13.1. ОХЛАЖДЕНИЕ ПРОДУКТОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Для плодов, ягод и овощей охлаждение и хранение в охлажденном состоянии – самый надежный и распространенный способ консервирования, в основе которого лежит

применение холода для поддержания оптимальных значений температуры, относительной влажности воздуха и воздухообмена.

Хранение свежих плодов и овощей основано на принципе биоза (поддержание жизнедеятельности за счет естественного иммунитета). Процессы, происходящие в плодах и овощах на всех этапах жизненного цикла, имеют общебиологическую природу, а процессы, протекающие в период хранения, в значительной степени являются продолжением этих процессов. Однако имеется и принципиальное различие: во время роста наряду с распадом органических веществ происходит активный их синтез, причем процессы синтеза преобладают над процессами распада, а в хранящихся плодах и овощах наблюдается главным образом распад веществ с выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности клеток.

При охлаждении и хранении таких продуктов нужно максимально снизить интенсивность биохимических, микробиологических и физико-химических процессов, поддерживая жизнеспособность и естественный иммунитет на минимальном уровне. С этой Целью температуру продуктов снижают от исходной до низшей границы физиологической устойчивости, зависящей от видовой (генетической) их особенности.

Режим хранения продукции устанавливают на основе изучения ее свойств, продолжительности хранения, вида упаковки и др. Дополнительные методы консервирования (озонирование, пищевые покрытия, МТС, РГС и др.) позволяют существенно пробить срок хранения при сохранении качества. Особое значение для сохранения качества плодоовощной продукции имеет скорость ее охлаждения сразу после уборки на поле, в саду. Внедрение технологии предварительного охлаждения плодов и овощей в полевых условиях позволяет организовать для этой продукции единую холодильную цепь «от поля до потребителя».

Холодильная обработка – один из основных способов сохранения качества ягод, плодов и овощей. Однако ее преимущества используются не полностью, причем это относится в первую очередь к начальному этапу – предварительному охлаждению, обеспечивающему благодаря быстрому понижению температуры сокращение потерь от порчи и усушки.

Предварительное охлаждение плодов и овощей представляет собой процесс быстрого понижения их температуры от начальной (после уборки урожая) до требуемой при последующих технологических операциях (транспортировании, краткосрочном или дли- тельном хранении). При немедленной реализации продукции (поле – прилавок) необходимость в холодильной обработке отпадает.

Эффективность предварительного охлаждения связана с положительным влиянием его на факторы, определяющие сохранность продукции. Чем быстрее понизится температура плодов и овощей после сбора, тем продолжительнее будет период хранения их в холодильнике и выше качество. Предварительное охлаждение позволяет снизить интенсивность дыхания плодов и овощей и связанных с ним биохимических процессов, предотвратить значительные потери массы и развитие фитопатогенных микроорганизмов. Показано, что «один день» жизни растительных клеток плодов при температуре 25 °С равен двум дням при температуре 15 °С, четырем – при 10 °С, восьми – при 4 °С и шестнадцати – при 0°С.

Охлаждение непосредственно после сбора обеспечивает сохранение пищевой и биологической ценности продукта, его вкусовых качеств, товарного вида и в конечном итоге повышает рентабельность транспортировки, последующего хранения и реализации продукции.

Быстроохлажденные плоды и овощи дольше сохраняют устойчивость к возбудителям болезней, развитие же самих возбудителей (бактерий, плесневых грибов, дрожжей) при быстром охлаждении значительно замедляется. В результате сокращаются потери плодов и овощей от перезревания, усушки, заболеваний и порчи. При этом увеличиваются сроки холодильного хранения яблок, груш, винограда на 1 – 1,5 мес, косточковых на 0,5 мес, ягод на неделю и более, овощей (в зависимости от вида и сорта) от нескольких недель до нескольких месяцев.

Преимуществом предварительного охлаждения является и то, что при загрузке в камеры хранения охлажденной плодоовощной продукции возможны единовременное заполнение всего их объема и создание наиболее оптимального и стабильного температурного режима уже на начальных этапах хранения. Это обеспечивается быстрым отводом теплоты от поступающей продукции еще до ее размещения на хранение. При загрузке плодов на хранение отдельными партиями без предварительного охлаждения высокая нагрузка на компрессорное холодильное оборудование сохраняется в течение всего периода загрузки (10 сут и более) и продолжается в течение 3 сут после нее. Продолжительное нахождение продукции при температуре выше оптимальной отрицательно сказывается на ее качестве, а дозагрузка неохлажденных партий нарушает созданный температурный режим, может вызвать появление конденсата на поверхности ранее загруженной и уже охлажденной продукции, увеличивает ее порчу и потери массы.

При транспортировке предварительно охлажденной продукции создается стабильный температурно-влажностный режим, обеспечивающий сокращение потерь от порчи на 3 – 12 % и увеличение выхода стандартной продукции по прибытии в места назначения на 10 – 25 %. В развитых странах предварительному охлаждению подвергают более 50 % плодоовощной продукции.

Существуют различные способы предварительного охлаждения: в потоке воздуха; в потоке воздуха, обусловленном разностью давлений; жидкостное (гидроохлаждение) ледяной водой орошением или погружением; снегование; вакуумное в специальных вакуумных охладителях; комбинированное. По скорости наиболее эффективно вакуумное охлаждение, затем гидроохлаждение, снегование и воздушное охлаждение. Однако наибольшее распространение получил воздушный способ в разных модификациях. Воздушный способ охлаждения может применяться:

• в обычных камерах холодильного хранения при средней скорости движения воздуха 1–1,5 м/с и умеренной кратности циркуляции 30–40 объемов/ч;
• тоннельных камерах предварительного охлаждения или камерах другого типа при сравнительно больших скоростях движения воздуха (3–4 м/с) и повышенной кратности его циркуляции (60–100 объемов/ч);
• специальных аппаратах интенсивного охлаждения воздухом при повышенных скоростях движения (до 5 м/с) и значительной кратности его циркуляции (до 150 объемов/ч). Эффективность предварительного охлаждения продуктов в значительной степени определяется его способом и режимом. Обилие видов и сортов плодоовощной продукции, специфические Условия ее выращивания определяют разнообразие режимов предварительного охлаждения.

Важную роль в установлении режима предварительного охлаждения играет неодинаковое у плодов и ягод замедление послеуборочного созревания и старения. Замедление созревания наблюдайся в большей степени у плодов, чем у ягод. При значительном снижении интенсивности дыхания в предварительно охлажденных плодах накапливается меньше неорганического фосфора, что косвенно свидетельствует о более существенном снижении энергетической активности дыхания. В плодах после предварительного охлаждения медленнее, чем в ягодах, уменьшается содержание протопектина и задерживается размягчение ткани. Замедляются также накопление красящих веществ и возрастание сахарокислотного индекса, определяемого снижением содержания органических кислот.

Установлено, что для ягод с низкой устойчивостью к возбудителям и быстрым старением тканей определяющим моментом в установлении режима предварительного охлаждения являются быстрота и степень ингибирования микрофлоры. Для долгохранящихся и некоторых малолежких плодов важное значение имеют степень замедления послеуборочного дозревания и стабилизация устойчивости к возбудителям. При этом эффект ослабевает по мере увеличения степени зрелости плодов. Воздействие предварительного охлаждения сильнее сказывается на товарном качестве плодов технической зрелости, чем потребительской. Интенсивность дыхания некоторых плодов в стадии технической зрелости после охлаждения уменьшается в 4 –5 раз. Во время кратковременного хранения и транспортирования практически не изменяется содержание органических кислот, пигментов, сохраняется высокая плотность ткани.

Режим охлаждения характеризуется конечной температурой продукта, продолжительностью периода охлаждения при регламентируемом температурно-влажностном режиме, скоростью потока охлаждающей среды, кратностью ее циркуляции, системой воздухораспределения и др.

Важным элементом технологии предварительного охлаждения является допустимая продолжительность времени между сбором продукции и началом ее охлаждения. Для большинства ягод, плодов и овощей охлаждение необходимо проводить в короткие сроки после сбора. Так, для земляники этот период составляет 1–4 ч, а его увеличение до 6–7 ч приводит к возрастанию общих потерь при хранении в 2–5 раз. При этом в землянике, охлажденной в короткий срок после сбора, стабилизируется содержание витамина С и Р-активных соединений. Охлаждение зрелых томатов в течение 1–4 ч после сбора сокращает их потери в 1,5–2 раза. При сокращении времени нахождения персиков в саду после сбора с 24 до 10 или 4 ч потери массы от усушки сокращаются соответственно в 2 или 4 раза, а перезревших плодов – в 4 или 9 раз.

Для общего результата важна также продолжительность доохлаждения ягод до конечной температуры хранения. При одинаковой продолжительности предварительного охлаждения ягод (3 ч) увеличение периода доохлаждения с 2 до 15 ч обеспечивает прирост выхода стандартной продукции к концу хранения на 5–10 %. У яблок увеличение периода доохлаждения до 130–150 ч обеспечивает увеличение выхода стандартной продукции до 12–15%. Такой эффект связан с тем, что при быстром темпе предварительного охлаждения возникает несбалансированность реакций, которые катализируют ферменты, имеющие различный температурный оптимум. Результатом такой несбалансированности является накопление ряда промежуточных соединений, по-разному вовлекаемых в обмен веществ, и вследствие этого его общее нарушение. Одним из таких нарушений является снижение энергетической эффективности дыхания, которое меньше проявляется в медленно доохлаждаемых после быстрого предварительного охлаждения ягодах и плодах. Наиболее стремительно все эти процессы протекают в косточковых плодах и ягодах.

Предварительное охлаждение косточковых плодов и ягод рекомендуется проводить быстро. Поскольку для косточковых плодов и ягод характерны интенсивное дыхание, короткие сроки послеуборочных процессов перезревания, ослабленная устойчивость к возбудителям заболеваний, они уязвимы для микробиологической порчи. Кроме того, велики потери от усушки и перезревания при повышенных температурах хранения. Для сокращения потерь косточковые плоды и ягоды рекомендуется перед транспортированием охлаждать до следующих температур: вишню, черешню, абрикосы – 3°С; персики, землянику – 4°С; сливы – 7 °С. В результате такого охлаждения сроки последующего хранения при температуре около 1 °С увеличиваются: земляники и малины – до 10 дней; черной смородины, крыжовника – до 20; белой и красной смородины – до 45; вишни, черешни и слив – до 25–90 дней.

При отсутствии камер предварительного охлаждения процесс осуществляют в камерах действующих холодильников. За период не более 1–2 сут после сбора урожая температуру продукции в зависимости от вида доводят до +1... -1 °С. Путем интенсификации можно сократить время воздушного охлаждения до 16–80 мин, а применяя гидроохлаждение, еще более ускорить процесс.

Разработаны режимы гидроохлаждения: для черешни 1–2 °С, абрикосов 2–4 °С, слив 3–6 °С. Обработка может проводиться как методом погружения, так и орошения. При использовании гидроорошения в воду, как правило, добавляют антисептические вещества (беномил, сантоквин и др.) во избежание микробиологического обсеменения всей продукции.

Для семечковых плодов, винограда, цитрусовых и некоторых Других плодов, у которых интенсивность дыхания ниже, а устойчивость к микроорганизмам больше, темпы предварительного охлаждения можно замедлить. При этом важное значение имеет степень зрелости продукции. Так, зрелые яблоки в зависимости от сортовых и других особенностей охлаждают до 0–5°С, а незрелые – до 7–9 °С с последующим понижением температуры каждые 15–20 дней на 1–2°С.

Предварительное охлаждение винограда проводят воздухом до температуры 2–8°С с последующим доохлаждением в камере хранения. При этом снижаются в несколько раз потери от порчи и увеличивается выход стандартной продукции.

Предварительное охлаждение овощей применяют как перед транспортированием, так и перед хранением.

Для большинства овощей требуется быстрое охлаждение, так как при дыхании они выделяют довольно значительное количество теплоты. Продолжительность охлаждения в зависимости от применяемого способа составляет от нескольких минут до нескольких часов или суток.

Воздушное охлаждение плодов и овощей проводят перед краткосрочным или длительным хранением в специализированных холодильных камерах или туннелях до температуры 2–15 °С в соответствии с особенностями растительного сырья. Продолжительность охлаждения составляет от 3–5 до 80–100 мин и более. Зеленую фасоль и огурцы охлаждают и хранят при температуре 5 и 9 °С в течение соответственно 20 и 9 дней. Цветная капуста при 0°С сохраняется 30–40 дней, а сладкий перец при температуре до 2°С – до 35 дней.

Режимы предварительного охлаждения овощей воздухом зависят от их зрелости и назначения. Так, незрелые томаты рекомендуется охлаждать медленно – в течение 96 ч до температуры 8 °С, а при последующем хранении периодически (два-три раза) повышать температуру до 20 °С (каждый раз в течение 3 сут), что обеспечивает ровное дозревание томатов и улучшает их качество. Для зрелых плодов эффективно быстрое понижение температуры до 0 °С, в результате потери сухих веществ снижаются в три раза и увеличивается срок хранения на 4–7 сут.

На основе опыта перевозок скоропортящихся продуктов Международным институтом холода разработаны общие рекомендации по температурным режимам загружаемой в холодильный транспорт овощной продукции. Так, огурцы перед перевозкой охлаждают до 10–15°С, перец – 7–10, дыни – 4–10, капусту– 0–8, зелень – 0–10°С.

Влажность воздуха поддерживают на уровне 85–90 %, что позволяет снизить потери массы и обеспечить длительное хранение овощей.

Установлено, что повышение влажности до 98–100 % в период охлаждения и хранения положительно сказывается на сохраняемости моркови, репы, брюквы, свеклы, сельдерея, цветной и брюссельской капусты и др. При этом уменьшаются потери массы, сохраняется тургор тканей, а в некоторых случаях снижается выделение пектолитических ферментов микроорганизмами, что замедляет размягчение тканей.

Стабильное поддержание высокой относительной влажности при такой же стабильности температурного режима исключает подмораживание и выпадение конденсата на поверхности овощей, позволяет существенно удлинить период их хранения. Высокая относительная влажность в сочетании с модифицированной газовой средой позволяет на 30–40 % увеличить выход стандартной продукции.

Поддержание высокой относительной влажности особенно важно при охлаждении и хранении зелени и листовых овощей. Для сохранности овощей при краткосрочных перевозках эффективны снегование или пересыпка чешуйчатым льдом. Это позволяет при отсутствии более совершенных средств поддерживать высокую влажность и одновременно способствует быстрому охлаждению продукции.

В целях сокращения потерь массы и более быстрого охлаждения (3–30 мин) для некоторых овощей (морковь, капуста и др.) применяют гидроохлаждение до температуры 0–5°С. Продолжительность охлаждения зависит от вида продукции, начальной и конечной его температур и способа гидроохлаждения. Наиболее широко применяют метод гидроорошения, когда продукция в таре движется по конвейеру в туннеле и орошается холодной водой под давлением через распылительные форсунки.

Для предупреждения развития фитопатогенных микроорганизмов в условиях повышенного увлажнения в воду добавляют антисептики.

Более эффективен и широко применяем для охлаждения овощей, имеющих большую поверхность испарения, вакуум-испарительный метод. Суть его в том, что в условиях разрежения (для овощей 798–930 Па) происходят вскипание и испарение влаги с поверхности (частично из клеток) овощей и за счет выделения скрытой теплоты испарения продукт быстро охлаждается (по всему объему партии за несколько минут). Преимущество метода – пригоден и для затаренной продукции в транспортную упаковку, недостаток – потери массы продукта составляют 1,5–2,5 %, что ограничивает ассортимент продуктов, подвергаемых вакуум-испарительному охлаждению. Метод малопригоден для таких овощей, как томаты, огурцы, зеленый перец, морковь.

Для сокращения потерь массы продукта может применяться гидровакуумное охлаждение путем распыления влаги.

Использование вакуумной обработки ограничивается тем, что удаляются не только пары воды, но и газы, что существенно сказывается на протекании биохимических и физиологических процессов в тканях. При этом мягкое вакуумирование способствует торможению созревания, так как оно связано лишь с улучшением газообмена.

Резкое многократное вакуумирование, напротив, приводит к Ускорению биохимических процессов. В этом случае главным действующим фактором является резкое повышение давления (сброс вакуума) – переход от более низкого давления к высокому, что вызывает микротравмирование тканей, а это, в свою очередь, стимулирует раневые реакции, следствием которых является ускорение созревания.

При комбинированном охлаждении продукты могут сначала подвергаться вакуумному охлаждению до температуры 10–15°С, а затем доохлаждаться воздухом в холодильной камере хранения. Это позволяет быстро снять тепловую нагрузку в начальный период охлаждения.

Вакуумное охлаждение широко используют за рубежом для охлаждения грибов, листовой зелени, салата и т.д. в промышленных масштабах.

13.2. ОХЛАЖДЕНИЕ ПРОДУКТОВ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Поскольку из всех потребляемых продуктов животного происхождения наиболее важным и ценным является мясо, рассмотрим происходящие в нем процессы более подробно.

В послеубойный период в мясе происходят автолитические изменения, обусловленные действием тканевых ферментов. Сразу после убоя преобладающим становится процесс созревания, который протекает под влиянием содержащихся в мясе биологически активных соединений.

Физико-химические изменения мяса в процессе созревания

Процесс созревания состоит из двух фаз (стадий): в первой – посмертное окоченение – преобладают процессы окоченения мышц; во второй происходят размягчение мышечной ткани и накопление продуктов, формирующих потребительские свойства мяса. На этой стадии мышечные белки подвергаются различной степени денатурации и протеолиза. Продолжительность каждой стадии зависит от условий холодильной обработки и хранения продуктов животного происхождения.

Рассмотрим первую стадию. Мясо, полученное сразу после убоя животного (парное), в течение первых 3 ч обладает высокой влагопоглотительной и влагоудерживающей способностью, которая и обусловливает его нежную консистенцию после тепловой обработки. В парном мясе содержится значительное количество гликогена, аденозинтрифосфорной (АТФ), креатинфосфорной (КФ) кислот. Белки миозин и актин не связаны друг с другом, развариваемость коллагена соединительной ткани очень высокая (около 23 % его содержания), количество связанной влаги 80–90 % общего содержания воды в мясе. Мышечные волокна в первые 2–Зч после убоя набухшие.

Через 4–6 ч после убоя наступает посмертное окоченение, которое начинается с мышц конечностей и сердца, выполняющих при жизни животного наиболее напряженную работу. Окоченение протекает неодинаково и зависит от температуры, возраста и упитанности животного. В период посмертного окоченения значительно изменяются физико-химические свойства мяса. Жесткость, а соответственно и сопротивление разрезающему усилию возрастают в два раза. Наблюдается уменьшение количества связанной воды, а также способности к гидратации. Такое мясо наименее пригодно для кулинарной обработки, поскольку имеет неудовлетворительные аромат и вкус и малоустранимую при тепловой обработке жесткость.

Посмертное окоченение имеет общебиологическую природу и единую для всех животных направленность процессов: распад гликогена, КФ и АТФ; ассоциация актина и миозина в актомиозиновый комплекс; изменение гидратации мышц.

Вследствие прекращения доступа кислорода в клетки затухает аэробная фаза энергетического обмена, в которой происходит ресинтез мышечного гликогена, и остается лишь анаэробная фаза – распад гликогена (гликолиз), который происходит путем фосфорилирования с участием АТФ. Из-за отсутствия кислорода в тканях (естественного акцептора протонов и электронов в условиях аэробного расщепления углеводов) акцептором протонов и электронов в анаэробных условиях становится пировиноградная кислота, которая восстанавливается при этом до молочной.

Анаэробные процессы распада гликогена, накопления молочной кислоты и снижения величины рН заканчиваются в мясе в основном через 24 ч хранения при 4°С; рН мышечной ткани при этом уменьшается с 7,0 до 5,8–5,6. Это оказывает тормозящее действие на развитие гнилостных микроорганизмов.

Содержание молочной кислоты и величина рН – важные показатели качества мяса. От них зависят стойкость его при хранении и ряд физико-химических показателей, определяющих технологические и потребительские свойства (влагоемкость, количество влаги, выделяющейся при тепловой обработке, и мясного сока при размораживании). По мере снижения величины рН создаются более благоприятные условия для действия мышечных катепсинов, что имеет большое значение для последующего созревания мяса.

В мышцах здоровых, упитанных, отдохнувших животных содержится до 0,8 % гликогена, а в мышцах утомленных и истощенных его меньше, молочная кислота накапливается слабо и рН не превышает 6,2–6,5.

Распад гликогена, протекающий после убоя животного, никогда не доходит до конца, и независимо от конечной величины рН (а она не может быть ниже 5,5) и продолжительности послеубойного хранения в мясе сохраняется некоторое его количество. При этом кроме фосфорилирования происходит амилолитический распад гликогена в мышечной ткани, которому подвергается около 10 % его общего количества. На первых стадиях автолиза отмечено лишь незначительное образование мальтозы, глюкозы и других продуктов амилолитического распада гликогена. На более глубоких стадиях окоченения (после 24 ч) распад гликогена идет именно по этому пути.

В организме животного КФ и АТФ наряду с гликогеном являются своеобразными аккумуляторами энергии, которая используется в процессах мышечного сокращения. Наиболее богаты КФ интенсивно работающие скелетные мышцы. Сразу после убоя происходят быстрый распад КФ и адекватный ему ресинтез АТФ, уровень которого сохраняется до быстрой фазы окоченения. Распад АТФ протекает медленнее, чем КФ. Одновременно происходит ресинтез АТФ в связи с распадом гликогена. До тех пор пока имеется запас гликогена, не может произойти полный распад АТФ, поэтому мышечная ткань не переходит в состояние окоченения. Когда содержание АТФ достигает критической концентрации, наступает фаза окоченения. Через 12 ч после убоя распадается до 90 % первоначального содержания АТФ.

Непосредственно после убоя миозин связан в комплекс с ионами калия, магния, кальция, а также с гликогеном и АТФ. Диссоциация комплекса, вероятнее всего, происходит в результате накопления молочной кислоты и снижения рН. Калий, магний и кальций освобождаются из комплексных соединений. Свободный ион кальция вызывает сближение миозина с Ф-актином, происходят образование актомиозина и активирование миозиновой АТФ-азы. При этом АТФ теряет неорганический фосфат, а освобождающаяся энергия макроэргическои связи используется на перемещение актиновых протофибрилл относительно миозиновых. Миофибриллы начинают укорачиваться, что является результатом втягивания нитей актина между нитями миозина. Образуется комплекс актомиозина, и происходит дальнейшее сокращение миофибрилл: внешне это выражается в посмертном окоченении мышечной ткани. Процесс образования актомиозина в результате взаимодействия актина с миозином сопровождается снижением числа свободных гидрофильных центров в их молекулах в результате взаимной блокировки активных групп белков. Уровень гидратации последних резко снижается.

После убоя мышечная ткань находится в состоянии очень высокой гидратации. В течение одних суток хранения наблюдается сильное падение способности мышечной ткани прочно удерживать воду. Минимум гидратации и максимум жесткости мяса совпадают по времени.

По мере перехода мышц в стадию окоченения растворимость белков резко уменьшается и достигает минимума на стадии максимального окоченения. Растворимость белков снижается при приближении значения рН к изоэлектрической точке мышечных белков. Кроме того, вследствие распада АТФ в процессе окоченения белки находятся в состоянии плотной сетчатой структуры, и их экстрагирование снижается. Уменьшение растворимости белков может быть обусловлено и буферным связыванием воды в результате конформационных изменений актина при переходе его из глобулярной формы в фибриллярную. Происходящая при этих превращениях полимеризация актина уменьшает его удельную поверхность и, следовательно, количество гидрофильных групп, способных взаимодействовать с водой. В результате снижения влагоудерживающей способности мышечной ткани уменьшается выход мяса и изделий из него при тепловой обработке.

Таким образом, в посмертном окоченении мышц решающая роль принадлежит сократительным белкам мышечной ткани, образующим прочные белковые комплексы, которые придают мясу повышенную жесткость, плотность, снижают его водоудерживающую способность.

С понижением температуры хранения задерживаются наступление и окончание первой фазы созревания мяса в связи с замедлением скорости биохимических процессов, протекающих в мышечной ткани. Так, если при 16–18 °С говядина находится в состоянии окоченения сутки, то при 0 °С – двое суток. При медленном охлаждении мяса происходит более глубокий процесс окоченения, чем при ускоренном, так как быстрее распадается гликоген и увеличивается содержание молочной кислоты.

В период развития окоченения не наблюдается существенного разрушения структурных элементов мышечного волокна. Лишь через сутки заметны изменения в строении ядер. Соединительная ткань между мышечными пучками немного отслаивается. Впоследствии обнаруживаются признаки разрушения структуры саркоплазмы. Все это свидетельствует о начале созревания.

На второй стадии созревания мяса – размягчение мышечной ткани и накопление продуктов, формирующих потребительские свойства мяса, – происходит ряд изменений его свойств, обусловленных углублением автолиза, в результате которых мясо приобретает хорошо выраженные аромат и вкус, становится мягким и сочным, более влагоемким и доступным действию пищеварительных ферментов по сравнению с мясом в состоянии посмертного окоченения.

Вторая стадия созревания наступает через двое суток хранения мяса при низких положительных температурах, процесс этот связан с изменением состава и состояния основных компонентов мяса. В этом процессе исключительно велика роль ферментов, потому что от их активности зависят общее направление и скорость протекания процессов распада при хранении мяса. Под действием целой группы гидролитических ферментов – протеаз, гидролаз, липаз и др. – белки начинают подвергаться ферментативному гидролитическому расщеплению – протеолизу.

Характер изменений в мясе под действием ферментов можно проследить на примере гидролазы и липазы. В клетках различных тканей гидролазы находятся в специальных субмикроскопических образованиях (мешочках, окруженных тонкой мембраной), получивших название лизосом. При созревании мяса мембраны лизосом разрушаются и гидролазы получают свободный доступ ко всем химическим компонентам клеток – так начинается процесс автолиза (растворение или разрушение) тканей. Сразу после убоя животного липиды мяса подвергаются воздействию мышечных липаз. Оптимум их действия лежит в слабощелочной среде (рН 7,3 – 7,5). Чем больше запасы гликогена в мышцах, тем интенсивнее его распад и значительнее понижение рН тканей. По мере распада гликогена активность мышечных липаз уменьшается.

В результате протеолиза миофибриллярных белков при созревании мяса увеличивается количество N-концевых групп вследствие разрыва пептидных связей в белках фракции миозина, что приводит к уменьшению жесткости мяса.

Установлено, что улучшение консистенции мяса обусловлено не только разрушением поперечных связей актомиозинового комплекса и ограниченным протеолизом миофибриллярных белков, но и дезинтеграцией z-пластинок саркомеров.

На второй стадии созревания растворимость белков вновь увеличивается, но не достигает значений растворимости белков парного мяса, что объясняется необратимостью начавшегося при созревании мяса процесса их денатурации. На растворимость белков мышечной ткани существенно влияет происходящее при созревании мяса перераспределение ионов Са, Mg, Zn.

Процесс гидратации белков имеет положительную корреляцию с нежностью мяса.

В тканях мяса уже после непродолжительного хранения увеличивается содержание свободных жирных кислот, а также ди- и моноглицеридов – продуктов неполного гидролиза триглицеридов.

В течение некоторого времени в тканях может продолжаться окисление жирных кислот, в основном низкомолекулярных. Процессы окисления (дегидрирования) в анаэробных условиях, которые создаются в тканях сразу после убоя животных, из-за недостатка акцепторов водорода активно не развиваются. Процесс останавливается на стадии образования гидрокси- и кетокислот, превращающихся под действием тканевых декарбоксилаз в кетоны, которые обладают неприятным специфическим запахом и могут вызвать порчу продукта. По мере понижения температуры ферментативные процессы расщепления липидов замедляются.

В изменении потребительских достоинств мяса важную роль играют количество и состояние компонентов соединительной ткани. В процессе созревания степень превращений различных компонентов мяса неодинакова, поэтому при равных условиях нежность разных отрубов одного животного, а также одинаковых отрубов разных животных оказывается различной. Нежность мяса, содержащего значительное количество соединительной ткани, относительно невелика, и требуется более длительное его созревание. У молодых животных и птицы этот процесс протекает быстрее, чем у старых. Автолитические изменения в мясе больных и усталых животных менее глубоки и выражены, чем в мясе здоровых и отдохнувших. С увеличением нежности мяса наблюдается улучшение его вкусовых и ароматических свойств.

Сырое созревшее мясо имеет слегка кисловатый запах, аромат не ярко выражен. Приятные вкус и аромат оно приобретает после тепловой обработки, во время которой вещества, участвующие в формировании этих свойств мяса, подвергаются сложным превращениям – распаду с образованием новых соединений. Вкус и аромат вареного мяса и бульона улучшаются по мере накопления в сыром мясе свободных аминокислот, моносахаридов, продуктов распада нуклеотидов, летучих карбонильных соединений и др.

На второй стадии созревания мяса возрастает общее содержание свободных аминокислот и на вторые сутки хранения при 2°С превышает их количество в парном мясе, а при дальнейшем хранении увеличивается еще больше.

В процессе созревания в мясе продолжается накопление моносахаридов: глюкозы, фруктозы, рибозы и др. Во время тепловой обработки происходят меланоидиновые реакции,

в ходе которых свободные аминокислоты взаимодействуют с моносахаридами: образуются меланоидины, придающие вкус и аромат мясу.

При распаде нуклеотидов увеличивается содержание инозиновой кислоты, инозина, гипоксантина. Инозиновая, гуаниловая и глутаминовая кислоты, а также их натриевые соли придают супам и бульонам специфические вкус и аромат.

Непрерывно возрастает содержание карбонильных соединений и к концу срока созревания превышает их количество в парном мясе более чем в два раза. Летучие карбонильные соединения сами обладают определенным запахом, а также могут участвовать в меланоидинообразовании.

Цвет мяса – один из важнейших показателей, определяющих его товарный вид. Он зависит от содержания и физико-химических изменений миоглобина и гемоглобина – сложных белков, относящихся к группе хромопротеидов.

Хромопротеиды – это сложные белки, в состав небелковой части которых входят окрашенные соединения. К ним относятся некоторые ферменты (цитохромы, каталаза) и кислородсвязывающие белки (гемоглобин и миоглобин). Простетической группой этих белков является окрашенное в красный цвет железосодержащее соединение (гем), способное соединяться с различными газами, в том числе с кислородом.

Решающую роль в формировании цвета мяса играет миоглобин. Поскольку физическая нагрузка мышц (и, следовательно, снабжение их кислородом) различна, содержание миоглобина, а значит, и цвет мяса неодинаковы не только у разных видов животных, но и у разных мышц одного и того же животного. Количество его в мышцах зависит от возраста и активности животных.

Связанный с кислородом миоглобин, содержащий двухвалентное железо (оксимиоглобин), придает мясу яркий светло-красный цвет. Потребительская оценка такого мяса самая высокая. Окисленный и неспособный связываться с кислородом миоглобин, в состав которого входит метмиоглобин, обусловливает коричнево-бурый цвет мяса, а восстановленный, способный связываться с кислородом, содержащий трехвалентное железо, – темно-красный. Соотношением производных миоглобина, одновременно присутствующих в мясе, определяется цвет последнего.

Оценку цвета мяса проводят комплексно, органолептически и спектрофотометрически (по соотношению производных миоглобина). Цвет поверхности свежего мяса, которое хранится на воздухе, зависит преимущественно от соотношения окисленного миоглобина и метмиоглобина, а цвет внутренних слоев – от содержания миоглобина.

Образование оксимиоглобина в мясе связано со скоростью и с глубиной диффузии кислорода в мышечную ткань. На поверхности свежего мяса, хранившегося на воздухе, на глубине 1–2 мм имеется светло-красный слой оксимиоглобина, под ним небольшая зона метмиоглобина, еще глубже преобладает его темно-красный слой. Глубина расположения светло-красного слоя оксимиоглобина зависит от температуры хранения продукта: при низких температурах кислород диффундирует в мясо более глубоко, чем при высоких. В поверхностном же слое присутствуют все формы миоглобина, но в различных соотношениях.

Благодаря изменению белковых веществ, а также усилению вкусовых и ароматических свойств при созревании мясо становится более доступным для действия пищеварительных ферментов. Так, суточное мясо переваривается в желудке за 6,5 ч, а 10- суточное – за 4 ч. Таким образом, по комплексу показателей созревшее мясо имеет более высокую пищевую ценность, чем мясо в состоянии окоченения.

Условия холодильной обработки и сроки созревания мяса

Установлены оптимальные сроки созревания, гарантирующие максимальную нежность мяса и его наилучшие вкусовые и ароматические свойства, но каждое из этих свойств достигает оптимума в разные сроки хранения.

Для мяса крупного рогатого скота могут быть рекомендованы следующие условия и сроки созревания, при которых оно приобретает необходимые потребительские свойства (нежность, вкус, аромат): при 0 °С – 12–14 сут, при 8 °С – 6 сут, при 16–18 °С – 4 сут.

Баранина и свинина созревают в более короткие сроки: при 0 °С – соответственно через 8 и 10 сут. Для мяса, направляемого на промышленную переработку, рекомендуется более сокращенная выдержка при 0 °С, так как во время технологической обработки процесс созревания продолжается: для колбасного производства 1 – 2 сут, для консервного и полуфабрикатов 5–7 сут.

При несвоевременном охлаждении туш послеубойное выделение теплоты приводит к возникновению загара мяса – пороку, в результате которого мышечная ткань в глубинных слоях приобретает сероватый оттенок и неприятный запах. Температура в толще мышц может достигать 40 °С и выше. При этом начинается денатурация термолабильных белков, происходят процессы распада отдельных полипептидов с выделением свободных, серосодержащих аминокислот (цистина, цистеина, метионина). Мышечная ткань характеризуется слабой связью волокон и низким сопротивлением на разрыв, тестообразной консистенцией. Такое мясо легко плесневеет и подвергается гнилостному разложению. Опасность появления загара особенно велика у мяса упитанных животных, в мышцах которых содержится больше гликогена. Для предупреждения загара туши и полутуши необходимо своевременно охлаждать и делать надрезы на их толстых частях, что улучшает газо- и теплообмен по всему объему продукта.

На качество мяса влияет также быстрота холодильной обработки в начальный период созревания. Если парное мясо с высоким значением рН быстро охлаждать или замораживать до наступления стадии окоченения, то при температуре мышц около 10 °С возникает так называемое «холодовое сжатие», или уплотнение, которое не полностью обратимо и приводит к повышению жесткости мяса. Холодовое сжатие имеет ту же природу, что и послеубойное окоченение, только развивается оно на фоне быстрого температурного перепада охлаждаемых мышц. Для быстрого охлаждения характерен высокий темп понижения температуры (до 4°С/ч и более), что и является решающим фактором развития холодового сжатия. Так как охлаждение мяса мелких животных и птицы происходит быстрее, чем крупного рогатого скота, то и опасность увеличения жесткости возрастает.

На эффект холодового сжатия влияют упитанность животного, состояние мышц и другие факторы. Так, свинина с толстым слоем Шпика из-за пониженного теплообмена охлаждается так медленно, что сжатия мышечной ткани под действием холода практически не происходит; если полутуши находятся в подвешенном состоянии и мышцы прикреплены к скелету, сжатие мышц уменьшается.

Холодовое сжатие можно рассматривать как результат повреждающего действия, приводящего к нарушению структуры и функций биологических мембран, которые весьма чувствительны и энергетической недостаточности и физико-химическим воздействиям.

Установлено, что в мышцах быстро охлажденных после убоя животных до температуры ниже 15 °С кальциевый насос перестает нормально функционировать. В соответствии с концентрационным градиентом ионы кальция выходят из цистерн и трубочек саркоплазматического ретикулума, вызывая сокращение мышц. Существенно, что концентрация АТФ в мышцах быстро охлажденного мяса (вследствие замедления распада АТФ при понижении температуры) выше, чем в мышцах постепенно охлаждаемого, поэтому жесткость мяса при холодовом сжатии более высокая, чем при послеубойном.

Наиболее эффективны методы борьбы с Холодовым сжатием, связанные с принудительным уменьшением содержания АТФ в мышцах мяса до момента его быстрого охлаждения. Один из них – метод электростимуляции, позволяющий предотвратить холодовое сжатие мяса путем пропускания электрического тока через парные туши, полутуши и отрубы. Электростимуляцию проводят на любом этапе технологической обработки скота (после обескровливания, съема шкуры или распиловки туш на полутуши) импульсным и переменным током (напряжение 240–250 В, частота 40–60 Гц, продолжительность 1–3 мин).

При пропускании тока сразу после убоя рН уменьшается с 7,0–7,3 до 5,7 через 2 ч. У туш, не подвергнутых электростимуляции, это происходит только через 7–9 сут и более. При понижении рН высвобождаются ферменты, вызывающие расщепление белков.

Электростимуляция повышает активность тканевых катепсинов, вызывает физическое растяжение и разрыв мышц, ускоряет биохимические изменения: в течение 2 мин в мышцах происходят такие биохимические изменения, которые в обычных условиях продолжаются 7 ч.

Применение электростимуляции эффективно для ускорения размягчения (тендеризации) охлажденного, замороженного и размороженного мяса. Подвергнутое электростимуляции мясо имеет нежную консистенцию, хорошие естественные окраску и вкус. Такая обработка рекомендуется для мяса, предназначенного для использования в парном виде в колбасном производстве или в охлажденном после 7–8-суточного хранения для выработки натуральных полуфабрикатов.

Изменения в мясе при холодильной обработке

При холодильной обработке в продуктах происходят физические, биохимические и микробиологические изменения.

Физические изменения характеризуются главным образом потерями массы продуктов, уплотнением поверхностного слоя (образование корочки подсыхания).

Изменения, происходящие при холодильной обработке продуктов животного происхождения, тесно связаны с содержанием в них влаги (внутри клеток и между ними). С понижением температуры молекулы воды благодаря дипольному характеру (полигидроли) образуют комплексы. Вокруг ионов или гидрофильных коллоидных частиц создается гидратная оболочка, водосвязывающие силы внутри которой увеличиваются по направлению снаружи внутрь. Диполи воды, сгруппировавшиеся на молекуле-носителе, тесно связаны с ней, и вода в таком состоянии называется связанной. Она имеет повышенную плотность и пониженную растворяющую способность, которая является одной из причин сохранения качества продукта при холодильном хранении, так как неактивная гидратная оболочка препятствует обмену между продуктами реакции. С понижением температуры количество связанной воды увеличивается и тормозит химические и биохимические реакции.

Ввиду большого содержания влаги в мясе животных и птицы над поверхностью свежего мяса устанавливается высокая относительная влажность воздуха (98–99 %), которая всегда превышает среднюю влажность воздуха в камерах для холодильной обработки и хранения продуктов.

Относительная влажность воздуха в холодильной камере при температуре от -1 до 0

°С может составлять максимум 90–95 %. Из-за разницы в давлении пара поверхность охлаждаемого мяса быстро подсыхает, пока равновесная влажность над ней не приблизится к относительной влажности воздуха в холодильной камере. Чем больше поверхность продукта по отношению к его объему, тем быстрее он высыхает. С ростом скорости движения воздуха увеличиваются также потери от испарения. Концентрация раствора в поверхностном слое возрастает, что приводит к необратимым процессам (денатурация, усадка и образование корочки). Корочка подсыхания не только препятствует развитию микроорганизмов на поверхности мяса, но и значительно снижает потери массы при хранении охлажденного мяса.

При прочих равных условиях наибольшими будут потери массы в продуктах со значительным количеством воды или без упаковки. Кроме того, потери зависят от вида продукта, способа охлаждения и изменяются от 0,4 до 2 % и более.

В результате частичного испарения влаги с поверхности рыбы При охлаждении в воздушной среде уменьшается ее масса, увеличиваются плотность тканей и вязкость тканевых соков в крови. Величина усушки зависит от свойств рыбы, охлаждающей среды, условий охлаждения, размера, плотности и жирности. Чем больше в рыбе воды, тем больше влаги из нее испаряется в процессе охлаждения, поэтому у тощих рыб усушка больше, чем у жирных. Применение газо-, водонепроницаемых упаковочных материалов может практически полностью предохранить продукты от усушки.

Биохимические изменения в продуктах связаны с активностью содержащихся в них ферментов. С момента прекращения жизни животных резко нарушается равновесие обменных процессов – на смену процессам синтеза приходят процессы распада, связанные с необратимыми изменениями в составе этих продуктов.

Микробиологические изменения обусловлены тем, что в процессе охлаждения создаются условия, тормозящие развитие микроорганизмов, а уменьшение увлажненности поверхности продуктов значительно задерживает их рост и размножение. На мясе до и после охлаждения преобладают мезофильные формы микроорганизмов; психрофильных бактерий сравнительно немного; часть микроорганизмов в процессе охлаждения погибает или переходит в состояние анабиоза. Быстрое охлаждение продуктов тормозит развитие микроорганизмов.

13.3. ПРОМЫШЛЕННЫЕ СПОСОБЫ ОХЛАЖДЕНИЯ
ПРОДУКТОВ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Сущность охлаждения продуктов животного происхождения состоит в понижении их температуры посредством теплообмена с охлаждающей средой, но без льдообразования.

Охлаждение обеспечивает сохранение высоких потребительских свойств продуктов (аромата, вкуса, консистенции, цвета) при наименьших изменениях в них. Поэтому если планируемый срок хранения небольшой, продукты выпускают в охлажденном виде. Однако охлажденные продукты длительному хранению не подлежат, так как при близкриоскопических температурах многие виды вредных микроорганизмов активно развиваются и продукт может быстро испортиться.

В настоящее время на основе комбинированных методов консервирования удается значительно повысить сроки хранения скоропортящихся пищевых продуктов в охлажденном состоянии.

При охлаждении имеют место процессы тепло- и массообмена между продуктом и охлаждающей средой, что вызывает испарение влаги с поверхности продукта (усушку) и переход теплоты от продукта в охлаждающую среду.

В промышленности наиболее распространены способы охлаждения, которые осуществляются передачей теплоты от продукта конвекцией, радиацией и вследствие теплообмена при фазовом превращении.

В соответствии со способом теплообмена для охлаждения используют следующие охладительные системы:

• типа воздушных кондиционеров (конвективный способ); применяющие сжиженные газы (конвективный способ);
• охлаждающие некипящими жидкостями (кондуктивный способ);
• охлаждающие некипящими жидкостями, движущимися относительно объекта (смешанный способ);
• вакуумные, действующие до уровня давления 665 Па (испарительно-конденсационный способ).

Современные направления совершенствования холодильной обработки основаны на доведении температуры продуктов до уровня, неблагоприятного для развития микрофлоры и обеспечивающего их сохранность и уменьшение потери массы.

Конкретные режимы охлаждения для каждой группы продуктов определяют с учетом криоскопической температуры и в соответствии с особенностями их состава, свойств, микроструктуры, биохимических процессов, а также целевого назначения и экономичности.

Сравнительно новые методы охлаждения следующие:

• воздушное при повышенном давлении; гидроаэрозольное;
• вакуумное;
• с использованием электрофизических способов; снегообразным диоксидом углерода;
• глубокое в среде инертных газов.

Наиболее распространенным методом охлаждения мяса является воздушный.

Охлаждение говядины и свинины

Воздушному охлаждению туши или полутуши подвергают в камерах и туннелях, специально оборудованных подвесными путями и системой регулирования режима холодильной обработки.

В камере охлаждения говяжьи и свиные полутуши подвешивают на крючьях подвесных путей, а бараньи – на рамах. Расстояние между тушами не менее 5 см. В камеру охлаждения загружают мясо одного вида, одной категории упитанности и по возможности одинаковой массы, благодаря чему вся партия одновременно охлаждается до конечной температуры. Средняя нагрузка на 1 м подвесного пути составляет около 250 кг мяса. В процессе охлаждения относительная влажность воздуха самоустанавливается на уровне 85–92 % за счет испарения влаги из продукта.

Охлаждение мяса в воздухе проводят одно-, двух- и трехстадийным, а также программным способами. Одностадийное охлаждение проводят при температуре 0 °С и скорости движения воздуха 0,5–2 м/с до температуры в толще мышц бедра на глубине не менее 6 см от поверхности до 4 °С. Температура и скорость воздуха – основные параметры, влияющие на коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта к охлаждающей среде и, следовательно, на продолжительность охлаждения. Для говяжьих полутуш температура воздуха может быть понижена до -2 °С, а для свиных – до -5 °С. Продолжительность охлаждения при этом составляет 14–24 ч.

Наметившаяся тенденция снижения температуры охлаждающего воздуха ниже криоскопической и повышения скорости его движения до 2 м/с объясняется желанием интенсифицировать процесс охлаждения. При этом дополнительные энергозатраты по сравнению с традиционным способом вполне оправданны, поскольку уменьшается продолжительность процесса на 30 – 40%, в таких же пределах снижается усушка, повышается качество мяса и мясных продуктов и увеличивается оборачиваемость камер охлаждения.

При дальнейшем снижении температуры охлаждающей среды возможно подмораживание мяса, поэтому используют двух- и трехстадийное охлаждение с применением переменных параметров воздушной среды. Стадийное охлаждение полутуш может осуществляться в одной или разных камерах. Так, свиные полутуши на первой стадии охлаждают при температуре -10...-12 °С в течение 1,5 ч, на второй – при -5 ...-7 °С в течение 2 ч и при доохлаждении (для равномерного распределения температуры по толщине полутуш) – около 0 °С в течение 6–8 ч. На первой и второй стадиях скорость движения воздуха 1–2 м/с, а при доохлаждении – 0,5 м/с при его относительной влажности 95–98 %.

При программном охлаждении мясо вначале охлаждают при температуре -4...-5 °С и скорости движения воздуха 4–5 м/с, а затем при температуре 0 °С и переменной скорости движения воздуха, изменяющейся по заданной программе от начальной до 0,5 м/с.

Интенсифицированный способ охлаждения говядины предусматривает использование на первой стадии воздуха температурой до -25 °С, движущегося со скоростью 5–10 м/с. По достижении на поверхности полутуш криоскопической температуры начинается вторая стадия охлаждения, в течение которой температура воздуха поддерживается на уровне криоскопической, а скорость его не превышает 0,5 м/с. При фронтальном способе охлаждения полутуш, когда они движутся на конвейере навстречу потоку охлажденного воздуха, холодильная обработка ведется с изменяющимся в течение процесса коэффициентом теплоотдачи. Это позволяет уменьшить продолжительность холодильной обработки на 10 % по сравнению с процессом, проведенным при постоянном значении коэффициента теплоотдачи, усушка при этом снижается еще на 30 –40 %. Скорость воздуха в камерах изменяют подбором определенных сечений воздухораспределителей. Полутуши перемещаются конвейерным способом по камере, размеры которой рассчитывают исходя из того, что за время продвижения в камере предварительного охлаждения температура поверхности полутуш не должна быть ниже криоскопической, а в камере доохлаждения должна достигать заданного конечного значения. Избежать холодового сокращения мышц (температурного шока) можно посредством электростимуляции или путем выдержки мяса в период предварительного охлаждения при температуре воздуха 10–12 °С в течение 12–15 ч.

Гидроаэрозольное охлаждение изначально применяли только для обработки фруктов, овощей, цветов, зелени. В настоящее время таким образом охлаждают колбасы, мясо в тушах, полутушах и четвертинах.

Гидроаэрозольное охлаждение представляет собой охлаждение мяса в интенсивно циркулирующей и насыщенной до 100 %-ной относительной влажности воздушной среде. Для предотвращения порчи мяса в воду могут быть добавлены бактерицидные вещества. Процесс интенсифицируется за счет испарительного охлаждения с поверхности полутуш и по расходу энергии вдвое экономичнее традиционного воздушного охлаждения. Модификацией этого способа является применяемый за рубежом способ охлаждения мяса и мясных продуктов в капельно-жидкой среде пропиленгликоля. При этом продукты охлаждаются раствором пропиленгликоля температурой -8...-15 °С до достижения требуемой температуры в толще продукта; эффективность процесса в два-три раза выше, чем при воздушном охлаждении.

В технологии охлаждения и замораживания может использоваться способ гидрофлюидизации с применением «айссларри» (жидкий или текучий лед), который позволяет получить высокий коэффициент теплоотдачи и существенно увеличить скорость замораживания.

Для сокращения усушки при охлаждении мяса с последующим замораживанием разработан способ комплексной термовлажностной обработки после убоя. Для этого полутуши сначала охлаждают в камере перенасыщенным влагой воздухом при температуре -1°С, а затем быстро (за 5–10 мин) обдувают сухим горячим воздухом (температура 50–70 °С, влажность 5–10 %). В холодном отсеке камеры благодаря интенсификации теплоотдачи от продукта к перенасыщенному воздуху время охлаждения сокращается до 9 ч, а усушка – до 0,5–0,6 %.

Вакуумное охлаждение ранее применяли только для обработки растительного сырья, а сейчас в ряде стран используют при охлаждении туш крупного и мелкого рогатого скота, свиней, кускового мяса. Так, свиные полутуши, имеющие температуру 37 °С, разделывают, производят обвалку и жиловку мяса в помещении при температуре 8 °С. Отрубы поступают на вакуумупаковочную линию, где подвергаются вакуумному охлаждению при температуре 0...-2 °С. В зависимости от размеров отрубов через 4–9 ч температура в толще продукта снижается до 7 °С, а через 14 ч – до 2 °С. При таком способе охлаждения значительно улучшается санитарное состояние мяса, увеличивается до 15 сут срок его хранения, снижается усушка.

Разрабатывается технология охлаждения с использованием электрофизических способов, к которым относятся способ охлаждения при помощи электрически заряженных капель жидкости, обработки мясопродуктов ионизирующими газами, электроконвективное охлаждение и др.

Принцип охлаждения при помощи электрически заряженных капель жидкости заключается в том, что к поверхности мяса, предназначенного для охлаждения, подводится электрод, на который подается высокое напряжение с положительным зарядом. Охлаждающая жидкость поступает по трубопроводу, заряженному отрицательно. Охлаждение происходит при контакте электрически заряженных капель жидкости с поверхностью продукта.

Охлаждение при помощи ионизирующих газов позволяет увеличить срок хранения полуфабрикатов в 1,3–1,5 раза при высоком их качестве, сокращении энергозатрат и уменьшении усушки.

В условиях электроконвективного охлаждения значительно возрастает плотность теплового потока от охлаждаемого продукта (для разных видов мяса – в 1,1–1,8 раза). С увеличением напряжения электрического поля максимум теплоотвода смещается на более раннюю стадию процесса и по времени сокращается примерно в два раза, что очень существенно, так как наибольшие потери массы приходятся на первую половину процесса охлаждения. Потери массы из-за препятствия электрических сил испарению влаги сокращаются на 10–20 %.

Субпродукты, уложенные в противни, ящики, формы, располагают в камере охлаждения на многоярусных стационарных стеллажах либо на передвижных этажерках или рамах не позже чем через 5 ч после убоя скота. Их укладывают слоем не более 10 см; почки, сердце, мозги и языки – в один ряд; рубцы охлаждают в подвешенном состоянии на крючьях. Продолжительность охлаждения субпродуктов при температуре 0 °С и относительной влажности воздуха 85–90 % около 24 ч. Для ускорения процесса используют скороморозильные аппараты (-2...-4 °С), а также непрямой контакт с жидкой охлаждающей средой.

Для субпродуктов и мясных полуфабрикатов, уложенных в картонные коробки, эффективным является охлаждение снегообразным диоксидом углерода. Охлаждение проводят в специальных туннелях, количество снегообразного диоксида углерода, подаваемого на продукт, регулируют с помощью реле времени. Для быстрого снижения температуры фарша из говядины свежих (парных) полутуш до 2 °С, что необходимо для заключительной стадии получения фарша, в мясо добавляют замороженные хлопья диоксида углерода в соотношении 1 : 10.

Для создания инертной среды и охлаждения колбасного фарша из парного мяса в процессе куттерования применяют жидкий азот. Удельный расход жидкого азота зависит от качества и температуры обрабатываемого сырья и окружающей среды и составляет от 0,15 до 0,35 кг на 1 кг колбасного фарша. Охлаждение жидким азотом позволяет поддерживать в куттере необходимый температурный режим и соответственно оптимальную продолжительность процесса, исключив при этом отрицательное воздействие повышения температуры на состав и качество фарша. Увеличение продолжительности куттерования вареных колбас при охлаждении жидким азотом способствует значительному улучшению растворимости мясного белка и в результате повышению водо- и жиросвязывающей способности фарша, что позволяет в принципе отказаться от применения фосфатов.

Охлаждение мяса птицы

Тушки птицы охлаждают воздухом, водоледяной смесью, ледяной водой, диоксидом углерода и азотом. Применяют также комбинированное охлаждение (орошение тушек или погружение их в ледяную воду, а затем в воздушную среду).

Достаточно эффективен с точки зрения условий теплоотдачи, затрат труда, продолжительности и технологичности процесса метод погружного охлаждения тушек птицы в чистой ледяной воде или в водоледяной смеси.

Водоледяную смесь или ледяную воду получают путем добавления к обычной водопроводной воде чешуйчатого льда либо пропускания ее через специальные испарители, в которых она охлаждается до нужной температуры. В современных условиях этот эффект достигается барботированием через воду диоксида углерода или азота с низкими температурами.

После охлаждения ледяной водой кожа на тушках становится светлой и чистой, исчезают пятна от ушибов и кровоизлияний. Тушки птицы поглощают некоторое количество воды, вследствие чего они округляются и приобретают лучший товарный вид.

Температура ледяной воды должна быть не выше 2 °С, а время охлаждения – 0,5–1 ч. Для уменьшения возможного обсеменения микроорганизмами применяют антисептированную воду, а также гидроаэрозольный метод охлаждения: тушки в подвешенном состоянии орошаются ледяной водой из специальных форсунок в течение 30–35 мин.

В санитарном отношении наиболее эффективно комбинированное охлаждение (орошение – погружение, орошение – погружение – воздушная обработка).

При методе орошение – погружение потрошеные тушки предварительно охлаждают, непрерывно орошая водопроводной водой из центробежных форсунок в течение 10–15 мин в зависимости от вида птицы, затем погружают в воду температурой 0–2 °С на 25–35 мин до достижения температуры в толще грудной мыщцы 0–4°С.

При воздушном доохлаждении происходит частичное удаление приобретенной при орошении тушками воды и одновременно их охлаждение в результате испарения.

При охлаждении в ледяной воде тушки поглощают от 3 до 8 % влаги, в среднем же (с учетом испарения) их масса увеличивается на 4 %.

Продолжительность охлаждения птицы интенсифицированным воздушным методом (температура 0...-2 °С, скорость движения воздуха 4 м/с) составляет от 3 до 6 ч в зависимости от массы и упитанности тушек. Воздушное охлаждение применяют только для тушек после сухой ощипки и тепловой обработки, в противном случае мясо обезвоживается и теряет товарный вид.

Очень эффективным для охлаждения тушек птицы является применение снегообразного диоксида углерода, который вводят в их внутреннюю полость из расчета 0,07 кг на 1 кг массы. Этого достаточно, чтобы очень быстро охладить тушку до среднеобъемной температуры 0 °С.

Охлаждение колбасных и мясных консервов

Вареные колбасы обычно охлаждают в две стадии: тонкораспыленной водой с использованием испарительного эффекта охлаждения, затем интенсивно движущимся воздушным потоком, имеющим температуру 0–8 °С, скорость движения до 4 м/с. Продолжительность охлаждения водой 5–30 мин, воздухом 1–10 ч. Однако для вареных колбас наиболее эффективен трехстадийный способ: орошение водой из форсунок грубого распыления, охлаждение в гидроаэрозольной среде, воздушное охлаждение. На второй стадии может быть предусмотрен непрерывный или цикличный режим распыла воды в зависимости от устройств, обеспечивающих ее подачу, и условий циркуляции воздушного потока.

Сравнительно новым является способ охлаждения в пенном воздушно-жидкостном потоке. Колбасные изделия охлаждают в две стадии: на первой – за счет испарения воды при прохождении через нее воздуха, на второй – путем использования испарительного эффекта в сочетании с холодом, с последующим подсушиванием батонов в течение 2–3 мин. Скорость движения воздуха 10–16 м/с. При начальной температуре продукта 70 ° С и температуре воды -2 °С батоны охлаждаются за 50 мин (в 1,5 раза быстра по сравнению с охлаждением колбас водой, распыляемой форсунками). Усушка составляет менее 0,3 %.

Для варено-копченых и полукопченых колбас целесообразно воздушное охлаждение при температуре 8–12 °С и скорости движения воздуха 1,5–2 м/с.

Пастеризованные мясные консервы охлаждают водой, а затем воздухом при температуре 0–2 °С и скорости охлаждающей среды до 3 м/с. Продолжительность охлаждения до конечной температуры не превышает 24 ч.

Для охлаждения применяют туннели и аппараты конвейерного типа, в которых размещены этажерки с продуктом, картонные коробки, лотки, поддоны и т.д. Направление движения воздушных потоков в аппаратах зависит от размера и формы продуктов и способа размещения их на конвейере.

Охлаждение яиц

Яйца при поступлении в холодильник предварительно охлаждают до температуры хранения в специальной камере. Начальная температура в камере должна быть на 2–3 °С ниже температуры яиц, затем ее постепенно понижают (на 1–2 °С в течение 1–2 ч); относительная влажность воздуха в период охлаждения 75–80 % при скорости его движения 0,3–0,5 м/с. Процесс охлаждения в зависимости от первоначальной температуры длится двое-трое сут. Яйца по достижении температуры 2 °С направляют в камеры хранения.

Охлаждение рыбы

Рыбу охлаждают льдом, охлажденной пресной и морской водой, холодным воздухом, криогенными жидкостями (жидкий азот), комбинированными методами (ледяная вода и лед, лед и жидкий азот и др.).

Охлаждение и замораживание относятся к важнейшим технологическим процессам в рыбной промышленности. Рыбу и морепродукты, обработанные холодом, широко используют в качестве полуфабрикатов в производстве различных видов рыбной продукции, а также в охлажденном или замороженном состоянии реализуют в розничной торговой сети. Согласно данным ФАО, на долю охлажденной и мороженой продукции приходится более 80 % всей вырабатываемой рыбной пищевой продукции.

Для охлаждения рыбы льдом используют различные его виды – чешуйчатый, трубчатый, плиточный и др. Наиболее распространенный способ – охлаждение в таре

(ящиках, контейнерах, корзинах, мешках и др.). Для этого рассортированную по размеру рыбу тщательно промывают чистой водой, дают ей стечь, после чего укладывают в тару со льдом в неразделанном или разделанном виде. При этом на дно тары помещают слой мелкодробленого льда толщиной 2 – 3 см, поверх него укладывают рыбу, затем опять слой льда. Крупную рыбу укладывают ровными рядами головами в разные стороны к стенкам тары, а мелкую насыпают равномерным слоем толщиной не более 10 см. Возможно и предварительное перемешивание рыбы со льдом с последующей укладкой рыболедяной смеси в тару; сверху насыпают дополнительный слой льда.

При хранении и транспортировке рыбы на судах с охлаждаемыми трюмами расход льда в ящиках составляет от 30 до 40 % массы рыбы. При охлаждении рыбы в бочках на дно насыпают не менее 20 %, а на верхний ряд рыбы – не менее 30 % всего количества льда.

Контейнеры дают возможность повысить качество рыбы, обеспечивают экономию льда, доставляемого на промысел, так как при перевозке в них лед тает на 75 % медленнее, чем в ящиках. Термоизолированные контейнеры при использовании льда применяют только в районах с холодным климатом вследствие замедленного теплообмена.

В жарком климате термоизолированные контейнеры не обеспечивают длительное сохранение рыбы, так как из-за медленного снижения температуры начинается интенсивное развитие микрофлоры.

Охлаждение рыбы льдом имеет ряд недостатков – нерационально используются производственные помещения, трюмы судов, камеры холодильников; затруднен количественный и качественный контроль и учет рыбы, в некоторых случаях не обеспечивается быстрое понижение температуры улова и т.д.

Охлаждение рыбы охлажденной морской или пресной водой имеет ряд преимуществ, к основным из которых относятся более быстрое снижение температуры рыбы, экономичность процесса при охлаждении, транспортных операциях и выгрузке в конечных пунктах транспортирования. Наиболее существенные недостатки – набухание мяса промысловых объектов и его просаливание при использовании охлажденной морской воды. Отрицательное влияние охлажденной воды уменьшается с понижением температуры, но оно достаточно выражено даже при близкриоскопических температурах. Вследствие этого продолжительность хранения улова в охлажденной воде ограничена несколькими сутками, иногда часами и зависит от технохимических особенностей объектов: проницаемости их кожного покрова, консистенции мяса, размеров и др. Особенно быстро отрицательное влияние охлажденной воды проявляется при хранении мелкой пелагической рыбы, ракообразных и моллюсков. Более рационально охлаждение водой и хранение во льду или в сухом холодном помещении.

Охлаждение рыбы в жидкой среде производится погружением или орошением. В качестве охлаждающей среды используют пресную, морскую воду или 2%-ный раствор хлорида натрия в пресной воде, осмотическое давление которого соизмеримо с давлением тканевого сока рыбы.

На промысловых судах рыбу сразу после вылова погружают в специальных корзинах в бак с циркулирующей охлаждающей средой. Хорошие результаты дает добавление в холодную воду льда (соотношение рыбы, воды и льда соответственно 2 : 1 : 1). Охлаждение может проводиться и орошением холодным рассолом на конвейере, где рыба по мере продвижения орошается через форсунки или другие устройства.

Достаточно эффективно также использование вместо водоледяной смеси льда-шуги (канадский метод). Лед-шугу получают путем медленного снижения температуры воды или раствора до начала формирования мелких кристаллов (0,05–0,07 мм). Образовавшаяся ледяная шуга может быть отфильтрована в виде сухого льда от незамерзшей части или же вместе с последней (около 30 %) может быть перекачана насосом в контейнеры либо другую тару. Этот способ отличается высокими показателями качества и экономичностью по сравнению с другими.

Продолжительность охлаждения в холодной воде зависит от размеров рыбы, температуры воды, скорости ее циркуляции, конструкции охладителя и составляет от нескольких минут до 3 ч и более.

Для охлаждения морской воды используют жидкий азот, который, кроме того, применяют вместе со льдом для охлаждения и хранения упакованной и неупакованной рыбы. В первом случае жидкий азот впрыскивают в морскую воду для ее охлаждения до 0...-2 °С, после чего загружают рыбу. По мере отепления воды впрыскивание жидкого азота повторяют. При транспортировании грузовой объем может охлаждаться жидким азотом путем периодического впрыскивания его в кузов авторефрижератора. Еще более эффективным является применение жидкого азота в комбинации со льдом. В результате применения жидкого азота для охлаждения значительно увеличиваются последующие сроки хранения рыбы (в два-три раза).

Охлаждение рыбы под вакуумом основано на частичном испарении воды с ее поверхности при понижении давления (не ниже 400 Па), что существенно сокращает продолжительность охлаждения при незначительных потерях массы продукта.

Копченую рыбу, некоторые виды рыбных полуфабрикатов и продуктов кулинарии, для которых нежелателен контакт с водой или льдом, охлаждают в воздушной среде. Применение при этом диоксида углерода или жидкого азота интенсифицирует процесс и существенно улучшает качество продукта.

Охлаждение животных пищевых жиров

Жиры охлаждают перед упаковкой в тару для придания им плотной консистенции, однородной структуры, а также торможения окислительных и гидролитических процессов. При упаковке в крупную тару жиры подвергают одностадийному охлаждению от 65 до 40 °С (говяжий и бараний) и 35 °С (свиной и костный). При упаковке в картонные контейнеры свиной жир охлаждают до 25–24 °С; при упаковке в мелкую тару на фасовочных автоматах (по 250, 500 г) жиры, предварительно охлажденные до 35 °С для большей пластичности, дополнительно охлаждают до 21–12 °С. При охлаждении перед упаковкой в среде инертного газа в жирах замедляются химические и биохимические процессы, приводящие к их порче.

Охлаждение молока и молочных продуктов

При производстве, транспортировке, хранении и реализации молока и молочных продуктов требуется обязательное присутствие холода.

Для сохранения первоначальных свойств и продления бактерицидной фазы молоко фильтруют и охлаждают сразу же после доения до 10–2 °С. В специальных охладителях для охлаждения молока бесконтактным способом применяют холодную воду, рассол др. В этом случае охлаждение осуществляется быстро – в течение скольких минут. Если молоко с ферм после каждого доения сразу отправляют на завод, нецелесообразно проводить низкотемпературное охлаждение. В таких случаях температуру охлаждения выбирают в зависимости от промежутка времени, которое проходит с момента конца охлаждения молока на ферме до момента доставки его на завод. Если этот промежуток не превышает 6 ч, молоко охлаждают до 10 °С, 12 ч – до 8 °С, 24 ч – до 5 °С. На молочном заводе упакованные продукты охлаждают в воздушной среде при температуре 0 °С и скорости движения воздуха до 1 м/с.