Влияние технологических факторов на сокращение усушки мяса при холодильной обработке

На сокращение усушки замороженного мяса в процессе хранения влияют те же самые факторы, которые обусловливают стабилизацию качества продуктов. Однако при интерпретации действия этих факторов исследователи часто приводят противоречивые, а иногда взаимоисключающие аргументы. Поэтому требуется последовательный анализ совместного переноса теплоты и массы влаги от складированного продукта с учетом поверхностных явлений на границах раздела фаз в условиях воздействия внешних полей. Пока такой анализ возможен, по-видимому, только для стационарных режимов в камерах хранения.

Отвлекаясь от многочисленных факторов, связанных с различием условий убоя, характеристик скота, методов замораживания, т.е. всей «истории» продукта, можно с определенностью утверждать, что абсолютные потери массы замороженного мяса при всех прочих одинаковых условиях зависят в основном от теплофизической обстановки в камере холодильника. Под этим термином понимается совокупность мгновенных значений ряда термодинамических параметров, непрерывно распределенных в пространстве. Такая совокупность значений называется полем данной величины. От того, насколько благоприятным для торможения процессов обмена будет взаимодействие физических полей в камере хранения, зависит глубина изменения структуры поверхности продукта и в конечном итоге степень его обезвоживания.

А.П. Шеффер и Д.Г. Рютов, рассматривали проблему сокращения потерь массы, замороженного мяса при хранении и приводят следующие данные: в северных климатических районах потери массы говядины I категории за 12 мес. хранения составляют 1,56%, в средних районах — 1,86%, в южных — 2,70%. В многоэтажном холодильнике уровень потерь зависит от его вместимости, расположения камеры, состояния тепловой изоляции и т.п.

Интенсивность потерь массы значительно изменяется на протяжении года, будучи летом в 2…4 раза выше, чем зимой. Уровень потерь зависит также от системы охлаждения камер хранения; при использовании для этой цели воздухоохладителей потери неупакованного замороженного мяса на 50..60% выше, чем при использовании батарейных систем охлаждения в виде пристенных и потолочных охлаждающих приборов.

Ряд авторов считает, что в процессе холодильного хранения мяса решающую роль играет относительная влажность воздуха, величина которой оказывает прямое влияние на потери массы продукта. В то же время рассматриваемая ими упрощенная модель переноса теплоты и массы в камерах холодильного хранения построена в предположении отсутствия каких-либо источников дополнительного увлажнения воздуха, помимо испарения влаги из продукта. Исключен также радиационный перенос теплоты, поскольку в радиационном теплообмене участвует не вся масса штабелей продуктов, а лишь часть ее (не более 20%), находящаяся в сфере влияния внешних ограждений. Таким образом, подобная модель не учитывает роль таких мероприятий по снижению усушки продукта, как увлажнение воздуха путем сублимации с развитой поверхности льда, экранирование наружных стен холодильных камер и др.

Известен, например, способ снегования подштабельного пространства. Этот способ особенно эффективен, если сублимация снега происходит с поверхности пола, имеющей температуру, хотя бы на 0,5… 1°С превышающую температуру камеры хранения. Способ повышения относительной влажности воздуха посредством снегования пола можно рекомендовать при условии механизации работ и достаточной эффективности процесса сублимации, который обеспечивается за счет дефицита влажности воздуха.

Получение снега промышленным способом производится в процессе кумулятивной кристаллизации его частиц, когда смесь сжатого до 0,4 МПа воздуха и воды эжектируется под давлением из сопла в холодную окружающую атмосферу. При этом смесь расширяется и охлаждается, образуя поток падающих частиц, в который вдувается струя охлажденного воздуха из сопл.

Здесь можно выделить различные аспекты проблемы, многие из которых нужно решать комплексно. К ним в первую очередь следует отнести рациональное проектирование холодильников и охлаждающих систем, способствующих естественному поддержанию относительной влажности на высоком уровне и экономии холода.

При проектировании следует придерживаться следующих направлений: по своей форме здание холодильника должно приближаться к правильному кубу, для которого относительная поверхность наружных ограждений, приходящаяся на единицу холодильной емкости, минимальна; по теплоустойчивости здание должно обеспечивать минимальные колебания температуры в холодильнике при резкой смене погоды; системы охлаждения должны быть экономичными (преимущественно парокомпрессорного типа), а на охлаждающих аппаратах должна поддерживаться минимальная разность температур между поверхностью аппарата и окружающим воздухом. Для системы воздушного охлаждения скорость перемещения воздуха должна быть невысокой. Сюда же следует отнести устройство теплозащитных рубашек и динамической изоляции.

Большое влияние на холодильную мощность оборудования и температурно-влажностный режим холодильника оказывает солнечная радиация. Согласно рекомендациям по проектированию холодильников, дополнительная расчетная разность температур для компенсации теплоты солнечной радиации составляет в среднем 17°С. Снижение теплопритоков от солнечной радиации при проектировании достигается, например, увеличением толщины слоя тепловой изоляции перекрытия, применением затеняющих экранов, нанесением на поверхность кровли покрытий с высоким альбедо (серебрянки, извести и др.), а также слоев фольгоизола, асбестоцементных листов, устройством водоналивных кровель и др. Для условий южной полосы страны на кровле холодильников рекомендуют сооружать поворотные экраны, переводимые на ночь в вертикальное положение.

Важное место в комплексной проблеме снижения усушки замороженного мяса при хранении занимает выбор системы охлаждения камер, известен ряд работ, посвященных хранению замороженного мяса в камерах холодильников с различными системами охлаждения.

Для отвода теплопритоков, проникающих через наружные стены, применяют теплозащитные воздушные рубашки шириной 600 мм, выполняемые из сборного железобетона со слоем теплоизоляции толщиной 50 мм. Охлаждающие аппараты при этом размещают под потолком рубашки, соответственно на каждом этаже, а на верхнем этаже — на чердаке. Внутри теплозащитной рубашки поддерживается такая же температура, как и в защищаемом помещении, благодаря чему в рубашке локализуется теплоприток от наружного воздуха и отсутствует теплообмен между воздухом в рубашке и насыщенным воздухом в охлаждаемом помещении, что исключает усушку продуктов. В действительных условиях работы в помещениях могут быть еще внутренние теплопритоки, что вынуждает устанавливать в камерах специально для их отвода охлаждающие батареи. Поверхность этих аппаратов относительно невелика, но наличие их является одной из причин невозможности установления здесь влажности воздуха, доходящей до насыщения. Кроме того, при недостаточно хорошей эксплуатации возможна разница между температурами в рубашке и в помещении, а также в смежных помещениях внутри температурного отсека, что нарушает принцип теплозащитной рубашки. Сама рубашка требует для своего устройства значительного объема кубатуры здания, усложняет конструкцию и удорожает сооружение и эксплуатацию холодильника.

В последние годы находят широкое применение дополнительные технические средства, способствующие сокращению потерь массы и сохранению качества мяса при холодильной обработке. К числу таких средств относятся использование модифицированной газовой атмосферы, укрытие штабелей оболочкой из брезента или мешковины с намораживанием на ее поверхности корки льда, устройство ледяных экранов в камерах хранения, применение батарей с продольным оребрением, использование электроконвективного теплообмена и др. Одним из эффективных средств считается упаковка продукта во влагонепроницаемую тару из полимерных пленочных материалов.