CC BY
62
Б.С. ТОЛЫСБАЕВ,
Е.Т. АБИЛЬМАЖИНОВ
Совершенствование режимов холодильной обработки и хранения мясных продуктов
Определяются оптимальные значения скорости замораживания мясных продуктов.
Анализ перспективных направлений развития пищевой технологии показывает, что одним из них является организация технологических процессов переработки сырья биологического происхождения в широком интервале низких (отрицательных) температур. Учитывая ограниченный и кратковременный срок хранения мясных продуктов, возникает необходимость их промышленного замораживания и холодильного хранения. Сокращение продолжительности процесса замораживания и повышение срока хранения мясных продуктов является актуальной проблемой [3].
В данной работе рассматривается определение оптимальных значений скорости замораживания мясных продуктов с позиции энергетической эффективности.
Исследования проведены на специальном экспериментальном стенде (см. рисунок) в диапазонах температур от -30 до -10 °С и скорости движения воздуха от 4 до 8 м/с.
В качестве объекта исследования были выбраны следующие виды мясных продуктов:
- фарш мясной;
- котлеты мясокартофельные.
С целью исследования механизма влияния температурных параметров на процесс тепломассообмена произвели искусственный нагрев воздуха внутри шкафа электровоздухонагревателем, для создания переменного температурного поля.
При проведении экспериментальных исследований относительная влажность воздуха внутри камеры поддерживалась в диапазоне 60-75 % [2].
Экспериментальные образцы мясных продуктов закладывали на полки морозильной камеры так, чтобы они не касались друг дру-
га. Температуру контролировали хромель-копелевыми термопарами, установленными на поверхности и в центре продукта. Продукты замораживали от начальной температуры +20 °С до температуры хранения -18 °С с фиксированием времени замораживания. После замораживания часть образцов подвергали исследованию, а остальные хранили при температуре -18 °С в морозильном отделении. Анализ микробиологических и химико-технологических показателей опытных образцов проводили до и после замораживания, а также в период хранения.
Экспериментальный стенд для изучения процесса замораживания мясных продуктов: 1 - теплоизолированная холодильная камера; 2 - холодильная машина МНХК-630; 3 - воздухоохладитель; 4 - полка для модельных образцов мяса; 5 - датчик температуры воздуха; 6 - нагреватель воздуха; 7 - датчик гигрометра; 8 - амперметр; 9 - вольтметр; 10 - реостат; 11 -модельный образец мяса; 12 - датчик температуры мяса; 13 - гигрометр; 14 -термометр; 15 - потенциометр КСП-4
В процессе замораживания мясных продуктов применяли математические методы планирования эксперимента. При этом в качестве основного критерия, характеризующего процесс замораживания и непосредственно связанного с энергетическими затратами, была принята плотность теплового потока q (7і), кВт/м2, отводимого от продукта в охлаждающую среду, а в качестве вспомогательного критерия -продолжительность замораживания т (72), ч, влияющая на производительность скороморозильного аппарата.
Для реализации плана эксперимента были выделены два основных фактора, влияющих на интенсивность теплообмена, - ско-
рость воздуха ув (Х1), м/с и его температура 4 (Х2), °С. Поскольку заранее было известно, что в исследуемом факторном пространстве явно выраженных экстремумов функция иметь не будет, при выборе центра плана преследовали цель обеспечения симметричности плана, а сам план использовали только для минимизации числа опытов и получения графической интерпретации поверхности отклика, необходимой при проведении анализа и выборе рациональных значений факторов.
В табл. 1 показаны уровни и интервалы варьирования факторов, влияющих на интенсивность теплообмена.
Таблица 1
Уровни и интервалы варьирования факторов
Фактор Верхний уровень (+) Нулевой уровень (0) Нижний уровень (-) Интервал варьирования
V (Х1), м/с 8 6 4 2
4 (Х2), °С -30 -20 -10 10
Продолжительность замораживания определяли по времени достижения среднеобъемной температуры продукта -18 °С.
Для построения экспериментально-статистической модели был реализован полный композиционный план ортогонального двухуровневого эксперимента. Проверка воспроизводимости параллельных опытов, статистической значимости коэффициентов регрессии и адекватности моделей осуществлена по известным принципам [1].
В результате проверки подтвердилась гипотеза об однородности дисперсий. С учетом значимости коэффициентов регрессии модели, адекватно описывающие процесс в области факторного пространства, имеют следующий вид:
71 = 2,99 + 0,204X1 - 1,2Х2 - 0,02X1X2 - 0,077Х12 - 0,33 Х22; (1)
72 = 0,5 - 0,018Х1 + 0,195Х2 + 0,08Х22. (2)
Для оценки оптимальных значений параметров уравнение (1) исследовали на экстремум, применив известные методы дифференциального исчисления функции многих переменных.
Повышение скорости воздуха от 5 до 6 м/с при его постоянной температуре -30 °С увеличивает тепловой поток и сокращает продолжительность процесса в среднем в 1,08 раза, от 6 до 7 м/с - в 1,05, от 7 до 8 м/с - в 1,03 раза.
Резкое увеличение плотности теплового потока, в среднем в 1,6 раза, и сокращение продолжительности замораживания, более чем в 1,3 раза, наблюдаются при понижении температуры охлаждающего воздуха от -10 до -20 °С при его постоянной рациональной скорости 6 м/с. Понижение температуры воздуха от -20 до -30 °С изменяет значения q и тв среднем в 1,15-1,10 раза.
Как показали расчеты, оптимальные параметры охлаждающего воздуха обеспечивают скорость замораживания в диапазоне (5,8-7,0)х10-6 м/с.
Далее нами проведены исследования по оценке качества замороженного мясного продукта в процессе хранения. Для этого перед исследованием образцы размораживали при температуре воздуха 19-20 °С, доведя температуру в центре продукта до 0-1 °С. Продолжительность размораживания составила 3-4 ч. Микробиологическим исследованиям подвергали не только мясные продукты, но и поверхность морозильной камеры.
Изучалось количество микроорганизмов в мясном фарше (табл. 2) и мясокартофельных котлетах (табл. 3).
В фарше довольно значительное их содержание в исходном продукте определяется условиями технологической подготовки сырья -нарезание на мелкие кусочки (степень измельчения).
Таблица2
Результаты микробиологического исследования мясного фарша
Срок Количество микробов в 1 г продукта
исследования мезофилов термофилов Психрофилов
Момент закладки на хранение 23,1104 31102 3102
Процесс хранения через 1 мес 12,4104 15102 2102
через 3 мес 50103 12102 16102
через 6 мес 30103 8,7102 12102
Через 1 мес хранения продукта, как видно из табл. 2, наблюдалось частичное отмирание микроорганизмов. Так, количество мезо-филов уменьшилось до 46,4 %, термофилов - до 50 %, психрофилов -до 33 %. На поверхности морозильной камеры количество психрофилов снизилось весьма незначительно, только на 18,6 %, в то время как мезофилов уменьшилось на 91,7 %.
Через 3 и 6 мес хранения установлено уменьшение количества мезофилов и термофилов за счет отмирания вегетативных форм микробных клеток во всех обследованных объектах.
На поверхности морозильной камеры отмечено некоторое увеличение числа микроорганизмов в результате попадания их из внешней среды. Более длительный срок сохранения жизнеспособности микроорганизмов отмечался для группы психрофилов.
При закладке опытного образца «мясокартофельная котлета» на хранение общее количество микробов было намного больше (табл. 3). Это объясняется тем, что в состав котлетной массы добавлены и другие ингредиенты, на которых могли быть различные виды микробов. Через 1 мес хранения продукта количество микробов в нем значительно уменьшилось. При дальнейшем хранении через 3 и 6 мес про-
исходило постепенное отмирание микробов групп мезофилов и термофилов.
Таблица 3
Результаты микробиологического исследования мясокартофельньх котлет
Срок исследования Количество микробов в 1 г продукта
мезофилов термофилов психрофилов
Момент закладки на хранение 34,1104 52102 4,2102
Процесс хранения через 1 мес через 3 мес через 6 мес 22,4-104 65103 37103 25102 18102 10,2102 2,7102 25 102 16,2102
Таким образом, результаты микробиологических исследований мясных продуктов дают основание заключить, что разработанные режимы холодильной обработки и хранения обеспечивают сохранение качества продукции. При этом обязательно надо учитывать, что срок хранения для данных продуктов исчисляется с момента поступления в торговые точки или на перерабатывающие предприятия в мороженом виде.
Литература
1. Головкин Н.А. Холодильная технология пищевых продуктов / Н.А. Головкин, Г.Б. Чижов, Е.Ф. Школьникова. - М.: Торгиздат, 1985. - 169 с.
2. Дибирасулаев М.А. Рекомендации по замораживанию и хранению пищевых продуктов / М.А. Дибирасулаев, И.В. Соколова // Холодильная техника. 1992. № 5. С. 28-30.
3. Производство быстрозамороженных пищевых продуктов // Хо-лодильщик.Яи. 2006. Вып. № 3(15). - Режим доступа: www.Holodilshchik.ru.
© Толысбаев Б.С., Абильмажинов Е.Т., 2008 г.
