Замораживание мяса

СОДЕРЖАНИЕ 

ВОПРОС 1. КАКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИСХОДЯТ ПРИ ЗАМОРАЖИВАНИИ    МЯСА?…………………………………………………….. ………………………3

1. Определение качества и оценка сроков хранения

замороженного мясного сырья……………………………………………..…………. 3

ВОПРОС 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ……..……………………………………..10

ВОПРОС 3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КАРТОФЕЛЬНОГО

           КРАХМАЛА…...................……………………………………………………..12

      3.1.Технология производства картофельного крахмала …….………………….……….12

      3.2. Качество сырого картофельного крахмала …………………………………..……...17

      3.3. Получение сухого крахмала …………………………..……………………………..19

ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………….……………………..22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВОПРОС 1. КАКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИСХОДЯТ ПРИ ЗАМОРАЖИВАНИИ МЯСА? 

1.   Определение качества и оценка сроков хранения замороженного мясного сырья

     Эффективное и рациональное использование мясного  сырья предусматривает сохранение его качества на всех этапах переработки, начиная от транспортирования животных на мясокомбинат и их убоя до хранения готовой продукции. Определяющим условием для формирования биохимических  свойств мяса и качества продуктов  являются уровень и характер развития автолитических процессов в животных тканях. Изменения, происходящие в послеубойный период в мышечной ткани, оказывают  существенное влияние на пищевую  ценность мяса и его потери в процессе технологической обработки.

     Проблемы  обеспечения населения нашей  страны белковой пищей связаны с  технологиями хранения и переработки  мяса. Как известно, в мясе под  действием собственных ферментов  происходят автолитические изменения, которые приводят со временем к его  непригодности. Охлаждение мяса, субпродуктов и мяса птицы и хранение их в  охлажденном состоянии является наиболее совершенным методом их консервирования. Охлаждение значительно  задерживает ферментативные и микробиологические процессы в мясе и субпродуктах.

     В период массового убоя скота в  торговлю поступает не только охлажденное, но и замороженное мясо. Кроме того, в торговую сеть поставляется импортное замороженное мясо длительных сроков холодильного хранения и не всегда высокого качества.

     Все двигательные процессы в организме  обеспечиваются мышечными тканями, обладающими специальными сократимыми  структурами — миофибриллами. Мышечная ткань — важнейшая из гистологических  тканей, образующих мясо как пищевой  продукт. Она составляет главную  массу тела животного. Без мышечной ткани представление о мясе немыслимо. Химические компоненты именно этой части мяса придают ему специфический вкус, запах и цвет.

     Чтобы понять изменения структуры мяса при длительном холодильном хранении, необходимо рассмотреть некоторые  элементы химического состава мяса как совокупности тканей. Прежде всего, это вода, являющаяся ключевым веществом  в организме всех живых существ, и коллаген, составляющий более 25% от общей массы всех белков организма.

     Вода  — полярная молекула, то есть электронная  плотность распространена в ней  неравномерно. В силу полярных свойств  вода обладает растворяющими свойствами. Вода присутствует в организме в  разных видах: свободном, слабосвязанном и прочносвязанном. Слабосвязанная вода образуется за счет гидратных  оболочек, локализованных вокруг катионов, анионов и коллоидных частиц. Такая  вода может служить растворителем  и замерзает при температуре  близкой к 0°С.

     Отличительным свойством коллагена является его  способность к формированию нерастворимых  фибрилл, обладающих высокой упругостью и прочностью на разрыв. Благодаря  этому коллаген выполняет разные функции: структурную — объединяет и скрепляет клетки в определенные структурные единицы в виде ткани; механическую — обеспечивает прочность  ткани; защитную — препятствует проникновению инфекционных агентов.

     Мясо  относится к скоропортящимся  продуктам с высоким содержанием  белка и жира. Их невозможно хранить  продолжительное время без потери качества. Качество мяса ухудшается в  результате микробиологических, биохимических  и физико-химических изменений. Избежать этого можно с помощью понижения  температуры, то есть свое рода “консервированием” мяса холодом. Таким образом, понижение  температуры способствует замедлению физико-химических изменений в мясе, что обуславливает продолжение срока его хранения и наиболее полное сохранение большинства первоначальных свойств мяса.

     В технологической практике используют одностадийный и двухстадийный  методы охлаждения мяса. При одностадийном  методе температуру понижают с 2 до -3°С при движении воздуха с 0,1 до 2 м/с и относительной влажности 85-95%. Двухстадийное охлаждение проводят в два этапа. На первом этапе температуру  понижают от -4 до -15°С, при скорости движения воздуха 1-2 м/с. На втором этапе  температура воздуха может измениться от -1 до -1,5°С, а скорость движения воздуха  — 0,1-0,2 м/с.

     Более длительное хранение мяса обеспечивается за счет его замораживания. При этом температура в толще мышц должна быть не выше -6°С. Однако по качеству мороженое  мясо уступает охлажденному и требует  больших энергетических затрат на поддержание  низкой температуры среды. Переход  из состояния охлаждения в замороженное мясо определяется кристаллизацией  воды. В замороженном мясе основная масса воды (более 70%) находится в виде кристаллов.

     На  качество замороженного мяса оказывает  влияние продолжительность замораживания. При ускоренном замораживании при  температуре -23°С и ниже образуются мелкие кристаллы льда, что проявляется  в меньшем разрушительном их воздействии: меньше появляется денатурированных форм белков, уменьшаются потери в минеральном  составе мяса. Сохраняется розовый  оттенок замороженного мяса и  его высокие питательные свойства. Замораживание мяса хотя и продлевает сроки его хранения, однако не может  полностью предотвратить процессы, вызванные действием активных форм кислорода, которые инициируют свободнорадикальные  реакции.

     Влияние замораживания на качество мяса обусловлено  характером процесса кристаллизации. Замораживание тканей мяса представляет собой процесс замерзания тканевой жидкости, т.е. раствора сравнительно небольшой  молекулярной концентрации. Сначала  в тканях наступает небольшое переохлаждение (до температуры -4°С), затем начинают формироваться кристаллы, и выделяется скрытая теплота кристаллизации (первая фаза кристаллообразования). При повышении температуры до криоскопической образование новых кристаллов почти прекращается, а сформировавшиеся кристаллы начинают расти (вторая фаза кристаллообразования). Возникновение новых кристаллов зависит от скорости теплоотдачи во внешнюю среду. При высокой скорости теплоотдачи мясной сок переохлаждается в процессе кристаллизации, и могут образовываться новые кристаллы. Если теплоотдача не интенсивная, новые кристаллы не образуются, но их рост продолжается.

     При медленном замораживании происходит миграция влаги из более глубоких слоев мяса к поверхности, а растворенные в мясном соке вещества продвигаются в противоположном направлении. В поверхностных слоях количество вымерзшей влаги всегда больше, чем  в толще мяса. При быстром замораживании  в результате снижения температуры  в тканях образуется большое количество кристаллов, причем они возникают  и в межволоконном пространстве, и внутри волокон. При этом скорость образования кристаллов выше скорости перемещения влаги, поэтому значительная часть жидкости замораживается там, где она находилась до замораживания. Когда замороженное мясо размораживают, биохимические процессы до замораживания, режимы холодильного хранения и способ размораживания обуславливают степень  потери его качества.

     Микроструктурные  изменения при замораживании  мяса связаны с нарушением структуры  мяса в результате образования кристаллов льда. Чем выше скорость замораживания, тем мельче кристаллы и ниже разрушения естественной структуры мяса, приводящие к потере мясного сока при размораживании. В связи этим был разработан метод, позволяющий адекватно определять качество замороженного мяса. 

     Ученые исследовали говядину, свинину и баранину отечественного и зарубежного производства от поступления в холодильник и на протяжении 2 лет хранения в замороженном виде. Для получения препаратов более высокого качества ими модифицирован метод подготовки замороженного мяса для гистологического исследования. При этом от мяса без размораживания отпиливали кусок толщиной до 5 см с ориентацией мышечных волокон в продольном или в поперечном сечении. Вырезанные образцы помещали в охлажденный до -12°С 96%-й этиловый ректификованный спирт. Фиксацию проводили при температуре морозильной камеры бытового холодильника в течение 14 дней. Дальнейшую обработку осуществляли по традиционной схеме. Гистологические препараты исследовали с помощью анализатора изображения Axio Imager.A1 производства компании Carl Zeiss (Германия). 

     При замораживании мяса центры кристаллизации начинают образовываться в межклеточном пространстве, где влага связана  хуже. Межклеточная жидкость имеет  более высокую криоскопическую  температуру, чем внутриклеточная, но при образовании льда осмотическое давление ее возрастает. Возникает  перенос воды из клетки в межклеточное пространство (вымораживание), крупные  кристаллы расширяют межклеточное пространство и разрыхляют соединительные прослойки своими острыми гранями, мышечные волокна деформируются  или разрушаются. В меньшей степени  этот процесс активен в области  эндомизия и большей в области  перимизия, то есть зоне мышечного каркаса. Поэтому крупные кристаллы льда встречаются рядом со скоплением коллагена. Эластические волокна при  замораживании и хранении не изменяют своей структуры. 

     Вследствие  льдообразования в мясе идет перераспределение  влаги, сопровождающееся нарушением целостности  мышечных волокон и разрыхлением стромы, что приводит к снижению водосвязывающей способности и потерям мясного сока после размораживания. Возникающие при замораживании изменения характеризуются следующим: появляется новый структурный компонент — водные кристаллы, изменяется общий вид и толщина мышечных волокон. Кристаллы в мясе образуются за счет перехода прочносвязанной воды в состояние несвязанной. Чем глубже расположен слой, тем неравномернее распространены в нем кристаллы льда. 

     Поверхностная зона состоит из стройных, компактно  уложенных мышечных волокон. Во второй зоне, резко отличающейся от первой, многие мышечные волокна иногда фрагментированы  и в значительной степени деформированы. Располагаются они рыхло, в промежутках  между ними часто обнаруживаются просветы с неровными краями, заполненные  кристаллами воды. Эта зона интенсивной  кристаллизации водной фазы. Активный процесс кристаллизации служит причиной рыхлого и хаотичного расположения мышечных волокон, их фрагментации и  деформации. 

     Рост  кристаллов тесным образом связан со сложнейшими физико-химическими  и биохимическими процессами, происходящими  в мясе в период раннего автолиза, замораживания и хранения. При  понижении температуры окружающей среды происходит процесс агрегирования  белков в сложные комплексы с  понижением их растворимости, выпадением в осадок и высвобождением молекул  воды, с которыми до этого образовывали гидрофильные связи. При замораживании  и хранении внутриклеточная вода перемещается в межклеточное пространство, чем и обуславливается формирование полостей от кристаллов льда. 

     Количество  льда в поверхностных слоях возрастает по мере хранения на 15-20% от первоначального  значения. В разных частях образцов одного вида скорость кристаллизации и объем вымораживаемой влаги  может сильно варьировать. Порозность в глубоких слоях мяса при длительном холодильном хранении варьирует мало, увеличиваясь на 5-10% от первоначального значения каждые 6 месяцев хранения. Одновременно наблюдается неоднородность образования льда в отрубе мяса: в поверхностных зонах в большей степени идет витрификация льда, а в глубоких — его кристаллизация. 

     Полученные  количественные результаты позволяют  сделать более полное заключение о динамике процессов льдообразования  в мышечной ткани в условиях продолжительного хранения в замороженном виде. Динамика образования льда в мясе в процессе хранения свидетельствует о наиболее интенсивном деструктивном процессе в ходе транспортировки, а не при  хранении у потребителя мясного  сырья. В то же время микроструктурный анализ замороженного мяса, поступающего из стран Южной Америки, показал  достаточно частое плохое обескровливание  отрубов. Несмотря на общее благоприятное  микробиологическое состояние такого мяса, возможна более быстрая его  порча после попадания к конечному  потребителю мясного сырья. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВОПРОС 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ 

     Ферменты  или энзимы (от лат. fermentum, греч.— закваска) — обычно белковые молекулы или молекулы РНК (рибозимы) или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах. Реагенты в реакции, катализируемой ферментами, называются субстратами, а получающиеся вещества — продуктами. Ферменты специфичны к субстратам (АТФаза катализирует расщепление только АТФ, а киназа фосфорилазы фосфорилирует только фосфорилазу). Ферментативная активность может регулироваться активаторами и ингибиторами (активаторы — повышают, ингибиторы — понижают). Белковые ферменты синтезируются на рибосомах, а РНК — в ядре.

     Термины «фермент» и «энзим» давно  используют как синонимы (первый в  основном в русской и немецкой научной литературе, второй — в  англо- и франкоязычной).

     Наука о ферментах называется энзимологией, а не ферментологией (чтобы не смешивать  корни слов латинского и греческого языков). 

Классификация ферментов 

     Шифр  КФ (Классификация ферментов) или  код фермента — это классификационный  номер фермента по международной  иерархической классификации. Принятая система классифицирует ферменты по группам и индексирует индивидуальные ферменты, что важно для стандартизации исследований.

     Классификация ферментов основана и периодически обновляется Комиссией по ферментам (англ. Enzyme commission, отсюда термин «EC number», принятый в англоязычной литературе) при Международном союзе биохимии и молекулярной биологии. Каждый шифр КФ ассоциирован также с рекомендованным  названием соответствующего фермента. Классифицировано более 3500 ферментов.

     По  типу катализируемых реакций ферменты подразделяются на 6 классов согласно иерархической классификации ферментов (КФ, EC — Enzyme Comission code). Классификация  была предложена Международным союзом биохимии и молекулярной биологии (International Union of Biochemistry and Molecular Biology). Схема номенклатуры ферментов была впервые разработана в 1955 году, когда Международный конгресс биохимии в Брюсселе учредил Комиссию по ферментам (Enzyme Commission). Первая версия номенклатуры появилась в 1961 году и включала около 900 ферментов, в версии 1978 года было более 2000 ферментов. Версия 1995 года содержит более 3500 ферментов. 

     Каждый  класс содержит подклассы, так что  фермент описывается совокупностью  четырёх чисел, разделённых точками. Например, пепсин имеет название ЕС 3.4.23.1. Первое число грубо описывает  механизм реакции, катализируемой ферментом: 

• КФ 1: Оксидоредуктазы, катализирующие окисление или восстановление. Пример: каталаза, алкогольдегидрогеназа
• КФ 2: Трансферазы, катализирующие перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую. Среди трансфераз особо выделяют киназы, переносящие фосфатную группу, как правило, с молекулы АТФ.
• КФ 3: Гидролазы, катализирующие гидролиз химических связей. Пример: эстеразы, пепсин, трипсин, амилаза, липопротеинлипаза
• КФ 4: Лиазы, катализирующие разрыв химических связей без гидролиза с образованием двойной связи в одном из продуктов.
• КФ 5: Изомеразы, катализирующие структурные или геометрические изменения в молекуле субстрата.
• КФ 6: Лигазы, катализирующие образование химических связей между субстратами за счет гидролиза АТФ. Пример: ДНК-полимераза

     Будучи  катализаторами, ферменты ускоряют как  прямую, так и обратную реакции, поэтому, например, лиазы способны катализировать и обратную реакцию — присоединение  по двойным связям. 
 
 

ВОПРОС 3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КАРТОФЕЛЬНОГО

КРАХМАЛА 

  3.1. Технология производства картофельного крахмала 

      Современная крахмалопаточная промышленность —  важная отрасль народного хозяйства. Крахмалопаточные предприятия выпускают  сухой крахмал, глюкозу, различные  виды крахмальных паток, модифицированные крахмалы, декстрин, глюкозофруктозные  сиропы и др. Ассортимент вырабатываемой продукции составляет десятки наименований. Крахмал и крахмалопродукты используют в различных отраслях пищевой  промышленности — кондитерской, хлебопекарной, консервной, молочной, пищеконцентратной, а также в медицинской, текстильной, полиграфической, бумажной и др.

      Предприятия, перерабатывающие картофель и кукурузу, получают сырой крахмал влажностью 50...52 %. Такой крахмал храниться  не может, так как является прекрасной средой для развития микроорганизмов, он закисает. Поэтому сырой крахмал  на этих же или на других предприятиях перерабатывают в сухой влажностью для картофельного 20 %, или используют для изготовления патоки, глюкозы  и других крахмалопродуктов. 

3.1.1 Получение сырого картофельного крахмала 

      Сырьем  для производства картофельного  крахмала служит картофель. Химический состав клубней картофеля колеблется в довольно широких пределах и зависит от сорта картофеля, климатических, почвенных и других условий.

      Принципиальная  технологическая схема получения  сырого картофельного крахмала (рис. 1) состоит из следующих этапов: хранение картофеля; доставка картофеля на завод; мойка , картофеля; взвешивание картофеля; тонкое измельчение картофеля —  получение кашки; выделение картофельного  сока из кашки; выделение свободного крахмала из кашки; отделение и промывание мезги; рафинирование крахмального молока; промывание крахмала. 

3.1.2 Хранение картофеля 

      Предприятия, перерабатывающие картофель, работают сезонно. До подачи на производство картофель  хранят в буртах при температуре 2...8 °С. На хранение закладывают только здоровые клубни. При хранении картофель  дышит. Хранить картофель свыше 5-7 мес. нецелесообразно, так как это  приводит к значительным потерям  сухих веществ, в том числе  крахмала. 

      Рис. 1. Принципиальная технологическая  схема получения сырого картофельного  крахмала 
 

3.1.3 Доставка, мойка и взвешивание картофеля 

      Картофель подают в производство с помощью  гидравлического транспорта.

      Процессу  мойки картофеля придается очень  большое значение, так как примеси (песок, камни, солома) затрудняют работу оборудования и могут вызвать  его поломку. Кроме того, на последующих  стадиях технологического процесса картофель не очищают от кожуры и  частицы земли и песка, оставшиеся на поверхности картофеля, в дальнейшем могут перейти в крахмал и  снизить его качество. Картофель  моют в моечных машинах комбинированного типа. В камерах с высоким уровнем  воды отделяют солому и другие легкие примеси, в камерах с низким уровнем воды удаляют землю; в сухих камерах вода, не задерживаясь, стекает в грязевую канаву. Моечные машины снабжены ботво-, песко- и камнеловушками. На крупных заводах широкое распространение получила моечная машина КМЗ-57М. Продолжительность процесса мойки в ней составляет 10... 14 мин, расход воды — 200...400 % к массе картофеля. Для учета массы переработанного картофеля производится взвешивание отмытых клубней на автоматических весах с откидным днищем, снабженных специальным счетчиком, регистрирующим массу взвешенного картофеля нарастающим итогом. 

3.1.4 Измельчение картофеля на терочных машинах — получение кашки 

      Крахмал содержится внутри клеток картофеля  в виде крахмальных зерен. Чтобы  извлечь его, необходимо вскрыть  клеточные стенки. Для этого картофель  измельчают на терочных машинах. Крахмал, освобожденный из разорванных клеток, называют свободным, крахмал, оставшийся в неразорванных клетках, — связанным. Производительность терочных машин  от 0,7 до 6 т картофеля в час.

      На  современных предприятиях коэффициент  измельчения достигает 85...95 %, в том  числе 79...85 % при первом измельчении  и 6...10% при повторном измельчении. 

3.1.5 Выделение картофельного сока из кашки 

      Полученная  после истирания картофельная кашка  представляет собой смесь, состоящую  из разорванных клеточных стенок картофеля (мезги), крахмальных зерен  и картофельного сока. Контакт  сока с крахмалом ухудшает качество крахмала, вызывая его потемнение в связи с окислением тирозина при участии полифенолоксидазы; снижает вязкость крахмального клейстера; способствует образованию пены, слизи  и других нежелательных явлений. В связи с этим картофельный сок  необходимо быстро выделить из кашки при минимальном его разбавлении. Эту операцию осуществляют на осадительной шнековой центрифуге типа ОГШ, которая состоит из двух барабанов — наружного и внутреннего. Оба барабана вращаются в одну сторону, причем внутренний барабан вращается с опережением на 15...25 с-1. Картофельная кашка поступает в пространство между барабанами, где под действием центробежной силы происходит ее разделение на две фракции: легкая фракция — картофельный сок выводится из центрифуги через сливные окна, а тяжелая фракция — крахмал за счет разницы во вращении барабанов выводится шнеком, расположенным на внешней поверхности внутреннего барабана, разбавляется водой и удаляется в виде крахмального молока определенной плотности. 

3.1.6 Выделение свободного крахмала из кашки, отделение и промывание мезги 

      Сразу после осадительных центрифуг кашку  направляют на ситовую станцию завода. Главная задача ситовой станции  — максимальное выделение свободного крахмала из мезги, рафинирование крахмального молока и получение крахмального молока достаточно большой концентрации. В настоящее время для выделения  из кашки мезги используют центробежные ситовые аппараты — барабанно-струйные сита (БСС) и центробежно-лопастные  сита (ЦЛС).  

3.1.7 Рафинирование крахмальной суспензии 

      После выделения мезги на ситовых аппаратах  или гидроциклонах крахмальная  суспензия содержит некоторое количество мелкой мезги (4...8 %), водорастворимых  веществ (0,1...0,5%) и сильно разбавленного  картофельного сока. Поэтому ее подвергают рафинированию. Для этого используют центробежные сита, гидроциклоны или  дуговые сита. Концентрация крахмальной  суспензии, поступающей на рафинирование, должна быть 12...14%, а рафинированной суспензии — 7...9%.

      Рафинирование крахмальной суспензии на центробежных ситах проводят в две ступени, затем образовавшуюся пену гасят  на специальном устройстве, песок  удаляют на гидроциклонах. Полученная таким образом сгущенная суспензия  крахмала поступает в гидроциклоны для промывания и осаждения крах мала. Эту операцию проводят в три  ступени, далее крахмал обезвоживают на вакуум-фильтрах и высушивают.

      Производительность  одного микрогидроциклона невелика, поэтому их объединяют в мультициклоны  — батареи гидроциклонов, состоящих  из большого количества параллельно  работающих микрогидроциклонов.

      Рафинирование крахмальной суспензии можно  проводить также на дуговых ситах.  

3.2. Качество сырого картофельного крахмала 

      Сырой картофельный крахмал в зависимости  от содержания нем влаги подразделяется на две марки: марка А (содержание влаги 38...40 %) и марка Б (содержание влаги 50...52 %). Крахмал каждой марки  делится на три сорта. Качество его  должно соответствовать требованиям  ОСТ 18-158 (табл. 1). Крахмал I и II сортов должен быть однородного белого цвета и  иметь запах, свойственный крахмалу. Наличие постороннего запаха не допускается. Крахмал III сорта может быть сероватым, без прожилок и вкраплений, в нем  допускается слабокислый, но не затхлый  запах.

      Из-за высокого содержания влаги сырой  картофельный крахмал не может долго  храниться, поэтому его перерабатывают в сухой крахмал, декстрин, модифицированные крахмалы, патоку, глюкозу и др. При  необходимости сырой картофельный крахмал хранят в течение некоторого времени наливным способом или в  складах, утрамбовывая и заливая  водой. Наиболее надежный способ хранения — замораживание.