Электроконтактные методы обработки мяса

В настоящее время следует считать доказанным практическую возможность интенсификации различных технологических процессов с использованием электроконтактных методов (ЭК). Применение этих методов резко ускоряет течение процессов, повышает производительность труда, снижает потребность в производственных площадях.

В пищевой промышленности прогрессивным является использование процессов, осуществляемых путем непосредственного контакта электрического тока с продуктом.

Электроконтактным (ЭК) методам свойственно:

· простота аппаратурного оформления;

· высокий КПД;

· быстротечность;

· достаточно высокая равномерность температурного поля;

· доступность контроля и регулирование энергетических параметров.

Многообразие термических процессов переработки сырья, большинство из которых в силу малой теплопроводности продукта чрезвычайно продолжительны, затрудняет автоматизацию и механизацию производственных процессов. В настоящее время следует считать доказанным практическую возможность интенсификации различных технологических процессов с использованием электроконтактных методов (ЭК). Применение этих методов резко ускоряет течение процессов, повышает производительность труда, снижает потребность в производственных площадях.

Для ЭК методов может применяться как ток постоянной, так и ток переменной частоты, кроме того, может применяться ток различной частоты.

В последнее время получил развитие один из ЭК процессов - электростимуляция парного мяса с целью улучшения его качественных показателей. Этот процесс используют для предотвращения «холодового» сжатия мышц при интенсивной холодильной обработке и для увеличения нежности мяса. В его основе лежит процесс сокращения мышечных волокон под действием электрического тока.

После убоя животных в тканях развивается комплекс изменений, которые в итоге влияют на качество готового продукта. Изменения протекают достаточно медленно (в течение нескольких суток: говядина 14-20 суток), и это, естественно, при промышленной переработке в больших масштабах требует существенных площадей и соответственно значительных затрат энергии на поддержание температурно-влажностного режима. При использовании электростимуляции данный процесс сокращается до 5-6 суток.

Под созреванием мяса понимают комплекс ферментативных процессов, протекающих после прекращения жизни животного, в результате чего происходит размягчение мышечной ткани и накопление в мясе веществ, улучшающих его вкус и аромат.

В результате некоторого промежутка времени воздействия электрического тока на парное мясо оно подвергается размягчению. Электростимуляцию можно применять на стадии обескровливания либо на стадии передачи туш, полутуш на холодильник. Применение электростимуляции на стадии обескровливания позволяет не только сократить длительность процессов созревания мяса, но и повысить само качество мяса за счет лучшего проведения процесса обескровливания.

Для проведения электростимуляции разработаны различные генераторы. Требования к ним достаточно сложны: наличие регулирования частоты следования импульсов, а также формирование их формы, обеспечение полной электробезопасности процесса.

Морфологические исследования подтвердили глубокие изменения, происходящие в мышечной структуре при электростимуляции. Получение колбасных изделий из электростимулированного мяса показывает неуклонный рост выхода готового продукта при высоком качестве, т.е. электростимуляция позволяет стабилизировать выход колбасных изделий.

Способность парной мышечной ткани к тетаническим сокращениям под действием электрического тока может быть использована для интенсификации процесса посола. В последние годы получил распространение процесс механической обработки мяса - массирование. Использование сократительного действия электрического тока позволяет создать новый высокоэффективный процесс - электромассирование, который сочетают с механической обработкой в массажерах.

Как показали микроструктурные исследования, в образцах с электромассированием наблюдаются более глубокие изменения: мышечные волокна более выраженно набухают, отдельные волокна имеют зигзагообразную складчатость, многочисленные узлы сокращений, продольная исчерченность слабо различима. Заметны изменения в соединительнотканых прослойках. Готовый продукт после термической обработки имеет монолитную структуру и высокие качественные показатели.

К процессам ЭК-обработки пищевых продуктов можно отнести электроплазмолиз, который предназначен для интенсификации прессового способа извлечения сока из растительного сырья. Сокоотдача растительного сырья зависит от первоначальной степени проницаемости протоплазменной оболочки и от ее способности противостоять внешним воздействиям в процессе предварительной обработки и прессования. Поэтому любые внешние воздействия, направленные на повреждение клеточных структур, должны приводить в итоге к повышению сокоотдачи.

Содержание сока в плодах и овощах достигает 90-95 %, однако при их переработке в условиях производства выход сока часто составляет лишь 50-60 %.

Электроплазмолиз не вызывает разрушение клеточных стенок и поэтому исключает переход пектиновых веществ в сок, а также способствует разрыву плазменных оболочек на более крупные частицы, которые легко задерживаются клеточными стенками при извлечении сока, что положительно сказывается на выходе сока.

Эффективность электроплазмолиза зависит от ряда факторов:

· градиента напряжения;

· длительности обработки;

· температуры;

· электрофизических свойств сырья.

Аппараты, в которых осуществляется электплазмолиз, принято называть электроплазмолизаторами. Их достаточно много, и они делятся на следующие типы:

· валковые (рис. 6);

· камерные (одноярусные (рис. 7) и многоярусные);

· транспортные;

· шнековые;

· линейные;

· импульсные и др.

Рис. 6. Валковый электроплазмолизатор: 1 - бункер для сырья; 2 - подвижный венец; 3 - неподвижный венец (валок); 4 - приемная емкость

В бункер загружается лизга. Барабаны изолированы, только к поверхности подается электрический ток. Сырье подается на барабаны, сжимается и одновременно подвергается электрической обработке, в результате чего резко возрастает проницаемость оболочки и отделяется сок. Частота электрического тока 50 Гц.

Рис. 7. Камерный электроплазмолизатор:1 - камера, выполненная из диэлектрического материала; 2 - подвижный электрод; 3 - неподвижный электрод; 4 - сетчатое дно

Верхний подвижный электрод вытаскивают и загружают лизгу. От пластины подается ток, и она одновременно опускается вниз, таким образом происходит выделение сока.

Процесс электрофлотации позволяет разделить жидкие неоднородные системы.

Сущность процесса состоит в разложении постоянным электрическим током воды на водород и кислород в виде очень мелких пузырьков, осаждающихся на поверхности твердой фазы и увлекающих ее вверх. Для флотации используют в основном пузырьки водорода, выделяющиеся на катоде, так как он обладает большей подъемной силой и количество их в 2 раза больше. Кроме того, пузырьки водорода пронизывают весь объем флотируемой жидкости, вытесняют кислород, тем самым снижая уровень окислительно-восстановительного потенциала.

Электрофлотация широко используется в промышленности:

· в мясной - для очистки сточных вод, позволяет извлекать до 90-95 % жира;

· для очистки виноградного сока и др.

Аппараты, которые применяются для электрофлотации, принято По конструкции электрофлотаторы делятся на 3 типа:

1. Аппарат с горизонтальным расположением дна и катодом и вертикально установленным анодом (рис. 8).

2. Однокамерные аппараты с наклонным расположением дна и электродов.

3. Многосекционные аппараты разных конструкций.

Следующим перспективным направлением использования непосредственного подвода электроэнергии к обрабатываемому продукту является применение в пищевой промышленности процессов с использованием электроконтактного нагрева (ЭК-нагрева) (при тепловой обработке, размораживании).

Рис. 8. Электрофлотатор с горизонтальным расположением дна и катодом и вертикально установленным анодом: 1 - вертикальный сосуд; 2 - катод; 3 - анод; 4 - трубы для подачи сточной воды; 5 - патрубок для слива чистой воды; 6 - пузырьки водорода; 7 - пузырьки кислорода; 8 - пена; 9 - подставка

Полученные изделия обладают упругой консистенцией и хорошо сохраняют форму при дальнейшей обработке. ЭК-нагрев обладает специфической особенностью. Быстрое возрастание температуры по всему объему изделия позволяет создать новый промежуточный процесс - электростимуляцию - кратковременный процесс (15-60 секунд) нагрева продукта (колбасного фарша) в диэлектрической форме до температуры 50-70°С.

Сущность ЭК-нагрева состоит в том, что электрический ток, проходя через продукт, обладающий сопротивлением, вызывает его нагрев. Мясо и другие продукты ввиду своей электрической природы способны проводить электрический ток, одновременно они являются частично и диэлектриками, способными оказать сопротивление движению частиц. Поэтому в результате прохождения электрического тока через продукты такого вида, в них в результате диэлектрических потерь часть электрической энергии превращается в тепло. Этот способ называют ЭК-нагревом. Серьезную проблему представляет выбор частоты тока. Электрохимические исследования показали, что приемлемой может быть признана частота 8-10 Гц.

На рис. 9 показана установка для производства безоболочных сосисок. При работе агрегата фарш из бункера питателем подается на устройство для формования и коагуляции (рис. 9 а), которое работает следующим образом. Тефлоновая гильза (рис. 9 б),помещенная в кожухе, с помощью гидравлической системы отво­дится на цевку, которая соединена с питающим устройством. В левой части тефлоновой трубки находится неподвижный во­гнутый электрод, в который при крайнем правом положении (позиция II) упирается стержень клапана, перекрывающий отвер­стие в электроде-насадке.

а)
б)

Рис. 9. Агрегат для непрерывного процесса производства сосисок:а) общий вид: 1 - бункер для фарша с насосом; 2 - устройство для фор­мования и коагуляции сосисок; 3 - конвейер формующего устройства; 4 - конвейер термоагрегата; 5 - первая секция; 6 - воздухопровод; 7 - вторая секция; 8 - устройство для подачи сжатого воздуха; 9 - зона промывки водой; 10 - устройство для промывки конвейера; 11 - распылители крас­ки; 12 - секция охлаждения; 13 - конвейер секции охлаждения; 14 - на­копитель; 15 - упаковочное оборудование; б) схема формования и коагуляции сосисок: I- исходное положение устройства; II - заполнение формы фаршем; III - начало процесса термо­обработки; 1 - тефлоновая гильза; 2 - металлический кожух; 3 - цевка; 4 - неподвижный вогнутый электрод; 5 - питающее устройство; 6 - при­вод; 7 - стержень клапана; 8 - электрод-насадка

При достижении механизмом крайнего правого положения в стержне клапан выводится из отверстия в насадке, при этом фарш начинает заполнять форму.

Одновре­менно с этим тефлоновая гильза перемещается влево до рабочего положения (позиция III). После заполнения фаршем в форме соз­дается остаточное давление, обеспечивающее хороший контакт продукта с электродами.

Сосиски попадают с кон­вейера формующего устройства в первую секцию печи (рис. 9а). Скоагулированные при температуре 54-55. Здесь они обрабатываются смесью горячего возду­ха и дымовых газов. Наиболее высокая температура достигается во второй секции печи. Затем сосиски промываются водой и осу­шаются сжатым воздухом. При необходимости их можно под­красить. Затем, пройдя последовательно секцию охлаждения и накопления, сосиски упаковываются. Поскольку термические процессы, связанные с использо­ванием электронагрева, проходят быстро, то для образования устойчивого розового цвета сосисок рекомендуется добавлять в фарш аскорбинат натрия.

При электроконтактном нагреве мясопродуктов отмечено улучшение биологической ценности готового продукта (усвояемость белков). Гистологические исследования показали лучшее бактерицидное действие ЭК-нагрева по сравнению с другими методами нагрева (ИК). То есть в целом качество готовой продукции, полученной электроконтактным методом, отвечает современным требованиям [32].