13 -- бандаж ротора.

Определенными преимуществами обладают роторные морозильные аппараты (рис. №13) пульсирующего действия с заданным циклом. Температура замораживания в них --30...--40 °С. Ротор состоит из радиально расположенных секций, укрепленных на пустотелом валу, через который хладагент поступает в морозильные плиты. Загрузка и выгрузка продуктов механизирована. В этих аппаратах замораживают упакованные жилованное мясо, субпродукты. В роторных морозильных аппаратах продолжительность замораживания сокращена в 1,5...2 раза по сравнению с воздушными морозильными аппаратами, обеспечиваются непрерывность процесса, механизация загрузки и выгрузки, возможность автоматического регулирования режима работы, хорошие санитарно-гигиенические условия.

Рис. №14. Морозильный аппарат с использованием жидкого азота: 1 -- подача газообразного азота на сжижение; 2-- вытяжка; 3-- варочный котел; 4 -- автозаполнитель; 5--замораживаемый продукт; 6-- трубопровод жидкого азота; 7--морозильная установка; 8--замороженный продукт; 9 -- упаковочная линия

Для замораживания субпродуктов и неупакованных мясных продуктов используют гравитационно-ленточные конвейерные морозильные аппараты ГКА-2 и ГКА-4 производительностью 860...900 кг/ч. Температура замораживания в них --30...--35 ^оС, скорость движения воздуха 3 м/с.

Уменьшить потери массы и сохранить качество продуктов при замораживании можно в аппаратах с использованием жидкого азота. В этих аппаратах продукт замораживают, погружая в жидкий хладагент (рис. №14).

охлаждение мясо замораживание тушка

4. РАЗМОРАЖИВАНИЕ МЯСА

При размораживании температуру в толще мяса доводят до близкой к криоскопической или выше ее в зависимости от дальнейшего использования сырья. Размораживание мяса применяют при производстве колбас, соленых (цельномышечных) изделий, консервов и полуфабрикатов.

Размораживание считают законченным, когда температура в толще мышц бедра и лопатки у костей достигнет 1 °С.

Цель размораживания -- восстановить свойства, которые имело мясо до замораживания. Однако полностью первоначальные свойства в размороженном мясе не восстанавливаются, так как при замораживании и последующем хранении в мясе происходят некоторые необратимые процессы.

На качество размороженного мяса и мясопродуктов влияют их свойства до замораживания, скорость замораживания, а также условия и продолжительность хранения.

Размораживание осуществляют в воде, воздухе, с использованием различных растворов или паровоздушной смеси, электрического поля, инфракрасных лучей.

Размораживание в воздухе или паровоздушной смеси осуществляют в специальных камерах или аппаратах. Для нагрева воздуха их оборудуют кондиционерами или калориферами.

В зависимости от температуры и скорости движения воздуха процесс размораживания может быть медленным, ускоренным или быстрым. При медленном размораживании температуру воздуха вначале поддерживают в пределах 0...3 ^оС, затем повышают до 8 °С; при этом относительная влажность воздуха 90...95 % и скорость его движения 0,2...0,3 м/с. Продолжительность размораживания при этих параметрах составляет 3...5 сут.

Ускоренное размораживание проводят при температуре воздуха 16...20 ^оС, относительной влажности воздуха 90...95 % и скорости его движения 0,2...0,5 м/с. В этих условиях размораживание длится 24...30 ч.

Быстрое размораживание осуществляют в паровоздушной среде при ее температуре 20...25 ^оС, относительной влажности 85...90% и скорости движения 1...2 м/с. Продолжительность размораживания в этом случае составляет 12... 16 ч.

После окончания размораживания мясо обмывают водопроводной водой температурой: для полутуш и четвертин говядины и бараньих туш не выше 25 °С, для свиных полутуш не выше 35 ^оС; подвергают 10-минутной выдержке для стекания воды, зачищают загрязненные места, взвешивают и транспортируют в накопители сырьевых цехов.

Предназначенное для промышленной переработки размороженное мясо допускается выдерживать перед разделкой на подвесных путях накопительных камер при температуре (4 ± 1) °С и относительной влажности воздуха не менее 85% в течение не более 8 ч.

Вследствие нарушения структуры мышечных волокон в процессе замораживания и последующего хранения и выделения ферментов во внешнюю среду интенсивность катализируемых ими реакций при повышенной температуре размораживания может быть весьма различной. Это обстоятельство следует учитывать при определении условий нагревания мяса, замороженного в парном состоянии, так как не исключена возможность развития в мышечной ткани посмертного окоченения, если замороженное сырье хранилось кратковременно. Важным показателем является микробиологическая загрязненность размороженного продукта, поскольку активизация микрофлоры, сохранившей жизнеспособность при замораживании и хранении, а также воздействие ферментов могут привести к резкому ухудшению качества.