Технология производства желатина

При быстром замораживании  в тканях возникает большое количество центров кристаллизации,  как в межклеточном пространстве, так и внутри волокон. Это объясняется большой скоростью снижения температуры. Образование большого количества центров кристаллизации обуславливает  небольшое увеличение размеров кристаллов и отсутствие разрушения оболочек волокон.

При быстром замораживании  образуется множество мелких межфибриллярных и межмышечных кристаллов льда. Внешние очертания и взаимное расположение мышечных пучков, волокон и сарколеммы сохраняется. Высокая степень сохранности морфологической структуры обеспечивает более полное восстановление первоначальных свойств, чем при  медленном замораживании. Таким образом, влияние замораживания на качество мяса обусловлено характером процесса кристаллизации.

Изменение свойств  мяса в процессе замораживания. При замораживании мяса происходят физические, гистологические, коллоидно-химические, биохимические и биологические изменения.

К физическим изменениям относятся изменения цвета и массы. Окраска разруба мороженого мяса бледно-красная, менее интенсивная, чем охлажденного мяса. Это обусловлено рассеиванием света кристаллами льда. Цвет мороженого мяса зависит от состояния и концентрации пигментов мяса. Потемнение поверхности мясных туш вызывается повышением концентрации пигментов мяса вследствие подсушивания поверхности, а также образования метмиоглобина (MetMb) и метгемоглобина (MetHb). Замораживание мяса сопровождается увеличением его объёма до 10 %, и, следовательно, растяжением и частичным разрывом волокон поверхностных слоёв и сжатием волокон внутренних слоёв.

Гистологические изменения при замораживании мяса связаны с нарушением межволоконной структуры и мышечных волокон в связи с образованием кристаллов льда, - чем больше скорость замораживания, тем мельче кристаллы и менее заметны разрушения естественной структуры тканей. Изменения структуры тканей, в частности соединительной, с одной стороны способствуют  увеличению нежности мяса, с другой, способствуют вытеканию мясного сока при размораживании.

Степень разрушения структурных  элементов тканей зависит и от глубины развития автолитических процессов  в тканях на момент замораживания. При замораживании парного мяса структура мышечных волокон сохраняется.

Если мясо заморожено в состоянии посмертного окоченения, имеет место эффект «холодового  сжатия». При замораживании созревшего мяса отмечаются большие потери мясного сока, что можно объяснить нарушением структуры тканей в процессе созревания.

Следовательно, мясо необходимо замораживать или в парном состоянии до момента посмертного окоченения, или к моменту разрешения посмертного окоченения (через 30-36 часов после убоя).

Переход  воды в твердое состояние вызывает изменение белков и липидов. Это объясняется тем, что вода имеет большое значение для растворимости, набухания, дисперсии. Наибольшее значение имеет снижение степени дисперсности, в результате чего наблюдается коагуляция и слипание частиц. Причиной  этих изменений является разрушение сольватных оболочек, изменение электростатических свойств дисперсионной среды, увеличение концентрации электролитов в тканевой жидкости.

При неблагоприятных  условиях замораживания (высокая температура и низкая скорость теплоотвода) влагоёмкость и влагосвязывающая способность (ВСС) мяса заметно снижается.  Наибольшей степени коагуляции и агрегации подвержены фибриллярные белки (миозин). При этом резко изменяется  растворимость миозина, свойства фракций альбуминов и глобулинов практически не изменяются.

При замораживании протекают автолитические процессы в тканях вследствие существования незамёрзшего центрального слоя. В мышечной ткани продолжается накопление молочной кислоты со сдвигом рН в кислую среду, происходит распад органических соединений фосфора. При быстром замораживании биохимические изменения менее значительны, сохраняется высокая способность белков ткани к набуханию.

Распад АТФ мышечной ткани протекает интенсивно лишь на первой фазе замораживания мяса, основная часть фосфорорганических соединений остаётся в первоначальном виде и скорость их распада зависит от температуры хранения.

Замораживание не обеспечивает полной стерилизации мяса, так как  отдельные микроорганизмы приспосабливаются к низкой температуре, переходя в состояние анабиоза. Тем не менее, в процессе хранения мяса и мясопродуктов при достаточно низких температурах большая часть микрофлоры постепенно отмирает. Число микробов на поверхности мяса, хранившегося при -18 ⁰С, через 3 месяца уменьшилось на 50 %, через 6 месяцев на 80 %, а через 9 месяцев - их оставалось 1-2 % к начальному числу клеток.

Причины принудительной приостановки жизнедеятельности и  отмирания микроорганизмов: нарушение  обмена веществ и повреждение  структуры клетки. Пока температура остаётся выше криоскопической точки протоплазмы, жизнедеятельность микроорганизмов может приостановиться или нарушится только вследствие изменения температуры. В этом случае тормозятся все процессы обмена  веществ, и нарушается нормальное соотношение скоростей этих процессов.

Если температура ниже криоскопической точки протоплазмы, её действие усугубляется вымерзанием  воды в окружающей среде и в  самой клетке. Пока температура остаётся выше эвтектической точки среды, микробы вытесняются в оставшуюся жидкую часть, концентрация которой растет по мере снижения температуры. Когда температура становится ниже эвтектической точки среды, клетки вымерзают в затвердевающую эвтектическую смесь.

Следовательно, помимо влияния  изменения температуры, клетка оказывается под действием  обезвоживания среды и протоплазмы, повышенной концентрации незамёрзшей жидкой фазы, переноса влаги внутри самой клетки и из клетки во внешнею среду в связи с образованием кристаллов и, наконец, механического воздействия кристаллов. Все эти факторы приводят к гибели большинства клеток.

Выбор способа  и условий для замораживания  и   хранения мясопродуктов. Выбор обусловливается технологическими соображениями, санитарно гигиеническими требованиями и экономичностью способа замораживания и хранения.

Первостепенное значение имеет состояние продукта перед  замораживанием, скорость и глубина замораживания, вид и состояние теплоотводящей среды, и наличие или отсутствие контакта продукта с нею.

Учитывая значение глубины  автолиза перед замораживанием, замораживать мясо нужно до наступления посмертного окоченения (парного мяса) или к моменту разрешения посмертного окоченения (охлажденное мясо). Мясо, замороженное в парном состоянии, по вкусовым качествам не отличается от мяса, замороженного после охлаждения. Оно лучше сохраняет естественную окраску и обладает более высокой водосвязывающей способностью. Размеры усушки в процессе холодной обработки сокращаются почти вдвое, а общая производительность холодильной обработки на 41-43 %.

Замораживанию в полутушах независимо от глубины автолиза присущи серьезные недостатки: низкий коэффициент использования объёма камер хранения, невысокий санитарный уровень хранения, высокие размеры усушки и снижение качества мяса вследствие его контакта со средой.

Более выгодно замораживать мясо в виде блоков, подбирая их состав в соответствии со стандартными схемами  сортовой разделки мяса. Это исключает необходимость размораживания, уменьшает затраты холода и повышает коэффициент использования холодильных ёмкостей.

При замораживании мяса в блоках уменьшается расход холода на единицу массы, особенно при замораживании жилованного мяса. Камера замораживания и хранения мороженого мяса используется эффективнее, потому что норма загрузки блочного мяса и мясопродуктов почти втрое выше, чем для мяса в тушах и полутушах. Замораживание и хранение мяса в блоках повышает его санитарно–гигиеническое состояние, потеря массы сокращается до минимума. Процесс замораживания легче интенсифицировать, потому что его можно осуществлять в скороморозильных аппаратах при высокой скорости циркуляции воздуха, а также использовать жидкую охлаждающую среду.

В блоках можно замораживать и парное мясо, если развитие автолиза задержано применением предубойной  адренализации животных. Без этого развитие автолиза и период разделки туш и полутуш, и подготовки блоков может достигнуть уровня близкого к состоянию посмертного окоченения.

Мясные блоки выпускают следующих  наименований и сортов:

-говяжьи: высшего,  первого, второго и односортные;

-свиные: нежирные, полужирные, жирные и односортные .

Блоки выпускают следующих размеров (табл. 2.9):

 

Таблица 2.9

 

Типы  и размеры мясных блоков

 

Тип	Длина, мм	Ширина, мм	Высота, мм
1тип	370	370	150
2 тип	370	370	75(95)
3 тип	370	180	95
4 тип	550	230	75

 

 

Допускается производить блоки размеров, мм: 480х390х65; 750х370х95;

и 800х250х60.

Перед замораживанием мясо для производства блоков упаковывают  в пакеты из полиэтиленовой плёнки «повиден» или другие  влагонепроницаемые плёнки и укладывают в металлические формы или ячейки скороморозильных аппаратов.

Продолжительность замораживания составляет:

при однофазном замораживании: при температуре -30 ⁰С и скорости движения воздуха 1-2 м/с – 18  часов, и при скорости движения воздуха 3-6 м/с – 7  часов;

при двухфазном замораживании: при -30 ⁰С и скорости движения воздуха 3-6 м/с до 4 часов, при -23 ⁰С и скорости движения воздуха 1-2 м/с до 12 часов.

Скорость замораживания. Среднюю скорость замораживания считают как отношение пути, проходимого фронтом кристаллообразования от поверхности продукта в его глубину, к продолжительности прохождения. Скорость замораживания описывается уравнением (2.5).

     

                                         ,                                      (2.5)

где  х - толщина промерзающего слоя, м; λ -  коэффициент теплопроводности, Дж(м^.ч^{. 0}С); t_кр -  криоскопическая точка, ⁰С; t_с -  температура среды, ⁰С;W- количество вымерзающей воды, кг; r - скрытая теплота кристаллизации; - плотность мяса, кг/м³; - время замораживания, ч; - коэффициент теплоотдачи, кДж/(м^2.ч^.град).

Скорость замораживания в полутушах при температуре -20 ⁰С и естественной  циркуляции не превышает 0,5 см/ч. В туннельных морозилках при температуре -25 ⁰С и скорости движения 5 м/с скорость замораживания мяса составляет 0,9 см/ч, а при -35 ⁰С и скорости 9 м/с -1,3 см/ч.

Как видно из уравнения (2.5) скорость замораживания может  быть увеличена (до 5 см/ч и более) повышением интенсивности теплоотвода за счёт увеличения коэффициента теплоотдачи, температурного перепада между продуктом и теплоотводяшей средой и уменьшением толщины образца.

Наибольшее значение для увеличения коэффициента теплоотвода  имеют: агрегатное состояние теплоотводящей среды, скорость её движения и температура.

Скорость теплоотвода  возрастает пропорционально разности температур продукта и теплоотводящей среды, которую можно увеличить  снижением температуры среды.

Выбор того или иного  приёма увеличения скорости теплоотвода определяется практической целесообразностью, технологическими требованиями, техническими возможностями и экономичностью.

Продолжительность замораживания. Время, необходимое для снижения температуры продукта от начальной  t_н до криоскопической может быть учтено коэффициентом (1+0,0053^.t_н). Общая продолжительность процесса с учётом этого коэффициента равна:

 

        ,        (2.6)               

 

где  t_о - температура охлаждающей среды, ⁰С; t_з - температура продукта в начале замерзания, ⁰С; - общее тепловое сопротивление между поверхностью продукта и охлаждающей средой, м^2.ч^.град/кДж; ω - количество вымороженной воды, кг; r₃ - удельная теплота льдообразования в среднем 250 кДж/кг; δ - толщина замораживаемого слоя, м; γ- объёмный вес продукта, 1000 кг/м³, коэффициент теплопроводности замороженного продукта в среднем 4,9 кДж/(м^2.ч^.град); с - удельная теплоёмкость продукта, с=7,5 кДж/(кг ^.град); n- поправочный коэффициент (при быстром замораживании n=1,05;  при медленном n=1,2); λ -  коэффициент теплопроводности, Дж(м^.ч^{. 0}С); t_н – начальная температура тела, ⁰С; t_r – конечная температура тела, ⁰С; r – скрытая теплота кристаллизации, кДж/кг;. - продолжительность замораживания, ч .

В зависимости от состояния  мяса применяют одно- или двухфазное замораживание. Парное мясо, поступающее после первичной переработки, замораживают однофазным способом. Температура в толще мышц бедра должна быть не менее 35 ⁰С. Длительность транспортирования мяса от приёмных весов холодильника до  камеры замораживания не должна превышать 10-20 мин. Парные туши или полутуши загружают в камеру непрерывно потоком по мере их поступления из убойного цеха синхронно с работой  главного конвейера или циклично небольшими партиями по 10-15 полутуш.