Замораживание мяса и субпродуктов является одним из наиболее совершенных методов консервирования, обеспечивающих длительное хранение продукта.

Замораживание сопровождается потерями массы мяса и некоторым снижением качества продукта. При последующем размораживании также происходит значительная потеря массы. Несмотря на это, замораживание является одним из наиболее дешевых методов длительного сохранения качества мяса.

При замораживании мяса и субпродуктов сначала наступает переохлаждение в тканях (для мышечной ткани до -4 ⁰С), в результате чего возникают кристаллические зародыши. В этот момент выделяется скрытая теплота кристаллизации, и температура системы несколько повышается, достигает криоскопической точки, при которой становится невозможным образование новых зародышей. Начинается вторая фаза замораживания – рост выделившихся кристаллов, которые при размораживании разрушают клеточные структуры, и мясо при этом теряет большое количество мясного сока. В этот момент времени необходимо увеличить теплоотвод. При высокой скорости теплоотвода обеспечиваются условия для образования новых кристаллов.

Различают медленное и быстрое замораживание. Медленное замораживание сопровождается образованием в мышечной ткани небольшого количества центров кристаллизации, которые зарождаются в первую очередь в межклеточном пространстве, то есть между волокнами. Такой характер кристаллообразования обусловлен тем, что концентрация кислот, солей, и других веществ тканевой жидкости в межволоконном пространстве ниже, чем в волокнах. Поэтому межклеточная жидкость замерзает при более высокой температуре, чем жидкость, содержащаяся в клетках..

В процессе роста образовавшихся кристаллов льда и повышения концентрации тканевой жидкости в межволоконном пространстве влага из волокон мигрирует в межволоконное пространство и вызывает дальнейший рост кристаллов. Крупные кристаллы льда расширяют межволоконное пространство и разрушают соединительнотканные прослойки своими острыми краями. Ткань разрыхляется, мышечные волокна деформируются, иногда разрушаются, что сопровождается большими потерями мясного сока.

При медленном замораживании также заметна миграция влаги из более глубоких слоёв мяса к поверхности, а растворённые в мясном соке вещества продвигаются в противоположном направлении. Это обусловлено возникающей разностью концентраций между более концентрированным (вследствие частичного вымораживания воды) мясным соком поверхностного слоя и менее концентрированным соком нижележащего слоя. Следовательно, количество вымерзающей воды всегда больше в поверхностных слоях, чем в толще мяса.

При быстром замораживании в тканях возникает большое количество центров кристаллизации, как в межклеточном пространстве, так и внутри волокон. Это объясняется большой скоростью снижения температуры. Образование большого количества центров кристаллизации обуславливает небольшое увеличение размеров кристаллов и отсутствие разрушения оболочек волокон.

При быстром замораживании образуется множество мелких межфибриллярных и межмышечных кристаллов льда. Внешние очертания и взаимное расположение мышечных пучков, волокон и сарколеммы сохраняется. Высокая степень сохранности морфологической структуры обеспечивает более полное восстановление первоначальных свойств, чем при медленном замораживании. Таким образом, влияние замораживания на качество мяса обусловлено характером процесса кристаллизации.

Изменение свойств мяса в процессе замораживания. При замораживании мяса происходят физические, гистологические, коллоидно-химические, биохимические и биологические изменения.

К физическим изменениям относятся изменения цвета и массы. Окраска разруба мороженого мяса бледно-красная, менее интенсивная, чем охлажденного мяса. Это обусловлено рассеиванием света кристаллами льда. Цвет мороженого мяса зависит от состояния и концентрации пигментов мяса. Потемнение поверхности мясных туш вызывается повышением концентрации пигментов мяса вследствие подсушивания поверхности, а также образования метмиоглобина (MetMb) и метгемоглобина (MetHb). Замораживание мяса сопровождается увеличением его объёма до 10 %, и, следовательно, растяжением и частичным разрывом волокон поверхностных слоёв и сжатием волокон внутренних слоёв.

Гистологические изменения при замораживании мяса связаны с нарушением межволоконной структуры и мышечных волокон в связи с образованием кристаллов льда, - чем больше скорость замораживания, тем мельче кристаллы и менее заметны разрушения естественной структуры тканей. Изменения структуры тканей, в частности соединительной, с одной стороны способствуют увеличению нежности мяса, с другой, способствуют вытеканию мясного сока при размораживании.

Степень разрушения структурных элементов тканей зависит и от глубины развития автолитических процессов в тканях на момент замораживания. При замораживании парного мяса структура мышечных волокон сохраняется.

Если мясо заморожено в состоянии посмертного окоченения, имеет место эффект «холодового сжатия». При замораживании созревшего мяса отмечаются большие потери мясного сока, что можно объяснить нарушением структуры тканей в процессе созревания.

Следовательно, мясо необходимо замораживать или в парном состоянии до момента посмертного окоченения, или к моменту разрешения посмертного окоченения (через 30-36 часов после убоя).

Переход воды в твердое состояние вызывает изменение белков и липидов. Это объясняется тем, что вода имеет большое значение для растворимости, набухания, дисперсии. Наибольшее значение имеет снижение степени дисперсности, в результате чего наблюдается коагуляция и слипание частиц. Причиной этих изменений является разрушение сольватных оболочек, изменение электростатических свойств дисперсионной среды, увеличение концентрации электролитов в тканевой жидкости.

При неблагоприятных условиях замораживания (высокая температура и низкая скорость теплоотвода) влагоёмкость и влагосвязывающая способность (ВСС) мяса заметно снижается. Наибольшей степени коагуляции и агрегации подвержены фибриллярные белки (миозин). При этом резко изменяется растворимость миозина, свойства фракций альбуминов и глобулинов практически не изменяются.

При замораживании протекают автолитические процессы в тканях вследствие существования незамёрзшего центрального слоя. В мышечной ткани продолжается накопление молочной кислоты со сдвигом рН в кислую среду, происходит распад органических соединений фосфора. При быстром замораживании биохимические изменения менее значительны, сохраняется высокая способность белков ткани к набуханию.

Распад АТФ мышечной ткани протекает интенсивно лишь на первой фазе замораживания мяса, основная часть фосфорорганических соединений остаётся в первоначальном виде и скорость их распада зависит от температуры хранения.

Замораживание не обеспечивает полной стерилизации мяса, так как отдельные микроорганизмы приспосабливаются к низкой температуре, переходя в состояние анабиоза. Тем не менее, в процессе хранения мяса и мясопродуктов при достаточно низких температурах большая часть микрофлоры постепенно отмирает. Число микробов на поверхности мяса, хранившегося при -18 ⁰С, через 3 месяца уменьшилось на 50 %, через 6 месяцев на 80 %, а через 9 месяцев - их оставалось 1-2 % к начальному числу клеток.

Причины принудительной приостановки жизнедеятельности и отмирания микроорганизмов: нарушение обмена веществ и повреждение структуры клетки. Пока температура остаётся выше криоскопической точки протоплазмы, жизнедеятельность микроорганизмов может приостановиться или нарушится только вследствие изменения температуры. В этом случае тормозятся все процессы обмена веществ, и нарушается нормальное соотношение скоростей этих процессов.

Если температура ниже криоскопической точки протоплазмы, её действие усугубляется вымерзанием воды в окружающей среде и в самой клетке. Пока температура остаётся выше эвтектической точки среды, микробы вытесняются в оставшуюся жидкую часть, концентрация которой растет по мере снижения температуры. Когда температура становится ниже эвтектической точки среды, клетки вымерзают в затвердевающую эвтектическую смесь.

Следовательно, помимо влияния изменения температуры, клетка оказывается под действием обезвоживания среды и протоплазмы, повышенной концентрации незамёрзшей жидкой фазы, переноса влаги внутри самой клетки и из клетки во внешнею среду в связи с образованием кристаллов и, наконец, механического воздействия кристаллов. Все эти факторы приводят к гибели большинства клеток.

Выбор способа и условий для замораживания и хранения мясопродуктов. Выбор обусловливается технологическими соображениями, санитарно гигиеническими требованиями и экономичностью способа замораживания и хранения.

Первостепенное значение имеет состояние продукта перед замораживанием, скорость и глубина замораживания, вид и состояние теплоотводящей среды, и наличие или отсутствие контакта продукта с нею.

Учитывая значение глубины автолиза перед замораживанием, замораживать мясо нужно до наступления посмертного окоченения (парного мяса) или к моменту разрешения посмертного окоченения (охлажденное мясо). Мясо, замороженное в парном состоянии, по вкусовым качествам не отличается от мяса, замороженного после охлаждения. Оно лучше сохраняет естественную окраску и обладает более высокой водосвязывающей способностью. Размеры усушки в процессе холодной обработки сокращаются почти вдвое, а общая производительность холодильной обработки на 41-43 %.

Замораживанию в полутушах независимо от глубины автолиза присущи серьезные недостатки: низкий коэффициент использования объёма камер хранения, невысокий санитарный уровень хранения, высокие размеры усушки и снижение качества мяса вследствие его контакта со средой.

Более выгодно замораживать мясо в виде блоков, подбирая их состав в соответствии со стандартными схемами сортовой разделки мяса. Это исключает необходимость размораживания, уменьшает затраты холода и повышает коэффициент использования холодильных ёмкостей.

При замораживании мяса в блоках уменьшается расход холода на единицу массы, особенно при замораживании жилованного мяса. Камера замораживания и хранения мороженого мяса используется эффективнее, потому что норма загрузки блочного мяса и мясопродуктов почти втрое выше, чем для мяса в тушах и полутушах. Замораживание и хранение мяса в блоках повышает его санитарно–гигиеническое состояние, потеря массы сокращается до минимума. Процесс замораживания легче интенсифицировать, потому что его можно осуществлять в скороморозильных аппаратах при высокой скорости циркуляции воздуха, а также использовать жидкую охлаждающую среду.

В блоках можно замораживать и парное мясо, если развитие автолиза задержано применением предубойной адренализации животных. Без этого развитие автолиза и период разделки туш и полутуш, и подготовки блоков может достигнуть уровня близкого к состоянию посмертного окоченения.

Мясные блоки выпускают следующих наименований и сортов:

-говяжьи: высшего, первого, второго и односортные;

-свиные: нежирные, полужирные, жирные и односортные.

Блоки выпускают следующих размеров (табл. 2.9):

Таблица 2.9