Холодильное консервирование пищевых продуктов. Общие положения

Минимальные значения величины рН мышечной ткани, достигнутые в ходе автолиза мяса, зависят в значительной мере от условий содержания животных, стресс-факторов при транспортировании, предубойной выдержке и убое скота, влияющих на прижизненный распад гликогена. Интенсивность гликогенолиза зависит от температурного режима охлаждения.

0пределяющее значение для таких качественных характеристик мяса, как консистенция и сочность, имеет состояние миофибриллярных белков. В ходе развития посмертного окоченения мышечной ткани при охлаждении мяса, связанного с ассоциацией миозина с актином и, как следствие, сокращение длины саркомеров, увеличивается жесткость мяса и понижается его гидратация. Улучшение качественных характеристик мяса связано с частичной диссоциацией актомиозинового комплекса и протеолитическим распадом белков саркоплазмы и миофибрилл за счет протеаз, активность которых зависит от степени их выхода из лкюсом и величины рН.

Деструктивные изменения миофибрилл при хранении охлажденного мяса зафиксированы на электрограммах, установлена прямая зависимость между степенью распада миофибрилл и изменением усилий среза. Интенсивность деструкции миофибрилл разных мышц при хранении охлажденного мяса неодинакова.

На  изменение состояния мышечных белков значительно влияет темп понижения  температур на первой стадии охлаждения. При быстром понижении температур говядины, баранины и мяса птицы наблюдается развитие так называемой “холодной контрактации", приводящей к увеличению жесткости мяса, малоустраняемой при его длительном хранении. Указанное явление не выражено при хранении свинины. Развитие холодной контрактации обусловлено спецификой изменений состояния миофибрилл при быстром охлаждении мяса сразу же после убоя. Быстрое понижение температуры мышечной ткани приводит к нарушению действия кальциевого насоса в результате инактивации системы, регулирующей уровень АТФ в саркоплазматическом ретикулуме, энергия распада которой обеспечивает перенос ионов Кальция против градиента концентраций.. Массированное выделение ионов кальция из саркоплалмати-ческого ретикулума стимулирует АТФ-ную активность миозина и распад АТФ саркоплазмы, что приводит к образованию поперечных мостиков между актином и миозином. Вследствие высокого содержания АТФ в мясе в начале автолиза объем процессов, вызывающих образование актомиоэина, велик.

Повышение жесткости мяса при быстром охлаждении связано также с ингибированием процессов автолиза. Для того чтобы избежать холодной контрактации, предлагают выдерживать мясо после убоя при 10...15 *С и течение 10...12 ч. В этих условиях не нарушается действие кальциевого насоса до момента распада активной массы АТФ. Энергия оставшейся АТФ недостаточна, чтобы вызвать значительную контрактацию мышечного белка. Однако температурный режим может способствовать росту микробиологической обсемененности.

Хранение  мышц при повышенных температурах сопровождается распадом миозина, что хорошо коррелирует с изменение усилий среза. Различия в изменении состояния миофибриллярных белков при разных режимах охлаждения сказываются также на атакуемости белков протеолитическими ферментами.

Учитывая  различия в темпе понижения температур по объему, можно полагать, что степень  выраженности холодной контрактации в периферических слоях будет большой.

В настоящее  время зависимость качественных характеристик мяса от условий охлаждения активно изучается. Имеющиеся данные убедительно свидетельствует о том, что применение электростимуляции позволяет ускорить ферментативные процессы и избежать холодной контрактации.

2 3. Изменение свойств мяса и  мясопродуктов

На качество мясе и мясопродуктов в период охлаждения и последующего хранения существенно влияет взаимодействие с внешней средой, что приводит к возникновению тепло- и влагообмена и окислению лабильных компонентов кислородом воздуха. Испарение влаги с поверхности неупакованных продуктов сопровождается потерей массы - усушкой.

Потери влаги в процессе холодильной обработки зависит от вида мяса, его количественного и качественного состава, условий охлаждения и последующего хранения. Их можно рассчитать по следующей формуле;

DG=[a/Gпр r][(i_n-ic) /c_p- (t_пр-t_c)]F_t,

где DG - усушка (относительная масса испарившейся влаги); a- коэффициент теплоотдачи, Вт/(м*К),   G_w - масса продукта,  кг; г - удельная теплота парообразования, кДж/кг; i-разность энтальпий воздуха у поверхности продукта и в окружающей среде, кЛж/кг; с, - теплоемкость воздуха, кДж/(кгК);  t - температура продукта и окружающей среды, *С; F – площадь поверхности охлаждения, м²; t - Продолжительность охлаждения, с.

В процессе охлаждения и последующего хранения изменяется цвет мышечной - ткани мяса, что связано с изменением концентрации миоглобина в поверхностном слое в результате испарения влаги и развитием реакции его оксигенации и окисления.  В первые дни хранения мясо приобретает яркую окраску из-за взаимодействия пигмента с кислородом и образования оксимиоглобина. Дальнейшее хранение сопровождается потемнением поверхности мяса вследствие увеличения концентрации пигмента и образования метмиоглобина за счет окисления железа гема. Этому процессу способствует конфирмационные изменения глобина, вероятность развития которых возрастает, благодаря повышению концентрации солей в поверхностном слое и смещению рН в кислую сторону.

Наряду с  окислением гемовых пигментов контакт продукта с кислородом воздуха приводит к окислению липидов. Развитие окислительных процессов стимулируется накоплением свободных жирных кислот в результате ферментативного распада эфирных связей, протекающего с заметной скоростью с самого начала хранения мяса. Интенсивность окисления липидов значительно возрастает за счет каталитического воздействия окисленной формы миоглобина.

2.4. Условия охлаждения

Интенсивность теплоотдачи во внешнюю среду  наряду с прочими условиями зависит от размеров и конфигурации охлаждаемого объекта. Учитывая особенность формы полутуш, определяющее влияние на темп охлаждения имеет толщина ребер. Скорость охлаждения находится в прямой зависимости от теплопроводности тканей. Так как теплопроводность жировой ткани при плюсовых температурах примерно вдвое меньше теплопроводности мышечной ткани, то чем жирнее мясо, тем продолжительнее охлаждение. С учетом влияния упомянутых факторов продолжительность охлаждения близка для говяжьих и свиных полутуш. Для бараньих туш она меньше на 25%, для тушек птицы - вдвое меньше.

Мясо и мясопродукты охлаждают в воздушной или жидких средах водой или рассолами. Распространенной и универсальной средой охлаждения является воздух.  При охлаждении в воздухе возможны потери массы в результате испарения влаги и окислительные превращения жира и миоглобина. Указанные изменения можно свести к минимуму при использовании покрытий. Положительно оценивается охлаждение мяса и мясопродуктов при избыточном давлении в вакууме (мясной фарш).

Скорость охлаждения продукта с помощью жидкой среды значительно выше,- чем воздушной, из-за большего коэффициента теплоотдачи. Продукты охлаждаются погружением в жидкую среду или орошением жидкостью. При охлаждении продукта в жидкости потерь массы т наблюдается. Однако такой способ охлаждения мяса приводит к увлажнению поверхности, вследствие чего срок хранения продукта значительно сокращается. Кроме того, при этом методе охлаждения продуктом поглощается жидкость, что ухудшает товарный вид и качество мяса благодаря извлечению из мышечной ткани белковых и экстрактивных веществ. В последнее время имеет место тенденция применения бесконтактного охлаждения мяса и мясопродуктов, путем предварительного помещения их в водонепроницаемые пленки, в том числе термоусадочные, и под вакуумом. В этом случае исключается непосредственный контакт поверхности мяса с, жидкостью и создаются условия для более быстрого охлаждения мяса и мясопродуктов без ухудшения качества.  Указанный способ применяют при охлаждении тушек птицы и субпродуктов.

Для охлаждения продуктов в воздушной среде важнейшими регулируемыми параметрами является температура, скорость движения воздуха и контролируемая влажность. Быстрое доведение температуры продукта до уровня, неблагоприятного для развития микрофлоры, обеспечивает повышение eго стабильности и выгодно в экономическом отношении, так как способствует понижению усушки и увеличению коэффициента использования холодильных емкостей. Эти обстоятельства и лежат в основе современных направлений совершенствования технологии холодильной обработки.

Продолжительность (в с) охлаждения полутуш мяса в камерах определят по формуле:

t =0, 0965 [(с₀dr)/aпр] [(t_ш –t_c)/ (t_кон-t_c)]

где с₀ - удельная теплоемкость мяса, Дж/(кгК); d- толщинa бедренной части, м; r-плотность мяса,  кг/м*; а_пр -  приведенный коэффициент теплоотдачи от поверхности охлажденного мяса,  Вт/(м*К); t_e - средняя температура в камере за цикл охлаждения.

Повышение интенсивности охлаждения при прочих равных условиях можно достигнуть в результате увеличения перепада температуры продукта и среды, а также скорости ее движения. В этой связи в технологической практике намечается для охлаждения мяса применять воздух с температурой значительно ниже криоскопической. Воздействие этих температур ограничено и производится в начале процесса охлаждения мяса, что обеспечивает предотвращение льдообразования. После достижения на поверхности мяса криоскопической температуры последующее, доохлаждение осуществляют при температуре близкой к криоскопической, т.е. темперируют мясо.

Преимущества этого способа охлаждения обусловлены сокращением длительности процесса, снижением усушки,  лучшими микробиологическими показателями мяса, обусловленным быстрым прохождением температурного оптимума (20,„36 *с) развития подавляющего большинства присутствующих в мясе микроорганизмов.

2.5. Способы и технические средства  охлаждения

Охлаждение  мясопродуктов в основном осуществляется в воздушной и жидких средах. В воздушной среде охлаждают мясо и субпродукты; в жидкой среде путем орошения или погружения - колбасные изделия и птицу.  В последнее время начинает получать распространение еще один способ охлаждения, в котором отвод теплоты осуществляется за счет скрытой теплоты фазового перехода части влаги,  содержащейся в продукте,  закипающей при значительном снижении давления окружающей среды.  Такой способ применяется для охлаждения плодов,  рыбы,  творога. В мясной промышленности вакуумное  охлаждение пока не получило должного развития, хотя и были проведены интересные исследования по вакуумному охлаждению фарша перед созреванием (О.А.Якушвев).  В то же время в вакуумных аппаратах,  используемых,  например,  для массирования и посола мяса, процесс вакуумного охлаждения является сопутствующим и обеспечивает снижения температуры продукта, что обеспечивает более высокое качество мясопродуктов.

Способы охлаждения мяса и мясных продуктов. Мясные полутуши охлаждают в воздушной среде различными способами:

одно-, двух-,  и трехстадийным,  а также программным. Конечная температура полутуш в центре  их бедренной части должна быть равна 1 *С..  Одностадийное охлаждение мясных полутуш осуществляют в воздушной среде при температуре 0*С и ниже при ее принудительной циркуляции. Для говяжьих полутуш - температура воздушной среды может быть понижена до минус 2 *С, а свиных - до минус 5 *С..Скорость движения среды составляет 0,5...0,8 мм/с.. При этом продолжительность процесса охлаждения говяжьих и свиных полутуш в среднем составляет 24... 14 ч. Способы двух- и трехстадийного, а также программного охлаждения мясных полутуш относят к более совершенным способам холодильной обработки и предусматривают применение переменных параметров воздушной среды   Стадии охлаждения полутуш могут осуществляться в одной или разных камерах, при этом на первой стадии свиные полутуши охлаждают в воздушной среде при температуре -10   -12 *С в течение 1,5 ч,  на второй стадии - при температуре -5,..-7 *С в течение 2 и при доохдаждении (с целью равномерного распределения температуры по толщине  полутуш) температура поддерживается на уровне 0 *С в течение6…8 ч. На первой и второй стадиях скорость движения воздуха составляет 1,„ 2 м/с, а при доохлаждении превышает 0,5 м/с.

При охлаждении говяжьих полутуш температура на первой стадии поддерживают не ниже -8 *С, а при доохлаждении О *С. Скорость движения воздуха также равна 1,2 м/с, а при охлаждении – не более 0,5 м/с.

При двух- и трехстадийном охлаждении мясных полутуш потери массы сокращаются на 20...3О % вследствие сокращения продолжительности процесса, по сравнению с одностадийным способом охлаждения.

При программном охлаждении говяжьи полутуши вначале обра6атывают при температуре от - 4 до минус 5 *С и скорости движения воздушной среды w = 4.5 м/с, а затем при переменной или постоянной температуре (t = 0 *С) и переменной скорости движения, изменяющейся по заданной программе от начальной до 0,5 м/с.

Известен также способ охлаждения мясных полутуш в воздушной среде, перенасыщенной водяным паром. При этом охлажденный и перенасыщенный паром воздух, подаваемый в камеру охлаждения, смешивается с внутренним, образуя туман. Капельки влаги при соприкосновении с теплой поверхностью полутуш испаряются. Коэффициент теплоотдачи при таком охлаждении возрастает в 2...3 раза вследствие использования эффекта испарительного охлаждения поверхности мясных полутуш. В данном случае достигается сокращение продолжительности процесса на б..8 ч. по сравнению с одностадийным охлаждением, а потери массы уменьшаются на 0,5...0,8 %, Схемы установок, реализующих данный способ приведены на рис.

В последнее  время  начинает внедряться способ охлаждения мяса и мясопродуктов под избыточным давлением охлажденного воздуха, при таком способе охлаждения температуру воздуха в камере (автоклаве) поддерживают в пределах от 0 до 2 *С, а избыточное давление в пределах 0,1...0,35МПА. Установлено, что при охлаждении мяса, мясных и других продуктов под избыточным давлением охлажденного воздуха в указанных пределах потери их массы уменьшаются до 40 % и более, а продолжительность процесса сокращается, благодаря повышению теплофизических параметров сжатого влажного воздуха.

При охлаждении тушек птицы в условиях принудительной циркуляции воздухе температуру поддерживают на уровне 0 *С при скорости его движения до 4 м/с. Охлаждение тушек птицы воздухом после обработки водой позволяет ускорить процесс вследствие использования эффекта испарения пленки воды, находящейся на поверхности тушек. Наибольшая эффективность охлаждения тушек птицы достигается при охлаждении их в смеси воды со льдом при незначительной циркуляции воды. Лед применяют в количестве 0,6...0,8 кг на 1 кг воздуха. Однако при охлаждении водой из-за прямого контакта-продукта с теплоносителем происходит оводнение его наружных слоев, вымывание экстрактивных веществ и повышенная бактериальная обсемененность. Последнее привело к запрету использования охлаждения птицы в ледяной воде в странах ЕС.