Направления инновационных технологий переработки мяса

В настоящий период развития мясоперерабатывающей отрасли можно определить следующие направления инновационных технологий:

- повышение качества продукции;

- повышение производительности (снижение энергозатрат) вырабатываемых продуктов;

- получение продуктов функционального назначения;

- обеспечение сохранности продукции и др.

Инновации, направленные на повышение качества сырья

Качество мясных продуктов во многом определяется качеством сырья. Сырьем в данном случае является крупный рогатый скот, свиньи, мелкий рогатый скот, птица и другие животные. Сейчас производство сырья (выращивание скота, птицы) и его переработка в мясные продукты, в большинстве случаев, разделены как по времени, так и в пространстве. Таким образом, не представляется возможность для мясоперерабатывающих предприятий повлиять на качество поступающего сырья. Такая возможность может представиться только после перехода аграрно-промышленного комплекса к сквозной аграрно-пищевой технологии. Надо срочно, безотлагательно менять парадигму развития АПК страны через реиндустриализацию производства и переработки сельскохозяйственной продукции. Смысл заключается в том, что разнообразные биологические, биохимические, химические, физико-химические и физические процессы, ранее столь отдалённые друг от друга во времени и в пространстве и поэтому слабо взаимодействующие между собой, порой вовсе не зависевшие друг от друга, теперь сближаются, ≪спрессовываются≫ жёсткими, узкими допусками на величины параметров входа и выхода всех ведущих процессов настолько близко, что начинают непосредственно влиять друг на друга. Это возможно при организации аграрно-пищевых технологий.

После поступления скота (птицы) на мясоперерабатывающее предприятие качество мясного сырья зависит от технологий на предприятии, в частности, от убоя, хранения, подготовки к переработке. На рис.1 представлены направления инновационных технологий, по повышению качества мясного сырья.

Рис.1. Направления инновационных технологий по повышению качества мясного сырья

Убой скота

Убой и первичная обработка - одна из наиболее специфичных и сложных технологий мясопереработки. С одной стороны здесь используется широкий ассортимент машин, аппаратов и агрегатированных устройств. Крупные современные западные предприятия отрасли отличает очень высокий уровень механизации и автоматизации. Многие предприятия в США имеют, например, производительность по убою КРС до нескольких сот голов в час, с практически полностью автоматизированными процессами транспортировки, оглушения, распиловки на полутуши и др. В то же время сложность анатомического строения и неоднородность размеров туш животных и их частей по массе, упитанности, габаритам, и т.д. вынуждают большинство предприятий на многих операциях сохранять ручной труд с использованием различного инструмента. Так линия убоя современного западного предприятия с производительностью более 120 голов в час может иметь в своём составе помимо сложных устройств и машин до 20 видов различного ручного инструмента (пилы, резаки, механизированные забеловочные ножи, устройства наложения лигатуры на пищевод, электростимуляторы мяса, и т.д.). Большинство этих устройств незнакомы или ещё крайне редко используются на российских предприятиях. Вместе с тем, именно они при их относительно невысокой стоимости могут существенно увеличить производительность труда на линиях убоя и снизить тем самым себестоимость продукции, а также повысить её качество.

Сегодня можно выделить несколько направлений в убое, где возможно получить в условиях российских предприятий наиболее быструю отдачу от внедрения западного опыта, оборудования и инструментов. К ним относятся:

-"гуманизация" убоя, совершенствование процесса оглушения и обескровливания;

- внедрение современного ручного инструмента для обработки туш убойных животных;

- устройства и инструмент для обеспечения гигиены и санитарии на линии убоя.

"Гуманизация" убоя. Существует целый ряд причин, ставящих проблему "гуманизации" процесса убоя в качестве одной из основных задач для российских производителей. Помимо чисто гуманных аспектов этой проблемы, чрезвычайно важным является и другой фактор - гуманное обращение с животными снижает стрессовые нагрузки на организм животных, значительно повышает качество мяса, снижает количество таких пороков как PSE (свиньи) и DFD (КРС), уменьшает потери мяса из-за зачисток в местах побитостей и кровоподтёков. Во многих развитых странах требования "гуманного убоя" закреплены законодательно и тщательно контролируются инспектирующими органами. Практика "гуманного убоя" начинается ещё на этапе транспортировке и предъубойного содержания скота. Непосредственно в убойных линиях она включает в себя такой ключевой элемент как оглушение животных. На большинстве российских предприятиях существуют очень серьёзные проблемы с электрическим оглушением животных. Если на Западе оглушение свиней с помощью электрического тока достаточно распространено (особенно на небольших предприятиях), то для КРС ток почти не используется. А там где он используется принцип применения устройства оглушения совершенно другой. Исследования западных учёных показывают, что получившее широкое распространение в России электрическое оглушение с помощью однополюсного электростека-электрода, имеет очень серьёзные недостатки. Оно может создавать при достаточном воздействии видимость качественного оглушения, так как обездвиживает (но не приводит в бессознательное состояние) животного за счёт парализации мышц, в том числе мышц сердца. Парализованное же животное зачастую продолжает испытывать болевые ощущения и стресс, кроме того, парализация сердца препятствует качественному обескровливанию, что в дальнейшем отражается на качестве мяса. При недостаточном же воздействии электрода животное вообще быстро приходит в себя, испытывая при этом чрезвычайно сильный стресс. Сложность удержания электростека при падении животного, а также точного регулирования воздействия тока на животных разного размера также делает эти устройства неэффективными. Их использование уже давно запрещено в развитых странах. Единственно правильным электрическим оглушением и свиней и КРС является система с двумя электродами, прикладываемыми к голове животного и основанная на поражении нервной системы животного. Однако подавляющее большинство западных предприятий используют для оглушения КРС системы с выскакивающим под воздействием воздушного давления (пневматические устройства) или порохового заряда штоком, пробивающим черепную кость животного.

На высокопроизводительных линиях убоя свиней на Западе наряду с системой двух электродного электрического оглушения повсеместно используется и химическое оглушение (с помощью СО₂).

Важным фактором качественного оглушения животных является также правильная конструкция бокса оглушения. В настоящее время рядом российских фирм в частности ММ-ПРИС ведётся разработка на основе анализа зарубежного опыта новой конструкции бокса, для обеспечения более качественного процесса оглушения. Одним из важных факторов при этом является выбор оптимальных размеров бокса и возможность фиксации головы животного.

Как уже упоминалось выше, значительное влияние на качество мяса имеет процесс обескровливания. Оно должно производиться в максимально короткие сроки после оглушения животного и высвобождать из него максимально возможное количество крови (не менее 3 % от живого веса КРС). Решить проблему качественного обескровливания КРС, особенно актуальную сегодня для российских предприятий в связи с использованием электрического оглушения, парализующего мышцы и препятствующему сливу крови, можно с помощью применения электрического стимулирования мяса. Процесс электростимуляции мяса КРС и баранины принят в мире практически повсеместно (за исключением стран бывшего СССР). Устройства стимуляции могут быть вмонтированы в современные шкуросъёмные машины (западного производства) или быть автономными. Они основаны на пропускании через тушу уже обескровливанного животного электрического тока в течение 15-40 секунд. В результате обеспечивается дополнительный слив от 1 до 2 кг крови с туши, ускоряется время слива крови, и самое главное снижается уровень pH мяса и улучшаются его свойства, а также обеспечивается более быстрое "созревание". В России автономные устройства для электростимуляции уже приобретены несколькими предприятиями и с успехом используются в производстве. Их невысокая стоимость и простота использования делает доступными эти устройства практически для любого российского предприятия.

Внедрение современного ручного инструмента для обработки туш убойных животных. Как уже отмечалось, процесс убоя характеризуется высокой степенью использования ручного инструмента. К сожалению, на многих российских предприятиях продолжается применение морально устаревшего и неэффективного инструмента. Основные модели возвратно-поступательных пил, используемых сегодня в России в линиях убоя и первичной обработки, были разработаны несколько десятилетий назад. В принципе они могут обеспечить и сегодня необходимую российским предприятиям скорость производства, однако не отвечают современным стандартам по уровню обеспечиваемой гигиены производства, удобства работы оператора, энергоёмкости и, самое главное, они не могут обеспечить высокое качество распила, дают значительное количество костных остатков и ведут к потере сырья из-за большой толщины пильного полотна.

Более совершенными в этом отношении являются современные модели ленточных пил для распиловки на полутуши, дисковые пилы и различного рода резаки (для отделения конечностей, рогов и т.д.). Значительной прогресс может быть достигнут на участке забеловки туш КРС с использованием пневматического забеловочного ножа. Он позволяет значительно ускорить и улучшить качество процесс забеловки, полностью избежать порезов шкур и облегчить труд оператора. Такие ножи также используются практически на всех предприятиях по убою КРС в развитых странах. С их помощью при необходимости можно также осуществлять снятие шкур с крупных свиноматок. Количество ручного инструмента для линий убоя производящегося сегодня на Западе достигает многих десятков моделей. Они могут иметь различный привод (электрический, пневматический и гидравлический) и технические характеристики. С их помощью можно усовершенствовать очень многие операции первичной обработки скота.

Устройства и инструмент для обеспечения гигиены и санитарии на линии убоя. Одной из серьёзных проблем сегодняшних российских предприятий убоя является уровень гигиены производства. Здесь следует обратить внимание на необходимость внедрения обязательной стерилизации всего ручного инструмента, внедрения практики использования устройств наложения лигатуры на пищевод, автоматического вырезания клоаки, закупорки заднего прохода убойных животных. Особенно важен отход от практики использования для туалета туш воды и внедрения в практику вакуумно-паровых систем выемки костного мозга и сухой очистки. Такие системы впервые были приобретены в России в 2003 году двумя предприятиями, предъявляющими особо высокие требования к качеству своей продукции: ООО "Пушкинский мясной двор" и Калачаевским мясокомбинатом. Их первый опыт свидетельствует о широких возможностях применения новой технологии обеспечения санитарии производства [10].

Хранение мясного сырья

Биоконсервирование.Существуют способы хранения мяса с предварительной обработкой его с помощью электроактивированной воды, содержащей 1-5% поваренной соли. И.М.Осадченко и др. [24] разработана технология и способ электрохимической активации водных растворов и обработки ими мясного сырья для увеличения показателей качества и сроков хранения в охлажденном состоянии. В качестве водных растворов использовались: анолит сульфата натрия, анолит раствора ацетата натрия, католит раствора ацетата натрия с концентрацией солей 8-10 г/л. Электрохимическую активизацию растворов проводили на установке СТЭЛ 10Н-120-01 в проточном режиме при плотности тока 0,03-0,10 А/см² при температуре 20-25°С, напряжением 40-50 В с протоком 13-17 л/ч.

Использование рекомендуемой обработки мясного сырья данными растворами перед его охлаждением позволяет повысить качество мяса.

Замораживание мясного сырья. Замораживание сопровождается понижением концентрации и активности микроорганизмов без их полного уничтожения и инактивации ферментов. Устойчивость микробной клетки к замораживанию зависит от вида и рода микроорганизмов, стадии их развития, скорости и тем­пературы замораживания, состава среды.

В период замораживания и при последующем хранении мяса в замороженном виде деятельность тканевых ферментов резко замедляется, но не приостанавливается даже при очень низких температурах; происходят автолитические изменения мяса. При этом чем быстрее замораживание, тем на более ранних стадиях задерживается распад гликогена, величина рН не успевает резко снизиться и меньше изменяются свойства мяса.
Количество и величина образующихся при замерзании жидкости кристаллов льда, равномерность распределения его между клетками и межклеточным веществом, а также по толщине продукта зависят от скорости замораживания. Для сохранения качества мяса рекомендуется быстрое замораживание.

При быстром замораживании мяса (при температуре -35.. .-40 °С) кристаллы льда образуются не только в межклеточном пространстве, но и непосредственно в клетках. Быстрое замораживание предотвраща­ет значительное диффузионное перераспределение влаги и растворен­ных веществ, что способствует образованию мелких, равномерно рас­пределенных кристаллов. В этом случае характер распределения вымо­роженной воды мало отличается от характера распределения ее в свежем мясе и почти не вызывает гистологических изменений в мышечной ткани. Мясо быстрого замораживания имеет розовый оттенок, после оттаивания меньше отличается по вкусовым и питательным свойствам от охлажденного. В таком мясе белки денатурируют в меньшей степени, потери мясного сока, а также растворенных в нем белковых и экстрактивных веществ при размораживании уменьшаются вследствие сохранения способности белков к набуханию.

В зависимости от состояния мяса, направляемого на обработку, различают однофазный и двухфазный способы замораживания. Замораживание мяса в парном состоянии (однофазное заморажи­вание) имеет определенные преимущества перед двухфазным замора­живанием. Достоинством однофазного способа является сокращение продолжительности замораживания мяса, более эффективное исполь­зование производственных площадей. Потери массы при однофазном замораживании в зависимости от категории упитанности - 1,56-2,10%; при двухфазном замораживании они увеличиваются на 30-40%.

В связи с большей стойкостью к окислительным превращениям миоглобина мясо однофазной заморозки лучше сохраняет естествен­ную окраску при хранении. Мясо, замороженное в парном состоянии, имеет лучшие качественные показатели, дольше хранится.
Свойства мяса после его хранения существенным образом зависят от глубины автолитических изменений тканей к моменту полного замораживания. В мясе, замороженном в парном состоянии (однофазное замораживание), активность ферментов сохраняется достаточно хорошо.

Предложен двухстадийный способ замораживания мясопродук­тов в плиточных морозильных аппаратах. Для увеличения контактной поверхности и удаления воздушных полостей из мясного блока, а также создания антиадгезионного слоя на первой стадии холодильной обработки наружный слой продуктов подмораживают с одновременным подпрессовыванием. Продолжительность процесса при давлении 0,03-0,04 МПа и температуре охлаждающей поверхности -40°С составляет 2-5 мин. Затем сформированные блоки направляют в плиточный моро­зильный аппарат, где их замораживают. Применение этого способа по­зволяет повысить производительность аппаратов в результате сокра­щения продолжительности замораживания, обусловленного увеличе­нием контактирующей поверхности мясного блока и отсутствием в нем воздушного пространства[13].

Франком Диттманном предложена технология ударного замораживания [5]. Исследованиями было установлено, что при любом традиционном способе замораживания вокруг продукта образуется зона теплого воздуха, замедляющая теплоотдачу и увеличивающая продолжительность замораживания. Поэтому идея заключается в том, чтобы препятствовать образованию этой зоны и повышать интенсивность теплоотдачи.

В технологиях ударного замораживания идея реализуется с помощью обдува струей низкотемпературного воздуха, впрыскиваемого с высокой скоростью и направленного вертикально на верхнюю и нижнюю поверхности продукта. В результате происходит «сдувание» и разрушение теплой зоны и мгновенное замораживание продукта. Качество замораживания при этом очень высокое – продукт замораживается равномерно, без деформаций и без образования крупных кристаллов льда.

Запатентованная технология ударного замораживания реализуется с помощью тысяч высокоскоростных впрыскиваемых воздушных струй, сдувающих пограничный теплый слой с продукта.

Размораживание мяса.Размораживание мяса осуществляют при температуре воздуха 20 ± 2 °С, относительной влажности не менее 90%, скорости движения воздуха у бедер полутуш - от 0,2 до 1 м/с. Сократить продолжительность процесса размораживание мяса позволяет использование паровоздушной среды: при 20- 25 °С для говяжьих полутуш до 10-15 ч.

Перспективным способом является размораживание продукта в среде насыщенного пара при пониженном давлении. При размораживании мясных блоков и отрубов целесообразно проводить нагрев при остаточном давлении 1,94 - 2,20 кПа и температуре 17-19 °С. Размораживание в условиях вакуума существенно сокращает продолжительность процесса и обеспечивает хорошие санитарно-гигиенические условия.

Высокое качество продуктов обеспечивается при сверхчастотном нагреве. Использование энергии электромагнитного поля СВЧ позволяет существенно сократить продолжительность процесса, улучшить санитарно-гигиенические показатели продукта, устранить потери массы и растворимых компонентов.