УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СРОКОВ ХРАНЕНИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ "АВЕРС-ФРЕШГАРД"

Полезная модель относится к бытовой и промышленной технике, а именно к устройству для увеличения сроков хранения продуктов питания без заморозки и без потери полезных свойств и вкусовых качеств.
В настоящее время продукты питания хранятся в бытовых и промышленных холодильных установках с различными температурами охлаждения (от -35°С до -5°С и от +1°С до +12°С). Мясо и мясные продукты, рыба и рыбные продукты при длительном хранении подвергаются глубокой заморозке (-35°С до -5°С), которые при быстром размораживании теряют свои вкусовые и питательные свойства. Разморозка без потери этих качеств должна осуществляться в течение 24 часов при температуре 18-20°С. Что занимает очень много времени. Продукты растительного происхождения, в основном, не подлежат заморозке, т.к. теряют все свои вкусовые качества и полезность при употреблении. Это распространяется и на молоко и молочные продукты.
Наиболее ярким примером может послужить, в частности, мясо с признаками DFD (темное, липкое, сухое, высокая водосвязывающая способность - ВСС, рН более 6.2). Так, известен способ контроля пищевой ценности мяса, предусматривающий разделку туш животных, отбор пробы исследуемого образца с последующим контролем пищевой ценности мяса путем сортировки туш мяса, на мясо нормальной пищевой ценности, мясо с PSE и DFD свойствами, путем определения на стадии разделки туш в мышечной ткани свободной активности тканевой протеиназы-катепсина D, при этом мясо с нормальной пищевой ценностью считают при активности катепсина D менее 0,05 мкМ/ ч·г белка, мясо с DFD свойствами при активности катепсина D 0,05-0,075 мкМ/ч·г белка, а мясо с PSE свойствами - при активности катепсина D более 0,075 мкМ/ч·г белка (опубликованная заявка РФ 97100997).
В настоящее время мясное сырье с признаками DFD в отдельных регионах России достигает 50%. Продолжительность хранения охлажденного мяса с признаками DFD ограничена сроками 4-5 суток. Мясо DFD используется, в частности, для приготовления мясных и мясорастительных консервов. Однако, в мясе DFD создаются благоприятные условия для развития микрофлоры вследствие высокой ВСС, прижизненного распада основной массы гликогена, низкого содержания молочной кислоты в мышечной ткани.
В результате возрастают активность микробиологических процессов, а также активность размножения отдельных групп микроорганизмов, сокращающие сроки хранения охлажденного DFD мяса, по сравнению с нормальной пищевой ценности (мясом NORM).
В мире сегодня существует основной способ хранения мяса путем охлаждения его до температуры, близкой к температуре замерзания тканевой жидкости, т.е. около 0°С. При такой температуре тормозится жизнедеятельность микроорганизмов, замедляется течение химических и биохимических процессов, проходящих в мясе под действием собственных ферментов, влаги и кислорода воздуха. Однако эти процессы не прекращаются, и при хранении идет накопление продуктов автолитического разложения тканей мяса и особенно гнилостных аэробных и анаэробных бактерий на его поверхности.
Известен способ стерилизации пищевых продуктов, в том числе и мяса NORM ультразвуковыми устройствами. Недостатком этого способа является то, что устойчивость микроорганизмов к действию УЗ-волн различны. Вегетативные формы бактерий более чувствительны, чем споры. Чем меньше размеры микробной клетки, тем выше устойчивость к действию ультразвука. Кроме того, на бактерицидное действие УЗ-волн влияет как состав дисперсной среды (чем выше содержание липидов, углеводов и особенно белков, тем выше бактериальный эффект), так и концентрация микробных клеток - чем меньше концентрация, тем выше бактерицидное действие
ультразвука (Сидоров М.С., Корнелаева Р.П. Микробиология мяса и мясопродуктов, М., Колос, 1996 г. с.240).
Известен также способ обработки мяса NORM ультрафиолетовыми (УФ) лучами (патент №2262279. «Инструкция по применению ультрафиолетового излучения при производстве, хранении и перевозке сырья и продуктов животного происхождения», утвержденная 19 июля 2002 года №13-5-02/0536).
Недостатком этого способа является то, что УФ - лучи не способны проникать в глубокие слои облучаемого мяса, они действуют только на его поверхность, глубина проникновения в мясо измеряется десятыми долями миллиметрах. Этот способ не может быть использован для увеличения сроков хранения мяса с DFD, т.к. развитие микробов в мясе DFD обуславливается не только послеубойным экзогенным, как мясо NORM, микробным обсеменением, но и прижизненным обсеменением из желудочно-кишечного тракта, желчного пузыря и т.д. в глубокие слои мышечной ткани. Кроме этого, недостатком известного способа является ухудшение качества мяса, т.к. УФ - лучи повреждают нуклеиновые кислоты, белки и липиды. Действие на органические вещества обусловлено поглощающим эффектом ароматических аминокислот, а УФ - лампы надо использовать при температуре окружающей среды от 10°С до 25°С, тогда как при хранении охлажденного мяса температура воздуха в камере хранения должна составлять -1°С до 0°С.
Все перечисленные способы, на примере мяса, относятся к повышению сроков хранения мяса, мясопродуктов, рыбы, рыбопродуктов, молока, молочных продуктов и растительных продуктов. Однако, создать идеальные, вышеописанные условия возможно только в промышленных масштабах, в домашних, бытовых условиях способов увеличения сроков хранения продуктов питания, кроме как в бытовых холодильниках, не существует. Кроме того, бытовые холодильники в камерах для хранения продуктов питания обеспечивают поддержание температуры +7°С до +14°С не ниже,
что резко снижает сроки хранения. Так, мясо категории NORM при таких температурах можно хранить не более 24 часов, а категории DFD, не более 6-8 часов (в сравнении при 0°С - 10-12 суток, и 4-5 суток с DFD).
Технической задачей полезной модели является создание простого устройства, для бытового применения в холодильных устройствах, в целях увеличения сроков хранения продуктов питания.
Технический результат полезной модели состоит в реализации указанного назначения предлагаемого устройства.
2
Указанный технический результат достигается путем облучения продуктов питания, находящихся в холодильной камере при температуре +7°С - +16°С, светоизлучающим устройством, включающим монохроматические излучатели синего, зеленого и красного спектров солнечного света, с интенсивностью до 35 мкВт/см, расположенных на высоте не более 50 см.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что в устройстве для увеличения сроков хранения продуктов питания, включающем стандартный цоколь с резьбой Эдисона Ц27, пластмассовый корпус с гнездами для крепления монохроматических излучателей, со встроенными преобразователем напряжения и микроконтроллера, а также монохроматических излучателей синего, зеленого и красного спектров света, защищенных прозрачной линзой выполненной, предпочтительно из пластмассы, имеющей прозрачность в видимой области не менее 90%, обеспечивающая герметичность изделия, а монохроматические излучатели имеют различную длину в одном спектре, причем микроконтроллер поочередно обеспечивает включения монохроматических излучателей через определенные интервалы времени.
Существенность выбранного диапазона видимого спектра солнечного света определяется следующим.
Синий свет (430-470 нм) обладает высоким бактерицидным действием, кроме того, проникает в глубоко лежащие ткани, что необходимо при
облучении мясных и рыбных продуктов. Синий свет не оказывает разрушающего действия на клетки, что обеспечивает нативные качественные характеристики мясных, рыбных, а также молочных продуктов.
Под влиянием красного и зеленого света происходят внутриклеточные фотохимические процессы с образованием гидроксильных радикалов и других высокореактивных веществ, действующих губительно на микробную клетку не только на поверхности, но и в глубоких слоях продукта, за счет увеличения спектрального диапазона света (зеленый - 490-530 нм, красный - 660-740 нм).
Продукты растительного происхождения (овощи, фрукты, зелень), при облучении вышеуказанными спектрами света, сохраняют жизнеспособность растительной клетки, а вместе с тем и вкусовые и полезные свойства (Rieder H. Светолечение, С-Пб., изд. журнала «Практическая Медицина», 1902 г., - с.11-24).
Такой способ позволяет повысить сроки хранения продуктов в 3-10 раз, т.е. с одних суток до 12 суток, без заморозки.
Были проведены исследования по изучению основных показателей свежести (сохранности) мяса: органолептический анализ (цвет, консистенция, запах; прозрачность и запах бульона), летучие жирные кислоты (ЛЖК), амино-аммиачный азот (ААА) и дополнительно исследования микроструктуры мяса. ПРИМЕР:
Было отобрано 10 туш мяса с признаками DFD и разделили на 2 группы по 5 туш в каждой. Первая группа послужила контролем. Опытные образцы второй группы облучали устройством с излучателями синего, зеленого и красного цветов. Время экспозиции 60 мин. Излучатели были подвешены под потолок, расстояние до верхней точки туш составляло 30-40 см. Температура воздуха 10°С, влажность воздуха 90%. Исследования проводились после хранения мяса через 5,7 и 12 суток. Для исследования отобрали образцы мяса - длиннейшая мышца спины. Статистическую обработку полученных
результатов проводили с помощью компьютерной программы Biostat, используя критерий Стьюдента.
Сравнительная оценка свежести опытных образцов мяса с DFD свойствами представлена в таблице.
3
3
3
Из данных таблицы видно, что содержание ААА в образцах мяса первой группы (контроль) после хранения в течение 5 суток соответствуют мясу категории «сомнительно свежее». Так, количество ААА в первой группе составляет 1,28 мг/10 см вытяжки, в то время как во второй - 0,85 мг/10 см вытяжки (Р≤0,001) при норме для мяса категории «свежее» - менее 1,26 мг/10 см вытяжки. Количество ЛЖК в первой группе - 3,84 мг щелочи, это свидетельствует о том, что опытные образцы мяса по изучаемому показателю находятся в пределах верхней границы нормы для мяса категории «свежее» (норма до 4 мг щелочи). В то время как во второй группе количество ЛЖК составляет 2,86 мг щелочи. Результаты исследований свидетельствует о высокой сохранности мяса, облученного предлагаемым устройством, после 5 суток хранения.
3
3
3
После 7 суток хранения образцы мяса контрольной группы по органолептическим показателям соответствуют мясу категории «несвежее». Так, цвет мяса - темно-красный, поверхность - липкая, запах - кисловатый, бульон с запахом несвежего мяса, мутный со значительным количеством хлопьев. При изучении физико-химических показателей свежести установлено, что количество ААА составляет 1,66 мг/10 смвытяжки, что характерно для мяса категории «сомнительно свежее» (1,27-1,68 мг/10 см вытяжки), тогда как во второй группе количество ААА составляет 0,88 мг/10 см вытяжки. Количество ЛЖК в первой группе на уровне 4,56 мг щелочи, что также свидетельствует о мясе категории «сомнительно свежее» (4,1-9 мг щелочи). Во второй группе количество ЛЖК составляет 3,20 мг щелочи, что свидетельствует о высокой сохранности мяса, облученного предлагаемым устройством, после 7 суток хранения.
3
3
После 12 суток хранения образцы мяса контрольной группы по органолептическим показателям соответствуют мясу категории «несвежее». Так, цвет мяса - темно-коричневый, поверхность - липкая, запах - гнилостный, бульон с резким неприятным запахом, мутный со значительным количеством хлопьев. При изучении физико-химических показателей свежести установлено, что содержание ААА составляет 1,90 мг/10 см вытяжки, что характерно для мяса категории «несвежее» (свыше 1,68 мг/10 см вытяжки). Количество ЛЖК в этой группе на уровне 7,4 мг щелочи, что свидетельствует о мясе категории «сомнительно свежее» (4,1-9 мг щелочи).
В то же время в образцах говядины второй группы после 12 суток хранения мясо все изучаемые показатели соответствует категории мяса «свежее».
Следует отметить, что для мяса DFD характерно изначально высокое значение величины рН (более - 6,2), поэтому значение рН даже после 5 суток хранения была выше нормы для мяса категории «свежее» (5,6-6,24) и составила в первой группе - 6,34, во второй группе - 6,2. Поэтому мы не принимаем во внимание этот факт, в данном случае он характеризует мясо с DFD свойствами.
Для более глубокого и более полного анализа свежести изучена микроструктура опытных образцов мяса. Изучение подтверждает результаты исследований, приведенные в таблице.
Исследованы окрашенные гематоксилином фрагменты поперечно - полосатой мышечной ткани мяса первой контрольной группы после 5 суток хранения.
В микроструктуре мяса контрольной группы после 5 суток хранения установлены незначительные изменения, что свидетельствует о склонном к порче мясе, и согласуется с результатами, приведенными в таблице.
Также исследованы окрашенные гематоксилином фрагменты поперечно - полосатой мышечной ткани мяса первой контрольной группы после 7 суток хранения.
Во всех гистологических препаратах изменения однотипны. В препаратах - фрагменты поперечно-полосатой мышечной ткани. По краям всех исследованных препаратов определяются начальные явления трупного аутолиза с присоединением процессов гниения и трупного микробизма. В этих областях ядра присутствуют не во всех миоцитах, слабо окрашены гематоксилином в бледно-синий цвет. Контуры миоцитов нечеткие, «размытые», цитоплазма с частичной утратой поперечной исчерченности и ослаблением восприятия кислых красителей. В сосудах и в строме - скопления микробных тел. В центрах препаратов во всех структурных элементах поперечно-полосатой мышечной ткани хорошо видны интенсивно окрашенные гематоксилином ядра, контуры миоцитов ровные, четкие, цитоплазма с отчетливо выраженной поперечной исчерченностью. Строма представлена рыхлой соединительной тканью с небольшим количеством клеточных элементов и нежными, хаотично лежащими соединительно-тканными волокнами. Сосуды всех калибров в полуспавшемся состоянии, имеют пустые просветы, ядра клеток всех слоев сосудистых стенок, включая эндотелиальную выстилку, сохранены.
Исследованы также окрашенные гематоксилином фрагменты поперечно - полосатой мышечной ткани мяса первой контрольной группы после 12 суток хранения.
Во всех гистологических препаратах изменения однотипны. В центрах препаратов - начальные, а по краям - умеренные явления трупного аутолиза с присоединением процессов гниения и трупного микробизма. Ядра сохранены не во всех миоцитах, слабо окрашены гематоксилином в бледно-синий цвет. Контуры миоцитов нечеткие, «рваные», цитоплазма неравномерно фрагментирована, с частичной утратой поперечной исчерченности и ослаблением восприятия кислых красителей. По краям
препаратов - мелкие интрамуральные скопления микробных тел. Строма представлена рыхлой соединительной тканью с частичной утратой клеточных элементов и хаотично лежащими соединительно-тканными волокнами. По краям препаратов в строме - скопления микробных тел. Сосуды всех калибров расширены, стенки их гомогенизированы, с полной утратой ядер. Просветы сосудов заполнены массами микроорганизмов.
Таким образом, результаты гистологических исследований свидетельствует, что опытные образцы мяса контрольной группы после 12 суток хранения можно характеризовать как мясо категории «несвежее», что согласуется с данными органолептических и физико-химических исследований.
Параллельно проведены гистологические исследования окрашенных гематоксилином фрагментов поперечно - полосатой мышечной ткани мяса DFD, подвергнутого обработке согласно заявленному способу, через 5, 7 и 12 суток.
Во всех гистологических препаратах изменения однотипны. В препаратах - фрагменты поперечно-полосатой мышечной ткани. Во всех миоцитах отчетливо видны ядра, контуры мышечных волокон ровные, четкие. Цитоплазма миоцитов с хорошо выраженной поперечной исчерченностью. Строма представлена рыхлой соединительной тканью с небольшим количеством клеточных элементов и нежными, хаотично лежащими соединительно-тканными волокнами. Сосуды всех калибров в полуспавшемся состоянии, имеют пустые просветы, ядра клеток всех слоев сосудистых стенок, включая эндотелиальную выстилку, сохранены, окрашены гематоксилином в интенсивно синий цвет.
2
Таким образом, облучение с интенсивностью 35 мкВт/см при температуре 10°С мяса с DFD свойствами монохроматическими излучателями синего, зеленого и красного света, расположенным на высоте не более 40 см. от поверхности мяса, в течение 5 дней ежедневно, при
длительности экспозиции 60 минут, повышает сроки хранения с 5 суток до 12 суток, т.е. в 2,4 раза по сравнению с контролем.
В полезной модели используются предпочтительно монохроматические излучатели отечественного производства ОАО «Платан» (Россия) диаметром 5 мм или их зарубежные аналоги.
Общий вид устройства в собранном виде представлен на Фиг.1 (вид сбоку в разрезе), где:
1 - Стандартный цоколь с резьбой Эдисона круглой Ц27 по ГОСТ 6042;
2 - Корпус пластмассовый с гнездами для крепления монохроматических излучателей;
3 - Защитная линза, материал - пластмасса;
4 - Монохроматические излучатели (18 ед. по 6 каждого спектра);
5 - Преобразователь напряжения с ~ 220 В в пост. 6В;
6 - Распределитель напряжения 6 В - 1,5 В;
7 - Микроконтроллер.
Время экспозиции 20 мин, через каждые 3 часа. Порядок поочередного включения излучателей: синий - 20 сек.; зеленый - 20 сек.; красный - 20 сек.; синий-зеленый - 20 сек.; зеленый-красный - 20 сек.; синий-красный - 20 сек.; синий-зеленый-красный - 120 сек.
Полезная модель работает следующим образом:
3
3
Цоколь вворачивается в патрон, расположенный в холодильной камере, при объемах 0,5-0,7 м - 3 ед., при объеме 1,0-1,4 м - 6 ед., и при подаче электрического тока переменного, напряжением 220 В, загораются излучатели в следующей последовательности: синий (6 ед.) - 20 сек.; зеленый (бед.) - 20 сек.; красный (6 ед.) - 20 сек.; синий-зеленый (12 ед.) - 20 сек.; зеленый-красный (12 ед.) - 20 сек.; синий-красный (12 ед.) - 20 сек.; синий-зеленый-красный - 120 сек., чередование излучателей происходит 20 мин., по истечении этого времени, устройство отключается на 3 часа, через 3 часа данный цикл повторяется. Необходимым условием хранения продуктов является прозрачная тара или пленка.
Предполагамое устройство прошло токсикологические и технические испытания в соответствии с документами.
- «Сборник руководящих методических материалов по токсикологическим исследованиям полимерных материалов и изделий из них» МЗ СССР, 1987 г.
- ГН 2.3.3.972-00 «Предельно допустимые количества химических веществ, выделяющихся из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами».
Результаты исследований показали полную токсикологическую и техническую безопасность заявляемого устройства.
Мощность устройства - 1,5 Ватт, напряжение - 220 Вольт.
Устройство легко заменяется в случае выхода из строя.
Может использоваться в промышленных и бытовых холодильных установках для магазинов, предприятий общественного питания и в домашних условиях.