ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПРОДУКТОВ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ПРИ ХОЛОДИЛЬНОМ ХРАНЕНИИ

<

082414 2006 1 ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПРОДУКТОВ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ПРИ ХОЛОДИЛЬНОМ ХРАНЕНИИИзменения свойств продуктов при холодильном хранении обусловливаются происходящими в них процессами (физическими, химическими, биохимическими, микробиологическими, гистологическими и др.), которые в одних случаях улучшают потребительские свойства продуктов, а в других вызывают их порчу. Поэтому целью холодильной обработки и хранения продуктов является обеспечение благоприятного протекания первых (автолитические — в мясе, накопление Сахаров и пектолитические — в яблоках поздних сроков созревания и др.) и минимизация вторых (усушка, микробиологические, окислительные и др.).

В процессе холодильного хранения мяса решающую роль при его созревании играет протеолиз, который катализируется катепсинами — группой протеолитических ферментов, гидролизующих пептидные связи белков и полипептидов. Они сосредоточены в лизосомах, где находятся также гидролазы — дезоксирибонуклеаза, рибонуклеаза, кислая фосфатаза, эстераза, гликозидаза и др.

Лизосомы, как и другие клеточные органоиды, относятся к легко повреждаемым клеточным структурам. При этом ферменты органоидов обычно не теряют активности. При разрушении мембран лизосом они контактируют с соответствующими субстратами и катализируют их расщепление. Аналогично ведут себя и ферменты, входящие в состав мембран клеточных органоидов, например митохондрий и эндоплазматического ретикулума, хотя разрушение этих мембран приводит к расстройству функций ферментативных систем в целом. Вместе с тем, несмотря на сохранение активности каждым ферментом, нарушается строгая последовательность расположения ферментов, входящих в целостную структуру единых ферментных комплексов.

Митохондриальное окислительное фосфорилирование начинает нарушаться, как только работающие митохондрии вступают в контакт с разрушенными лизосомами, получая тем самым возможность реагировать с соответствующими структурами. Наблюдаемое на начальных стадиях автолиза мышечной ткани, повышение активности гидролиза сменяется путем ее снижением. Прежде всего, уменьшается активность кислой фосфатазы, затем дезоксирибонуклеазы и в последнюю очередь — катепсинов. Однако поведение этих ферментов при различных режимах холодильной обработки и хранения мяса трудно спрогнозировать вследствие значительного количества взаимовлияющих факторов и недостаточной их изученности. Так, уже в предубойный период животные подвергаются воздействию целого ряда различных по силе и времени стрессовых факторов (нарушение кормления, транспортирование. и др.), поэтому реакция клеточных структур также может быть различной. Вследствие этого в тканях животных уже в предубойный период может формироваться различный исходный ферментативный фон, от которого и будут зависеть дальнейшие интенсивность и направленность развивающихся в мясе биохимических и физико-химических процессов во время его обработки и хранения. Общее правило гласит, что с понижением температуры активность ферментов уменьшается.

Однако не все ферменты подчиняются этой зависимости. Некоторые полностью утрачивают активность при −20°С, тогда как другие ферментативные реакции протекают даже при −60°С. Таким образом, по мере понижения температуры вместо ожидаемого спада активности ферментов в отдельных случаях наблюдается ее повышение.

Ряд ферментов проявляет высокую активность при низких отрицательных температурах. Так, липаза и пероксидаза активны при −29°С, дегидрогеназа — ниже −21°С. Католиза, тирозиназа и пероксидаза более активны в замороженном продукте, чем в переохлажденном. Для этих ферментов существенное значение имеет происходящий при замораживании переход среды из жидкой фазы в твердую.

Особенности протекания ферментативных реакций с понижением температуры определяются также изменением физико-химических показателей среды и свойств растворенных веществ (вязкость и рН среды, степень ионизации групп ферментов и субстратов и др.)- Активность ферментов зависит и от продолжительности воздействия на них низких температур.

С одним из важнейших свойств мяса — нежностью тесно связана растворимость белков. Изучение растворимости белков при хранении мяса в охлажденном (2°С) и переохлажденном (-2°С) состоянии показало, что максимальная растворимость фибриллярных белков свойственна парному мясу. Сразу же после его охлаждения растворимость белков снижается. При этом в охлажденном мясе минимум растворимости белков приходится на первые-вторые сутки, а в переохлажденном — на четвертые-пятые сутки, что соответствует периоду максимального развития послеубойного окоченения. Растворимость белков охлажденного мяса при его хранении до 12 сут составляет 81-85% по отношению к растворимости белков парного мяса, а переохлажденного и хранившегося до 20 сут — 77-81%.

Физико-химические изменения мышечной ткани рыб при замораживании заключаются в дополнительном разрушающем воздействии на ткани кристаллов льда, а также в денатурации мышечных белков под действием солевых растворов, образующихся при вымораживании воды в тканях.

Данные экспериментальных исследований по определению растворимости мышечных белков рыб указывают на ее понижение при холодильной обработке, причем наибольшие изменения происходят в белках актомиозинового комплекса, а при длительном хранении — и в саркоплазматических белках. Постепенное понижение растворимости актомиозина отмечается при последующем после замораживания периоде холодильного хранения замороженной рыбы.

При холодильном хранении и замораживании чистых растворов миозина происходит агрегация молекул белка. Обычно этому процессу предшествует денатурация белка. Данные определения молекулярной массы, констант седиментации и скорости диффузии, образующихся при замораживании и холодильном хранении белковых частиц миозина свидетельствуют о структурных изменениях этого белка. По некоторым данным, в процессе холодильной обработки рыбы возможно не только понижение, но и повышение растворимости актомиозина. Так, в балтийской сельди растворимость актомиозина в мышечной ткани мороженой рыбы увеличивалась даже во время окоченения.

Во время хранения мяса создаются благоприятные условия для вторичного взаимодействия липидов с белками. Это происходит потому, что негативные ЛПК при хранении быстро разрушаются, структурная упорядоченность клеточных мембран утрачивается, пространственная розграниченность химических компонентов клеток нарушается. Во взаимодействие с белками вступают при этом как полярные и нейтральные жиры, так и продукты их распада и окисления. С липидами взаимодействуют также измененные, частично или полностью денатурированные белки и продукты их полимеризации. На образование вторичных ЛПК влияют температура, рН среды и другие факторы.

Взаимодействие между липидами и белками происходит в продуктах и при хранении в замороженном состоянии. Результаты исследования мяса и рыбы на содержание и стабильность ЛПК при хранении в замороженном состоянии показали, что процесс разрушения и образования липопротеидных комплексов имеет волнообразный характер. Кроме количества ЛПК, также волнообразно изменялись растворимость различных белковых фракций мышечной ткани, содержание сульфгидрильных и дисульфидных групп в белках, а также активность ряда ферментов.

Динамика изменения содержания аминокислот при хранении мяса, кроме их накопления в результате протеолиза, определяется также их распадом в результате декарбоксилирования и дезаминирования с освобождением аммиака. Активность оксидаз и декарбоксилаз, катализирующих эти реакции, наиболее высока у парного мяса и в начальный период охлаждения мяса, тогда как повышение активности катепсинов, вызывающее накопление аминокислот, происходит позднее, по мере высвобождения их из разрушающихся лизосом. Различием в скорости этих ферментативных процессов можно объяснить первоначальное понижение и последующее увеличение содержания свободных аминокислот в процессе хранения мяса.

Реакции декарбоксилирования аминокислот приводят к образованию аминов в мясе и рыбе, которые являются нестойкими соединениями и быстро разрушаются.

Качественный состав аминокислот в процессе хранения продукта определяется многими факторами и зависит от активности различных ферментов мышечной ткани, катализирующих протеолиз в целом и индивидуальные превращения аминокислот, от аминокислотного состава расщепляемых белков, их количества и степени атакуемости ферментами, изменении рН, температуры и других взаимосвязанных факторов.

Наиболее полно изучено в настоящее время изменение нуклеотидов (АТФ, АДФ, АМФ). По мере хранения мяса количество фосфорилированных нуклеотидов довольно быстро понижается, а гипоксантина возрастает. Скорость распада нуклеотидов зависит от температуры и продолжительности хранения. Спонтанный распад АТФ протекает до образования АМФ — относительно устойчивого продукта, дальнейшие превращения которого вплоть до образования гипоксантина катализируются целой группой ферментов.

Во время хранения мяса, птицы и рыбы происходят волнообразные изменения элементов окислительно-восстановительной системы, следствием чего является существенное снижение содержания аскорбиновой кислоты и увеличение количества ее окисленных форм — дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой. Аскорбиновая кислота предохраняет от окисления белки, содержащие HS-группы, которые определяют устойчивость последних к замораживанию. Сохраняемость аскорбиновой кислоты увеличивается с понижением температуры хранения.

В послеубойный период в парном мясе резко снижается количество кислорода, и его концентрационный градиент смещается в направлении от сосудов к тканям. Продолжающееся в послеубойный период (не более суток) поглощение кислорода клетками ткани без одновременной его подачи по сосудам приводит к понижению содержания окисленной формы миоглобина до 15% и повышению содержания восстановленной формы до 75%. В дальнейшем существенное снижение аэробного обмена вызывает уменьшение потребления кислорода клетками, однако в поверхностных слоях его содержание может возрастать вследствие диффузии из воздуха. С увеличением срока хранения начинает быстро увеличиваться количество метмиоглобина. Это происходит в результате денатурационных изменений белков, а также истощения окислительно-восстановительных систем мышечной ткани в целом.

Основными процессами, которые определяют изменения липидов при обработке и хранении мяса и жиров, являются гидролиз и окисление. Глубина и скорость изменения состава и свойств липидов в этих процессах играют первостепенную роль в формировании таких важных показателей качества мясных и жировых товаров, как цвет, запах и вкус. Процессы изменения липидов достаточно сложны, происходят они в результате химических, биологических и ферментативных превращений, часто протекающих параллельно, но приводящих, как правило, к образованию одних и тех же промежуточных и конечных продуктов (перекисей, свободных жирных кислот, альдегидов, кетонов, продуктов полимеризации и др.). Способность жиров соединяться с кислородом зависит от степени ненасыщенности жирных кислот, наличия сопутствующих веществ, являющихся активаторами или ингибиторами окисления, следов тяжелых металлов, тепла, света и т. д. При хранении некоторых продуктов способность липидов вступать в реакции усиливается вследствие замедления биохимических процессов, разрушения структуры клеток и появления в результате этого новых реагентов. Разнообразие реакций взаимодействия липидов с другими составными компонентами клеток по мере хранения продуктов возрастает, поскольку продукты ферментативного расщепления липидов реагируют с ними весьма специфично.

Скорость процессов гидролиза и окисления липидов определяется активностью липолитических ферментов, которая в значительной степени зависит от температуры. Так, интенсивность гидролиза уменьшается с понижением температуры хранения мяса. Установлено, что активность липолитических ферментов свинины ниже, чем рыбы, мяса крупного рогатого скота и домашней птицы, что объясняется видовыми различиями и функциональными особенностями исследованных мышц. Об интенсивности гидролиза судят главным образом по содержанию свободных (неэтерифицированых) жирных кислот (НЭЖК). Количество этих кислот в говядине, замороженной через 2 ч после убоя и хранившейся при −10, −18 и −30°С, увеличивается по-разному. Так, за 12 мес хранения при температуре −10°С содержание НЭЖК возросло в 21,6 раза по сравнению с исходным, при −18°С — в 13,5 и при −30°С -в 3,3 раза (определения были проведены на основании изменения кислотного числа жира). Известно, что НЭЖК — один из факторов, инициирующих процесс денатурации, установлена также тесная связь между ее интенсивностью и степенью накопления НЭЖК в белках рыбы, мяса и птицы.

Продукты окисления жирных кислот могут участвовать в образовании липопротеидных комплексов, которые, в отличие от комплексов белков с жирными кислотами, еще менее растворимы и устойчивы к гидролизу.

Образующиеся при окислении жирных кислот первичные и вторичные продукты вовлекают в этот процесс и другие компоненты мышечной ткани. Претерпевают изменения многие витамины, каротины, пигменты, ароматические вещества. Эти процессы приводят к изменению запаха, вкуса, цвета мяса и рыбы, понижению их биологической ценности.

При хранении в сливочном масле протекают физические, химические, биохимические и микробиологические процессы. Сливочное масло отличается от других жиров животного происхождения большим разнообразием входящих в его состав жирных кислот и высоким содержанием воды. В нем имеются в большом количестве насыщенные низкомолекулярные жирные кислоты, ненасыщенные жирные кислоты и вода (25% и более), в значительной степени определяющая консистенцию и стойкость продукта. В сливочном масле летней выработки больше естественных антиоксидантов и других биологически активных соединений. При хранении сливочного масла могут происходить нежелательные изменения, вызванные окислением молочного жира, которое обычно предшествует его гидролизу, но может происходить и одновременно.

Исследование качества масла, хранившегося при −10, −18 и −25°С в течение 7 мес, показало, что кислотное число, характеризующее глубину гидролитических процессов, выросло к концу хранения в 1,2–1,6 раза. При этом липаза, катализирующая процесс, отличалась высокой активностью при всех режимах хранения. В то же время интенсивность окислительных процессов, зависящая от активности липоксигеназы, замедлялась по мере снижения температуры. Нарастание перекисных соединений происходит неравномерно: в начале хранения их количество увеличивается, к четвертому месяцу — понижается, а к седьмому -вновь возрастает. Увеличение содержания перекисных соединений в первые месяцы хранения происходит за счет кислорода, проникающего через упаковку. По мере расходования и снижения содержания кислорода во внутреннем слое окисление замедляется. Нарастание перекисей может идти за счет кислорода, получаемого из оксидов. При этом может выделяться активный кислород, способный дальше окислять жирные кислоты с образованием перекисных соединений:

<

Гидролиз триглицеридов и фосфатидов протекает ступенчато: в начале расщепления образуются диглицериды, затем моноглицериды, при этом, чем меньше этерифицирован жир, тем быстрее он гидролизуется. Глицериды низкомолекулярных жирных кислот атакуются липазой легче, чем высокомолекулярных. Следовательно, в сливочном масле условия для интенсивного гидролиза и быстрого накопления НЭЖК достаточно благоприятны, причем, поскольку НЭЖК окисляются легче, чем их эфиры, ускоряется процесс окисления в целом.

Одним из наиболее часто встречающихся видов порчи сливочного масла является штафф. Штафф — это результат физико-химических изменений, внешне проявляющихся в появлении на поверхности масла темноокрашенного слоя с неприятным горьковатым или приторно-едким вкусом, своеобразным затхлым или гнилостным запахом. В основе этого явления развивающиеся на фоне обезвоживания поверхностного слоя масла процессы полимеризации глицеридов и окисления молочного жира. Интенсивность образования штаффа и степень его выраженности зависят от качества сырья, способа производства масла, условий и сроков хранения, упаковки. Скорость его образования велика, и при температуре −10°С штафф образуется уже через 2 недели.

При хранении свиного жира интенсивность процессов окисления в нем уменьшается по мере снижения температуры, а процессы гидролиза протекают относительно медленно. Интенсивность образования карбонильных соединений, содержание которых в целом и определяет изменение качества, в значительной степени зависит от предшествующих процессов образования НЭЖК и первичных перекисей.

Углеводы содержатся в животных тканях в незначительных количествах, но они легко расщепляются, наиболее активны в метаболическом отношении и особенно чувствительны к изменяющимся условиям функционального состояния мышечной ткани.

Распад углеводов в мышечной ткани в послеубойный период протекает весьма интенсивно: вначале он аналогичен прижизненному механизму окисления углеводов; по прекращении кровообращения и поступления кислорода к тканям окисление продолжается за счет кислорода миоглобина мышц. Этот кислородный резерв невелик, и в мышцах быстро наступает состояние кислородной недостаточности. В результате распад из аэробного переходит в анаэробный, который заканчивается образованием молочной кислоты и понижением рН мышечной ткани. В то же время превращения белков и жиров в этот период протекают с отставанием. Поскольку процессы биосинтеза белков, жиров и углеводов вследствие распада макроэргических соединений практически прекращаются (по этой же причине прекращается и аэробное окисление этих веществ), лишь способные к анаэробному расщеплению углеводы продолжают активно распадаться. Обусловленные превращениями углеводов быстро наступающие изменения рН мышечной ткани являются начальным звеном в последовательной цепи дальнейших превращений составных компонентов мяса.

2 КОМБИНИРОВАННЫЕ СПОСОБЫ ХОЛОДИЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ, ИХ СУЩНОСТЬ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА


 

 

Для холодильной обработки пищевых продуктов предназначено холодильное оборудование, которое в наибольшей степени отвечает современным производственным и технологическим требованиям.   Способы замораживания пищевых продуктов в зависимости от характера контакта с хладагентами можно разделить на следующие основные группы:

– воздушное замораживание;

– с использованием других охлаждающих средств.

Холодильное оборудование первой группы делится на холодильные камеры (или туннели), конвейерные холодильные аппараты (с ленточным или спиральным конвейером) и флюидизационные (с псевдоожиженным слоем замораживаемого продукта).

К холодильному оборудованию второй группы относятся: плиточные аппараты (с охлаждающими плитами), погружные аппараты (с охлаждающей жидкостью, в которую погружают замораживаемый продукт), криогенные (с охлаждающей криогенной жидкостью), а также аппараты для замораживания жидких продуктов.

Существуют и комбинированные способы охлаждения.

Воздушное замораживание. Большое распространение получило холодильное оборудование, в котором продукт замораживается с помощью воздуха (воздушные морозильные аппараты). Продукты размещают в охлаждаемом объеме так, чтобы они обдувались циркулирующим потоком воздуха. Циркуляция воздуха в холодильной камере обеспечивается вентиляторами воздухоохладителя.

Воздушные морозильные аппараты периодического действия работают циклами, с загрузкой и разгрузкой замораживаемого продукта вручную. К ним относятся холодильные камеры и туннели.

Существуют и более сложные модели воздушного холодильного оборудования непрерывного действия. Их используют для замораживания большого объема продуктов в течение длительного времени.

В воздушных морозильных аппаратах применяют различные схемы движения воздуха и замораживаемого продукта. Обычно используют горизонтальную подачу воздуха на продукт, но в ряде случаев применяют вертикальную, чтобы создать одинаковые условия для обдува продукта.

В холодильном оборудовании непрерывного действия потоки воздуха и направление перемещения продуктов могут быть параллельными, встречными или перекрестными. Две последние конфигурации чаще применяются в тех случаях, когда нагрев охлаждающего воздуха должен быть минимальным.

Способ размещения продукта и его подачи относительно воздушного потока зависит от их размера, формы и упаковки. Могут использоваться поддоны, люльки, тележки, крюки, конвейеры и т.п.

В воздушных морозильных аппаратах можно замораживать продукты различного типа, размера, формы и в разнообразной упаковке.

Основные достоинства такого морозильного оборудования заключаются в их простоте и гибкости, а также в том, что воздух — естественная для продуктов среда. Их недостатком является необходимость использования мощных вентиляторов, поскольку воздух имеет небольшую теплоемкость.

Кроме того, воздух поглощает влагу, испаряющуюся с поверхности продукта, что приводит к существенной потере массы замораживаемых неупакованных продуктов; также возможна деформация упакованных продуктов.

Важной проблемой воздушного холодильного оборудования является необходимость периодического размораживания испарителей. Этот процесс не только снижает производительность оборудования, но и создает опасность роста микрофлоры.

Новое решение проблемы отложения льда в холодильных установках воздушного типа предложила фирма Munters (Швеция). Фирмой создана система сорбционного типа для осушения воздуха, подаваемого в морозильную установку.

Как показала практика, использование сухого воздуха позволяет в 2-4 раза увеличить период работы морозильной установки до размораживания, что существенно повышает ее рентабельность.

Кроме того, подача сухого воздуха в холодильную установку создает в ней повышенное давление, препятствующее поступлению наружного влажного воздуха. Применение системы, осушающей воздух, эффективно и при размораживании холодильного оборудования, поскольку сухой воздух ускоряет высыхание поверхностей испарителей.

Морозильные камеры с естественным движением воздуха.  Этот вид холодильного оборудования (морозильная камера) представляет собой теплоизолированное охлаждаемое помещение, оборудованное охлаждающими батареями (испарителями без вентиляторов).

Морозильные камеры обычно используют для замораживания продуктов крупных размеров, когда интенсивность замораживания ограничивается толщиной продукта.

Продукт подвешивают или укладывают в виде штабеля на полу или полках стеллажа холодильной камеры. Воздух циркулирует над продуктом с минимальной скоростью.

К достоинствам морозильных холодильных камер с естественным движением воздуха относятся: универсальность; простота конструкции; небольшая интенсивность испарения влаги с поверхности; относительно небольшое потребление энергии. Вместе с тем следует отметить и ряд недостатков таких холодильных камер: скорость замораживания минимальна, присутствует нежелательная неоднородность поля температур по объему камеры, требуются значительные затраты ручного труда.

Морозильные камеры и туннели с интенсивным движением воздуха.  Морозильные холодильные камеры и туннели обычно используют для замораживания продуктов крупного и среднего размеров любой формы. Продукт размещают на полках тележек или подвешивают таким образом, чтобы он равномерно обдувался воздухом. В состав холодильного оборудования входят воздухоохладители с принудительным движением воздуха.  В туннельных морозильных аппаратах непрерывного действия обычно предусматривают конвейерную систему, обеспечивающую перемещение продукта по туннелю, его автоматическую загрузку и разгрузку. При туннельной заморозке воздух подается только в охлаждаемый объем, в котором движется продукт.

Для удобства заморозки продуктов загрузка большинства туннельных морозильных аппаратов непрерывного действия ограничивается продуктами одинакового размера и формы. Однако если в этом туннеле использовать лотки разных размеров, то возможно одновременное замораживание продуктов разных размеров.

Конвейерные морозильные аппараты. В конвейерных морозильных аппаратах продукты укладывают непосредственно на ленту конвейера или в металлические формы, и они перемещаются в охлаждаемом объеме с помощью конвейеров различного типа: цепного, лоткового, ленточного и др., непрерывно или циклически.

Наиболее широко распространены аппараты с непрерывно движущимся конвейером (ленточным, цепным и др.), так как они позволяют замораживать продукты различной формы, в упаковке и без нее, непрерывно и в автоматическом режиме. Скорость движения непрерывно работающего конвейера регулируется в зависимости от вида и размера продукта.

Имеются морозильные аппараты с несколькими конвейерами, расположенными друг над другом.

Спиральные конвейерные морозильные аппараты. Спиральные аппараты — это разновидность конвейерных морозильных аппаратов, в которых длинная непрерывная конвейерная лента располагается по спирали ярусами (до 50 ярусов в высоту). Сетчатая лента с продуктом, скользя по направляющим, движется по спирали вдоль вращающегося барабана, который приводит ее в действие за счет трения. Воздух в данном типе холодильного оборудования может циркулировать как горизонтально, так и вертикально. Такие морозильные аппараты применяют для замораживания упакованных и неупакованных продуктов, особенно кулинарных полуфабрикатов в составе крупных технологических линий.

Основные недостатки — это сложность конструкции и технического обслуживания холодильного оборудования, а также наличие ограничений по виду и форме продукта.

Флюидизационные морозильные аппараты. Это холодильное оборудование применяют в основном для замораживания продуктов с нежной консистенцией (например, ягод) или влажных продуктов (например, кусочки овощей или фруктов, мелкие креветки), которые смерзаются при замораживании, то есть продуктов, подлежащих так называемой индивидуальной быстрой заморозке.

Непременным условием получения такого замороженного продукта является непрерывное движение каждой частицы продукта во взвешенном состоянии. Это достигается с помощью воздуха, подаваемого вентиляторами через охлаждающие змеевики испарителя, а затем через слой продукта.

Плиточные морозильные аппараты. Плиточные морозильные аппараты состоят из совокупности параллельно установленных металлических плит,
охлаждаемых хладагентом, между которыми находится продукт. Плиты могут ограниченно перемещаться с помощью гидравлической системы, что требуется при загрузке и выгрузке продукта, а также для создания необходимого термического контакта с продуктом для его быстрого замораживания.  Чтобы избежать чрезмерной деформации продукта при сближении плит, устанавливают сменные ограничительные пластины с такой высотой, которая несколько меньше первоначальной толщины продукта или коробки с продуктом.   Плиты могут быть установлены как горизонтально, так и вертикально. В холодильном оборудовании с горизонтальными плитами продукт, упакованный в картонные коробки или металлические формы одинаковой толщины, загружают в пространство между раздвинутыми плитами. После загрузки всего аппарата плиты сдвигаются, незначительно деформируя продукт, и начинается режим замораживания. К недостаткам холодильного оборудования этого типа относится низкий уровень механизации погрузочно-разгрузочных работ.

К достоинствам плиточных морозильных аппаратов относятся: высокая скорость замораживания даже упакованных продуктов; замораживаемые продукты имеют постоянные форму и размер, что позволяет их без труда штабелировать, достигая при этом высокой плотности штабеля и устойчивости при последующей транспортировке; компактность; не слишком частое размораживание пластин; общая тепловая нагрузка и энергопотребление ниже, чем в воздушных холодильных установках (в связи с отсутствием вентиляторов и более высокой температурой кипения хладагента). К основным недостаткам плиточных морозильных аппаратов относятся: высокие капитальные затраты, а также ограничения по размеру и форме обрабатываемых продуктов.

Выпускаются и воздушно-плиточные морозильные аппараты. Продукты в этих моделях холодильного оборудования сначала замораживаются в противнях, помещенных на полки, представляющие собой полые плиты, внутри которых циркулирует хладагент.

Погружные морозильные аппараты. Традиционным способом замораживания является иммерсионный (погружением). При этом способе хладагент непосредственно контактирует с пищевым продуктом и, соответственно создаются лучшие условия для теплообмена между поверхностью продукта и хладагентом. Эта особенность обусловила ряд преимуществ этого способа по сравнению с воздушным холодильным оборудованием. Иммерсионный способ обеспечивает более высокую скорость замораживания и меньший уровень потерь в процессе замораживания и последующего оттаивания.

Погружные морозильные аппараты предназначены для замораживания продуктов, погруженных в охлаждающую неизменяющую свое фазовое состояние жидкость (водный раствор соли или гликоля). Заморозка продуктов может достигаться и путем орошения штучных упакованных продуктов. Продукт упаковывают так, чтобы не было взаимного загрязнения продукта и хладоносителя.   В этом холодильном оборудовании можно замораживать штучный продукт неправильной формы и значительной толщины (крупнокусковое мясо, птицу, рыбу). Хладоноситель охлаждается в испарителе, встроенном в корпус аппарата или размещенном отдельно от аппарата. Вместе с тем, иммерсионному способу присущи и некоторые недостатки, к которым, прежде всего, относится возможность проникновения хладагента в тело продукта. В качестве хладагента используют однокомпонентные водные растворы (обычно хлористого натрия) и двухкомпонентные, содержащие хлористый натрий и хлористый кальций.   Рассол можно охлаждать при помощи встроенных или выносных теплообменников, а также путем впрыскивания в раствор жидкого азота.

Фризеры. Жидкие и пастообразные продукты при наличии соответствующей тары можно замораживать в различных видах морозильных аппаратов. Однако есть холодильное оборудование, предназначенное специально для замораживания таких продуктов. Слой продукта замораживается на внешней или внутренней цилиндрической поверхности скребкового теплообменника-испарителя и непрерывно срезается ножами.   Например, жидкая смесь при производстве мороженого частично замораживается в виде тонкого слоя на внутренней цилиндрической поверхности испарителя, называемого фризером. Образующийся слой мороженого срезается ножами и поступает в середину фризера, где с помощью мешалки насыщается воздухом, и с температурой минус 4°С… минус 6°С поступает на фасовку.   Последующее замораживание (так называемая закалка) мороженого осуществляется, например, в морозильном аппарате с интенсивной циркуляцией воздуха.   Для замораживания полуфабрикатов с влажной поверхностью, паштетов или пастообразных продуктов используют барабанные морозильные аппараты, в которых замораживание продукта осуществляется на внешней стороне охлаждаемого барабана. За оборот барабана продукт замораживается, срезается ножом в верхней точке и поступает на разгрузочный конвейер.

Криогенные морозильные аппараты.  Криогенное замораживание может осуществляться иммерсионным способом или в потоке газов в морозильных аппаратах камерного или туннельного типа.  Криогенное холодильное оборудование предназначено для замораживания продуктов при непосредственном контакте с веществами, которые изменяют свое фазовое состояние (кипят, сублимируют) при криогенной температуре.   Для криогенного замораживания применяют также спирально-ленточные холодильные установки. Регулирование процесса в них осуществляют путем изменения объема подачи жидкого хладагента и скорости движения конвейера.   Наиболее широко распространенные криогенные вещества — это жидкие азот N2 и диоксид углерода CO2, которые безопасны при непосредственном контакте с пищевыми продуктами и инертны по отношению к материалам конструкции.    Ранее для замораживания использовались хладагенты (например, R12, R22), очищенные от нежелательных примесей. Благодаря низкой температуре кипения криогенных веществ при атмосферном давлении минус 196°С для жидкого N2 и минус 79 °С для жидкого CO2, достигается большая разность температур и вследствие этого высокая интенсивность теплопередачи от поверхности продукта.  Обычно в криогенных морозильных аппаратах замораживают продукты небольшой толщины, чтобы термическое сопротивление продукта меньше влияло на интенсивность его замораживания. Считается, что чем выше скорость замораживания, тем выше качество замороженного продукта, но следует иметь в виду, что последующее длительное хранение продукта сводит на нет это преимущество быстрого замораживания.

Холодильное оборудование с азотным замораживанием (азотные аппараты) получило более широкое распространение. В современных азотных аппаратах продукт замораживают в две стадии: сначала посредством газообразного азота, а затем с помощью жидкого. Это сокращает расход жидкого азота на замораживание продукта.  Аппараты, охлаждаемые CO2, применяют для замораживания многих видов продукта (мясо, птица, рыба, овощи, готовые блюда). При подаче жидкого CO2 в охлаждаемый объем образуются пар и твердая фаза в виде снега, которая осаждается и накапливается на поверхности продукта и внутренней поверхности конструкции.   Плотный слой снегообразного CO2 на поверхности продукта нежелателен, так как на границе контакта образуется газообразная прослойка, уменьшающая интенсивность теплопередачи. Поэтому в таких аппаратах продукт обычно замораживают при температурах выше минус 78 °С.   Для эффективного использования криогенного вещества и получения более равномерного температурного поля в объеме продукта потоки продукта и криогенного вещества обычно движутся в противоток, а температура выпускаемого в атмосферу газа поддерживается относительно высокой (от минус 50 до 0 °С).   Обычно жидкие N2 и CO2 транспортируют и хранят в сосудах при избыточном давлении. Чтобы сократить потерю хладагента при хранении, надо уменьшить теплоприток путем теплоизоляции и (или) охлаждения сосуда с криогенным веществом, с помощью холодильной установки.   При хранении жидкого азота суточные потери могут составлять до 1% от общего объема. Поскольку жидкий CO2 можно хранить при более высокой температуре, чем азот, то с помощью холодильной установки можно полностью исключить потерю CO2.  К основным достоинствам криогенных морозильных аппаратов можно отнести следующее: высокую скорость замораживания, достигаемую вследствие очень низких температур криогенных веществ; небольшую потерю массы и высокое качество замороженного продукта; простоту конструкции и эксплуатации; компактность; низкие капитальные затраты и энергопотребление; возможность быстрого монтажа и ввода в эксплуатацию.   Главный недостаток такого холодильного оборудования — большие затраты на расходуемые криогенные вещества. Для сокращения потери криогенного вещества в процессе замораживания применяют комбинированное замораживание продукта — сначала криогенным веществом, затем охлажденным с помощью холодильной установки воздухом.  Дело в том, что криогенным веществом в течение короткого промежутка времени можно заморозить поверхностный слой продукта, что обеспечивает минимальную потерю влаги и жесткость структуры замораживаемого продукта. Процесс замораживания завершается в аппарате с интенсивным движением воздуха.   Такой комбинированный процесс замораживания обеспечивает на первом этапе высокое качество продукта при небольшом расходе криогенного вещества, на втором небольшие эксплуатационные затраты.

ЗАДАЧА

 

Приведите данные по условиям замороженной птицы, применяемым методом замораживания и дополнительной обработки тушек, режимы и сроки хранения в торговой сети. Поясните, как влияют способы замораживания на качество продута и какие потери могут возникнуть при хранении замораживания птицы.

Ответ

Влияние замораживания на свойства мяса. При замораживании мяса птицы заметно изменяются его свойства: изменяется цвет поверхности тушки, снижаются вкусовые свойства, увеличиваются потери при приготовлении мяса. Уже при оттаивании из мяса птицы выделяется мясной сок как следствие повреждения мышечной ткани. Физико-химические исследования мяса показывают, что замораживание, хранение и последующее оттаивание вызывают частичное повреждение мышечных волокон и необратимые изменения мышечных белков.

Мышечные волокна повреждаются кристаллами льда, образующимися при замерзании воды в межволоконном пространстве и разрывающими их острыми гранями или раздавливающими между соседними кристаллами льда, т. е. механическим путем. Размер образующихся кристаллов льда определяется скоростью замораживания мяса: при медленном замораживании образуются крупные кристаллы льда и повреждения мышечных волокон при замораживании более глубокие по сравнению с быстрым замораживанием, когда образуются мелкие кристаллы льда.

После замораживания и последующего оттаивания в мясе заметно активизируются мышечные ферменты. В несколько раз увеличивается активность цитохромоксидазы. Увеличение активности мышечных ферментов как следствие разрушения клеток при замораживании мяса является настолько характерным, что по величине активности цитохромоксидазы можно точно определить, было мясо ранее замороженным или нет.

Скорость замораживания определяется свойствами, температурой и скоростью движения теплоносителя (величиной теплоотдачи), линейными размерами тушки. Чем ниже температура замораживания, выше скорость движения теплоносителя и меньше размеры тушки, тем выше скорость замораживания. Поэтому низкая температура замораживания является одним из основных и обязательных условий быстрого замораживания и образования мелких кристаллов льда. Однако во время хранения мяса при более высокой температуре возможен рост крупных кристаллов при сокращении числа мелких, происходит перекристаллизация льда. Поэтому важно не только заморозить мясо при низкой температуре, но и хранить его также при низкой температуре, избегая даже кратковременного ее повышения.

Скорость замораживания мяса, или, точнее, характер кристаллообразования льда, существенно влияет и на денатурационные изменения мышечных белков мяса. При медленном замораживании кристаллы льда образуются в межволоконном пространстве.

По мере их роста из мышечных волокон диффундирует вода, расходуемая на образование льда, концентрация солей во внутриклеточной жидкости мышечного волокна возрастает настолько, что это вызывает денатурационные изменения белков. Этот процесс является необратимым, так как денатурация белков сопровождается их коагуляционными превращениями. При образовании более крупных кристаллов льда большее количество воды идет на их образование, соответственно выше концентрация солей, что вызывает более глубокие превращения белков.

При быстром замораживании мелкие кристаллы льда образуются не только в межволоконном пространстве, но и внутри мышечных волокон. При этом концентрация солей во внутриклеточной жидкости существенно не увеличивается.

Изменение окраски поверхности тушки также зависит от характера кристаллообразования. Крупные кристаллы, образующиеся при медленном замораживании, хорошо пропускают свет, который, проходя через кожу и подкожный слой, поглощается темной мышечной тканью, что делает всю тушку более темной. Мелкие кристаллы льда, образующиеся при быстром замораживании, отражают большую часть падающего на тушку света, отчего темная мышечная ткань не просматривается и поверхность тушки имеет светлую матовую окраску. При сверхбыстром замораживании птицы в жидком теплоносителе при очень низкой температуре поверхность становится бело-кремового цвета, заметно отличающегося от естественной окраски поверхности тушки. При средней скорости замораживания, например, на воздухе при температуре —20 °С окраска поверхности мороженых тушек становится бежево-коричневой, иногда с темно-красным оттенком, особенно при замораживании крупной птицы. При быстром замораживании тушек на воздухе при температуре —35 °С и скорости циркуляции воздуха 3 м/с окраска поверхности тушек остается близкой к естественной.

Глубина изменений белков, вызванных замораживанием мяса, зависит от его состояния. Мясо, замороженное в состоянии посмертного окоченения (через 4 ч после убоя), во время оттаивания выделяет большее количество мясного сока по сравнению с замороженным в парном состоянии (через 15 мин после убоя) или замороженным после разрешения посмертного окоченения (через 24 ч после убоя). При замораживании мяса в состоянии посмертного окоченения из-за низкой водосвязывающей способности такого мяса замерзает большее количество воды и как следствие во внутриклеточной жидкости образуется более высокая концентрация солей, что вызывает более глубокие денатурационные изменения белков.

Количество мясного сока, вытекающего при оттаивании мороженых тушек, определяется глубиной тех повреждений, которые возникли в мышечных волокнах во время замораживания и хранения, и в не меньшей степени зависит от количества поглощенной воды во время обработки птицы, особенно во время охлаждения погружением в воду. Потери от собственно замораживания составляют примерно 1—3 % (в зависимости от условий обработки), а потери, обусловленные поглощением воды при охлаждении погружением, могут достигать 10% и более. В среднем потери при размораживании птицы, которую охлаждали погружением в воду, составляют: для кур — 7,8%, уток — 4,6, индеек — 3,8 %.

Потеря мясного сока при оттаивании влияет на изменение вкусовых свойств мяса. Охлажденное мясо по сравнению с мороженым оценивается как более ароматное, вкусное и особенно как более нежное и сочное. Мороженое мясо значительно чаще оценивают как жесткое, сухое, безвкусное. Особенно заметно снижаются вкусовые свойства мяса, замороженного в состоянии посмертного окоченения.

Замораживание мяса на воздухе. Практически все мясо птицы, вырабатываемое в мороженом виде, замораживают на воздухе. Замораживание в охлаждающих жидкостях, например этиленгликоле, растворе хлорида кальция, хладоне, имеет положительные стороны (значительно более высокая теплоотдача от мяса к теплоносителю, двухсторонняя теплопередача по объему тушки со стороны поверхности и со стороны внутренней полости и соответственно значительно более быстрое замораживание, обеспечивающее сохранение качества свежего мяса), но из-за сложности технического исполнения (сравнительно с замораживанием на воздухе) используется в основном в экспериментальных или опытных работах.

Замораживание на воздухе осуществляют в морозильных аппаратах, туннелях и камерах с принудительной циркуляцией воздуха со скоростью движения 0,5—5 м/с и в камерах с естественной циркуляцией воздуха со скоростью до 0,3 м/с. С технологической стороны замораживание в морозильных аппаратах, в туннелях и камерах с принудительной циркуляцией воздуха предпочтительнее. При этом увеличиваются коэффициент теплоотдачи, скорость замораживания птицы.В морозильных агрегатах и туннелях с принудительной циркуляцией быстрее замораживается неупакованная птица. В туннелях птицу загружают на этажерках (тележках), где ее размещают на полках. Продолжительность замораживания остывших тушек кур, цыплят, цыплят-бройлеров, уток и утят в морозильном аппарате и туннелях составляет 2,5—4 ч. При этом обеспечивается высокое качество мороженой птицы.

Однако в промышленных условиях редко замораживают неупакованную птицу. Охлажденную или остывшую птицу упаковывают в ящики и направляют на замораживание. В последнем случае заметно ухудшаются условия теплообмена, что приводит к увеличению продолжительности замораживания, но несколько уменьшаются затраты ручного труда на упаковывание птицы. Кроме того, условия труда при упаковывании охлажденной или остывшей птицы лучше, чем при упаковывании мороженой: ее можно сформовать, более плотно и ровно уложить в ящики, процесс проводят при положительной температуре.
В камерах холодильника ящики размещают на деревянные рейки штабелями в шахматном порядке или на поддоне и прокладывают между ними деревянные бруски. Между штабелями оставляют свободные промежутки не менее 100 мм, а между штабелем и стеной камеры — не менее 300 мм. Такие ящики с птицей укладывают и в туннелях, если там не предусмотрены тележки или конвейер для их транспортирования.

На замораживание может поступать парная, остывшая или охлажденная птица (зависит от принятой технологии на предприятии). При отсутствии условий для замораживания птицы в воде лучше ее замораживать в парном состоянии. При низкой температуре замораживания (не выше —23 °С) и принудительной циркуляции воздуха мороженое мясо сохраняет хорошую водосвязывающую способность, нежность и сочность парного мяса. Замораживать мясо в остывшем состоянии, когда мясо может еще находиться в состоянии посмертного окоченения, по возможности следует избегать. Лучше мясо подвергнуть двухстадийному замораживанию, т. е. на первой стадии тушки охладить до 0 °С, а на второй — заморозить.

При замораживании мяса, упакованного в полимерную пленку (или пакеты из нее), продолжительность замораживания из-за ухудшения условий теплообмена несколько увеличивается, но при этом полностью исключаются потери при замораживании. В случае замораживания мяса, взвешенного на весах, и вкладывания в пакет этикетки с указанием массы тушки весь последующий учет осуществляют по этикеткам, что является удобным и экономичным.
Продолжительность замораживания мяса птицы (температура в толще грудной мышцы должна быть не выше 8 °С) зависит от температуры мяса, поступившего на замораживание, условий замораживания, загрузки холодильных емкостей и т. д. В среднем продолжительность замораживания птицы, упакованной в деревянные ящики (без упаковки в пленку), составляет: в камерах с естественной циркуляцией воздуха при замораживании кур, цыплят, цыплят-бройлеров — 40—49 ч, уток и утят — 44— 48 ч, индеек и гусей — 70—72 ч, в камерах с принудительной циркуляцией воздуха при замораживании кур, цыплят, цыплят-бройлеров — 20—22 ч, уток и утят — 20—30 ч, индеек и гусей — 38—41 ч. Продолжительность замораживания в ящиках упакованной в пленку птицы на 5—10 % больше.

После замораживания птицы, упакованной в ящики, ее перемещают в камеру хранения мороженого мяса, где ящики устанавливают в штабеля с промежутками между ними 100 мм. Нижние ящики или поддоны ставят на деревянные рейки или поддоны. Между ящиками рейки обычно не ставят. Штабеля с ящиками должны отстоять от стен на 300 мм. Вдоль камеры, в середине, оставляют проход шириной 1,2—1,5 м или 2,5 м, если загрузка и выгрузка ящиков механизированы.

Птицу, замороженную в неупакованном виде и замороженную в полимерной пленке или в пакете, если ее замораживали в индивидуальной упаковке, упаковывают в ящики.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

  1. Головкин Н.А. Холодильная технология пищевых продуктов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984 . – 280 с.
  2. Лашутина Н.Г. Холодильная техника в мясной и молочной промышленности. – М.: Агропромиздат, 1989 г.– 176 с.
  3. Никитин Б.И. Справочник технолога птицеперерабатывающей промышленности. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 320 с.
  4. Рогов И.А., Забашта А.Г., Казюлин Г.П. Общая технология мяса и мясопродуктов. М.: Колос, 2000 г., 367 с.
  5. Соколов А.А. Физико-химические и биохимические основы технологии мясопродуктов. М.: Пищевая промышленность, 1965 г. – 490 с.
  6. Шавра В.М. Основы холодильной техники и технологии. –М.: Дели принт, 2004. – 272 с.
  7. Цуранов О.А., Крысин А.Г. Холодильная техника и технология. – СПб.: Питер, 2004. – 448 с.
<

Комментирование закрыто.

MAXCACHE: 0.98MB/0.00037 sec

WordPress: 22.1MB | MySQL:119 | 2,251sec