СПОСОБ ХРАНЕНИЯ СВЕЖЕГО ОХЛАЖДЕННОГО МЯСА
METHOD OF STORING FRESH COOLED MEAT

Изобретение относится к отрасли пищевой промышленности и производства сельскохозяйственной продукции, а именно к мясному производству, и может быть использовано при продленном хранении свежего охлажденного мяса животных и птицы.
Известен способ хранения мяса животных в охлажденном состоянии, в котором мясо перед охлаждением обрабатывают антисептическим средством из анодной фракции электрохимически активированной воды - анолит с рН 2, применяемый в процессе мокрого туалета туш (полутуш) животных вместо водопроводной воды [1].
При этом снижается количество микроорганизмов на поверхности мяса, рост их затормаживается, за счет чего продлевается срок хранения мяса на несколько суток. Однако этот способ имеет высокие трудозатраты и не сохраняет в достаточной степени качество мяса, а также не обеспечивает длительных сроков его хранения в свежем состоянии.
Известен способ обработки мяса для хранения - патент №2100933 RU, в котором повышения срока хранения мяса добиваются путем его покрытия порошковой сахарозой с последующим удалением экстракта стеканием. Способ недостаточно эффективен в отношении свежего охлажденного мяса, ибо в мясе остается послевкусие сахарозы и в целом не достигается существенного увеличения сроков его хранения.
Известен также способ хранения мяса животных согласно патенту (№2214713 RU), включающий обработку мяса перед охлаждением композицией антисептика из анолита и бишофита при соотношении компонентов 85-95: 5-15 мас.%. Анолит приготавливают в анодной камере диафрагменного электролизера с добавлением в нее 0,8-0,9 мас.%
Причем анолит приготавливают в анодной камере диафрагменного электролизера с добавлением в нее 0,8-0,9 мас.% поваренной соли и рН анолита составляет 2,0-2,3, окислительно-восстановительный потенциал 1100-1200 мВ, а содержание активного хлора 0,03-0,05%. В приготовленный анолит добавляют твердый кристаллический бишофит или насыщенный водный раствор природного бишофита. Способ позволяет увеличить сроки хранения охлажденного мяса на несколько суток по сравнению с традиционными методами. Однако он сложен в реализации в части ' приготовления антисептического состава, который, к тому же, содержит активный хлор, вредный для последующего потребления мяса человеком.
Близкими к указанным способам по сути осуществления и результатам являются способы хранения охлажденного мяса по патентам 2341962 (RU), 2487546 (RU) и др. Способы позволяют незначительно увеличить сроки хранения охлажденного мяса по сравнению с традиционными методами. Все они сложны в реализации по приготовления антисептических составов.
Способы реализуют антисептическую обработку поверхностных слоев мяса и не позволяют в достаточной степени продлить срок хранения свежего охлажденного мяса с сохранением его качества в толще, в том числе и при повышенных температурах хранения.
Известны также способы продления сроков хранения свежего мяса, путем бесконтактного воздействия на него различными видами облучения и физическими полями: УЗ, УФ, ударными волнами и др.
Например, известен способ стерилизации пищевых продуктов, в том числе и свежего мяса для хранения ультразвуковыми устройствами [2]. Недостатком этого способа является то, что устойчивость микроорганизмов к действию УЗ-волн различна. Вегетативные формы бактерий более чувствительны, чем споры. Чем меньше размеры микробной клетки, тем выше устойчивость к действию ультразвука.
Известен также способ обработки мяса с целью его хранения ультрафиолетовыми (УФ) лучами [3]. Недостатком этого способа является то, что УФ-лучи не способны проникать в глубокие слои облучаемого мяса, а действуют только на его поверхность; глубина проникновения в мясо измеряется десятыми долями миллиметра. Соответственно, при наличии антисептического поверхностного эффекта отсутствует существенное увеличение сроков хранения свежего мяса.
Оригинальным известным способом обработки мяса является воздействие на него отраженными ударными волнами по патенту №2222197 (RU). Способ обеспечивает антисептирование поверхностных слоев мяса, но при этом приводит к размягчению его структуры, что не позволяет заметно увеличить сроки хранения и стабилизации качества мяса.
2
По известному способу, патент №2350229 (RU), охлажденное до (-1)-0°С мясо облучают с интенсивностью до 35 мкВт/см светодиодным устройством с расстояния не более 40 см от поверхности мяса. Оно имеет излучатели синего, красного и зеленого света. Облучение мяса проводят в течение 4-6 дней ежедневно при длительности экспозиции 55-65 минут. Изобретение обеспечивает некоторое увеличение сроков хранения мяса за счет антисептического действия облучения его светом указанного цвета. Но оно рекомендуется для обработки мяса, идущего на консервирование, и требует специального светодиодного устройства, сложного в изготовлении и с существенным потреблением электроэнергии. Оно не дает заметного пролонгированного эффекта по срокам хранения мяса.
Известен способ обработки свежего мяса говядины и свинины по патенту №2544383 (RU) путем облучения лазером мощностью 900 Вт, длиной волны 337 нм, диаметром светового пучка 3 мм, с дозой облучения 0,2-5 Мрад и скорости движения лазерного луча 33 мм/с.
Использование современного лазерного оборудования в процессе подготовки свежего мяса к хранению дает заметный эффект поверхностной стерилизации, что приводит к положительному но недостаточному увеличению сроков хранения мяса. Оборудование по обработке мяса дорогое и сложное, применение его в промышленных масштабах не целесообразно.
Известен также аналог - способ обработки мясного сырья по патенту №2489025 (RU) путем воздействия низкочастотным электромагнитным полем, имеющим энергию выше энергии разрыва водородных связей в биологической клетке и создаваемым униполярными импульсами треугольной формы с частотой 10-200 Гц, соответствующей резонансной частоте внутримолекулярных превращений в мясном сырье, в течение
времени, которое определяют по формуле: T=a⋅b⋅hϑ⋅E⋅U, , где а - толщина обрабатываемого мяса; b - длина; h - расстояние между обрабатываемым объектом и устройством облучения; ϑ - частота электроимпульсного излучения; Е - напряженность электрического поля; U - напряжение питания устройства облучения.
По мнению авторов в результате использования резонансного режима частот внешних электромагнитных воздействий в виде низкочастотного электромагнитного поля, имеющего энергию выше энергии разрыва водородных связей в биологической клетке и внутренних излучений клетки, происходит внутреннее разрушение биологической ткани до гомогенного состояния, кроме того, осуществляется эффективное воздействие на патогенные микробы, что обеспечивает уменьшение затрат при приготовлении готовой продукции и увеличение срока хранения.
С мнением авторов в части увеличения сроков хранения мяса нельзя согласиться по нижеследующим соображениям:
1. Внутреннее разрушение биологической ткани свежего охлажденного мяса до гомогенного состояния противопоказано увеличению сроков его хранения, ибо состояние мяса и его качество напрямую зависят от здорового состояния клеточных, межклеточных и внутриклеточных структур, ответственных за жизнь или гибель живых клеток. Механизм ухудшения состояния свежего охлажденного мяса (его качества) при хранении скрывается не во внутримолекулярных превращениях мяса, а в сигнальной системе клеточного ядра еще живой клетки, а именно в хромосомах (комплекс ДНК, размером около 1 мкм, свернутой вокруг белка-гистона). Количество хромосом, постоянное в клетке и присущее для каждого вида животных и птицы, составляет: для говядины - 60; свинины - 38; курицы - 78. Именно на белковом уровне в ядре клетки формируется сигнал к генетически запрограммированной смерти живой клетки, так называемый процесс апоптоза. И именно на уровне клеточного ядра можно регулировать жизнь и гибель клеток свежего охлажденного мяса, а соответственно и сроки его сохранения с высоким потребительским качеством.
2, В данном случае, как и в большинстве других предложений и технических решений, имеет место ускорение созревания мяса с использованием механизма апоптоза клеток мяса. Техническая задача увеличения срока хранения свежего мяса состоит не в активации, а в ослаблении апоптоза клеток мяса.
3. Для доказательства корректности уверенного сопряжения резонансных частот от 10 до 200 Гц, предлагаемой обработки и собственных частот, генерируемых внутримолекулярными превращениями в мясе, необходимо рассматривать волновые колебательные процессы не на молекулярном уровне, а на уровне живой клетки и ее ядра с хромосомами. При этом следует учитывать, что животная клетка имеет средние размеры от 10 до 20 мкм, а частоты акустоэлектрических волн клетки, с которыми необходимо настраивать в резонанс внешние воздействия, лежат в пределах миллиметровой области электромагнитного спектра [4, 5].
Следует отметить, что для живых клеток живого организма соотношения характерных частот и длин волн, генерируемых клетками, составляет, например, для человека при длинах волн от 3 до 7,5 мм диапазон частот лежит в пределах от 42 до 75,7 ГГц.
С учетом того, что из животных организм свиньи наиболее близок к строению организма человека, разумно предположить, что характерные для нее длины волн и частоты, которые являются резонансными для воздействия на живую клетку с целью ослабления апоптозных и автолизных волн, также лежат близко от обозначенных значений частот и длин волн человека.
Таким образом, известный способ не пригоден для технического решения проблемы продленного хранения свежего охлажденного мяса с сохранением его качества для потребителей.
Наиболее близким по сущности применения и техническому результату является способ хранения пищевых продуктов, реализованный в Патенте РФ №2407685.
В нем предлагается хранить продукцию в покрытии или упаковке из комплекса продуктов взаимодействия смеси пропиленгликоля и глицерина с компонентом природного происхождения, а также продуктов взаимодействия гидроколлоида с водой, при определенном соотношении компонентов, при этом в качестве гидроколлоида используют материал, выбранный из группы, включающей агар-агар, альгинаты, камедь рожкового дерева, ксантановую камедь других деревьев, желатин, а в качестве компонента природного происхождения используют пропиленгликолевый или водно-пропиленгликолевый экстракт растительного сырья, выбранного из группы, включающей цветы липы, листья подорожника, розмарин, кожицу ягоды винограда, шелуху овса, базилик.
Указанный способ заметно улучшает результаты хранения пищевых продуктов, в том числе и мясного происхождения, однако он не достаточно эффективен в отношении свежего охлажденного мяса. Одна из основных причин подобного результата заключается в отсутствии учета глубинных процессов на клеточном уровне, происходящих в хранимом свежем охлажденном мясе. Эти процессы связаны с наличием в клеточных сруктурах хранимого мяса губительных для жизни клеток акустоэлектрических апоптозных и автолизных волн, которые отрицательно воздействуют на структуру мяса и ухудшают результаты его хранения.
Предлагаемый новый способ увеличения сроков хранения свежего охлажденного мяса лишен указанных недостатков и позволяет в разы по сравнению с традиционными способами увеличить срок хранения мяса.
Техническая задача решается за счет обработки поверхности мяса новым составом типа «ПРАМ» в жидком виде, с последующей упаковкой мяса в пленочный материал, который формируется путем предварительного добавления в жидкий состав, аналогичный наносимому на поверхность мяса, водорастворимого пленкообразующего вещества - поливинилового спирта (ПВС) с уменьшенным в этом составе по сравнению с жидким составом количеством воды до образования отвержденного пленочного материала с формированием в нем структурных кластеров на основе ПВС и компонентов жидкого состава.
Эмпирическим путем установлено, что такого рода защитный слой жидкого состава типа «ПРАМ» и упаковка из композиции жидкого состава типа «ПРАМ» с пленкообразующим веществом в виде поливинилового спирта с уменьшенным количеством воды в этом составе до образования отвержденного пленочного материала с формированием в нем структурных кластеров на основе ПВС и компонентов жидкого состава позволяет ослаблять губительное для жизни клеток мяса воздействие акустоэлектрических апоптозных и автолизных волн внутриклеточных структур мяса путем поглощения или преобразования этих волн.
Этот механизм воздействия ослабляет и отодвигает во времени гибель клеток (процесс апоптоза и автолиза). Подобное воздействие приводит к продлению жизненного цикла клеток мяса и в целом к значительному увеличению сроков его хранения в свежем охлажденном состоянии.
7
5
Механизм действия способа заключается в том, что любая туша мяса, ее часть или кусок в свежем охлажденном состоянии являются массивом живых клеток и лишь частично - отмирающих. Указанный массив клеток обладает рядом электрофизических и биофизических свойств. В частности, электрофизические свойства мяса можно характеризовать диэлектрической проницаемостью и удельной электрической проводимостью [6]. Например, с ростом частот обработки от 10 до 1000 Гц диэлектрическая проницаемость мяса падает от 10 до 10, а удельное сопротивление уменьшается от 960 до 800 Ом⋅см, причем это нелинейная зависимость. В диапазоне частот от 1 до 30 МГц диэлектрическая проницаемость для охлажденного мяса изменяется в пределах от 1500 до 150 единиц.
В первом приближении мясо можно рассматривать как двухфазную систему, в которой межклеточная ткань подобна полупроводнику с преобладанием диэлектрических свойств, в то время как внутриклеточное вещество является электролитом. Эти две субстанции и являются проводниками акустоэлектрических волн и импульсов сигнальной системы хромосом и ядер клетки, запускающих механизм гибели живой клетки.
Новый способ дает возможность ослабить и затормозить во времени развитие губительного воздействия акустоэлектрических апоптозных и автолизных волн внутриклеточных структур мяса путем их поглощения или преобразования. Применение нового способа позволяет решить техническую задачу и достичь цели увеличения сроков хранения свежего охлажденного мяса в разы с сохранением его качества при рекомендуемых температурах до +4°С, а также и при повышенных до +20°С.
Понимая недостаточно глубокую изученность современной наукой специфических акустоэлектрических апоптозных и автолизных волн клеток и внутриклеточных структур, мы базируем новый способ длительного хранения свежего охлажденного мяса не на конкретных измерениях их численных характеристик, а на эмпирическом подборе физических принципов и наделении ими определенных веществ, способных при любой природе и любых параметрах волн живых и гибнущих клеток взаимодействовать с ними путем их поглощения или преобразования.
Примеры реализации способа
Брали куски свежего охлажденного мяса свинины, говядины и курятины и проводили обработку составом типа «ПРАМ» путем его нанесения на поверхность мяса в жидком виде с последующей упаковкой мяса в пленочный материал, который формировали путем предварительного добавления в жидкий состав, аналогичный наносимому на поверхность мяса, водорастворимого пленкообразуещего вещества в виде поливинилового спирта (ПВС) в количестве 2-20 мас.% с последующим уменьшением в этом составе воды по сравнению с жидким составом путем испарения пониженным давлением или повышением температуры от 20 до 80°С до образования отвержденного пленочного материала с образованием в нем структурных кластеров на основе ПВС и компонентов жидкого состава.
Затем образцы размещали на хранение при температуре до +4°С. В этих же условиях хранили и контрольные образцы без обработки данным составом (контроль-аналог), а также обработанные по способу-прототипу. Параллельно проводили эксперименты по хранению образцов мяса свинины, говядины и курятины при температурах до +20°С без обработки составом, обработанные по способу-прототипу и по новому способу.
Результаты хранения представлены в таблице ниже.
Результаты хранения мяса (контроль (аналог)-прототип-новый способ).
В ходе многочисленных экспериментов установлено, что максимальные сроки хранения свежего охлажденного мяса без потери его потребительских свойств получены при комбинированном способе использования обработки мяса жидким составом типа «ПРАМ» с последующим его оборачиванием или упаковкой в отвержденный пленочный состав типа «ПРАМ», который сформирован путем предварительного добавления в жидкий состав, аналогичный наносимому на поверхность мяса, водорастворимого пленкообразуещего вещества в виде поливинилового спирта (ПВС) с уменьшенным количеством воды в этом составе до образования отвержденного пленочного материала с образованием в нем структурных кластеров на основе ПВС и компонентов жидкого состава.
Срок хранения мяса свинины и говядины с применением нового способа при температуре +4°С возрастает в 12-15 раз по отношению к контролю и в 3-4 раза в сравнении с прототипом. Результаты хранения мяса в условиях повышенной температуры до +20°С в 2-3 раза выше, чем по прототипу, и в 4-5 раз по сравнению с контролем. Для мяса кур эти значения при температуре хранения +4°С возрастают по отношению к контролю в 30-35 раз и в 3 раза по отношению к прототипу. Результаты хранения мяса кур в условиях повышенной температуры до +20°С в 7-8 раз выше по сравнению с контролем и в 3 раза выше по сравнению с прототипом.
Уменьшение комбинированного воздействия на мясо по новому способу приводит к результатам хранения, сопоставимым с прототипом, а увеличение подобного воздействия вышеиспользуемого максимума приводит к результатам хранения, близким к прототипу из-за предела интенсивности воздействия обработки.
Таким образом, новый способ хранения свежего охлажденного мяса позволяет решить техническую задачу увеличения сроков содержания мяса без потери качества при температуре до +4, а также при повышенных до +20°С, которые характерны для аварийных ситуаций на объектах хранения, в походных и полевых условиях МЧС, армии и флота.
Источники информации
1. Горбатов В.М. Активированные водные растворы и возможности их применения в мясной промышленности. Обзорная информация. ЦНИИТЭИ Мясомолпром. М., 1986, с. 27.
2. Сидоров М.С., Корнелаева Р.П. Микробиология мяса и мясопродуктов. М.: Колос, 1996 г., с. 240.
3. Рогов И.А. и др. Общая технология мяса и мясопродуктов. М., 2000.
4. Смолянская А.З. и др. Резонансные явления при действии электромагнитных волн миллиметрового диапазона на биологические объекты//Успехи современной биологии//1979, т. 87 №3 с. 381-392.
5. Голант М.Б. О проблеме резонансного действия когерентных электромагнитных излучений миллиметрового диапазона волн на живые организмы//Биофизика-1989-Т XXXIV №2, с. 339-348.
6. Дунаев С.А., Попов А.А. Способы интенсификации технологических процессов в мясной отрасли//Кемеровский технологический институт пищевой промышленности// 2006. - 64 с.