Иная картина наблюдается при переходе за нижнюю температурную границу. Низкие температуры не инактивируют ферменты и не переводят белки в коагулированное состояние. Однако при понижении температуры наблюдается замедление каталитической активности ферментов. Степень изменения активности по мере падения температуры бывает различной у разных ферментов; это объясняется нарушением равновесия в цепях и циклах взаимосвязанных реакций.
Так, фермент липаза при температуре —30° способен распределять жиры; фермент инвертаза при температуре —18° гидролизирует сахарозу и только при —40° парализуется его активность.
Доказано, что гидролитическая способность этих ферментов. Не проявляется в период длительного хранения при температуре —70°.
2. Охлаждение продуктов животного происхождения
В послеубойный период в мясе происходят автолитические изменения, обусловленные действием ферментов. Сразу после убоя преобладающим становится процесс созревания, который протекает под влиянием содержащихся в мясе биологических соединений.
Условия холодильной обработки и сроки созревания мяса.
Установлены оптимальные сроки созревания, гарантирующие максимальную нежность мяса и его наилучшие вкусовые и ароматические свойства, но каждое из этих свойств достигает оптимума в разные сроки хранения.
Для мяса крупного рогатого скота могут быть рекомендованы следующие условия и сроки созревания, при которых оно приобретает необходимые потребительские свойства(нежность, вкус, аромат) : при 0ºС- 12 – 14 сут, при 8ºС -6 сут, при 16 -18 ºС – 4 сут. Баранина и свинина созревают в более короткие сроки: при 0ºС –через 1 – 2 сут, для консервного и полуфабрикатов 5 – 7 сут.
При несвоевременном охлаждении туш послеубойное выделение теплоты приводит к возникновению загара мяса – пороку, в результате которого мышечная ткань в глубинах слоя приобретает сероватый оттенок и неприятный запах. При этом начинается денатурация термолабильных белков, происходят процессы распада отдельных полипептидов с выделением свободных, серосодержащих аминокислот. Мышечная ткань характеризуется слабой связью волокон и низким сопротивлением на разрыв, тестообразной консистенцией. Такое мясо легко плесневеет и подвергается гнилостному разложению. Опасность появления загара особенно велико у мяса упитанных животных, в мышцах которых содержится больше гликогена. Для предупреждения загара туши и полутуши необходимо своевременно охлаждать и делать надрезы на их толстых частях, что улучшает газо – и теплообмен по всему объему продукта.
На качество мяса влияет также быстрота холодильной обработки в начальный период созревания. Если парное мясо с высоким значением рН быстро охлаждать или замораживать до наступления стадии окоченения, то при температуре мышц около 10ºС возникает так называемое «холодовое сжатие», или уплотнение, которое не полностью обратимо и приводит к повышению жесткости мяса. Холодовое сжатие имеет ту же природу, что и послеубойное окоченение, только развивается оно на фоне быстрого температурного перепада охлаждаемых мышц. Для быстрого охлаждения характерен высокий темп понижения температуры (до 4ºС/ч и более), что и является решающим фактором развития холодового сжатия. Так как охлаждение мяса мелких животных и птиц происходит быстрее, чем у крупного скота, то и опасность жесткости возрастает.
На эффект холодового сжатия влияют упитанность животного, состояние мышц и другие факторы. Так, свинина с толстым слоем шпика из-за пониженного теплообмена охлаждается так медленно, что сжатия мышечной ткани под действием холода практически не происходит; если полутуши находятся в подвешенном состоянии и мышцы прикреплены к скелету, сжатие мышц уменьшается.
Холодовое сжатие можно рассматривать как результат повреждающего действия, приводящего к нарушению структуры и функций биологических мембран, которые весьма чувствительны к энергетической недостаточности и физико-химическим воздействиям.
Установлено, что в мышцах быстро охлажденных после убоя животных до температуры ниже 15ºС кальциевый насос перестает нормально функционировать. В соответствии с концентрационным градиентом ионы кальция выходят из цистерн и трубочек саркоплазматического ретикулума, вызывая сокращение мышц. Существенно, что концентрация АТФ в мышцах быстро охлажденного мяса (вследствие замедления распада АТФ при понижении температуры) выше, чем в мышцах постепенно охлаждаемого, поэтому жесткость мяса при холодовом сжатии более высокая, чем при послеубойном.
Наиболее эффективны методы борьбы с Холодовым сжатием, связанные с принудительным уменьшением содержания АТФ в мышцах мяса до момента его быстрого охлаждения. Один из них- метод электростимуляции, позволяющий предотвратить холодовое сжатие мяса путем пропускания Эл. Тока через парные туши, полутуши и отрубы. Электростимуляцию проводят на любом этапе тех. обработки скота (после обескровливания, съема шкуры или распиловки туш на полутуши) импульсным или переменным током (240-250В, продолжительность 1-3 мин).
При пропускании тока сразу после убоя рН уменьшается с 7,0 – 7,3 до 5,7 через 2 ч. У туш, не подвергнутых электростимуляции, это происходит через 7 – 9 сут и более. Электростимуляция ускоряет биохимические изменения: в течение 2 мин в мышцах происходят такие изменения, которые в обычных условиях продолжаются 7 ч.
Подвергнутое электростимуляции мясо имеет нежную консистенцию, хорошие естественные окраску и вкус. Такая обработка рекомендуется для мяса, предназначенного для использования в колбасном производстве или в охлажденном после 7-8 суточного хранения для выработки натуральных полуфабрикатов.
Изменения в мясе при холодильной обработке.
При холодильной обработке в продуктах происходят физические, биохимические и микробиологические изменения.
Физические изменения характеризуются главным образом потерями массы продуктов, уплотнением поверхностного слоя (образование корочки подсыхания).
Изменения, происходящие при холодильной обработке продуктов животного происхождения, тесно связаны с содержанием в них влаги. С понижением температуры молекулы воды благодаря дипольному характеру образуют комплексы. Вокруг ионов или гидрофильных коллоидных частиц создается гидратная оболочка, водосвязывающие силы внутри которой увеличиваются по направлению снаружи внутрь. Диполи воды, сгруппировавшиеся на молекуле-носителе, тесно связаны с ней, и вода в таком состоянии называется связанной. Она имеет повышенную плотность и пониженную растворяющую способность, которая является одной из причин сохранения качества продукта при холодильном хранении, так как неактивная гидратная оболочка препятствует обмену между продуктами реакции. С понижением температуры количество связанной воды увеличивается и тормозит химические и биохимические реакции.
Ввиду большого содержания влаги в мясе животных и птицы над поверхностью свежего мяса устанавливается высокая относительная влажность воздуха (98 – 99%), которая всегда превышает среднюю влажность воздуха в камерах для холодильной обработки и хранения продуктов.
Относительная влажность воздуха в холодильной камере при температуре от -1 до 0ºС может составлять максимум 90 – 95%. Из-за разницы в давлении пара поверхность охлаждаемого мяса быстро подсыхает, пока равновесная влажность над ней не приблизится к относительной влажности воздуха в холодильной камере. Чем больше поверхность продукта по отношению к его объему, тем быстрее он высыхает. С ростом скорости движения воздуха увеличиваются также потери от испарения. Концентрация раствора в поверхностном слое возрастает, что приводит к необратимым процессам (денатурация, усадка и образование корочки). Корочка подсыхания не только препятствует развитию микроорганизмов на поверхности мяса, но и значительно снижает потери массы при хранении охлажденного мяса.
При прочих равных условиях наибольшими будут потери массы в продуктах со значительным количеством воды или без упаковки. Кроме того, потери зависят от вида продукта, способа охлаждения и изменяются от 0,4 до 2% и более.
В результате частичного испарения влаги с поверхности рыбы при охлаждении в воздушной среде уменьшается ее масса, увеличиваются плотность тканей и вязкость тканевых соков в крови. Величина усушки зависит от свойств рыбы, охлаждающей среды, условий охлаждения, размера, плотности и жирности. Чем больше в рыбе воды, тем больше влаги из нее испаряется в процессе охлаждения, поэтому у тощих рыб усушка больше, чем у жирных. Применение газо-, водонепроницаемых упаковочных материалов может практически полностью предохранить продукты от усушки.
Биохимические изменения в продуктах связаны с активностью содержащихся в них ферментов. С момента прекращения жизни животных резко нарушается равновесие обменных процессов – на смену процессам синтеза приходят процессы распада, связанные с необратимыми изменениями в составе этих продуктов.
Микробиологические изменения обусловлены тем, что в процессе охлаждения создаются условия, тормозящие развитие микроорганизмов, а уменьшение увлажненности поверхности продуктов значительно задерживает их рост и размножение. На мясе до и после охлаждения преобладают мезофильные формы микроорганизмов; психрофильных бактерий сравнительно немного; часть микроорганизмов в процессе охлаждения погибает или переходит в состояние анабиоза. Быстрое охлаждение продуктов тормозит развитие микроорганизмов.
3. Пароэжекторные и абсорбционные холодильные машины. Схема и принцип действия
Абсорбционные и пароэжекторные холодильные машины представляют собой систему, в которой обратный и прямой циклы совмещены и осуществляются в одном агрегате. Циклы этих машин в отличие от цикла компрессорной холодильной машины сопровождаются затратой