Текст книги "Общая технология отрасли"

6.2 Замораживание

Замораживание обеспечивает длительное низкотемпературное хранение мяса благодаря предотвращению развития микробиологических процессов и резкого уменьшения скорости ферментативных и физико-химических реакций. Преимущество замораживания в отношении энергозатрат и экономической эффективности по сравнению с другими методами консервирования предопределило интенсивное развитие производства быстрозамороженных полуфабрикатов и готовых блюд.

Скорость замораживания решающим образом влияет на кристаллообразование при вымерзании влаги в тканях, на равномерность распределения в них кристаллов льда, их количество и размеры. От размеров образующихся кристаллов зависит степень сохранения целостности естественной структуры тканей. С равномерностью их распределения тесно связана степень восстановления начального состояния при размораживании тканей.

Замораживание мяса рассматривается как процесс замерзания тканевой жидкости, которая представляет собой белковый золь, содержащий растворенные органические и неорганические вещества с криоскопической точкой ~ -1 °C. При понижении температуры ниже – 1 °C начинает вымерзать чистая вода и увеличивается концентрация оставшейся жидкой фазы, что ведет к понижению криоскопической точки, поэтому до определенного предела, по мере снижения температуры, вымерзают все новые количества воды, но какая-то часть жидкой фазы остается незамерзшей. При – 1,5 °C вымерзает около 30 % воды, при – 8 °C – около 80 %, при – 33 °C остается в жидком состоянии около 8 %. Температура, при которой раствор полностью замерзает, называется криогидратной точкой. Криогидратная точка тканевой жидкости находится в границах от 59 до – 64 °C.

Процесс кристаллообразования происходит в две фазы: первая – образуются зародыши кристаллов и вторая – рост образовавшихся кристаллов. Чем выше скорость теплоотвода во внешнюю среду, тем больше число образующихся кристаллов и меньше размеры каждого из них. При относительно небольшой скорости теплоотвода происходит рост кристаллов только в межклеточном пространстве. В клетках кристаллы не образуются, но они обезвоживаются. При высокой скорости теплоотвода кристаллы образуются также и в клетках. Образование крупных кристаллов в практике замораживания мяса – явление нежелательное. При замораживании воды объем увеличивается примерно на 10 %. Образующиеся крупные кристаллы расширяют межклеточное пространство и разрушают соединительнотканные прослойки своими острыми гранями. Ткань разрыхляется, мышечные волокна деформируются, а иногда и разрушаются. 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 его последующей механической обработки.

Продукт, поступающий на замораживание, обычно имеет температуру выше криоскопической. Поэтому процесс замораживания складывается из трех этапов: охлаждение мяса до криоскопической температуры, собственно замораживание (кристаллизация основной массы влаги) и доведение температуры продукта до заданной. По мере замораживания продукта граница между замерзшим и незамерзшим слоями перемещается к центру. Промежуток времени, в течение которого температура центрального слоя продолжает оставаться выше криоскопической, зависит от скорости теплоотвода и толщины замораживаемого продукта. Повышение скорости замораживания благоприятно отражается на качестве мяса, способствует снижению усушки.

Наибольшее значение для увеличения скорости теплоотвода имеют: агрегатное состояние среды, скорость ее движения и температуры. Замена воздушной среды жидкой позволяет повысить коэффициент теплоотдачи более чем в 20 раз. Применение циркуляции воздуха со скоростью порядка 10 мсек., повышает коэффициент теплоотдачи в 3 – 4 раза. Замораживание продуктов малых размеров (гормональное сырье) может осуществляться во взвешенном состоянии в потоке воздуха, пропускаемого через слой продукта. Скорость теплоотвода возрастает пропорционально разности температур продукта и среды, которую можно увеличить снижением температуры. Для замораживания гормонально-ферментного сырья применяют температуру до – 60 °C.

Эффективным является криогенное замораживание, когда происходит прямое соприкосновение с хладагентом (жидким воздухом и азотом, а также твердой углекислотой). Наиболее перспективным является жидкий азот, так как являясь инертным газом, азот даже при непосредственном контакте с продуктом не вызывает нежелательных реакций, а также подавляет жизнедеятельность бактерий. В промышленных условиях замораживание мяса и мясопродуктов проводят в различных охлаждающих средах и разными методами: в воздухе – медленное, интенсивное и быстрое; в жидкой среде – контактное и бесконтактное; хладагентами – контактное и бесконтактное.

Порядок размещения туш в камерах такой же, как и при охлаждении. Камеры замораживания для субпродуктов и др. продуктов небольшой массы вместо подвесных путей и пристенных батарей оборудованы стеллажами, составленными из труб, в которых циркулирует хладагент. Птицу замораживают в ящиках.

Охлаждение воздуха в камерах замораживания производится батареями непосредственного испарения хладагента (аммиака) или батареями и воздухоохладителями, или только воздухоохладителями. Температура воздуха при загрузке камер поддерживается на несколько градусов ниже, чем температура замораживания. Относительная влажность воздуха устанавливается в пределах 90 – 95 %.

Технология холодильной обработки мяса, предусматривающая замораживание в парном состоянии (однофазное), имеет преимущества перед холодильной обработкой, предусматривает охлаждение мяса и последующее его замораживание в охлажденном состоянии (двухфазное замораживание). Мясо, замороженное в парном состоянии, можно хранить в мороженом виде в течение более длительного времени, и потери мяса от усушки сокращаются примерно в 2 раза. Продолжительность замораживания в парном состоянии сокращается на 41 – 43 %.

В практике также применяется замораживание в блоках. В блоках можно замораживать как мясо на костях, так и фасованное, обваленное, жилованное, а также субпродукты, эндокринно-ферментное сырье, птицу, яичный меланж. Мясо в небольших отрубах и блоках целесообразно замораживать в морозильных аппаратах. Морозильные аппараты делят на три основные типа: воздушные, жидкостные (путем погружения в хладагент или орошение им) и поверхностные (хладагент в пустотелых плитах). Серьезными преимуществами обладают роторные морозильные аппараты (поверхностные). Ротор состоит из радиально расположенных секций, которые крепят на валу. Пустотелый вал ротора используют для подачи хладагента в морозильные плиты. Загрузка и выгрузка продукта механизированы. При повороте ротора очередная блок-форма устанавливается под загрузку, одновременно в положение разгрузки подходит блок-форма с замороженным продуктом. Продолжительность замораживания от 1,5 до 4,5 часов в зависимости от вида подачи и температура рассола. Средняя производительность агрегата 10 тонн/сутки.

Замороженное мясо хранят в камерах, воздух в которых охлаждается системой пристенных или потолочных батарей. Потолочные батареи обеспечивают более равномерное температурное поле. Температура хранения должна быть не выше – 12 °C. Колебания температуры хранения могут привести к перекристаллизации (увеличению размеров кристаллов, а также появлению инея на поверхности мяса). В процессе хранения в мясе наблюдаются биохимические и физико-химические изменения. Общий характер биохимических изменений при хранении мороженого и охлажденного мяса совпадает, но скорость этих изменений тем меньше, чем ниже температура.

При температуре – 18 °C, относительная влажность 95 % сроки хранения говядины и баранины около 12 месяцев, свинины в шкуре – 8 месяцев, свинины без шкуры – 6 месяцев. При повышении температуры хранения до – 10 –12 °C сроки хранения для говядины и баранины сокращаются до 6 – 8 месяцев, свинины – 4 – 6 месяцев. При температурах ниже – 18 °C сроки хранения увеличиваются.

6.3 Размораживание

Размораживание является заключительной стадией технологического процесса холодильной обработки мяса. При размораживании продукт оттаивает до температуры, близкой к криоскопической, что обеспечивает удобство его дальнейшей переработки.

Условно можно сказать, что процесс размораживания по своей природе обратен процессу замораживания. Но полного восстановления первоначальных свойств мяса не происходит, так как, в период замораживания и хранения в связи с развитием автолитических, окислительных и других процессов оно подвергалось необратимым изменениям. Изменения массы во время размораживания происходят не только в связи с потерями мясного сока, но и также из-за испарения воды с поверхности или, наоборот, в связи с конденсацией влаги на поверхности. При размораживании мясной сок теряется вследствие того, что часть воды, образующейся при таянии кристаллов льда, не успевает связываться белками и структурой мяса.

Наибольшей обратимостью обладает мясо, замороженное в парном состоянии или в стадии созревания (через 5 – 7 суток после убоя), причем, чем ниже температура замораживания и чем совершеннее способ размораживания, тем лучше качество размороженного мяса. Скорость размораживания должна быть примерно равной скорости замораживания.

Применяют различные методы размораживания мяса. Теплоносителем может быть воздух, паровоздушная смесь и жидкость (вода, рассол). При медленном размораживании на воздухе – первоначальная температура в камере 0 °С, влажность 90 %, затем температуру повышают до 6 – 8 °C, в конце размораживания температуру снижают до 0 °С, а влажность до 70 %, продолжительность 3 – 5 суток. Потери до 4 %.

Быстрое размораживание в воздушной среде происходит при температуре 12 – 20°С и относительной влажности 55 – 60 %, продолжительность 15 – 25 часов. Потери мясного сока,размораживание в паровоздушной среде – при температуре 4 – 5 °C (продолжительность 16 часов) и при температуре 20 – 25 °C (продолжительность 10 – 12 часов). Потери массы не наблюдается, но фактически теряется часть белковых и экстрактивных веществ (смывается жидкостью с поверхностных слоев). Мясо обесцвечивается, теряет аромат.

Размораживание способом воздушного душирования – воздух при температуре 20 – 25 °C и относительной влажности 90 – 95 % подается в камеру через сопла со скоростью 10 – 11 мс, омывает поверхность мясных полутуш так, что размораживание различных частей (бедра, лопатки, филей) проходит сравнительно равномерно и продолжается 10 – 12 часов. Потерь массы не наблюдается. При контактном размораживании мяса в жидкости происходят большие потери водорастворимых веществ. Размораживание мяса в жидкой среде весьма эффективно, если оно осуществляется бесконтактным способом (мясо в упаковке).

Мясо размораживают в камерах, которые снабжены приборами для отепления: калориферами и перфорированными трубами для подачи острого пара, расположенными равномерно по всему помещению. Лучше всего камеру оборудовать прибором для кондиционирования воздуха и системой нагнетательных и всасывающих каналов, обеспечивающих равномерное распределение воздуха по всему объему камеры.

7 Переработка крови

7.1 Технологический процесс переработки крови

Кровь является одним из важных источников белков, что делает ее ценным сырьем для производства пищевой, лечебной, кормовой и технической продукции. На мясокомбинатах часть пищевой крови направляют на производство кровяных изделий (колбасы, зельцы), а остальную разделяют на плазму (сыворотку) и фракцию форменных элементов. Сыворотку используют в колбасном, кулинарном и консервном производствах, а также для выработки светлого пищевого альбумина, применяемого в кондитерской промышленности вместо яичного белка. Из цельной крови, форменных элементов и плазмы готовят лечебные препараты: кровезаменители, гидролизаты, сухой и жидкий гематоген. Из крови вырабатывают корма для животных и птицы. Техническую кровь направляют также на изготовление черного технического альбумина, применяемого как клеящее вещество в фанерном производстве, светлого технического альбумина – для полиграфической и текстильной промышленности, пенообразователя – для огнетушителей.

Стабилизация крови. Предотвращение свертывания крови упрощает технологический процесс, сохраняет в составе крови все содержащиеся в ней белки. Стабилизируют пищевую и техническую кровь. Процесс ведут в емкостях, в которых собирают кровь. Стабилизатор заливают в емкость перед сбором крови, а после сбора раствор перемешивают в течение 30 – 40 сек., пищевую кровь, предназначенную для колбасно-кулинарных изделий, стабилизируют поваренной солью (10 % к массе крови). В результате такой обработки кровь не свертывается в течение 1 – 2 суток. Хорошими стабилизаторами являются фибризол, лимоннокислый натрий, фосфорнокислый натрий, они применяются в виде 10 % водного раствора в количестве 0,25 % к массе крови. Такую кровь можно хранить не менее 5 суток. Высокой стабилизирующей способностью обладает естественный стабилизатор – гепарин. Он содержится в печени, легких и других органах животных. 1 г гепарина способен стабилизировать 20 л крови. Однако из-за сложности получения гепарин пока применяют лишь в медицине. Для стабилизации технической крови применяют синантрин – 130, обладающий способностью предотвращать свертывание крови даже при контакте с активным тромбином. На 1 т крови расходуется 15 – 60 г синантрина. Стабилизацию технической крови с применением синантрина можно осуществлять в желобе на линии обескровливания. Раствор синантрина подается через форсунки, установленные по обе стороны желоба и смешивается с вытекающей из туш кровью. Стабилизированная кровь поступает в приемник, перекачивается в передувочный бак, сама может быть использована как стабилизирующий раствор. Этот прием позволяет избежать излишнего разведения крови водой.

Дефибринирование крови. Фибрин, образующийся в процессе свертывания крови, удаляют двумя способами. Кровь, используемую на пищевые и медицинские цели, дефибринируют немедленно после ее изъятия в ходе образования фибрина. Интервал времени между сбором крови и ее дефибринированием не должен превышать 1 мин. по другому способу техническую кровь дефибринируют после образования сгустка, разрывая нити фибрин-полимера.

Выход сгустка фибрина в первом случае составляет 5 – 8 %, во втором 20 – 25 %.

Пищевую кровь перемешивают в течение 2 – 5 мин при помощи механических мешалок в дефибринаторах. Фибрин, выделившийся в виде нитей, отделяют, а кровь с остатками фибрина пропускают через сита с отверстиями 0,75 – 2 мм.

Дефибринирование свернувшейся технической крови заключается в разбивании сгустков крови и отделении от нее фибрина. Для этого свернувшуюся кровь измельчают на измельчителях – десмембраторе, дезинтеграторе и других до частиц 2-3 мм. Измельченный фибрин отделяют от жидкой крови процеживанием через металлическую сетку или отстаиванием в течение 30 мин (фибрин как более легкий всплывает). Выделяемые сгустки фибрина содержат значительное количество крови, которую вместе с фибрином используют для выработки кровяной муки. Потери крови можно уменьшить повторной отработкой сгустка на десмембраторе или центрифугированием.

Экономически выгодным является применение центробежных машин АВЖ – 245 К, в которых происходит последовательно сначала грубое измельчение сгустков подвижными ножами, а затем тонкое измельчение частиц фибрина за счет центробежного продавливания через отверстия 0,4 – 1 мм перфорированного вращающегося барабана. Обработанная таким образом кровь поступает на распылительный диск сушильной установки. Этот способ позволяет осуществить непрерывный процесс изготовления альбумина из нестабилизированной крови, исключить отходы в виде фибрина, увеличить выход альбумина примерно на 3 %.

Сепарирование крови. При сепарировании стабилизированную кровь разделяют на две фракции: на плазму и форменные элементы, дефибринированную кровь – на сыворотку и форменные элементы. Кровь разделяют на 2 фракции в барабане кровяного сепаратора. Кровь с температурой 25 – 30 °C непрерывной струей поступает в пакет конических тарелок и под действием центробежной силы разделяется на две фракции. Легкая фракция (сыворотка или плазма) движется к центру барабана, тяжелая фракция (форменные элементы) поступает к периферии барабана. Скорость вращения барабана не должна создавать в нем давление выше 10·– 10⁵ Па, так как, в противном случае происходит гемолиз. Для уменьшения пенообразования при сепарировании применяют олеиновую кислоту, разведенную кровяной плазмой 1: 10 и подогретую до 50 – 55 °C. На современных промышленных сепараторах достигается выход легкой фракции до 65 %. Длительность цикла зависит от типа сепаратора – от 2 до 5 часов. По истечении этого времени разделение на фракции ухудшается. Сепаратор необходимо промыть. В процессе сепарирования понижается содержание микроорганизмов в плазме (сыворотке). Герметизация системы подачи крови и ее разделения обеспечивает минимальную бактериальную обсемененность получаемых фракций.

Коагуляционное осаждение белков крови. Существует метод выделения белков крови посредством тепловой или химической коагуляции.

Термическая коагуляция осуществляется при 90 – 95 °C, содержание влаги в коагуляте составляет около 50 %. Один из недостатков этого способа – изменение функциональных свойств белков крови вследствие их денатурации.

Белки можно выделить обработкой крови реагентами в кислой среде при рН 3,5 – 4,5. В качестве реагентов используют полифосфат натрия, трихлорид железа, лигнин и его производные. Использование этого метода позволяет почти полностью (до 98 %) выделить белки из крови. После нейтрализации белковый коагулянт высушивают и его можно использовать на пищевые цели.

Консервирование крови. Продолжительность хранения дефибринированной и стабилизированной крови не должна превышать 4 часа при 15 °C, сыворотки, плазмы и форменных элементов – 2 часа. Их сразу же надо направлять на дальнейшую переработку. Однако сроки хранения можно увеличить путем консервирования. Пищевую кровь консервируют добавлением в нее поваренной соли. При содержании 10 % соли ее можно хранить 15 суток при 5 – 6 °C. применяют также 25 % раствор аммиака из расчета 10 г на 1 кг крови. Такую кровь можно хранить в течение месяца. Перед употреблением на пищевые цели ее нагревают для удаления запаха аммиака. В качестве консервантов используют также диоксид углерода, пиросульфит натрия, молочную кислоту и др.

Техническую кровь консервируют следующим образом. После удаления фибрина в нее добавляют сильные антисептики (крезол или фенол в количестве 2,5 кг на 1 т крови).

От порчи можно предохранить кровь замораживанием. При температуре не выше – 10 °C ее можно хранить до 6 месяцев. Оттаивание крови сопровождается гемолизом.

Сушка крови. Высушивание крови и ее фракций обеспечивает длительное хранение и облегчает транспортирование. Условия и режимы сушки крови должны обеспечить в максимальной степени сохранение функциональных свойств содержащихся в них белков. В результате сушки стабилизированной и дефибринированной крови получают черный альбумин, при сушке сыворотки или плазмы крови – светлый. Перед высушиванием кровь от различных животных смешивают, беря говяжьей крови не менее 35 %.

Существует поверхностный метод сушки крови в камерных, канальных, шкафных и вальцовых сушилках. Недостаток этого метода – низкое качество готового продукта (получаемый в этих сушилках альбумин имеет пониженное содержание растворимых белков) и процесс сушки очень длителен. В настоящее время кровь сушат наиболее совершенным методом распылительной сушки. При этом жидкость распыляется на мельчайшие капли, которые высушиваются в токе горячего воздуха. Площадь контакта жидкости с греющей средой многократно возрастает, и сушка происходит почти мгновенно (1/30 – 1/60 с). При этом температура частиц повышается не очень сильно из-за малого времени нагрева, а также в связи с тем, что интенсивное испарение воды с поверхности частиц сопровождается охлаждением окружающей среды и самих высушиваемых частиц. Поэтому высушенный продукт почти полностью сохраняет свойства исходной жидкой крови. После сушки получается тонкий порошок, не требующий дробления и сохраняющий почти полную растворимость.

Распыление крови в сушилках непрерывного действия производится посредством форсунок, которые бывают пневматическими и гидравлическими. В пневматических форсунках жидкость распыляется струей сжатого воздуха давлением 2,5·10⁵ – 7·10⁵ Па. Кровь в форсунки подается самотеком. Этот способ требует значительных затрат энергии при небольшой производительности (30 лч). Кроме того, вместе с кровью в сушилку поступает холодный воздух, что ухудшает условия сушки.

Гидравлические распылительные устройства представляют собой неподвижные или перемещающиеся по окружности форсунки, через отверстия (12мм) которых под давлением выбрасывается кровь. Кровь фильтруют во избежании засорения форсунок. Степень распыления зависит от давления и влияет на скорость сушки и качество сухого альбумина. Чем меньше размеры капель распыленной крови, тем меньше опасность денатурации и коагуляции белков в частицах, тем больше содержание растворимых белков в готовом продукте. Необходимое давление создают плунжерным насосом высокого давления. При распылении быстровращающимися дисками кровь в воронку распылительного диска поступает самотеком, откуда под действием центробежной силы, возникающей при вращении диска, направляется в каналы, расположенные радиально. Частота вращения диска 8 000 – 15 000 мин^-1. Размеры частиц 20 – 100 мкм. Дисковое распыление обеспечивает высокую степень диспергирования крови, причем отверстия в диске во время работы не засоряются и нет необходимости останавливать сушилку для чистки распылительных устройств.

Распыление крови производится в сушильной камере (башне) цилиндрической или цилиндроконической формы. В башню подается горячий воздух. Кровь мгновенно высыхает и оседает на дно башни. При температуре воздуха на входе в сушилку от 120 до 210 °C, а при выходе не более70 °C содержание растворимых белков в альбумине практически не изменяется. Повышение температуры на выходе ухудшает качество альбумина. В процессе сушки значительная часть крови (до 10 %) увлекается потоком отходящего воздуха. Важным элементом являются устройства для улавливания пыли. Пыль отделяется от отходящего воздуха во встряхивающих рукавных фильтрах или циклонах.

В рукавных фильтрах (из плотной ткани) воздух с пылью направляется снизу вверх и пыль оседает на поверхности рукавов. Рукава периодически встряхиваются специальным механизмом, порошок собирается в бункер фильтра и выводится шнеком. Основное достоинство рукавных фильтров – высокая степень очистки отходящего воздуха (93 – 95 %) и удобство выгрузки альбумина.

Циклон является центробежным пылеотделителем. Он представляет собой цилиндр с конусообразной нижней частью. Центробежные силы отбрасывают пыль к стенкам, по которым она сползает в нижнюю часть, а оттуда в бункер. Скорость движения воздуха в циклоне 10 – 20 мсек., при входе и 3 – 8 мс., при выходе. С увеличением размеров циклона снижается эффективность его работы, поэтому при большой производительности сушилки устанавливают несколько циклонов и даже батареи из них. Преимущество циклона – доступность его для очистки и стерилизации, что важно при высушивании пищевых и лечебных препаратов.

Для окончательной очистки отработавшего воздуха, содержащего 3 – 5 % сухих веществ, после сухих пылеуловителей целесообразно устанавливать мокрые пылеуловители (скрубберы). Одновременно скруббер служит для предварительного нагревания и обезвоживания поступающей в сушилку крови. В результате контакта отработавшего воздуха с распыленной кровью температура его снижается с 70 – 50 °C, при этом кровь подогревается в скруббере примерно с 15 °до 40 – 45 °C. вследствие испарения части влаги и улавливания альбумина из отработавшего воздуха, содержание сухих веществ в крови после скруббера повышается с 17 – 19 до 28 – 29 %. Применение предварительного нагревания (35 – 45 °C) и обезвоживания (сухой остаток 28 – 30 %) можно также проводить в вакуум-выпарных аппаратах.

Таким образом с целью улучшения технико-экономических показателей сушку крови следует осуществлять двухступенчато: предварительное обезвоживание (в скруббере или вакуум-выпарных аппаратах) и окончательная сушка в распылительных сушилках. При распылительной сушилке получается альбумин с высоким содержанием растворимого белка (до 85 %) и большим выходом (до 18 %).