CC BY
430
СОВРЕМЕННАЯ
ПРАКТИКА ПЕРЕРАБОТКИ
ЗАМОРОЖЕННОГО МЯСНОГО СЫРЬЯ
В. И. Ивашов, доктор техн. наук, академик РАН, А. Н. Захаров, канд. техн. наук, А. Б. Лисицын, доктор техн. наук, академик РАН, Б. Р. Каповский, О. Е. Кожевникова
ГНУ ВНИИМП им. В. М. Горбатова
Н статье произведен обзор основного оборудования, В применяемого для работы с блочным мясным сырьем. Описаны методы предварительного размораживания, современные способы размораживания. Сделан обзор основного оборудования для измельчения замороженных блоков мяса.
В настоящее время мясоперерабатывающие предприятия используют на производстве замороженные блоки мяса. Примерно 70% используемого сырья составляет замороженное мясо (в виде блоков и обваленных бескостных отрубов).
Замороженные блоки мяса можно переработать двумя путями:
первый - разморозить, а затем начинать переработку и изготовление мясопродуктов;
второй - не размораживая, отправить на механическое измельчение.
Размораживание мясного сырья обычно используется при производстве цельнокусковых деликатесов, а при производстве колбасной продукции и ветчин прибегают к механическому измельчению замороженных блоков. Предварительное размораживание блоков приводит к потере мясного сока, и это сказывается на качестве выпускаемой продукции. Также зачастую технологические инструкции на производство рубленых полуфабрикатов, различных колбас допускают или требуют поддержания температуры фарша ниже 0 °С, что говорит об определенных преимуществах измельчения без проведения размораживания. [1].
Размораживание блоков
Размораживание мясного сырья -это достаточно деликатный процесс. Его целью является максимальное восстановление исходных свойств замороженного продукта с минимальными потерями питательных веществ.
Способы размораживания можно разделить на две больших группы: первая - методы, основанные на подводе теплоты к поверхности продукта, иначе говоря, классические методы размораживания, осуществляемые при подводе теплого воздуха или пара, орошения или погружения в жидкую среду; вторая - электрические способы размораживания, суть которых заключается в тепловыделении в объеме продукта. Более широкое применение для размораживания мясного сырья из электрических способов получило микроволновое размораживание.
Методы размораживания, основанные на погружении в жидкую среду широкого применения в мясной промышленности не нашли. Размораживание широко применяется на рыбо- и птицеперерабатывающих предприятиях. Замороженные свиные отрубы размораживаются примерно в течение 10 ч при температуре рассола 6 °С, а потери мясного сока достигают 0,9%.
УДК 637.5.037 Ключевые слова:
блокорезка, блочное мясо, замороженное сырье, размораживание, измельчение, вакуумная мешалка, фрезерование мяса, камеры-дефростеры, угловой-волчок.
Процесс передачи тепла происходит достаточно интенсивно, особенно, если размораживание сопровождается встряхиванием, пульсированием и перемешиванием. Это также позволяет избегать слеживания продукта и избегать температурного расслоения. Размораживание в жидкой среде диктует свои ограничения на процесс. Процесс происходит в рассоле, поэтому так размораживать можно мясо, подвергаемое посолу, причём процесс должен сопровождаться постоянной сменой рассола по гигиеническим соображением, что приводит к дополнительному образованияю сточных вод. [2]
На основе подвода теплоты к поверхности основан также метод воздушного размораживания. Это один из самых продолжительных методов размораживания. Для более быстро нагрева, а также улучшения контроля температуры и влажности, обычно используется движение воздуха. Также используют двухступенчатое воздушное размораживание: первая ступень -размораживание при высокой первоначальной температуре воздуха, вторая ступень - размораживания при температуре воздуха ниже 10 °С. Незначительная продолжительность первой высокотемпературной ступени - от 1 до
Рисунок 1. Камера для размораживания полутуш.
2 часов - позволяет избежать чрезмерного роста бактерий, зато увеличение количества тепла, передаваемого в течение этого времени, значительно уменьшает общее время протекания процесса.
Одним из широко употребляемых методов воздушного размораживания остается «простое» раскладывание сырья на специальных стеллажах, или подвесных путях (размораживание полутуш), сопровождаемое обдувом воздухом или паром (рисунок 1). Данный способ возможно использовать при наличии специально спроектированных помещений. При строительстве эти помещения обеспечивают необходимой изоляцией, правильным распределением тепловых потоков, канализационных сливов. К сожалению, на некоторых предприятиях с увеличением объемов переработки замороженного сырья еще приходится сталкиваться с ненадлежащей организацией процесса размораживания (мясо лежит на поддонах или полу в совершенно не предназначенных помещениях без регулирования температурно-влажностных режимов).
У метода воздушного нерегулируемого размораживания, пожалуй, наиболее длинный перечень отрицательных сторон. Для него характерна самая большая длительность процесса (до 36 часов), наиболее значительные потери массы, нестабильная температура сырья по окончанию процесса, ухудше-
ние микробиологического состояния мяса, которое может сопровождаться нежелательными изменениями орга-нолептических характеристик (цвета, запаха), низкий уровень гигиены в помещениях в результате потери мясного сока. При данном методе используется большое количество площадей для выкладывания каждой единицы продукции, он сопровождается высокими эксплуатационными затратами, находится в большой зависимости от человеческого фактора. Из-за экономических потерь, ухудшения качества и снижения сроков годности готовой продукции этот метод признан малорентабельным.
В связи с этим, на мясоперерабатывающих предприятиях наиболее распространен способ размораживания в камерах с регулируемыми параметрами воздуха (температурой и влажностью). Камеры являются наиболее универсальным средством размораживания, применяемым для различных видов пищевого сырья. В качестве теплоносителя в камере применяется подогретый воздух или за счет распыления на поверхность продукта воды и подогрева паром низкого давления.
На сегодняшний день устройство в камере дает возможность получить заданную температуру сырья с довольно высокой точностью за счет применения датчиков, вводимых в продукт. В них размораживают различные виды мясного сырья: блочного мяса, полутуш, субпродуктов.
В камерах, работающих с подогретым воздухом, происходит достаточно
большая потеря продукта в связи с его подсыханием и образованием корки. Для избежания этого, например, блочное мясо размораживают в упаковке, но это не позволяет избежать потерь мясного сока, который накапливается в упаковке и при дальнейшей обработке теряется. Также при размораживании блоков в упаковке возникает «парниковый эффект», ухудшающий микробиологические показатели состояния сырья. Определенных трудозатрат требует также загрузка и размещение сырья. Камеры с орошением водой позволяют предотвратить подсыхание поверхности продукта за счет создания повышенной влажности и циркуляции пароводяной смеси. Потери в таких камерах составляют от 1 до 3%, они также дают на выходе достаточно высокое качество размороженного продукта.
Камеры изготавливают различной производительности: от шкафов на 200 кг до крупных камер с загрузкой до 20 тонн (рисунок 2).
Фирма FINNCOLD предлагает на российский рынок дефростационные камеры и контейнеры FINNCOLD производительностью от 300 кг до 15 тонн для размораживания упакованного и неупакованного мяса, птицы, рыбы, масла, овощей и любых других продуктов. В этих камерах применяется патентованный метод воздушно-капельной дефроста-ции в ветровом туннелле с логическим управлением процессом и контролем температур, позволяющий создавать оптимальные условия для отвода тепла, не допуская при этом перегрева или пересыхания поверхности продукта.
Рисунок 2. Камеры для размораживания Kometos.
а) шкаф небольшой производительности;
б) камера на несколько тонн.
Рисунок 3. Массажер LUTETIA
Мясо в блоках размораживают на стеллажах или в коробках на поддоне, между слоями коробок прокладывают пластиковые решетки. Мясо в полутушах размораживают на подвесном пути. Мясо птицы можно доводить до температуры -3 °С непосредственно в упаковке, а при заданной температуре выше -3 °С это лучше делать в перфорированных пластиковых ящиках, на стеллажах или тележках равной высоты.
Конструкционно камеры изготавливают из разработанного и одобренного для применения в пищевой промышленности ЭТ-сэндвич-элемента. ЭТ-сэ-ндвич-элемент - это несущие панели покрытого пластиком водостойкого полистрольного изолятора. Процесс постоянно контролируется датчиками температуры в продукте, на поверхности продукта, а также в камере. До достижения заданной температуры в продукте. Логическая система управления постоянно контролирует температуру поверхности продуктов и скорость потоков воздуха, охлаждающих поверхность продуктов. Вследствие этого температура поверхности никогда не превышает допустимой величины. По окончании процесса, камера автоматически переходит в режим хранения при заданной температуре и действует
в качестве склада до момента отключения программы. Точно также камеру можно держать в режиме хранения при заданной температуре до момента начала процесса, который определяется таймером.
Практика доказала, что для ряда продуктов более удобно, экономично и рентабельно применять массажеры-дефростеры.
Массажеры-дефростеры бывают двух типов: с прямым впрыском пара и с рубашкой нагрева/охлаждения. Выпускаются также комбинированные машины. Оба типа массажеров могут быть использованы как для дефроста-ции, так и для посола/массирования мясного сырья. Массажеры с рубашками более сложные технически, время дефростации в них выше на 20 - 25%. В связи с этим и некоторыми другими аспектами наиболее распространены дефростеры с непосредственным впрыском пара в массажер.
Размораживание в массажерах дает отличные результаты при размораживании мясных блоков, отрубов, отдельно замороженных продуктов (например, тушек птицы), используется для дефростации костных и бескостных продуктов до плюсовых температур, но не применяется для дефростации по-лутуш и таких деликатных субпродуктов как печень.
Размораживание в массажерах обладает целым рядом преимуществ перед другими методами. Этот способ размораживания дает самые высокие показатели по сокращению потерь сырья во время размораживания. Потери мясного сока минимальны, при правильной организации процесса могут составлять не более 1%. Конечно, большое значение имеет размер размораживаемого продукта, его состав, но в целом, процесс размораживания
в дефростерах-массажерах на порядок быстрее, чем при других способах размораживания. Использование дефростеров такого типа позволяет минимизировать необходимые производственные площади и уменьшает количество обслуживающего персонала. Контроль за процессом происходит автоматически, происходит постоянное отслеживание температуры внутри барабана, предупреждающее перегрев продукта. При наполнении паром замкнутого пространства барабана и постоянном перемешивании происходит равномерный нагрев сырья. При работе на массажерах-дефростерах становится возможным получить размороженный продукт с определенной температурой, одинаковой в любой точке сырья. При работе в данных дефростерах создаются условия вакуума, что улучшает санитарное состояние продукта.
Одним из производителей вакуумных массажеров-дефростеров для размораживания под паром является фирма LUTETIA (Рисунок 3).
Размораживание основано на контролируемой подаче пара в вакуумную среду в барабане при вращении последнего. Пар низкого давления пищевого качества инжектируется прямо в массажер, с заранее набранным вакуумом, где находится замороженный продукт. Конденсируясь, этот пар передает свое латентное тепло продукту, что обеспечивает эффективную дефростацию. При низком давлении пар конденсируется на поверхности продукта при низкой температуре. Таким образом, при 50 мбар конденсация пара происходит при 33 °C. Эта температура недостаточно высока, чтобы вызвать коагуляцию на поверхности мяса. Вращение барабана ускоряет разъединение блоков и способствует выравниванию температур.
Рисунок 4. Микроволновый дефростер AmTek
Рисунок 5. а) Гильотинная блокорезка Maguгit Fгomat; б) Процесс измельчения мяса на блокорезке Maguгit Fгomat; в) пример сырья, измельченного на Maguгit Fгomat.
Дефростация может также осуществляться в массажере с двойной рубашкой. В этом случае передача латентного тепла осуществляется благодаря конвекции (двойная рубашка), что ограничивает образование конденсата на размораживаемом продукте. Процесс в массажере LUTETIA основывается на двух действиях, которые совершаются одновременно: постепенный подогрев сырья благодаря инжектированию пара в массажер под контролируемым вакуумом; разъединение блоков и создание равномерности температур благодаря вращению массажера. Для предварительно разъединения блоков на крупные куски перед загрузкой в массажер фирма предлагает декомпактор. Производители данных массажеров заявляют о сокращении времени дефростации в 4-8 раз, о повышении выхода размороженного продукта на 5-8%, об уменьшении энергопотребления, а также о возможности совмещения операций дефростации, посола и варки мясного сырья.
Самыми быстрыми по времени технологического процесса на рынке оборудования для размораживания мясного сырья являются высокочастотные и микроволновые дефростеры (рисунок 4). В основе работы этих дефростеров лежит нагрев продукта с помощью электричества. Данный вид оборудования достаточно новый для мясной промышленности, хотя основы были заложены в МТИММП и ВНИИМ-Пе. В машинах этого типа производят так называемое «отепление» продукта от температуры -20 °C до температу-
ры -4...-2 °С, процесс размораживания возможно осуществлять как в упаковке, так и без нее. Конечная температура внутри блоков колеблется, так как блоки не обладают достаточно однородной структурой. Процесс отепления на данном оборудовании происходит очень быстро, в течение нескольких минут, но требует больших затрат электроэнергии. Зато, в связи с высокой скоростью размораживания, уменьшается риск ухудшения микробиологического состояния продуктов, сокращаются потери мясного сока. Интересным решением для ускорения процесса деф-ростации мясного сырья при больших производительностях является объединение в линию микроволновых дефростеров и массажеров-дефростеров. На первых проводят отепление мясного сырья до -2 °С, а затем доводят до плюсовой температуры в массажерах.
Отепленное до температуры -4. -2 °С сырье или полностью размороженное мясное сырье, доведенное до температуры порядка +2 °С поступает на дальнейшую переработку в соответствии с поставленными технологическими задачами.
Многие физические способы размораживания (омический нагрев, диэлектрический нагрев, использование радиочастот, ультразвука) давно исследуются учеными, однако до сих пор они не нашли широкого применения в мясной промышленности. Так, например, основным недостатком метода СВЧ-размораживания пока остается использование дорогостоящего и энергоемкого оборудования [3].
Измельчение блоков без предварительного размораживания
Существует также вариант переработки замороженного мяса в блоках, в котором оттепление происходит в процессе их измельчения [3]. Блочное мясо, темперированное от температуры хранения до среднеобъемных температур - 8 °С, подвергается скоростному измельчению. В процессе механического воздействия ножей мясо «разогревается» до -3...-1 °С, а полученная мясная стружка отправляется на дальнейшую переработку. Кроме этого в последние годы всё шире начали применять оборудование (блокорезки, волчки), которые позволяют начинают работу с замороженным сырьем без проведения его темперирования и дефростации. Современные измельчительные машины могут измельчать мясное сырье с температурой -20 ... - 25 °С.
Для крупного и среднего измельчения замороженного блочного мяса используют блокорезки. В зависимости от конструкции рабочих органов блокорезки можно разделить на гильотинные, роторные и волчки-блокорезки [4]. Все три группы блокорезок дают разный конечный результат по форме и структуре измельченного сырья.
Наиболее «традиционный» вариант - гильотинные блокорезки. При работе на данных машинах возможно измельчать сырье при температуре до -25 до -18 °С и получать замороженные мясные пластины, полоски, кубики, брикеты. Иностранные производители гильотинных блокорезок - Laska,
Рисунок 6. Роторная блокорезка Magurit.
Magurit (Рисунок 5 а,б,в), Ruehle GmbH, Kilia, отечественные блокорезки производит фирма Unity Food Machinery.
На рисунке 6 представлена роторная блокорезка и ее рабочий вал. В [3] приведены другие варианты исполнения роторов блокорезок. Рабочим органом данного типа блокорезок служат вращающиеся валы, с установленным на них измельчающим механизмами. В этих машинах в зависимости от формы насадок на вал производится воздействие, аналогичное «разламыванию» и одновременному «срезанию тонкого слоя» с поверхности блока. В результате получаются «мясные хлопья» разных типоразмеров и форм. Данные машины
Рисунок 7. Угловой волчок фирмы PSS, модель SCG.
могут перерабатывать мясные блоки при температуре от -25 до -18 °С.
Еще один вид оборудования для измельчения замороженного мяса - угловые волчки, или волчки-блоко-резки (Рисунок 7). В отличие от классических волчков, некоторые угловые волчки позволяют перерабатывать не-измельченные мясные блоки при температуре -25 °С в фарш с размерами кусков до 5 мм. Температура фарша на выходе из волчка составляет около -3.-1 °С. Некоторые производители предлагают угловые волчки, на которых можно перерабатывать замороженное мясное сырье температурой до -18 °С, предварительно измельченное на бло-корезке до кусков размером не более 1 кг (Рисунок 8). Это более компактные и менее мощные машины.
Из фарша, полученного в волч-ках-блокорезках, можно сразу изготавливать полуфабрикаты, либо отправлять его на доразмораживание и дополнительное измельчение на классический волчок или в куттер.
Производители оборудования стремятся создавать не просто отдельные единицы оборудования, а автоматизированные линии, а также обеспечивать технологический процесс средствами автоматического контроля рабочих характеристик, при этом минимизировать количество рабочей силы.
Компания Danfotech предлагает автоматизированную систему дефро-стации сырья, обеспечивающую его предварительное измельчение под строгим контролем за температурой и
возможностью адаптации под производства различной мощности[9]. Оператор распаковывает замороженные мясные блоки и размещает их на конвейере. В зависимости от вида блоков их начальная температура находится в интервале от -18 °С до -12 °С. Замороженный блок проходит через входное окно в делитель мясных блоков. Разделение блоков в делителе происходит в два этапа. Прессом происходит первоначальное запирание и сдавливание блока в камере делителя, при отходе прессующего устройства происходит опускание блока на 90°, к нему второй раз подходит пресс и уже происходит сжатие в новом положении. За счет таких сжатий происходит «рассыпание» блока на составляющие части. Разработчики этого оборудования также заявляют о том, что разламывание блока происходит без повреждения волокон и оболочек. Как только пресс снова отходит в исходное положение, поверхность, на которой находится «разломанный» на части блок, раскрывается и куски блока попадают на конвейер. Куски мяса по конвейеру подаются в
UNrty
Рисунок 8. Волчок для измельчения замороженного мяса Unity Food Machinery.
тумблер. В зависимости от производительности линии возможна установка нескольких тумблеров. Благодаря предварительной обработке на прессе заполняемость тумблеров составляет от 50 до 55%. В тумблере предусмотрена возможность «жесткого» и «мягкого» тумблирования, в зависимости от скоростей и направлений вращения с оптимальным распределением энергии (как тепла, так и холода). После вращения в тумблере отсутствуют побитости
Рисунок 9. Схема автоматизированной линии для размораживания блочного мяса.
1. Подача блоков в делитель.
2. Пресс для блоков
3. Конвейер
4. Панель управления.
5. Тумблер
6. Нагревательно-охладительная система.
7. Разгрузочный конвейер.
мяса, а также во время массирования рассол возвращает сок в мясо, поэтому потери продукта минимальны. Линия снабжена системой контроля температуры на входе и выходе (-4° до 0 °С), регулирования температуры нагрева и охлаждения. По разгрузочному конвейеру продукт может быть направлен на дальнейшую обработку (тендерирова-ние, инъектирование, измельчение).
Производители заявляют, что в сравнении с размораживанием в воде, с помощью воздуха, пара или микроволновым способом, размораживание на данной линии дает лучшие результаты, сокращаются потери сырья, отсутствует перегрев продукта, на выходе получается продукт стабильного качества.
В ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова ведется разработка инновационной технологии производства колбасных изделий из замороженного блочного
мяса (Рисунок 10). В основе данной линии лежит новая технология измельчения блочного мясного сырья. Специалистами института разрабатывается комплекс оборудования для изготовления мясного фарша из замороженного блочного сырья с контролем всех режимных параметров и системой контроля стабильного качества фарша (6). Основой новой технологии являются два процесса. Первый - это измельчение исходного замороженного мясного сырья за одну стадию на фрезерном измельчителе. На выходе из измельчителя размеры частиц фарша составляют порядка 1 мм, что соответствует тонкому измельчению [5]. Второй процесс - это размораживание, посол, массирование и получение готового фарша в среде насыщенного пара под вакуумом. Внедрение предприятиями данного оборудования позволит снизить издержки, уменьшить себестоимость продукции и увеличить прибыль, и при этом повысить качество и полезность продукции.
Подводя итоги данного обзора, хочется обратить внимание на то, что спектр машин для работы на замороженном сырье достаточно широкий. Важным моментом для производителей оборудования, для самих мясоперера-ботчиков при выборе и создании оборудования, должно стать соблюдение и отслеживание при работе на нем температурных режимов обработки продукта и его гигиенического состояния, ведь это основное, что влияет на качество и безопасность продуктов питания.
Продолжение в следующем номере.
КОНТАКТЫ:
Валентин Иванович Ивашов Борис Романович Каповский Ольга Евгениевна Кожевникова
+7 (495) 676-67-51 Андрей Борисович Лисицын +7(495) 676-95-11 Александр Николаевич Захаров
+7 (495) 676-66-91
Рисунок 10. Линия производства вареных колбас.
1 - транспортер для подачи замороженных блоков; 2 - измельчитель ИБФ-1 ; 3 -транспортер для отвода измельченной говядины и свинины; 4 - накопительный бункер для измельченной говядины и свинины; 5 - транспортер; 6 - паровакуум-ная фаршемешалка ПВМ-1; 7 - шприц; 8 - шкаф управления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Шугурова Т.М. Производство фарша из замороженных мясных блоков. //Мясная индустрия, 2005, №9, С. 57-60.
2. Fidel Toldra. HandBook of Meat Industry, 2010, С. 119-120
3. Рогов И.А., Миклашевский В.В., Данильчук Т.Н. Перспективы использования мороженного мясного сырья. //Мясные технологии, 2011, №5, С. 38-41.
4. Максимов Д.А, Жуков В.Г. Современное оборудование для измельчения замороженных мясных блоков. //Мясная индустрия, 2013, №2, С. 31-33.
5. Лисицын А. Б., Ивашов В. И., Захаров А. Н., Каповский Б. Р., Максимов Д. А. Измельчение замороженного блочного мяса методом фрезерования. //Все о мясе, 2013, №4, С. 42-46.
