4.3. Консервирование мясопродуктов низкими температурами

По термическому состоянию мясо подразделяется на парное, остывшее, охлажденное, мороженое и дефрастированное. Мясо только что убитого животного называют парным или горячо-парным, и в пищу оно мало пригодно. Даже в вареном виде оно остается жестким, резинистым, невкусным. Кроме того, оно очень легко подвергается бактериальному заражению, т.к. отсутствует корочка подсыхания.

Остывшим называют мясо, которое после разделки туши остывало не менее 6 ч, покрылось корочкой подсыхания и имеет упругие мышцы. Остывшее мясо также не пригодно для немедленного использования, т.к. в нем не прошел процесс созревания и при длительном хранении оно дает значительную усушку. В связи с этим для реализации в торговой сети такое мясо принимать не следует.

Охлажденным называют мясо, имеющее в толще мышц, у кости температуру от 0 до 4⁰С. Оно покрылось корочкой подсыхания, мышцы эластичные, поверхность его неувлажненная.

Мороженым называют мясо, имеющее в толще мышц температуру –6⁰С и ниже. При постукивании твердым предметом такое мясо издает ясный звук.

Дефростированным называют мясо, размороженное в искусственно созданных условиях до температуры –1 – +4⁰С. Размораживают мясо в специальных камерах - дефростерах, с соблюдением определенной температуры и высокой относительной влажности воздуха. После дефростации мясо выдерживают 1-3 дня при температуре около 0⁰С. Сам процесс дефростации продолжается 2-4 суток, пока температура мышц не повысится до -1⁰С.

Если мясо размораживали без соблюдения определенной температуры и влажности воздуха, то его называют оттаявшим. Такое мясо хуже дефростированного. Его поверхность, жир, мясной сок, сухожилия красные, разрез сильно влажный. Консистенция мяса несколько тестообразна, ямка после надавливания не выравнивается. Дефростированное и оттаявшее мясо имеет запах сырости. В мясном производстве замораживание применяют для разных целей: предотвращения микробиальной порчи мясопродуктов; быстрого и резкого торможения автолитических процессов, если они могут привести к утрате ценных свойств сырья; подготовки мясопродуктов к обезвоживанию методом сублимационной сушки.

Замораживание, как способ консервирования, оказывает целый ряд влияний на качество мясопродуктов. При этом наблюдается вымерзание воды, изменение структуры тканей, микрофлоры, автолитических процессов, гидрофильных свойств, содержание витаминов, а также изменения, вызываемые взаимодействием мясопродуктов с внешней средой.

Консервирование замораживанием сопровождается вымерзанием определенного количества воды, и это значительно влияет на структуру тканей и другие свойства мясопродуктов.

Процесс замораживания тканей в этом случае выглядит, прежде всего, как процесс замерзания тканевых жидкостей. В отличие от чистой воды, тканевая жидкость имеет температуру начала замерзания (криоскопическую температуру) ниже 0⁰С. Мясной сок начинает замерзать при температуре от –0,6 до –1,2⁰С, кровь – при температуре –0,55-0,56⁰С.

При замораживании тканей после достижения криоскопической точки начинает вымерзать или кристаллизоваться чистая вода. Соответственно количеству вымерзшей воды увеличивается концентрация оставшейся жидкой фазы. А так как криоскопическая температура растворов зависит от их концентрации, то по мере вымерзания происходит понижение криоскопической температуры оставшейся жидкой фазы. Поэтому до определенного предела, по мере снижения температуры, вымерзает все новое количество воды, но какая-то ее часть остается еще не замершей. Числовые значения количества вымерзшей воды в зависимости от температуры приведены в таблице 32.

Таблица 32 – Количество вымерзшей воды в мышечной ткани

в зависимости от температуры

Температура, 0С	Количество вымороженной воды, %	Температура, 0С	Количество вымороженной воды, %
- 1,5	30,0	- 15,0	87,5
- 2,5	63,6	- 17,5	88,5
- 5,0	75,6	- 20,0	89,4
- 7,5	80,5	- 25,0	90,4
- 10,0	83,7	- 32,5	91,3
- 12,5	86,0

Вымерзание воды по мере снижения температуры продолжается до тех пор, пока концентрация растворенных в жидкой фазе веществ не достигнет уровня, соответствующего составу эвтектической смеси. После этого раствор замерзает целиком. Температура, при которой это происходит, называется криогидратной. Криогидратная точка тканевой жидкости обычно бывает ниже –55⁰ С. По данным А.Л. Соколова (1965), она находится в пределах от –62 до –65⁰С. Мясо, замораживаемое при очень низких температурах, например в жидком азоте, становится хрупким.

При замораживании тканей центры кристаллизации образуются раньше в межклеточном пространстве, так как межклеточная жидкость имеет несколько меньшую концентрацию растворенных веществ, следовательно и более высокую криоскопическую точку, чем внутриклеточная. Как только образуются центры кристаллизации, концентрация межклеточной жидкости возрастает, увеличивается и ее осмотическое давление. Возникает движение воды из клетки в межклеточное пространство. Происходит обезвоживание клеток.

Образование крупных кристаллов льда в практике замораживания мясопродуктов – явление нежелательное. При замораживании воды объем увеличивается примерно на 10%. В связи с образованием крупных кристаллов и увеличением объема происходит расширение межклеточного пространства и разрушение соединительнотканных прослоек острыми гранями кристаллов. Ткань разрыхляется, мышечные волокна деформируются, а иногда и разрушаются. Чем ниже температура и быстрее замораживание, тем меньше изменение морфологической структуры тканей. В зависимости от условий замораживания кристаллы образуются или внутри клетки или вне ее. При этом, если замораживают ткань, кристаллы располагаются в межклеточном пространстве, если замораживают отдельные клетки - на их поверхности.

Размеры и характер распределения кристаллов в тканях и связанная с этим степень разрушения морфологических структурных элементов определяют размеры потерь тканевой жидкости (мясного сока) при размораживании мяса и последующей механической обработке (обвалке, жиловке). Так, если мышечная ткань мяса, замороженного в жидком азоте (–195⁰С), будучи размороженной при отжиме на центрифуге теряет около 27,6% мясного сока (то есть немногим больше, чем незамороженого – 26,2%), то при замораживании на воздухе (при –18⁰С) она теряла около 33% мясного сока.

Степень разрушения структурных элементов тканей зависит не только от скорости замораживания, но и от глубины развития автолитических процессов в тканях к моменту замораживания. При замораживании мяса сразу же после убоя животного даже в обычных условиях (на воздухе при температуре -24⁰ С) мышечные волокна и межуточная соединительная ткань хотя и увеличиваются в объеме, но все же сохраняют присущие им внешние очертания и взаимное расположение. Структура мышечных волокон в основном сохраняется. Мышечная ткань мяса, замороженного в тех же условиях, но после 36-48 ч выдержки при 4⁰С, в значительной степени разрушается образующимися кристаллами. В поперечном сечении внешние очертания мышечных пучков плохо различимы, а строение волокон сильно нарушено. Соединительная ткань между пучками и волокнами имеет частые разрывы.

Изменение коллоидной структуры тканей мяса, вызываемое перераспределением воды и увеличением концентрации жидкой фазы при замораживании, сказывается на водосвязывающей способности мяса после его размораживания. Она тем больше, чем ниже температура и выше скорость замораживания. Например, при температуре замораживания –20⁰С влагопоглощаемость размороженной мышцы при рН=6,4 составляет 40%, при температуре –25⁰С – 42%, при –43⁰С – 56%, при –57⁰С – 59%.

Замораживание существенно влияет и на микрофлору мясопродуктов. Большинство микроорганизмов не развивается при температуре ниже точки замерзания протоплазмы. Замораживание микроорганизмов обычно сопровождается отмиранием 90-99% количества клеток. При –5⁰С отмирание микроорганизмов идет довольно медленно. Наиболее губительно действуют температуры в интервале от –6⁰С до –12⁰С. При –20⁰С скорость отмирания микроорганизмов уменьшается. Многие плесени выдерживают температуру –18⁰С в течение 10-12 месяцев, хотя большинство клеток погибает при –8⁰С.

Изменения клеток микроорганизмов, вызываемые замораживанием, ведут к гибели большей части, но не всех клеток. Опыты с бактериями и дрожжами показали, что повреждение клеток происходит в период кристаллообразования или, наоборот, оттаивания кристаллов. Существует наиболее губительный для микробов температурный интервал (–6-12⁰ С). Чем ниже температура за этим пределом, тем меньше отмирание микробов. Быстрое замораживание уменьшает бактерицидное действие холода.

Низкие температуры сами по себе не вызывают гибели микроорганизмов. На твердой углекислоте (температура около –78⁰С) обнаружены многочисленные жизнеспособные споры гнилостных микроорганизмов. Продолжительность воздействия также не является причиной отмирания микроорганизмов. Из слизи носа ископаемого мамонта выделены способные развиваться микроорганизмы. Грунты в районе вечной мерзлоты на глубине около 40 см содержат 5-10 микробов на 1 м² почвы. На протяжении трех зимних месяцев, даже когда температура колеблется между –20 и –45⁰С, большинство патогенных бактерий, находящихся на снегу, не погибает. Бактерии Clostridium botulinum, Salmonella, Streptococcus сохранялись в продукте после 13 лет хранения при –12-18⁰С. Таким образом, применение низких температур даже в течение длительного времени не обеспечивает стерилизации продукта, а тем более уничтожения содержащихся в нем бактериальных токсинов. К этому нужно добавить, что микроорганизмы могут приспосабливаться к низким температурам. Тем не менее, в процессе хранения мясопродуктов при достаточно низких температурах происходит постепенное отмирание большей части микрофлоры. Число микробов на поверхности мяса, хранившегося при температуре –18⁰С, через 3 месяца уменьшается на 50%, через 6 месяцев - на 80%, а через 9 месяцев их оставалось 1-2% к начальному числу клеток (т.е. около 1000 на 1 см²).

Практический интерес представляет влияние замораживания на ход автолиза как в период собственного замораживания, так и после него при хранении продуктов.

Деятельность ферментов резко замедляется, но не приостанавливается даже при очень низких температурах. Липаза не теряет активности при –36⁰С. При этой же температуре с заметной скоростью протекает ферментативный распад гликогена. Разрушение ферментов не наблюдается даже при температуре –79⁰С. Ферменты в замороженном состоянии могут сохраняться много месяцев без заметной потери активности. В некоторых случаях она после размораживания даже возрастает. Однако многократное замораживание и размораживание иногда приводит к потере активности ферментов.

Глубина развития автолитических процессов к моменту замерзания зависит от скорости замораживания: чем медленнее идет замораживание, тем более глубоко заходят автолитические процессы. Скорость и глубину развития автолитических процессов в период замораживания нельзя оценивать без учета размера (толщину) замораживаемых отрубов. При очень быстром замораживании небольших кусков (толщиной 1-2 см) вымерзание влаги идет одновременно по всей глубине. Происходит как бы фиксирование того состояния мяса, в котором оно находилось перед замораживанием. Иначе обстоит дело при замораживании парного мяса в крупных отрубах. Здесь температура в толще мяса надолго задерживается на уровне выше криоскопической точки, а затем близкой к -2⁰С, когда происходит вымерзание большей части влаги. Поэтому в глубоких слоях тканей фаза посмертного окоченения начинает развиваться раньше, чем в обычных условиях. Во внутренних слоях к моменту их замерзания гликолитические процессы достигают большей глубины и автолитические процессы достигают более глубокого развития.

В тесной связи с некоторым ускорением в глубоких слоях начальной фазы автолиза, при очень медленном замораживании парного мяса, возникает загар. Он вызывается тем, что образующаяся ледяная корочка на поверхности мяса препятствует газообмену с внешней средой и выделяющиеся в значительных количествах газообразные продукты автолиза накапливаются и задерживаются в мясе. Замораживание мяса не приостанавливает также и гидролитические изменения белковой системы. Даже при –18⁰С в процессе хранения мяса обнаруживаются признаки глубокого гидролиза белков, о чем свидетельствует возрастание количества аминоаммиачного азота в тканях (табл. 33).

Таблица 33 – Содержание аминоаммиачного азота (в мг%) в зависимости

от продолжительности хранения мороженого мяса

Наименования мяса	Продолжительность хранения, в месяцах
	2	8	15	18
Говядина I категории	56	72	80	96
Говядина II категории	62	67	80	82
Свинина мясная	-	59	88	98

Несмотря на приведенные сведения, правильно выполненное консервирование мяса холодом в сравнении с другими приемами обработки больше отвечает высоким требованиям потребителя, обеспечивает сохранение первоначальных свойств продукта и сравнительно невысокие потери его массы даже при длительном хранении.

При выборе способа и условий замораживания и хранения мясопродуктов первостепенное значение имеют: состояние продукта перед замораживанием; скорость и глубина замораживания; вид и состояние теплоотводящей среды и наличие или отсутствие контакта продуктов с нею.

Качество замороженого продукта в значительной мере будет зависеть от состояния мяса перед замораживанием: мясо парное, в стадии посмертного окоченения, в стадии завершения посмертного окоченения и мясо созревшее. Эта зависимость обуславливается главным образом уровнем развития автолитических изменений тканей к моменту полного замораживания.

При замораживании парного мяса в крупных отрубах (четвертинах, полутушах) продолжительное время температура глубинных тканей сохраняется на уровне выше криоскопической точки. Поэтому к концу хранения мяса уровень развития автолиза достигает большей глубины. При замораживании парного мяса процесс окоченения мускулатуры развивается во время замораживания и продолжается в течение примерно одного месяца хранения. При длительном хранении различия между мясом, замороженым в парном состоянии или после охлаждения, в значительной мере сглаживаются.

В мясе, замороженом в стадии разрешения посмертного окоченения, в период хранения развивается фаза автолиза, являющаяся стадией созревания. В течение даже самых длительных сроков хранения автолитические изменения не выходят за допустимые пределы.

Мясо, замороженное после 6-7 суток созревания, во время размораживания и особенно при обработке теряет много мясного сока. Поэтому замораживание мяса следует проводить или задолго до наступления посмертного окоченения (парное мясо) или же к моменту разрешения посмертного окоченения (охлажденное мясо).

Большое влияние на сохранение качества мясопродуктов оказывает скорость замораживания. Чем выше скорость замораживания, тем мельче и однообразнее образующиеся кристаллики льда.

Под скоростью замораживания понимают отношение толщины замороженного слоя в сантиметрах ко времени его образования в часах и выражают в см/ч или м/ч. Медленным считают замораживание при скорости до 1 см/ч и интенсивным - до 5 см/ч. Хорошее качество замороженных продуктов можно получить при средней скорости замораживания, равной 2,5-3 см/ч. В практических условиях минимально допустимая скорость замораживания 0,3-0,4 см/ч. Такая скорость достигается при циркуляции воздуха 0,1-0,3 м/сек и температуре несколько ниже –20⁰С.

Замораживание мясопродуктов желательно производить без непосредственного контакта с теплоотводящей средой. Это позволяет лучше сохранить высокое качество продукта и обеспечить санитарно-гигиенические условия при замораживании и хранении продукта.

Из числа газообразных охлаждающих средств наибольшее распространение имеет воздух. При длительном воздействии на продукт воздух вызывает нежелательные изменения (высыхание, окисление) и ухудшает качество продукта.

Из числа жидких теплоотводящих сред можно назвать растворы солей хлористого натрия, хлористого кальция, хлористого магния, эвтектическая температура которых значительно ниже 0⁰С. Эвтектическая температура хлористого натрия равна –21,2⁰С, хлористого магния –33,6⁰С, хлористого кальция –55,0⁰С. При соприкосновении продукта с холодными рассолами замораживание происходит в несколько раз быстрее, чем в воздухе. Однако соприкосновение с этими средами ухудшает качество продукта.