Охлаждение продуктов животного происхождения

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 охлаждённом 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 продуктам конвекцией, радиацией и вследствие теплообмена при фазовом превращении.

В соответствии с видом теплообмена для охлаждения используют следующие системы:

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

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.

Наиболее распространенным методом охлаждения мяса является воздушный. Сравнительно новые методы:

• охлаждение воздухом или другим газом при повышенном давлении;
• гидроаэрозольное охлаждение;
• охлаждение в среде углекислого газа;
• охлаждение парами криогенных жидкостей;
• вакуумное охлаждение;
• охлаждение в РГС и МГС;
• охлаждение с использованием электрофизических методов;
• глубокое охлаждение продуктов, упакованных в среде инертных газов.

В камере охлаждения говяжьи и свиные полутуши подвешивают на крючьях подвесных путей, а бараньи туши — 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 различными способами: одно-, двух- и трехстадийным, а также программным.

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 от 0 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 охлаждения при температуре −10 — −12°С в течение 1,5 ч, на второй стадии — при температуре −5 −7°С в течение 2 ч и при доохлаждении (с целью равномерного распределения температуры по толщине полутуш) — при температуре около 0°С в течение 6-8 ч. На первой и второй стадии скорость движения воздуха 1-2 м/с, а при доохлаждении — 0,5 м/с при его относительной влажности 95-98%.

Интенсифицированный способ охлаждения говядины предусматривает использование на первой стадии воздуха с 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 при изменяющемся в течение процесса коэффициенте теплоотдачи. Это позволяет уменьшить продолжительность холодильной обработки на 10% по сравнению с процессом, проведенным при постоянном значении коэффициента теплоотдачи, а 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.

Способы гидроаэрозольного охлаждения изначально применяли только для обработки фруктов, овощей, цветов, зелени. В настоящее время так охлаждают колбасы, мясо в тушах, полутушах и четвертинах.

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

С целью сокращения усушки мяса при охлаждении с последующим замораживанием разработан способ комплексной термовлажностной обработки мяса 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 и 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 его используют для охлаждения туш крупного и мелкого рогатого скота, свиней, кускового мяса. Так, свиные полутуши, имеющие температуру 37°С, разделывают и производят обвалку и жиловку мяса в помещении при температуре до 8 С. Отруба поступают на вакуум-упаковочную 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 ТС, а через 14 ч — до 2°С. При таком способе охлаждения значительно улучшается санитарное состояние мяса, увеличивается до 15 сут срок его хранения в хорошем состоянии, снижается усушка.

В настоящее время разрабатываются способы охлаждения с использованием электрофизических методов, к которым относятся метод охлаждения при помощи электрически заряженных капель жидкости, электроконвективное охлаждение мяса, метод обработки мясопродуктов ионизирующими газами 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. Подача охлаждающей жидкости осуществляется по трубопроводу, заряженному отрицательно. Охлаждение продукта 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 2 раза, что очень существенно, так как наибольшие потери массы приходятся на первую половину процесса охлаждения. Потери массы вследствие препятствия испарению влаги электрических сил сокращаются на 10-20%.

Тушки птицы охлаждают воздухом, льдоводяной смесью, ледяной водой, диоксидом углерода и азотом. Применяют также комбинированные методы охлаждения (орошение тушею или погружение их в ледяную воду, а затем в воздушную среду).

Достаточно эффективным с точки зрения условий теплоотдачи, затрат труда, продолжительности и технологичности процесса является 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 (до 8% массы), вследствие чего они округляются и приобретают лучший товарный вид.

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

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

При воздушном доохлаждении происходят 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%.

Очень эффективно применение для охлаждения тушек птицы снегообразной углекислоты, которую вводят во внутреннюю полость тушки из расчета 0,07 кг на 1 кг массы тушки. Этого достаточно, чтобы очень быстро охладить тушку до среднеобъемной температуры 0°С.

Вареные колбасы обычно охлаждают в две стадии: первую проводят тонко распыленной водой с использованием испарительного эффекта охлаждения, вторую — 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 распыла, охлаждение в гидроаэрозольной среде, а затем — воздушное. На второй стадии может быть предусмотрен непрерывный или цикличный режим распыла воды в зависимости от устройств, обеспечивающих подачу воды, и условии циркуляции воздушного потока.

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 также 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.

Эффективное средство охлаждения субпродуктов и мясных полуфабрикатов, уложенных в картонные коробки, — снегообразная углекислота. Охлаждение проводят в специальных туннелях, количество снегообразной углекислоты, подаваемой 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 углекислоты в пропорции 1:10.

Для охлаждения и создания инертной среды колбасного фарша и 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 в куттере 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.

Яйца, поступающие на холодильник, предварительно охлаждают до температуры хранения в специальной камере. Начальная температура 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 2-3 сут. Яйца по достижении температуры 2°С направляют в камеры хранения.

Рыбу охлаждают льдом, охлажденной пресной и морской водой, холодным воздухом, криогенными жидкостями (жидкий азот). 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 продукций, 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 распространенным способом является охлаждение в инвентарной таре (ящиках, контейнерах, корзинах, мешках и др.). Для этого рассортированную по размеру рыбу тщательно промывают чистой водой, дают ей стечь, после чего укладывают рыбу 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.

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

В условиях жаркого климата термоизолированные контейнеры не обеспечивают длительную сохраняемость рыбы, так как из-за медленного снижения температуры начинается интенсивное развитие микрофлоры.

Охлаждение рыбы льдом имеет ряд недостатков, поскольку 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 с помощью охлажденной морской или пресной воды имеет ряд преимуществ, к основным из которых относятся: более быстрое снижение температуры тела 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 в ней мелкой пелагической рыбы, ракообразных и моллюсков. Более рациональным является охлаждение водой и хранение во льду или в сухом холодном помещении.