Теоретические основы охлаждения продуктов животного происхождения.

После первичной обработки туши, полутуши и четвертины крупного рогатого скота, туши и полутуши свиней, туши мелкого рогатого скота направляют на охлаждение. Охлажденное мясное сырье используется для производства полуфабрикатов, готовых блюд, колбасных и солено-копченых изделий, а также его реализуют населению через предприятия розничной торговли.

Из числа известных способов длительного сохранения мясных продуктов охлаждение является наиболее эффективным способом, поскольку оно не вызывает существенного изменения их вкусовых свойств и пищевой ценности. Техническая реализация этого способа широко используется при производстве и реализации мясной продукции.

В ряде случаев мясо животных не требует проведения специальных подготовительных операций перед охлаждением, поскольку сам процесс охлаждения является лишь технологическим этапом переработки продуктов убоя скота и птицы за исключением его фасовки, упаковки, укладки в потребительскую или транспортную тару.

 Технологическую и экономическую эффективность проведения охлаждения определяют главным образом продолжительность процесса и величина потерь продукта при его охлаждении, зависящие от вида, свойств и параметров мясного продукта, а также и от разновидности применяемой охлаждающей среды. Продолжительность процесса охлаждения мяса зависит, в основном, от его массы, формы, размеров, характера поверхности, начальной и конечной среднеобъемной температуры, а также от параметров охлаждающей среды (температуры и скорости движения).

При охлаждении мяса в качестве охладителя не редко применяют воздушную среду, не требующую специальной подготовки. Однако такой способ охлаждения не отличается высокой эффективностью, поскольку при таком охлаждении происходит ускоренное испарения влаги с поверхности мяса и к его усушке. Поэтому для повышения эффективности процесса охлаждения используют увеличение скорости движения воздуха до 2 м/с и понижение его температуры в специальных камерах. Заметное повышение эффективности воздушного охлаждения может быть достигнуто при повышении его давления, а также при использовании специальных аэрозолей, вакуума, диоксида углерода, жидкого азота, инертных газов и других электрофизических способов. Усушку мяса иногда сокращают за счет повышения относительной влажности воздуха в камере до 95-98% в начальный период процесса с последующим ее постепенным снижением до 90-92%. либо путем обертывания полутуш мяса в полимерную пленку, что улучшает санитарно-гигиенические условия производства, задерживает окисление жира и лучше сохраняет естественный цвет мяса.

Медленный одностадийный способ охлаждения мяса при температуре воздуха 2°С и скорости его движения 0,1-0,2 м/с имеет ряд недостатков. Одним из главных недостатков этого способа является большая продолжительность процесса, составляющая для различных видов мяса 28-36 часов. Кроме того, из-за значительных потерь влаги при охлаждении поверхность туш и полутуш покрывается сплошной толстой корочкой подсыхания, которая в дальнейшем может набухать, что повышает вероятность микробного обсеменения и ускоряет порчу мяса при хранении. При ускоренном режиме охлаждения температуру в камере устанавливают близкой к криоскопической, равной 0°С, а скорость движения воздуха - не менее 0,5 м/с. Продолжительность охлаждения туш говядины, свинины и баранины в среднем составляет 20-24 часа. Наметившаяся тенденция снижения температуры охлаждающего воздуха ниже криоскопической и повышение скорости его движения до 2 м/с объясняется желанием интенсифицировать процесс охлаждения. При этом дополнительные энергозатраты, по сравнению с традиционным способом, вполне оправданы, поскольку уменьшается продолжительность процесса, сокращается усушка и увеличивается производительность камер охлаждения. При быстром способе понижение температуры воздуха до -3- -5°С и увеличение скорости его движения до 1,0-2,0 м/с сокращает продолжительность охлаждения говядины до 12-16 ч, свинины - до 10-13 ч.

С увеличением скорости охлаждения снижаются потери массы за счет усушки. Так, при медленном способе охлаждения в зависимости от категории мяса усушка для говядины составляет 1,60-1,75%, свинины - 1,36-1,50, баранины (козлятины) - 1,70-1,72%. При быстром способе охлаждения усушка сокращается и для этих видов мяса величина ее составляет 1,40-1,57 процентов.

Одной из причин, сдерживающей интенсификацию одностадийного охлаждения мяса путем снижения температуры и увеличения скорости движения воздуха является опасность подмораживания продукта, прежде чем будет достигнута конечная среднеобъемная температура. Поэтому интенсификация охлаждения осуществляется разделением всего процесса на две или три стадии с применением переменных параметров охлаждающего воздуха. Причем стадийное охлаждение может осуществляться как в одной камере при переменных режимах охлаждения, так и в разных камерах, имеющих неизменные параметры воздушной среды.

При двухстадийном способе понижение температуры мясных туш и полутуш осуществляется сначала в камере интенсивного охлаждения при низкой температуре воздуха t равной -4- -15°С, и его интенсивной циркуляции (1,02,0 м/с). Первая стадия процесса завершается при приближении температуры поверхности продукта к криоскопической. Вторая стадия процесса (доохлаждение) производится при более высокой температуре -1- -1,5°С и скорости движения воздуха не более 0,1-0,2 м/с до достижения в центре продукта требуемой температуры. При доохлаждении температура мяса выравнивается по всему объему полутуши до конечной температуры. В зависимости от технологических параметров охлаждения различают быстрый и сверхбыстрый способы. Доохлаждение мяса может проводиться в камерах его хранения. В этом случае камеру хранения необходимо оборудовать дополнительными приборами охлаждения, обеспечивающими понижение от конечной среднеобъемной температуры мяса после холодильной обработки в камере интенсивного охлаждения до конечной среднеобъемной температуры, равной температуре хранения. Использование двухстадийного охлаждения позволяет сократить продолжительность процесса в камере интенсивного охлаждения в 2-3 раза, что равным образом увеличивает их производительность. По сравнению с традиционным одностадийным способом, усушка сокращается на 20-30%. Быстрое снижение температуры поверхности мяса до 0-1°С замедляет развитие микрофлоры, что обеспечивает высокую стабильность сырья при хранении. Кроме того, мясо имеет хороший товарный вид за счет образования тонкой корочки подсыхания и сохранения яркого цвета.

Современные мясоперерабатывающие предприятия используют также многостадийные методы охлаждения, которые существенно интенсифицируют процесс. К ним относятся трехстадийный и программный способы охлаждения. Эти способы на различных стадиях процесса также предусматривают переменные параметры охлаждающего воздуха.

При трехстадийном способе полутуши мяса на первой стадии охлаждают при температуре -10- -12°С в течение 1,5 ч, на второй - при -5- -7°С в течение 2 ч и при доохлаждении (для равномерного распределения температуры по толщине полутуш) - около 0°С в течении 6-8 часов. На первой и второй стадиях скорость движения воздуха составляет 1-2м/с, а при доохлаждении - 0,5 м/с при относительной влажности воздуха 95-98%. Программное охлаждение мяса осуществляют вначале при температуре -4- -5°С и скорости движения воздуха 4-5 м/с, а затем при 0°С и переменной скорости движения воздуха, изменяющейся по определенной программе в пределах от 5 до 0,5 м/с.

Интенсифицировать способ охлаждения говядины можно понижением температуры охлаждающего воздуха до -25°С и увеличением скорости его движения до 5-10 м/с на первой стадии процесса. При достижении на поверхности полутуш криоскопической температуры начинается вторая стадия охлаждения, в течение которой температура воздуха поддерживается на уровне криоскопической, а его скорость не превышает 0,5 м/с. При движении в камере конвейера с полутушами навстречу потоку воздуха холодильная обработка мяса ведется с изменяющимся в течение процесса коэффициентом теплоотдачи. По сравнению с процессом, проводимым при постоянном значении коэффициента теплоотдачи, продолжительность холодильной обработки при переменном коэффициенте теплоотдачи уменьшается на 20%, а усушка сокращается на 30-40%. Скорость воздуха в камерах изменяют подбором определенных сечений воздухоохладителей. 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. 

Разработан способ охлаждения мяса в перенасыщенном влагой воздухе. При этом воздух из камеры охлаждения подается под давлением в турбодетандер, где он расширяется и происходит понижение его давления и температуры. В результате этого воздух перенасыщается влагой. С такими параметрами воздушная среда подается в камеру охлаждения. 

Регулирование данного процесса позволяет получить температуру среды как положительных, так и отрицательных значений, а степень перенасыщения может достигать величины, равной 1,25. При таком способе охлаждения полутуш мяса коэффициент теплоотдачи возрастает в 2-3 раза. При температуре воздуха, равной -0,6- -1°С, и степени перенасыщения 1,25 продолжительность процесса, в зависимости от вида мяса, сокращается на 4-7 ч, по сравнению с охлаждением в воздухе быстрым одностадийным способом. Воздушному охлаждению туши или полутуши подвергают в камерах и туннелях, специально оборудованных подвесными путями и системой регулирования режима холодильной обработки. Охлаждение мяса в воздухе проводят одно-, двух- и трехстадийным, а также программными способами. Интенсификация процесса и сокращение продолжительности охлаждения достигаются понижением температуры и увеличением скорости движения воздуха в камере.

С целью сокращения усушки при охлаждении мяса, предназначенного для последующего замораживания, применяется способ комплексной термовлажностной обработки после убоя. Для этого полутуши сначала охлаждают в камере перенасыщенным влагой воздухом при температуре -1°С, а затем в течение 5-10 мин обдувают сухим горячим воздухом с температурой 50-70°С и влажностью 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%.

В камере охлаждения говяжьи и свиные полутуши подвешивают на крючьях подвесных путей, а бараньи - на рамах. Мясные туши необходимо размещать на подвесных путях, чтобы они не соприкасались. На одном погонном метре подвесного пути размещают 2-3 говяжьи и 3-4 свиные полутуши. Средняя нагрузка на 1 м подвесного пути составляет около 250 кг. Бараньи туши размещают на рамах по 10-20 шт.

В камеру охлаждения загружают мясо одного вида, одной категории упитанности и по возможности одинаковой массы, благодаря чему вся партия одновременно охлаждается до конечной температуры. Поэтому необходимо предусматривать отдельные камеры для говядины тощей и жирной, свинины и мелкого рогатого скота. Во время охлаждения мяса не допускают дополнительной загрузки в камеру новых партий продукта. Более подробно данный материал изложен в работах.