Озонирование мясопродуктов при хранении

Исследованиями по использованию озона при холодильном хранении мяса специалисты начали вплотную заниматься с начала 30-х годов XX века. По данным Каеса, оптимальная концентрация О³ для хранения охлажденного мяса равна 10 мг/м3 (ф=2…3 ч/сутки (сут)). Кэффорд отмечает, что эффект от действия озона (С=10 мг/м3) достигается тогда, когда применение его начинается в период лаг-фазы развития бактерий и когда поверхность мяса имеет корочку подсыхания.

По результатам Эльфорда и Ван ден Энде благоприятной концентрацией О³, применяемой при созревании мяса, является 0,02…0,2 мг/м3, Евелл указывает на то, что охлажденное мясо хорошо сохраняется при С=4…6 мг/м3 и ф=3 ч в сутки. По данным Хайнеса, озон (С=20 мг/м3) не предотвращает ослизнения мяса. Тухшнайд применял озон на ленинградских холодильниках в камерах хранения яиц, мяса, используя концентрацию 3…6 мг/м.

По данным, перед закладкой свежей говядины на длительное хранение ее подвергают специальному процессу старения, заключающемуся в том, что при 293 К мясо выдерживают в течение 42…44 ч и относительной влажности воздуха около 85%. При этих условиях происходит созревание говядины в результате действия присутствующих в мясе энзимов, которые размягчают ткань и мышцы. После такой обработки говядину выдерживают при 277 К в течение трех недель. В этот период происходит активная деятельность бактерий и спор, вызывающих гниение продукта.

Опыты показали, что для их уничтожения достаточна концентрация озона примерно 0,8 мг/м3 при относительной влажности не выше 60…90%. Приведенные данные литературного обзора носят противоречивый характер в отношении эффективности и целесообразности применения озона при холодильном хранении мясопродуктов.

Однако ряд исследователей считают, что для подавления микроорганизмов, вызывающих порчу мяса, необходимы высокие концентрации озона С=3,88 г/м3; при этом после 20-минутной экспозиции при объемном расходе озоно-воздушной среды 3,42·10-5 м3/с и температуре 310, 293 и 283 К микробиальная обсемененность снижается соответственно на 90,5; 90,5 и 86%.

Данные по количественному составу остаточной микрофлоры после 5-минутной обработки озоно-воздушной средой объемным расходом 5,29·10-5 м3/с и концентрацией озона 2,48 г/м3 представлены в табл. 1.

Табл. 1. Количественный состав остаточной микрофлоры после озонирования

Исследования по применению озона проведены также в Санкт-Петербургской государственной академии холода и пищевых технологий, ВНИТИПе, МГУПБе и др.

В результате исследований установлено, что хранение охлажденной говядины при 273…274 К целесообразно осуществлять при озонировании с концентрацией озона 10…20 мг/м3 по 4 часа в начальный период хранения в течение 4 суток. Сроки хранения мяса с исходным содержанием бактерий 102…103 на 1 см2 увеличиваются до 5 суток. Ингибируюшее действие озона на мясо с начальным содержанием бактерий 105 на 1 см2 значительно снижается. Озон не оказывает влияния на качественный состав поверхностной микрофлоры мяса.

Выявлено также, что озон практически не оказывает влияния на качественный состав свободных жирных кислот липидов мяса при исследуемых условиях озонирования, а также на скорость гидролитических и окислительных процессов при концентрациях 10…11 мг/м3. После окончания цикла озонирования достаточно применять озон концентрацией 4,0…6,0 мг/м3 по 3 часа в день через двое суток.

В камере с температурой 273,5…275,0 К при хранении охлажденного мяса в атмосфере озона, генерируемого озонатором (1,5 мг/ч), начало порчи баранины отмечено на 6-е сутки (вместо 3 суток для контрольных образцов), свинины — на 10-е сутки (вместо 6 суток для контрольных образцов).

Применение озона может способствовать решению проблем улучшения качества мяса при переработке. В ряде стран тушки птицы перед упаковкой, реализацией и хранением проходят санитарную обработку, заключающуюся в орошении тушек хлорсодержащим раствором. Данный способ не всегда вписывается в технологическую линию по переработке тушек птицы (например, в систему с воздушным охлаждением). Санитарная обработка мяса птицы с применением озонируемой среды характеризуется высокой эффективностью и хорошо сочетается с остальными технологическими операциями.

Исследования, проведенные во ВНИТИПе с тушками птицы, обработанными озоном при различных режимах и различном состоянии мяса с последующим хранением их в охлажденном состоянии при 277 К, дали положительные результаты [4]. Как видно в табл. 2, мясо тушек лучше сохраняется при обработке озоном до созревания и после созревания по сравнению с контрольными образцами. По питательным и вкусовым качествам оно отвечало нормальным показателям.

Табл. 2. Результаты исследования качества мяса при хранении

Отмечено также снижение усушки тушек птицы в процессе хранения по сравнению с контрольными образцами. Оптимальная концентрация озона при хранении охлажденного мяса составляет 10,0±3,0 мг/м3 при экспозиции 2…3 часа в сутки. Более высокие дозы озона приводят к обесцвечиванию мяса, вызванному окислением пигментов в результате нарушения двойных связей в их молекулах. Наилучший эффект озонирования проявляется, когда действие озона совпадает с периодом лаг-фазы развития бактерий и созревания мяса.

Хранение мяса птицы при постоянном и периодическом воздействии (3 ч в сутки) озоном концентрацией 8…12 мг/м3 способствует предотвращению плесневения, порчи и лучшему сохранению питательных и вкусовых свойств. Продолжительность хранения мяса в охлажденном или замороженном состоянии возрастает в 2…3 раза.

Среди продуктов мясной промышленности особое место принадлежит колбасным изделиям, производство которых в нашей стране непрерывно возрастает. Из колбасных изделий, поступающих на холодильное хранение распределительных холодильников, значительную часть (примерно 60…70%) составляют полукопченые колбасы.

Ограниченные сроки хранения полукопченых колбас заставляют разрабатывать новые, более совершенные методы хранения, в частности с использованием озона.

Для разработки оптимального режима озонирования колбас Г.Я. Резго и М.А. Габриэльянц изучали действие озона на микроорганизмы и липиды с целью выбора минимальной концентрации озона и продолжительности его воздействия на них.

Результаты экспериментов привели авторов к выводу о замене ежедневного озонирования периодическим. Выявлено также, что озонирование камер при концентрации озона 3…5 и 8…10 мг/м3 не способствует активизации гидролитических и окислительных процессов в жире полукопченых колбас (краковской и украинской) в процессе хранения при температурах 268…270 и 273…275 К. Озон концентрацией 15…20 мг/м3 заметно катализирует окислительные процессы в жире, вследствие чего указанная концентрация озона не рекомендуется для озонирования камер хранения полукопченых колбас.

В процессе хранения полукопченых колбас соотношение классов липидов меняется особенно заметно в неозонируемых и озонируемых камерах при концентрации озона 15…20 мг/м3. Качественный жирнокислотный состав липидов полукопченых колбас в процессе хранения их в неозонируемой и озонируемой камерах остается постоянным, а количественное содержание липидов уменьшается, причем в меньшей степени — липидов колбас, обрабатываемых озоном концентрацией 3…5 и 8…10 мг/м3, по сравнению с контрольными образцами и образцами, обрабатываемыми озоном концентрацией 15…20 мг/м3.

Количественные изменения в липидах периферийного слоя фарша колбас более существенны, чем в липидах внутреннего слоя, независимо от режима хранения. Остаточное содержание фенолов в полукопченых колбасах, обрабатываемых озоном концентрацией 3…5 и 8…10 мг/м3, в процессе всего периода хранения их (до 120 суток) выше, чем в не обработанных озоном колбасах, что обусловливает их стойкость, а также аромат и вкус копчения. В процессе хранения полукопченых колбас уменьшается содержание белкового азота и увеличивается небелкового. В большей степени эти изменения протекают в колбасах, хранившихся в неозонируемых и озонируемых (концентрация озона 15…20 мг/м3) камерах. Установлено также, что в процессе хранения полукопченых колбас интенсивность окраски батонов снижается. Более значительное обесцвечивание колбас наблюдается при хранении их в озонируемых камерах (концентрация озона 15…20 мг/м3) и в неозонируемых.

На основании органолептических, физико-химических и микробиологических исследований авторы рекомендуют следующие предельные сроки хранения полукопченых колбас:

— при 265…268 К в неозонируемой камере в течение 55 суток; в озонируемой камере при концентрации озона 3…5 и 8…10 мг/м3 — 90 суток;

— при 273…275 К — соответственно 18 и 35 суток.

При этом озонирование камер осуществляется 2 раза в неделю по 4 ч. Рекомендуется также для предотвращения заснеживания и замораживания полукопченых колбас при длительном хранении повысить температуру хранения с 266…264 до 270…268 К.

В Санкт-Петербургской государственной академии холода и пищевых технологий (С.-ПбГАХиПТ) проведены исследования по изучению влияния озона на хранение полукопченых колбас. Установлено, что для хранения полукопченых колбас (краковская высшего сорта в натуральной оболочке и украинская 1 сорта в искусственной белковой оболочке) в озонируемой среде необходима концентрация озона 10…15 мг/м3 при ежедневном озонировании по 3 ч в начальный период хранения в течение 5 суток. Сроки хранения при температурах 277 и 271 К составляют соответственно 25 и 70 суток, в отсутствие озонирования сроки хранения полукопченых колбас при температурах 277 и 271 К — 15 и 30 суток соответственно. После окончания цикла озонирования достаточно применять озон концентрацией 4,0…6,0 мг/м3 по 3 ч в день периодически через 3 и 5 суток при температуре соответственно 277 и 272 К.

На основании исследований, начатых по инициативными конструкциями, но, тем не менее, следует остановиться на двух японских работах.

Разряд, где одним из электродов является жидкость, известен давно, однако исследование Y. Miyano, T. Babo с сотрудниками является довольно интересным. Сам озонатор представлял собой устройство с плоскими электродами, причем один электрод имел диэлектрический барьер (фторопласт), а другой представлял собой прямоугольное корыто 200×50 мм, по которому текла вода. Скорость потока составляла 0,3 л/мин, а разрядный промежуток варьировался от 4,5 до 8 мм. Мощность разряда определялась известным способом по фигуре Лиссажу. В выходящем газе образуется достаточно высокая концентрация озона — до 16 г/м3, а концентрация растворенного в воде озона растет с увеличением разрядного промежутка. Авторы объясняют это тем, что при малых промежутках капли воды, электролизуясь, попадают на тефлон, и ток разряда резко уменьшается.

Табл. 3. Параметры озонирования пищевых продуктов в холодильных камерах хладокомбинатов

Количество воды, налипающей на диэлектрик, зависит, как показали авторы, от величины разрядного промежутка. Так при d = 5 мм в течение 1 мин. налипает около 0,18 г воды, а за 3 мин. эта величина возрастает до 0,22 и к 10 мин составляет уже 0,38 г (v=14 кв). Для d = 8 мм эти цифры соответствуют 0,02, 0,05 и 0,08 г, т.е. значительно меньше.

Какую же максимальную концентрацию озона в газе и в воде можно получить в таком озонаторе? При оптимальных условиях (скорость воды 1,2 л/час) авторы достигли значения около 1 мг/л озона в воде. Заметим, что такое устройство как бы объединяет озонатор и контактную камеру. Однако низкие, по сравнению с обычными схемами, значения концентраций озона как в газе, так и в воде говорят о том, что пока подобное устройство представляет собой лишь научный интерес.

Последняя работа, на которой хотелось бы остановиться, выполненная под руководством профессора Ito, посвящено, «вечной» теме — попытке улучшить эффективность работы озонатора за счет несинусоидальной формы кривой питающего напряжения. Авторы кратко рассматривают достигнутые рекордные результаты по энергетическому выходу — 2,5 кВт час/кг (при концентрации 0,6 г/м3) и 2,8 кВт час/кг (при 5 г/м3).

Эти данные относятся к специальным видам озонаторов (двойной разряд и т.п.). В обычном озонаторе с очень малым разрядным промежутком (-0,1 мм) достигнуто энергопотребление в 3,3 кВт час/кг. Речь естественно идет об озонаторах с использованием кислорода (и все это японские работы).

В данном исследовании использовался практически стандартный озонатор с промежутком в 1,4 мм и длиной 200 мм. Мощность измеряли по площади фигуры Лиссажу и определяли озон УФ -анализатором. Авторы расширили разнообразие вида кривых питания, вводя треугольную форму импульса и меняя крутизну роста напряжения — 20 и 25 кВт/мсек. Определенная разница наблюдается, но, во-первых, она не велика (2-5 %), а, во-вторых, совершенно не ясно, не имеет ли место неточность в определении мощности по фигуре Лиссажу. Даже небольшое искажение здесь может полностью исказить эти различия. Впрочем, авторы сами пишут, что им непонятно, есть ли влияние вида кривой напряжения на синтез озона. Заметим, что теория озонаторов, созданная в МГУ в 50 — 60х годах не предсказывает такой зависимости.

В заключении следует отметить, что принципиально новых научных идей на конгрессе не было предложено, хотя в целом объем работ по озону и их технический уровень непрерывно возрастают.

АК Росмясомолторга в 1972 г., разработаны, согласованы с Министерством здравоохранения России и утверждены Министерством торговли России ряд инструкций по озонированию камер, загруженных охлажденными продуктами. С 1975 г. на предприятиях Росмясомолторга озонирование начали широко применять для хранения пищевых продуктов (табл. 3) [6]. При хранении сыров озонирование применяют в камерах с батарейной воздушной и смешанной системами охлаждения при температуре 271…269 К и относительной влажности воздуха 85…90% [6]. Качество сыров в озонируемых камерах сохраняется в течение сроков, предусмотренных действующей инструкцией по хранению, обработке и выпуску сыров.