Рост бактерий, как правило, прекращается при —12 "С, но гибели микроорганизмов при таких температурах не происходит, и это очень важно для понимания того, что замораживание не приводит к улучшению микробиологического состояния мяса.
Известно, что некоторые виды плесеней растут даже притемпературе -14 °С и ниже.
Любое мясное или жировое сырье, подлежащее замораживанию и длительному хранению, должно быть обернуто или упаковано в специальные пленки или пакеты, чтобы избежать холодного ожога, представляющего собой обесцвеченные или светлые участки, появляющиеся на открытой поверхности замороженного мяса при его длительном хранении.
Упаковывание мяса также предохраняет поверхность замороженного материала от высыхания и действует как защита против обсеменения при обработке.
Замораживание — очень энергоемкий процесс, поэтому наиболее целесообразно обрабатывать бескостное мясо, исключая тем самым затраты на замораживание костной ткани. Превращение воды в лед при О °С требует отвода около 30 кДж «латентного тепла» на килограмм воды. Для сравнения — охлаждение воды от 30 до 0 °С требует лишь около 100 кДж/кг.
Тем не менее, отдельные отрубы, например, свиной окорок, или целые куриные тушки обычно замораживаются на кости.
При замораживании внутриклеточная вода превращается в лед за счет отвода энергии:
Температура замерзания водной фазы в мышечной ткани составляет около — 1,2°С, поскольку фактически она представляет собой раствор солей, имеющий более низкую температуру замерзания по сравнению с чистой водой. Даже при таких низких температурах, как —18 °С, не вся вода переходит в твердое состояние, около 1—1,5% воды остается в клетке в виде жидкости. При —3 °С в жидкой фазе остается около 40% воды. Для замораживания всей воды требуется понижение температуры примерно до —49 "С.
По скорости замораживания можно выделить несколько типов этого процесса:
- медленное замораживание, менее чем 0,5 см/ч;
- быстрое замораживание, более 0,5 см/ч;
- очень быстрое замораживание, но менее 10 см/ч (овощи);
- сверхбыстрое замораживание, более 10 см/ч (огурцы и помидоры).
Замораживание мясного или жирового сырья под воздействием температур в интервале от —18 до —25 °С представляет собой процесс медленного замораживания. Этот способ при замораживании мяса применяют чаще всего. Тем не менее при производстве гамбургеров или порционных продуктов в панировке, например, куриных наггетсов, обычно используют быстрое замораживание с помощью таких криогенных газов, как С02 или N2.
При медленном замораживании в межклеточном пространстве образуются крупные кристаллы льда. В дальнейшем эти кристаллы увеличиваются в размерах за счет диффузии воды из внутриклеточного пространства. Поскольку в межклеточном пространстве вода вымораживается (т. е. отделяется от других веществ), концентрация солей в межклеточном пространстве увеличивается. Вследствие дисбаланса в концентрации соли вода диффундирует из внутри в межклеточное пространство до достижения равновесия, и химический состав клетки нарушается, поскольку концентрация солей в межклеточном пространстве увеличивается.
Физическое повреждение клетки происходит как за счет вымораживания воды, так и за счет низкого содержания воды в межклеточном пространстве. И наконец, образующиеся крупные кристаллы льда механически повреждают клетку, поскольку оказывают давление на клеточные мембраны. Кристаллизация льда при медленном замораживании происходит в три стадии:
1) Сначала, как только вода начинает превращаться в лед, образуются мелкие кристаллы.
б — образование связей между более крупными кристаллами;
в — формирование пространственной сети крупных кристаллов льда
2) Затем они увеличиваются в размерах за счет постепенной кристаллизации жидкой воды.
3) На третьей стадии крупные кристаллы формируют пространственную сеть.
При быстром замораживании одновременно образуется большое количество очень мелких кристаллов как внутри мышечных клеток, так и в межклеточном пространстве. Вымораживание воды в межклеточном пространстве не происходит, поэтому концентрация соли и других веществ как внутри, так и снаружи клеток остается одинаковой. В результате клетка и клеточные мембраны не повреждаются или получают незначительные повреждения, так как диффузии солей не происходит.
В мясной промышленности применяют несколько различных способов замораживания.
Плиточные морозильные аппараты работают в полунепрерывном режиме, замораживание материала происходит при его соприкосновении с обеих сторон с морозильными поверхностями большой площади. В качестве хладагента в плиточных аппаратах обычно используют жидкий аммиак. Температура морозильных поверхностей составляет от —35 до —40 "С. Несмотря на это, такой способ все еще относится к медленному замораживанию. Как правило, при замораживании с помощью плиточных аппаратов сырью придают форму прямоугольных блоков.
Принцип действия воздушных морозильных аппаратов состоит в принудительной циркуляции воздуха с температурой от -35 до —40 °С при скорости движения воздуха около 4 м/с. Температура охлаждающего воздуха в воздушных морозилках иногда может составлять от —20 до —25 "С. Этот способ охлаждения также рассматривается как процесс медленного замораживания.
Быстрое замораживание можно осуществить с помощью жидкого азота, поскольку N2 представляет собой инертный газ с температурой кипения -196 °С. При испарении азота от обрабатываемого материала отводится большое количество энергии, что обусловливает очень высокую скорость замораживания. Углекислый газ (С02, сухой лед) сублимируется при температуре -78 °С, что также позволяет использовать его для быстрого замораживания сырья. Быстрое замораживание с применением таких криогенных газов, как С02 или N2, обычно используют для обработки различных порционных продуктов, например, гамбургеров, котлет и наггетсов. В целом все подобные порционные продукты, подвергнутые быстрому замораживанию, после жарки остаются более сочными.
Срок хранения мясного и жирового сырья в замороженном состоянии в значительной степени определяется количеством жира в сырье, а также содержанием ненасыщенных жирных кислот в этом жире.
Общее правило таково: повышенное содержание жира укорачивает срок хранения, поскольку в жире и жиросодержащих материалах быстрее протекает окислительная порча.
Нежирная говядина может храниться примерно 1 год, нежирная телятина — около 9мес., нежирная свинина — около 6 мес., а жирная свинина — около 3-4 мес. при температуре от —18 до —20 °С.
Разница в сроках хранения нежирной говядины и нежирной свинины возникает в связи с тем, что свиной жир содержит значительно больше ненасыщенных жирных кислот, чем говяжий, и поэтому более подвержен окислению.
Поддержание постоянной температуры в период хранения в замороженном состоянии обязательно для исключения процессов диффузии воды или проявления ферментативной активности, что может усилить окислительную порчу.
