В ходе технологических процессов получения и переработки мяса ис­пользуют различные внешние воздействия: термическую обработку, ультраз­вук, инфракрасный и высокочастотный нагревы, обработку давлением. Эф­фективность этих процессов зависит от физических характеристик сырья.

Большинство приборов контроля мяса и мясных продуктов основаны на измерении их физических показателей.

Плотность мяса зависит от содержания в его составе жировой ткани и кости. Средняя плотность обезжиренного мяса около 1070, жировой ткани 950-970, кости 1130-1300 кг/м³ в зависимости от содержания в ней плот­ного вещества.

Прочностные свойства зависят от вида, упитанности, сорта мяса и ме­няются в процессе технологической обработки. Предел прочности при ра­стяжении мышечной ткани составляет (10-20) • 10⁵ Па, коллагеновых воло­кон (2000-6500)) • 10⁵ Па, эластиновых волокон (1000-2000) • 10⁵ Па. На­пряжение среза сырой свинины лежит в пределах (1,3-1,9) • 10⁵ Па, после варки возрастает до (2,7-4,7) • 10⁵ Па.

Теплофизические свойства. Наиболее важными теплофизическими свойствами мяса являются теплоемкость, коэффициент теплопроводности, температуропроводность и энтальпия (теплосодержание).

Термофизические показатели мяса зависят от содержания влаги и жира.

Удельная теплоемкость мяса также зависит от его состава, в частности от содержания воды. Величины удельной теплоемкости [ДжДкг-К) ] некоторых мясопродуктов при температуре выше криоскопической точки сос­тавляют: говядина (при влажности 75 %) — 3,8 • 10³, свинина (при влажности 40 %) — 2,0 • 10³, мясо птицы (при влажности 74 %) — 3,3 • 10³, жир говя­жий наружный (при влажности 1 %) — 3,4 • 10³, шпик свиной (при влажности 3 %) - 4,3 • 10³.

Коэффициент теплопроводности [Вт/(м*К)] при температуре выше криоскопической точки равен для говядины (влажность 75 %) — 0,488, для свинины (влажность 40 %) — 0,330, для жира говяжьего наружного (влаж­ность 7 %) — 0,203 — 0,237, для свиного шпика (влажность 3 %) — 0,186.

Температуропроводность мяса (скорость изменения температуры в мясе при нагревании или охлаждении составляет (0,1100—0,1250) • 10‘⁶ м²/с. Она, как и коэффициент теплопроводности, зависит от химического состава мяса. Температуропроводность значительно возрастает после размораживания мяса.

Энтальпия (теплосодержание) мяса, как и других пищевых продуктов, при любых температурах зависит от влагосодержания W. Энтальпия мяса (кДж/кг) при температуре t_M (°С) от 0 до 30 °С может быть рассчитана по фор­муле:

Электрофизические свойства описываются комплексной диэлектриче­ской проницаемостью е = е'- jе", где е'— действительная часть, называемая диэлектрической проницаемостью, прямо влияющей на количество энергии, которая может быть запасена в материале в форме электрического поля; е” — мнимая часть, называемая фактором потерь, является мерой того, сколько энергии может рассеять материал в форме тепла; j = V-T

Мясо, как объект с точки зрения его поведения в электромагнитном по­ле, представляет собой гетерогенную смесь диэлектриков (чистые белки, жи­ры, углеводы, вода) и проводников (водные растворы солей), что затрудняет изучение и математическое описание его свойств.

Величины е' и е" зависят от частоты излучения, температуры и состава мяса.

Значения е и е" максимальны при низких частотах. С увеличением ча­стоты они резко уменьшаются. Наиболее полно электрофизические характе­ристики мяса и мясопродуктов исследованы для СВЧ-диапазона.

Изменение температуры от 0 до 30 °С не вызывает изменений в диэлек­трических характеристиках мяса. С повышением температуры, когда проис­ходит перераспределение влаги за счет денатурации белков и дальнейшей потери влаги тканями мяса, значение диэлектрических характеристик изме­няется: е' уменьшается, а е" увеличивается, достигнув максимума при 60 °С, а затем с дальнейшим повышением температуры уменьшается.

Одним из определяющих факторов химического состава мяса, суще­ственно влияющих на его диэлектрические характеристики, является влаж­ность.

Зависимость диэлектрических характеристик от влажности тканей мяса в связи с разнообразием форм связи в материале носит сложный характер. Для расчета зависимостей е'и е" от W используют эмпирические формулы. При изменении влажности от 30 до 80 % значения е'и е"мышечной ткани мяса увеличиваются.

Увеличение жирности мяса приводит к уменьшению г и е". Подобное изменение диэлектрических характеристик происходит и с изменением плотности тканей мяса.

Удельная электрическая проводимость мяса (См/м) в зависимости от со­держания жира при различной температуре колеблется в пределах: 0 °С—0,3; 20 °С - 0,5-0,6; 70 °С - 1,2-1,4; 100 °С - 1,6-1,9.

Электрофизические свойства мяса широко используются при обработке мяса токами высокой и сверхвысокой частоты.

Оптические свойства. Мясо и мясопродукты в связи со сложностью микроструктуры имеют большую оптическую плотность.

Для технологических целей наиболее часто используют термора­диационные характеристики мяса и мясопродуктов.

К ним относятся величины, характеризующие свойства материала по­глощать, отражать или пропускать падающее извне излучение, а также из­лучать энергию.

Эти величины называют соответственно коэффициентами поглощения, отражения, пропускания.

Оптические характеристики могут быть спектральными и интегральны­ми. В первом случае они характеризуют явления, происходящие при опре­деленной волне излучения , во втором — для длин волн  Для аналитических целей используют спектральные характеристики, для инже­нерной практики — интегральные.

Как и все физические характеристики, оптические свойства зависят от ко­личества и состояния воды в мясопродуктах. Для воды характерно значитель­ное поглощение и небольшое рассеивание излучения по всему ИК-спектру, что является следствием энергии и формы связи влаги с материалом. Боль­шое значение имеет также фазовое состояние воды. Оптические характери­стики зависят от длины излучения.

Оптические свойства мяса играют важную роль в оценке цветности. По отражению поверхности образца можно определить интенсивность окраски мяса и мясных продуктов. Для определения цвета мяса используют спектро­фотометры. Измерение коэффициентов отражения при длинах волн 627, 635 и 650 нм дает возможность установить образование миоглобина, ухудшаю­щего окраску мяса.

Пропускательная и отражательная способность мяса и мясопродуктов для интегрального потока ИК-излучения, наиболее используемая в практи­ке, представлена в табл. 8.8 и 8.9.

Акустические свойства. Основными характеристиками акустического поля являются частота колебаний, скорость звука, амплитуда, волновое и удельное акустическое сопротивление среды, звуковое давление, интенсив­ность звука.

Неоднородность в строении мышечных волокон мяса ведет к различно­му поглощению звука отдельными элементами, т.е. наблюдается анизотро­пия затухания звука.

Поглощение звука в жидкостях обусловлено вязкостью среды, а также теплопроводностью. Распространение звуковых волн в среде сопровождает­ся потерями на рассеивание, которые внешне проявляются в повышении температуры среды.

Показатели поглощения и глубина проникновения для некоторых жи­вотных тканей при обработке частотой 1 МГц приведены в табл. 8.10.

Коэффициент поглощения зависит от частоты ультразвукового поля: линейно возрастает с увеличением частоты независимо от вида ткани, а при облучении суспензий линейно возрастает с увеличением концентрации. Анизотропия поглощения ультразвука особенно сильно проявляется у тка­ней, состоящих из чередующихся слоев с различными свойствами (шкура, жировые прослойки и др). В этом случае затухание акустической энергии зависит от направления ультразвука — вдоль или поперек слоев.

Акустические характеристики различных животных тканей представле­ны в табл. 8.11.