Сопоставительный анализ процессов заморозки и разморозки белковой продукции с точки зрения обеспечения качества

Один из известных способов хранения продукции заключается в процедуре замораживания, то есть способа консервирования продуктов, состоящий в понижении температуры обрабатываемого продукта ниже точки замерзания его жидкостных составляющих. Качество замороженной продукции определяется степенью качества процесса понижения температуры продукта, однако на его качество независимо от способа понижения температуры влияет и уровень качества процедуры размораживания замороженного продукта. Особое значение имеют продукты на белковой основе (например, мясо животных и мясо птицы), внутренняя структура которых напрямую зависит качества процессов как заморозки, так и разморозки, по причине того, что в данных продуктах содержится, согласно [7], 60-75 % жидкости (воды) от всей массы про дукта. Следовательно, основное влияние на процессы замораживания и размораживания мясной продукции будет оказывать характер протекания этих процессов в жидкостных составляющих продукта.

Способы осуществления заморозки мясной продукции условно можно разделить на три основных группы: при прямом контакте пищевого продукта с хладагентом; при использовании хладоносителя, который охлаждается хладагентом в специальных теплообменниках; при контакте продукта с хладагентом через металлическую поверхность. При этом способы замораживания: криогенное, воздушное, погружением в некипящую жидкость, комбинированное [6, 7, 10].

Разморозка включает в себя следующие три основных метода: во-первых, в воздушной или в паровоздушной среде, во-вторых, в жидкой среде, в-третьих, в вакууме и при использовании СВЧ-нагрева.

Кроме того, каждый из процессов (заморозка или разморозка) может проводиться как в один, так и несколько (двух и более) этапов [10].

Наиболее перспективным на сегодняшний день способом заморозки мясных продуктов является многоэтапная заморозка с использованием технологии шоковой заморозки [3, 8], а перспективным способом размораживания продукта – использование разморозки в среде насыщенного пара при пониженном давлении [1, 9]. Размораживание в условиях вакуума существенно сокращает продолжительность процесса и обеспечивает хорошие санитарно-гигиенические условия.

Качество сырья и его вид оказывают влияние на характер и глубину изменений в мясе при охлаждении и заморозке. В зависимости от различных параметров мясных продуктов, а также параметров среды, в которой происходит заморозка (температуры, относительной влажности, циркуляции воздуха), и времени процесса охлаждения, потери массы мяса составляют от 0,7 до 2,6 %. Экспериментально установлено, что примерно три четверти воды, содержащейся в мясе вымораживается при температуре до минус 4 °С. Считается, что полное вымораживание свободной воды мясных продуктов происходит при снижении их температуры до минус 30 °С [7, 11, 12].

Следовательно, при сопоставлении процессов заморозки и разморозки самое важное влияние на качество будет оказывать характер изменения параметров жидкости (воды), содержащейся в мясных продуктах. А параметры жидкости непосредственно зависят от температуры и скорости замерзания жидкости или оттаивания льда, полученного из этой жидкости. Как правило, замерзание любой жидкости сопровождается образованием кристаллов льда, на их размер оказывает влияние именно скорость и величина температуры охлаждения [6]. Поэтому для обеспечения более высокого качества мясного продукта необходим подбор процессов таким образом, чтобы формирование кристаллов жидкости оказывало наименьшее разрушающее воздействие на замораживаемый или размораживаемый продукт.

Согласно экспериментальным исследованиям, проведенным украинскими коллегами, было установлено, что переохлаждение воды при замораживании образца достигает значений около 10 °С ниже нуля, после чего это со- стояние подвижной фазы воды разрушается, и при дальнейшем снижении температуры устанавливается равновесие между льдом и жидкой фазой воды. Обратное размораживание (после хранения в замороженном состоянии) не сопровождается перегревом льда, прежнее состояние воды восстанавливается, явного гистерезиса не наблюдается, по крайней мере, в рамках погрешности измерений [4].

Согласно данному выводу, можно утверждать, что в процессах заморозки и разморозки необходимо учитывать данную фазу и уделять особое внимание, так как кристаллизация (декристаллизация) воды, особенно в мясных продуктах, приводит к формированию внутренней мясной структуры таких продуктов, и тем самым оказывает влияние на качество самого продукта. Однако вследствие необратимых изменений некоторых качественных показателей в период замораживания и последующего хранения исходные свойства продукта полностью не восстанавливаются даже при оптимальных условиях размораживания. Но если обеспечивать условие, при котором скорость размораживания продукта соответствует скорости замораживания, то потери мясной жидкости можно снизить, такой же эффект достигается при использовании дополнительно воды в качестве добавочного вещества в циркулирующий воздух при размораживании мясного продукта.

Заморозка мясного образца стандартной формы при различных температурах, согласно данным [2], позволяет сделать вывод, что использование так называемой шоковой заморозки (при относительно низких температурах), позволяет существенно сократить время стадии домораживания, в то время как достижение критической температурной точки (–10 °С) разница в температурах охлаждения не сильно сказывается на времени заморозки. Следовательно, шоковая заморозка обеспечивает как сокращение времени, так и гарантирует качественные показатели мясной продукции в замороженном состоянии, так как образование кристаллов льда из жидкости прямо пропорционально определяется скоростью (температурой) замораживания продукта.

В свою очередь оценка качественных показателей мясной продукции по результатам разморозки при СВЧ-нагреве в сравнении с традиционными типами размораживания мясной продукции показывает, что возможно исключение нежелательных изменений в продукте, например, разрушение мышечных тка- ней. Преимущества данного метода обеспечиваются, если использовать двухстадийный процесс разморозки, т. е. использование СВЧ-нагрева до температур, обеспечивающих оптимальные условия его последующей обработки. Таким температурным оптимумом может служить критическая температура для жидкости в мясе, соответствующая температуре -10 °С, а последующая стадия разморозки может осуществляться уже традиционным способом. Для исключения значительного перегрева поверхности продукта может быть использована процедура незначительного охлаждения поверхности, например, посредством циркуляции холодного воздуха (-30 °С).

Вышеизложенное позволяет сформировать последовательность процессов низкотемпературной обработки мясной продукции:

• 1)    осуществлять процесс заморозки посредством шоковой заморозки (для достижения криогидратной температуры), соблюдая требуемую высокую скорость понижения температуры, воздействующую на жидкость мясного продукта;

• 2)    замороженный продукт должен храниться или транспортироваться при соответствующих низких температурах, исключающих его размораживание [5];

• 3)    в процессе разморозки использовать двухстадийную разморозку посредством СВЧ-нагрева до критериальной температуры (первая стадия), затем можно использовать традиционные способы для завершения размораживания (вторая стадия).

В результате названных процедур возможно обеспечить благоприятные условия как при формировании кристаллов льда мясной жидкости в процессах замораживания, так и их разрушение в процессах размораживания, что позволяет достичь достаточно высокие качественные параметры мясного продукта, так как данная последовательность процессов заморозки и разморозки позволит исключить главную проблему, а именно разрушение структуры мясной ткани, возникающее при замораживании и размораживании мясной продукции.