Способ обеззараживания сырья животного происхождения
METHOD FOR DECONTAMINATING RAW MATERIAL OF ANIMAL ORIGIN

Изобретение относится к пищевой промышленности и предназначено для физико-химической обработки мясного сырья.
2
2
Перед убоем на коже здоровых животных содержание микроорганизмов составляет примерно 103 КОЕ/см. В результате технологических операций перед убоем и первичной обработки мяса общая микробная обсемененность поверхностей туш может возрастать до 106 КОЕ/см. Санитарная обработка, включающая механическую очистку (сухой или влажный туалет) позволяет снизить микробную обсемененность не более чем на 90%. Холодильная обработка и хранение мяса и мясопродуктов при низких температурах является одним из наиболее распространенных методов консервирования. Использование холода позволяет длительное время сохранять высокое качество продукта, транспортировать, его с мест производства в места потребления. При понижении температуры в мясе замедляется скорость протекания физико-химических и биохимических процессов, нарушается обмен веществ в микробных клетках. В результате чего часть микрофлоры погибает, а часть, находясь в состоянии анабиоза, временно теряет способность оказывать вредное воздействие. Однако применение холода даже в течение длительного периода не обеспечивает гибели всей микрофлоры. Более того, некоторые бактерии способны развиваться и при низких температурах. Поэтому охлаждение не приостанавливает порчи мяса, хотя развитие микрофлоры и, следовательно, процессы гниения резко затормаживаются.
В связи с этим большое значение имеет подбор эффективных технологий для снижения микробной обсемененности поверхностей туш перед холодильным хранением и вторичной переработкой.
Одним из способов снижения микробной обсемененности поверхностей туш является их обработка антимикробными препаратами (в частности, на основе перекиси водорода и надуксусной кислоты (НУК). Однако практика применения таких веществ за прошедшие годы выявила свои недостатки. Обеззараживание туш рабочими растворами перекиси водорода и НУК недостаточно эффективно. Для решения проблемы обсемененности и перекрестной контаминации необходимо обрабатывать такими растворами не менее 20 минут. Существующие линии, будь то погружные или воздушно-капельные, не предусматривают таких временных рамок. Таким образом, используя антимикробные препараты предприятия по-прежнему рискуют, что недостаточная противомикробная обработка туш приведет к выбраковке целых партий.
Известен способ обработки мясного сырья (RU 2489025, кл. А23В 4/01, 2013) путем электрического 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: где а - толщина обрабатываемого мяса; b - длина; h - расстояние между обрабатываемым объектом и устройством облучения; ϑ - частота электроимпульсного излучения; E - напряженность электрического поля; U - напряжение питания устройства облучения. В качестве мясного сырья могут использоваться только небольшие куски филейного мяса размерами: длиной от 10-12 см, шириной 5-7 см и толщиной 2-3 см. Исходя из размеров мясного сырья, определяют время обработки, которое в среднем составляет 60 мин. Затем мясное сырье укладывают на платформу под излучатель на расстоянии 15-20 см.
Недостатком известного способа является то, что для обработки даже небольших кусков мясной продукции необходимо большое (около 60 минут) время воздействия. Реально существующие производственные линии по переработке мяса не позволяют обеспечить такие временные рамки обработки. Данный способ затруднителен в использовании при обработке поверхностей туш, т.к. трудно обеспечить равномерное облучения туш в неровностях, щелях, складках, УФ лучи не проникают. УФ облучение не обладает пролонгированным действием и не защищает поверхность туш от вторичного загрязнение в процессе хранения и переработки.
2
3
Наиболее близким по техническому решению к заявляемому способу относится способ обеззараживания мясного полуфабриката (RU 2262279, кл. А23L 3/26, 2005), включающий воздействие на мясной полуфабрикат ультрафиолетовым облучением непосредственно перед его замораживанием. Длина волны излучения составляет 240-285 нм, интенсивность излучения 45-60 мВт/см, время экспозиции 2-20 сек. После облучения осуществляют замораживание полуфабриката при температуре в морозильной камере -30-35°С в течение 15-50 мин в присутствии озона, при его концентрации 5-15 мг/м. Повышение степени стерилизации достигается при дополнительном воздействии ультрафиолетовым облучением непосредственно после выхода полуфабриката из морозильной камеры.
2
3
Недостатком прототипа является то, что в полуфабрикатах обсемененность существует не только на поверхности, но и в глубоких мышечных слоях, которые не подвержены действию ни УФ облучения, ни озона. В результате наблюдаемый эффект (снижение количества патогенных микроорганизмов в 4,875 раза) является крайне малым. Из-за того, что УФ источник (лампа ALC -170/70) размещается на расстоянии 150-250м от обрабатываемой продукции без использования отражающих фокусирующих покрытий, плотность мощности на обрабатываемых поверхностях не превосходит 5 мВт/см, что не позволяет инициировать свободно-радикальные процессы. Поэтому в качестве консерванта предлагается озон. ПДК озона в рабочей зоне - 0,1 мг/м. При заявленных необходимых концентрациях, превышающих ПДК в 50-150 раз, потребуются сложные и дорогостоящие мероприятия по недопущению попадания озона за пределы морозильной камеры, что значительно усложняет, а, следовательно, и удорожает процесс обработки мяса без соответствующего уровня обеззараживания.
Проблемой, на которое направлено изобретение, является разработка простого и эффективного способа обработки мясного сырья, за счет обеззараживания УФ облучением и инициирования на поверхности продукции свободно-радикальных процессов, обеспечивающих дополнительное обеззараживание и консервацию продуктов, позволяющих удлинить сроки холодильного хранения мяса в присутствии воздуха.
Техническими результатами изобретения являются: повышение эффективности обеззараживания мясного сырья, длительные сроки хранения, как самого сырья, так и продукции его вторичной переработки.
2
2
Поставленная проблема и заявленный технический результат достигаются тем, что способ обеззараживания сырья животного происхождения осуществляют путем воздействия ультрафиолетового облучения после первичной послеубойной обработки с дальнейшим охлаждением и холодильным хранением. Согласно изобретению воздействие ультрафиолетовым облучением осуществляют со средней плотностью мощности на обрабатываемых поверхностях от 10 до 50 мВт/см, дозой облучения от 50 до 500 мДж/см в течение 1-50 сек. Охлаждение и хранение в холодильных камерах осуществляют в условиях, обеспечивающих доступ к продукции атмосферного воздуха.
о
Охлаждение и хранение сырья животного происхождения после ультрафиолетового облучения целесообразно осуществлять при температуре от 0 до +6С, соответствующей нормативным условиям хранения охлажденной мясной продукции.
2
Ультрафиолетовое облучение преимущественно осуществляют амальгамными или импульсными ксеноновыми, или светодиодными лампами с отражаемым фокусирующим покрытием, обеспечивающими среднюю плотность мощности на поверхности источника не менее 30 мВт/см.
После воздействия ультрафиолетового облучения сырье животного происхождения выдерживают в камерах охлаждение и/или хранения не менее 12 часов.
Первичная послеубойная санитарная обработка мясного сырья проводят по стандартным для отрасли процедурам, включающих, в том числе, мокрый или сухой туалет, погружное или воздушно-капельное охлаждение с применением растворов надуксусной кислоты или иных антимикробных реагентов и ветеринарный осмотр.
Применение ультрафиолетового облучения для обеззараживания мяса и мясопродуктов основано на их бактерицидном действии - необратимом повреждении ДНК и РНК микроорганизмов.
Предлагаемая технология обеспечивает снижение микробной обсемененности поверхностей туш и их консервацию за счет УФ облучения высокой плотности мощности.
УФ облучение с высокой плотностью мощности, помимо традиционного бактерицидного воздействия (инактивация за счет необратимого повреждения ДНК и РНК микроорганизмов), вызывает цепные свободно-радикальные реакции окисления ненасыщенных жирных кислот липидов, в большом количестве содержащихся в мясе и кожном покрове животных.
Образующиеся в процессе перекисного окисления гидроксильные радикалы обладают сильнейшим бактерицидным потенциалом инактивации всех видов микроорганизмов. Конечные продукты перекисного окисления - органические гидроперекиси - являются стабильными продуктами, обеспечивающими длительную консервацию обработанного мяса.
Поскольку эти продукты образуются в результате цепных химических реакций, они распространяются и на те участки поверхностей, куда не проникает прямое УФ облучение.
Важно подчеркнуть, что и гидроксильные радикалы, и органические гидроперекиси являются естественными для продукции животного происхождения. В процессе жизни животных они вырабатываются ферментативной системой и выполняют защитные функции (в том числе от микробного заражения).
После убоя ферментативные процессы в мясе продолжаются, однако их интенсивность (особенно при низких температурах) резко уменьшается. УФ облучение позволяет инициировать окислительные процессы в поверхностных слоях обрабатываемых туш.
УФ обработка проводится после забоя и первичной обработки мясного сырья. На этом этапе микроорганизмы находятся только на поверхности продукции. В дальнейшем микроорганизмы могут проникать вглубь мышечных слоев, что сделает УФ обработку неэффективной.
После УФ обработки продукты помещаются в холодильные камеры таким образом, чтобы обеспечить возможность контакта поверхностей с воздухом. Наличие кислорода является обязательным условием поддержания свободно-радикальных реакций, обеспечивающих консервацию продуктов.
2
Воздействие плотности мощности УФ излучения на обрабатываемых поверхностях - от 10 до 50 мВт/см. При меньшей плотности мощности не обеспечиваются пороговые условия инициирования перекисного окисления липидов. При большей плотности мощности увеличивается концентрация гидроксильных радикалов и происходит их рекомбинация (т.е. взаимное уничтожение) с образованием вторичных продуктов: альдегидов и коньюгатов.
2
Доза (экспозиция) УФ облучения - от 50 до 500 мДж/см. При меньшей дозе не обеспечивается достаточная инактивация и консервация. При большей дозе разрушаются некоторые витамины, происходит частичная денатурация белков, поверхность мяса темнеет.
При заявленных плотностях мощности необходимая доза достигается за 1-50 секунд облучения.
Температуре охлаждения от 0 до +6°С является стандартной для применяемых в отрасли камер охлаждения и хранения охлажденной продукции. Сроки холодильного хранения в зависимости от обрабатываемой продукции (мясо КРС, свинины, птицы и т.д.) составляют от 0,5 до 36 суток. При меньших сроках хранения (менее 12 часов) не обеспечивается снижение обсемененности за счет свободно - радикальных процессов. При больших сроках хранения порча продукта может произойти по иным (не связанным с ростом микроорганизмов) механизмам.
2
Традиционные источники УФ излучения - газоразрядные ртутные лампы низкого давления не позволяют обеспечить такие условия ввиду низкой (15 мВт/см и менее) плотности мощности на поверхности таких ламп.
2
Условием достижения указанных параметров является применение источников УФ излучения с высокой (более 30 мВт/см) плотностью мощности на поверхности источника (амальгамные лампы, импульсные ксеноновые лампы, светодиоды и др.) и/или отражающих фокусирующих покрытий.
Заявленный способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Предприятие по забою и первичной обработке бройлерных цыплят.
2
2
Предварительно тушки цыплят подвергали стандартной процедуре первичной послеубойной обработке (в том числе воздушно-капельному охлаждению с применением раствора надуксусной кислоты, ветеринарному осмотру, подразделению тушек на группы). Далее тушки подвергали УФ облучению амальгамными лампами. Плотность мощности облучения составила 2 мВт/см, время облучения - 100 секунд, доза облучения составляла 200 мДж/см. После УФ обработки тушки упаковывали, направляли в камеру охлаждения и длительного хранения при температуре 0+6°С в течение 7 суток. Срок хранения соответствовал максимально возможному в соответствии с декларацией соответствия данного предприятия.
Низкая плотность мощности, не позволяющая инициировать перекисное окисление липидов, ожидаемо не позволяла обеспечить условия консервации продукции.
Пример 2
2
2
Способ осуществляли аналогично примеру 1, но УФ облучение осуществляли плотностью мощности 10 мВт/смв течение 20 секунд, дозой облучения 200 мДж/см.
2
Этот режим является оптимальным. УФ обработка с оптимальной плотностью мощности и дозой экспозиции 200 мДж/см позволила получить практически стерильный продукт с ожидаемо высоким качеством и длительными сроками хранения как самого продукта, так и продукции его вторичной переработки.
Пример 3
2
2
Способ осуществляли аналогично примеру 1, но УФ облучение осуществляли плотностью мощности 10 мВт/см, в течение 60 секунд, дозой облучения 600 мДж/см.
При данной обработке произошли явные изменения качества обрабатываемой продукции, а именно потемнение тушки, появился характерный для окисления жиров «прогорклый» запах. Дальнейшее хранение тушек не предусматривалось.
Контролируемая группа микроорганизмов - колониеобразующие мезофильные аэробные и факультативные анаэробные микроорганизмы (КМАФАнМ).
Результаты примеров выполнения способа приведены в Таблице.
Таблица 1.
КМАФАнМ, КОЕ/см<sup>3 </sup>смывной жидкости с поверхности
КМАФАнМ, КОЕ/г мышц глубоких слоев
После убоя и первичной обработки, перед УФ облучением
0,5-2 × 10<sup>3</sup>
Меньше 10
Через 7 суток контроль
1-3 × 10<sup>5</sup>
0,5-2 × 10<sup>4</sup>
Через 7 суток пример 1
2-5 × 10<sup>4</sup>
5-9 × 10<sup>2</sup>
Через 7 суток пример 2
Отсутствие
Отсутствие
Выводы:
3
3
Контрольная группа через 7 суток хранения не соответствовала требованиям ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» и ТР ТС 034/2013 «О безопасности мяса и мясной продукции - норматив КМАФАнМ в охлажденном мясе птицы - не более 1 × 10 КОЕ/г(см).
Пример 4
Предприятие по забою и первичной обработке свинины.
УФ облучению подвергали свиные полутуши после стандартной процедуры первичной обработки (в том числе мокрого туалета и ветеринарного осмотра).
2
2
УФ обработку проводили плотностью мощности 20 мВт/см в течение 15 секунд, дозой облучения 300 мДж/см - этот режим соответствует оптимальному. Далее полутуши без упаковки направляли в камеру охлаждения и длительного хранения при температуре 0+4°С в течение 7 суток. Срок хранения соответствовал максимально возможному в соответствии с декларацией соответствия данного предприятия.
Пример 5
Способ осуществляли аналогично примеру 5, но полутуши упаковывали в плотную воздухонепроницаемую пленку и направляли в камеру охлаждения и длительного хранения при температуре 0+4°С в течение 7 суток;
В случае хранения мяса без доступа кислорода, когда процессы перекисного окисления липидов не реализуются, происходит рост микроорганизмов на поверхности (их количество в процессе хранения увеличивается примерно в 10 раз);
Пример 6
2
2
Способ осуществляли аналогично примеру 5, но обработку УФ облучением осуществляли плотностью мощности 2 мВт/см в течение 15 секунд, дозой облучения 30 мДж/см.
Бактериологический анализ обсемененности поверхности туш в указанном режиме не показал снижения обсемененности по сравнению с контролем, т.к. плотность мощности в 5 раз меньше необходимой для инициирования перекисного окисления липидов, а доза облучения в 1,7 раз меньше оптимальной для эффективного обеззараживания, поэтому дальнейшие исследования продукции, обработанной по этому режиму не проводились.
Контролируемая группа микроорганизмов - колониеобразующие мезофильные аэробные и факультативные анаэробные микроорганизмы (КМАФАнМ).
Результаты примеров 4 и 5 приведены в Таблице.
Таблица 2.
КМАФАнМ, КОЕ/см<sup>3 </sup>смывной жидкости с поверхности
Перед УФ обработкой
2-4 × 10<sup>3</sup>
После УФ обработки
0,5 - 1,2 × 10<sup>2</sup>
После 7 суток хранения контроль
5-9 × 10<sup>4</sup>
После 7 суток хранения по примеру 5
1,0 - 1,5 × 10<sup>3</sup>
После 7 суток хранения по примеру 4
отсутствие
Представленные примеры доказывают прямой эффект от УФ облучения поверхностей полутуш за счет инактивации по механизму повреждения ДНК и РНК и составил 90-95%, что обеспечивает улучшение микробиологического качества продукции после длительного хранения. В случае хранения без доступа кислорода, когда процессы перекисного окисления липидов не реализуются, происходит рост микроорганизмов на поверхности.
В случае хранения с доступом кислорода при хранении в холодильной камере происходит значительное снижение количества микроорганизмов (вплоть до их полной инактивации), что указывает на значительный вклад процесса инициации перекисного окисления липидов УФ облучением.
В настоящее время заявленный способ обеззараживания сырья животного происхождения находится на стадии внедрения.