Рыбные товары

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Теоретические основы холодильной обработки рыбных продуктов

Одним из основных факторов, обусловливающих возможную продолжительность холодильного хранения пищевого сырья, является температура. Это объясняется тем, что с понижением температуры скорость протекания автолитических процессов, и жизнедеятельность микроорганизмов замедляются.

Понятие о криоскопической и криогидратной температурах. Чистая вода в обычных условиях замерзает при 0°С. Свободная вода в тканях водного сырья является растворителем для минеральных солей и органических веществ, образуя жидкий тканевый сок и более вязкие клеточные коллоидные структуры, замерзающие при более низкой температуре. Начальная температура замерзания тканевого сока называется криоскопической и зависит от его концентрации. Криоскопическая температура - переменная величина, т.к. при кристаллизации льда концентрация невымороженной части возрастает, что обуславливает дальнейшее понижение температуры замерзания. Ввиду переменности криоскопической температуры правильнее говорить о начальной криоскопической температуре, под которой понимается температура, соответствующая началу льдообразования в продукте.

Начальная криоскопическая температура сырья водного происхождения составляет от минус 0,5 до минус 2,2^оС. Начальная криоскопическая температура соленых, вяленых и холоднокопченых продуктов со значительным количеством поваренной соли находится в пределах от минус 8 до минус 15^оС.

Полное превращение тканевой влаги в лед из-за трудностей вымораживания адсорбционно связанной воды происходит при криогидратной (эвтектической) температуре в интервале минус 55 минус 65^оС. В настоящее время имеются данные, что жидкая фаза сохраняется при -68^оС и полностью вымораживается только при -70^оС.

1.1 Влияние низких температур на микроорганизмы

По отношению к температуре бактерии подразделяются на термофильные (теплолюбивые), мезофильные (хорошо развивающиеся при средней температуре) и психрофильные (холодолюбивые). Оптимальная температура развития термофильных бактерий 50…60°С, мезофильных - 25…30°С, психрофильных - 15…20°С. Однако некоторые виды психрофильных бактерий могут развиваться даже при температуре -5… - 8°С (табл. 1).

Таблица 1. Интенсивность развития микроорганизмов в зависимости от температуры

Продолжительность развития микроорганизмов, сут	Температура,°С
	-12	0	20
2 4 8 14	Роста нет То же » »	Роста нет То же Рост слабый Рост интенсивный	Рост интенсивный То же То же »

Снижение температуры от 18 до 0^оС замедляет развитие микроорганизмов в 15 раз. Минимальная температура, при которой было отмечено развитие психрофильной микрофлоры, составляет минус 12^оС. Ниже этой температуры микроорганизмы не развиваются, часть из них погибает в процессе замораживания и холодильного хранения.

Жизнедеятельность большинства видов микроорганизмов резко замедляется при понижении температуры до 5…- 1°С. Но при этом гибели их, как правило, не наблюдается.

При отрицательных температурах в первую очередь погибают вегетативные клетки дрожжей и плесневых грибов, а также бактерии групп Achrornobacter, Rseudomonas, Coli и сальмонеллы. Более устойчивы к отрицательным температурам спорообразующие микроорганизмы, особенно споры бацилл и клостридий. Некоторые микроорганизмы к воздействию отрицательных температур весьма устойчивы и не погибают даже в течение многих лет.

На жизнедеятельность микроорганизмов самое неблагоприятное воздействие оказывает льдообразование внутри их клеток. Это объясняется нарушением структуры клеточных оболочек и плазматических мембран, повышением концентрации внутриклеточных растворов и нарушением барьеров проницаемости.

При существующих промышленных способах замораживания рыбного сырья погибает 80…90% начального содержания микроорганизмов. При этом количество сохранившихся микроорганизмов зависит от скорости и способа замораживания. При последующем хранении мороженой продукции количество жизнеспособных микробов сокращается медленно. Даже после 10…12 мес хранения мороженой продукции в ней хорошо сохраняются многие спорообразующие бактерии, которые при попадании в благоприятные условия интенсивно развиваются.

В связи с тем, что воздействие отрицательных температур на микроорганизмы неодинаково, в мороженом сырье и продуктах в процессе их холодильного хранения существенно изменяется состав микрофлоры. При этом отчетливо проявляется антагонизм отдельных видов микроорганизмов. Так, бактерии группы Pseudomonas выделяют вещества, подавляющие жизнедеятельность других видов бактерий и плесневых грибов.

Устойчивость многих видов микроорганизмов к низким температурам объясняется также их быстрой способностью приспосабливаться к изменяющимся условиям. При этом изменяются их белковый и жировой состав, ферментные системы. Например, у Е.coli и Pseudomonas fluorescens при понижении температуры значительно увеличивается доля ненасыщенных жирных кислот в их липидах.

1.2 Влияние низких температур на клетки и ткани рыбного сырья

При холодильной обработке и хранении рыбного сырья и продуктов из него происходят сложные процессы, приводящие к различным изменениям исходного качества сырья. Характер и специфика этих процессов во многом определяются биологическими особенностями объекта.

Проведены обширные исследования по выявлению действия низкой температуры на клетки и ткани различных объектов животного происхождения. Установлено, что быстрое понижение температуры до 0°С является вредным и даже смертельным для многих живых клеток, тогда как медленное охлаждение в том же интервале температур не оказывает на них существенного влияния.

При быстром понижении температуры в живых клетках наблюдается глубокое нарушение обмена веществ, возникает так называемый температурный шок. Это явление объясняется нарушением динамического равновесия биохимических процессов в результате того, что степень снижения ферментативной активности при понижении температуры для различных ферментов неодинакова. Поэтому в клетках накапливаются не свойственные им, часто токсичные, продукты обмена. Если это происходит быстро, то, как правило, биологический объект погибает. При постепенном понижении температуры возможна его адаптация к изменившимся условиям и сохранение жизнеспособности.

Долгое время считалось, что основной причиной повреждения клеток при замораживании является механическое воздействие на них кристаллов льда. С этой точки зрения образование крупных кристаллов льда при медленном замораживании более вредно, чем образование мелких кристаллов при быстром или сверхбыстром замораживании, когда вода затвердевает в аморфном состоянии.

В настоящее время механическое воздействие не считается основной причиной повреждения клеток, но наличие в результате замораживания определенных нарушений в макроструктуре клеток доказано. В случае образования в межклеточных пространствах крупных кристаллов льда наблюдаются деформация и обезвоживание клеток, повреждение протоплазмы и денатурация протоплазматических белков.

Основным фактором, способствующим повреждению клеток и тканей, является повышение концентрации электролитов в незамерзшей клеточной жидкости при ее обезвоживании в процессе льдообразования. При этом наблюдается сдвиг рН среды в кислую сторону на 1,5-2 ед. Происходит миграция влаги из микробной клетки во внешнюю среду и ее обезвоживание.

Это объясняется изменением солевого состава тканевого сока из-за различной растворимости его солей в воде. К повышению концентрации солей особенно чувствительны липопротеиды, из которых в основном состоят мембранные системы клеток. Избыток кальция в клеточной жидкости может привести к необратимой контрактуре мышц при замораживании, что еще более усугубляет последствия денатурации липопротеидов в мембранных оболочках. Повреждающее действие концентрированных солевых растворов проявляется также в растворении липопротеидов. При повышении концентрации солевых растворов в клетках и тканях возрастает осмотическое давление, что приводит к термическому шоку.

1.3 Изменение температурных коэффициентов реакций при воздействии холода

Скорость химических реакций в пищевом сырье подчиняемся правилу Вант Гоффа и описывается уравнением:

у_t = dm/dф = f(t),

где уt - скорость реакции при температуре продукта (t);

m - масса продуктов реакции;

ф - продолжительность реакции;

t - температура продукта.

Для функции у_t Бертелот предложил уравнение:

ln у_t = ln y_o + at,

где уt - скорость реакции при температуре t, ^оС;

уо - скорость реакции при 0 ^оС;

а - коэффициент, определяющий интенсивность изменений функции (const).

На графиках функции ln уt представлены прямыми линиями, из чего следует, что скорость реакции зависит исключительно от температуры. Обычно используют коэффициент Q10, определяющий отношение скорости реакции при данной температуре к скорости при температуре на 10 ^оС выше.

На основании многочисленных исследований установлено, что для большинства пищевых продуктов температурный коэффициент является величиной постоянной и составляет 2 - 3. Из этого следует, что при снижении температуры на 10 ^оС скорость происходящих в нем процессов уменьшается в 2-3 раза.

Величина а, установленная экспериментально для ряда продуктов, равна 0,0376. Следовательно, в соответствии с законом Вант Гоффа-Аррениуса, Q₁₀ = 2,38. Значения коэффициента справедливы для простых реакций в однородных средах без фазовых превращений. Поэтому сложные биохимические изменения, происходящие совместно с микробиологическими процессами в тканях с неоднородной структурой, не соответствуют точно законам химической кинетики. Так, при охлаждении до начальной криоскопической температуры Q₁₀ реакции образования триметиламина в мясе равен 3, окисления гемоглобина крови - 4, образования летучих оснований во время порчи -7. Температурный коэффициент скорости роста типичного психрофильных микроорганизмов находится в пределах от 4,8 до 9,1.

При замораживании скорость биохимических процессов в тканях сырья уменьшается не только в результате снижения температуры продукта, но и благодаря фазовым изменениям, превращению воды в лед. При этом движение молекул замедляется и снижается их реакционная способность, а при температуре несколько ниже криоскопической температурный коэффициент резко возрастает.

В то же время существует ряд процессов, имеющих при замораживании отрицательный температурный коэффициент, т.е. с понижением температуры скорость процесса увеличивается. Таким физико-химическим процессом в пределах температур между криоскопической и -5… -10^оС является денатурация белковых веществ.

В замороженных продуктах ферментативный гидролиз белка приостанавливается при температуре минус 18… минус 20^оС, гидролиз и окисление липидов полностью не прекращается даже при температуре минус 40^оС. Считают, что данные процессы затормаживаются лишь при температуре ниже криогидратной (-65^оС).

Поскольку порча рыбного сырья и приготовленных из него продуктов обусловлена главным образом неблагожелательным воздействием микроорганизмов и химических реакций, то снижение температуры позволяет дольше сохранять качество этих продуктов.

1.4 Переохлаждение и замерзание воды

Сырье водного происхождения имеет высокое содержание воды. Поэтому при их замерзании происходят существенные изменения гистологической структуры тканей и органов, рН среды, теплофизических и структурно-механических свойств и т.д.

Льдообразованию предшествует переохлаждение воды. В тонких слоях и в капиллярах воду можно переохладить на несколько десятков градусов. При этом чем меньше диаметр капилляра, тем больше возможное переохлаждение воды.

При одинаковом переохлаждении скорость роста кристаллов льда тем ниже, чем меньше диаметр капилляра. Линейная скорость кристаллизации возрастает по мере увеличения степени переохлаждения воды.

Таким образом, с уменьшением диаметра капиллярных трубок возрастает возможная величина переохлаждения воды и в них уменьшается скорость кристаллизации.

Процесс кристаллообразования происходит следующим образом. При снижении температуры увеличивается вязкость жидкости и уменьшается скорость движения частиц. В тех частях жидкости, где достигается переохлаждение ниже криоскопической точки, образуются зародыши кристаллов. Это первая фаза кристаллообразования. В этот момент выделяется скрытая теплота кристаллизации, поэтому температура переохлажденной жидкости повышается и образование новых зародышей становится невозможным. Начинается вторая фаза кристаллообразования-рост образовавшихся кристаллов. Чем выше скорость теплоотвода во внешнюю среду, тем большее число образующихся кристаллов и меньше размеры каждого из них.

Рыбное сырье в основном имеет волокнистое строение. Волокна и межволоконные пространства можно рассматривать как капилляры.

При замораживании тканей центры кристаллизации образуются раньше в межклеточном пространстве, так как межклеточная жидкость имеет несколько меньшую концентрацию, а значит, более высокое значение криоскопической точки, чем внутриклеточная. Но как только они образуются, концентрация межклеточной жидкости и ее осмотическое давление возрастают. Вода диффундирует из клетки в межклеточное пространство.

При медленном замораживании скорость теплоотвода относительно небольшая и в межклеточном веществе образуются крупные кристаллы. В клетках кристаллы не образуются, но клетки обезвоживаются. Образование крупных кристаллов в практике замораживания пищевого сырья - явление нежелательное: своими острыми гранями они разрушают соединительнотканные прослойки, давят на клетки, вызывая их растяжение. При этом мышечные волокна не только деформируются, но иногда и разрушаются. Ткань разрыхляется. От размеров образующихся кристаллов льда зависит степень сохранения целостности естественной структуры тканей. Чем больше нарушена структура тканей при замораживании, тем больше потери мясного сока при размораживании пищевого сырья и его последующей механической обработке.

При быстром отводе теплоты вода не успевает перемещаться из волокон в межволоконные пространства. Образуется большое количество мелких кристаллов льда как внутри мышечных волокон, так и в межволоконных пространствах.

Скорость образования их выше скорости перемещения влаги, поэтому большая часть жидкости оказывается замороженной там, где она находилась до замораживания. При быстром замораживании образуются мелкие кристаллы льда. В этом случае характер распределения вымороженной воды мало отличается от характера распределения ее в свежем сырье и гистологические изменения в тканях пищевого сырья значительно меньше, чем при медленном замораживании.

Величина кристаллов льда и разрушения структурных элементов тканей мяса, птицы и рыбы зависят не только от скорости замораживания, но и от глубины развития автолитических процессов. Например, у несвежей рыбы при одних и тех же условиях замораживания образуются более крупные кристаллы льда, наблюдаются более интенсивные перемещения воды и изменения структурных элементов тканей, чем у свежей.

Кристаллизация воды в пищевом сырье приводит к значительному изменению ее свойств. Так как в воде, содержащейся в пищевом сырье, растворены различные органические и неорганические вещества, то ее криоскопическая точка (начало замерзания) лежит в области слабых отрицательных температур (от -0,5 до -2,0°С). Поскольку в процессе превращения воды в лед концентрация раствора увеличивается, то и развитие процесса кристаллизации будет происходить при все более низких температурах.

Характерно, что температура замерзания водного солевого раствора с концентрацией, аналогичной концентрации тканевого сока продукта, выше криоскопической температуры продукта на 1…4°С.

Основная масса воды превращается в лед при температуре -1… - 5°С. При температуре -18°С от 88 до 90% воды от общего ее содержания в сырье находится в замерзшем состоянии. Эвтектическая температура тканевого сока пищевого сырья (полное превращение воды в лед) лежит в пределах -55… - 65°С. Таким образом, при замерзании продукта до температуры -18°С вода, обладающая свойствами растворителя, полностью превращается в лед. При этих условиях денатурация белков, гидролиз жира и другие процессы резко замедляются.

В холодильной технологии вода, превратившаяся в лед, называется вымороженной. Количество вымороженной воды (щ) выражается в долях единицы или в процентах общего ее содержания в продукте.

Количество вымороженной воды определяется отношением количества льда (G_л) при данной температуре к общему количеству воды (G_w) в пищевом сырье:

щ = G_л /G_w = 1 - (G_w - G_л)/G_w.

Для практических целей количество вымороженной воды в зависимости от температуры можно определить по формуле

щ = 1 - t_кр/t.

Более точно количество вымороженной воды в зависимости от ее температуры определяется по формуле

щ = 1,105/[l + 0,31/lg [t+(l - t_кр)]]

В этой формуле температура выражается по стоградусной шкале без знака «минус».

2. Охлаждение рыбного сырья

Охлаждение пищевого сырья - процесс понижения температуры его от начальной до температуры, весьма близкой к криоскопической точке тканевого сока. Криоскопической точкой называют температуру, при которой вода в тканях пищевого сырья начинает переходить из жидкого состояния в твердое. Для различного пищевого сырья криоскопическая точка находится в пределах от минус 0,6 до минус 2,5^оС.

На практике охлаждение продукта заключатся в искусственном понижении температуры тканей сырья до температуры, близкой к криоскопической точке (от минус 1 до плюс 5^оС), но не ниже последней в толще продукта с последующим хранением при температуре воздуха 0 - минус 1^оС. Понижение температуры до криоскопической точки, при которой вода находится в доступной для микроорганизмов форме, т.е. в жидкой фазе.

2.1 Изменение свойств рыбного сырья в процессе охлаждения

Физические изменения рыбного сырья при охлаждении сводятся к незначительному увеличению плотности тканей, повышению вязкости тканевых соков, уменьшению массы сырья за счет испарения воды с его поверхности при охлаждении в воздушной среде (усушка). На степень усушки влияют условия охлаждения сырья, плотность его тканей, удельная поверхность, наличие и свойства упаковки. Чем больше содержание воды в сырье и удельная поверхность продукта, чем меньше относительная влажность воздуха в камере хранения и чем больше скорость движения воздуха, тем быстрее происходит усушка.

Удаление влаги из мяса рыб в процессе холодильной обработки зависит от ее вида, содержания в нем жира, степени гидратации белков, условий охлаждения и последующего хранения.

ДG = (a/Gпр*r) * [(iп - iс)/ср - (tпр - tc)]*F*ф

где ДG - усушка (относительная масса испарившейся влаги);

а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²*К);

Gпр - масса продукта, кг;

r - удельная теплота парообразования, кДж/кг;

iп - iс - разность энтальпий воздуха у поверхности продукта и в окружающей среде, кДж/кг;

ср - теплоемкость воздуха, кДж/кг;

tnp - температура продукта, ^оС;

tc - температура окружающей среды, ^оС;

F - площадь поверхности охлаждения тела, м;

ф - продолжительность охлаждения, с.

Количество воды ДG (кг/ч), испаряющейся из рыбы в единицу времени, определяют по формуле

Д G = у (Fx_п-x_к),

где у - коэффициент испарения, кг/(м² ч);

F - площадь наружной поверхности рыбы, м²;

x_п -влагосодержание воздуха у поверхности рыбы, кг/кг;

x_к - влагосодержание воздуха в камере, кг/кг.

Коэффициент испарения у показывает, какое количество воды испаряется с 1 м² поверхности рыбы при разности x_п - x_к = 1 в течение 1 ч, и зависит от состояния поверхности рыбы, скорости движения воздуха и некоторых других факторов.

В процессе охлаждения и последующего хранения изменяется цвет мышечной ткани мяса, что связано с изменением концентрации миоглобина в поверхностном слое в результате испарения влаги и развитием реакции его окисления. В первые дни хранения мясо приобретает яркую окраску из-за взаимодействия пигмента с кислородом и образования оксимиоглобина. Дальнейшее хранение сопровождается потемнением поверхности мяса вследствие увеличения концентрации пигмента и образования метмиоглобина за счет окисления железа гема. Этому процессу способствуют конформационные изменения глобина, вероятность развития которых возрастает благодаря повышению концентрации солей в поверхностном слое и смещению рН в кислую сторону.

Наряду с окислением гемовых пигментов контакт продукта с кислородом воздуха приводит к окислению липидов. Развитие окислительных процессов стимулируется накоплением свободных жирных кислот в результате ферментативного распада эфирных связей, протекающих с заметной скоростью с самого начала хранения мяса. Интенсивность окисления липидов значительно возрастает за счет каталитического воздействия окисленной формы миоглобина.

С позиции экономики процесса и качественных показателей продукта чрезвычайно важно определение оптимальных режимов холодильной обработки и применение специальных средств, обеспечивающих снижение усушки и окислительных превращений, в частности использование полимерных покрытий. При выборе упаковочных материалов принимают во внимание их сорбционные характеристики, паро-, и газопроницаемость. Положительно оценивается использование пищевых покрытий. В качестве пищевых покрытий могут быть использованы ацетилированные моноглицериды, полученные из говяжьего, бараньего и костного жиров. Равномерное нанесение на поверхность туш и полутуш этих пленкообразующих соединений снижает усушку, способствует торможению роста микроорганизмов, сохранению цвета. Применяют также ацетилированные триглицериды, полученные из растительных жиров.

В рыбе, хранящейся во льду, усушка незначительна. При хранении рыбы в охлажденной воде наблюдается ее набухание, которое неблагоприятно сказывается на ее качестве и заметно влияет на последующую обработку. Незначительно набухает крупная рыба, имеющая плотную консистенцию мяса (треска, окунь, тунец и др.). Сильно набухает рыба с нежной консистенцией (килька, корюшка, хамса, мойва, сельдь, скумбрия и др.). Такую рыбу нельзя долго хранить в холодной воде.

При хранении в охлажденном состоянии у многих рыб наблюдается изменение цвета кожного покрова и подкожного слоя мышц: потемнение, потускнение, пожелтение, покраснение, позеленение, побледнение. Скорость изменения цвета зависит от вида рыбы, ее состояния, условий хранения.

При охлаждении в пищевом сырье могут протекать с достаточной интенсивностью биохимические превращения, обусловленные действием тканевых ферментов, физико-химические реакции в результате контакта продукта с окружающей средой, а также не исключена возможность развития микробиологических процессов. Указанные явления, формирующие качество пищевого сырья, находятся в сложной взаимосвязи. Характер и глубина изменений сырья в процессе охлаждения и последующего хранения зависят от eго исходных свойств, условий и режима холодильной обработки.

Теплоту, которую необходимо отвести от продукта при его охлаждении, можно определить по формуле

Q=m(i_н - i_к),

где Q - количество теплоты, отдаваемой продуктом при охлаждении, кДж;

m - масса охлаждаемого продукта, кг;

i_н - удельная энтальпия продукта в начале охлаждения, кДж/кг;

i_к - удельная энтальпия продукта в конце охлаждения, кДж/кг.

Значения удельной энтальпии берут из таблиц или определяют по диаграммам энтальпий пищевых продуктов.

Количество отводимой теплоты, рассчитанное по этой формуле, составляет 80…90% истинного, поскольку она не учитывает экзотермичность биохимических процессов и тепловые эффекты массопереноса.

Более точно количество теплоты, которое необходимо отвести от охлаждаемого продукта, определяется по формуле

Q = m [C(t_н - t_к) + q + m_o(L_к - L_н)],

где m - масса охлажденного продукта, кг;

С - удельная теплоемкость охлаждаемого продукта, кДж/(кг-К);

t_н и t_к - начальная и конечная температура продукта, К;

q - внутреннее тепловыделение единицы массы продукта за все время охлаждения, кДж/кг;

L_к - удельная теплота конденсации водяного пара, кДж/кг;

L_н - удельная теплота испарения водяного пара, кДж/кг;

m_о - относительная потеря влаги продуктом (усушка):

m_o=m_и/m, где m_и - масса испарившейся из охлаждаемого продукта влаги, кг.

рыба температура охлаждение производство

2.2 Производство охлажденной рыбы

Значения криоскопической температуры для пресноводных рыб лежат в пределах от -0,5 до -0,9°С, для морских - от -0,8 до -2,0°С, для моллюсков, ракообразных, иглокожих и другого сырья водного происхождения - от - 1,0 до -2,2°С. Для технических расчетов криоскопическая температура принимается равной -1°С.

Различают рыбу охлажденную, реализуемую в качестве готовой продукции (столовая рыба), и рыбу охлажденную, предназначенную для дальнейшей переработки.

На судах, работающих в прибрежных районах промысла, рыбу охлаждают для получения готовой продукции или сохранения качества рыбы-сырца до ее последующей переработки. Основной задачей охлаждения рыбы на судах, работающих в отдаленных районах промысла, является сохранение ее качества до обработки.

Охлажденная рыба, реализуемая в качестве готовой продукции, в соответствии с требованиями стандартов должна иметь температуру в толще мяса в пределах от -1 до 5°С. По размерам и массе ее подразделяют на крупную, среднюю и мелкую (или не подразделяют) и выпускают в разделанном и неразделанном виде. По видам разделывания она может быть обезжабренной, потрошеной с головой, потрошеной обезглавленной. Охлажденная рыба на сорта не подразделяется, по качеству она должна соответствовать требованиям стандартов. Поверхность рыбы должна быть чистой, естественной окраски, у некоторых видов рыб допускается небольшое изменение окраски поверхности тела и кровоподтеки; цвет жабр от темно-красного до розового; консистенция плотная, в местах потребления допускается ослабевшая консистенция, но не дряблая; у рыбы непобитой допускается сбитость чешуи без повреждения кожи; запах должен быть свойственным свежей рыбе без порочащих признаков, в местах потребления у всех рыб, кроме осетровых, допускается слабый кисловатый запах в жабрах, легко удаляемый при промывке водой; разделывание должно быть правильным, допускаются небольшие отклонения.

Охлажденную рыбу, предназначенную для реализации в торговле, упаковывают в тару со льдом. В момент выпуска с предприятия количество льда должно составлять не менее 50% к массе рыбы. В. качестве тары применяются дощатые ящики вместимостью до 80 кг, а для рыбы длиной более 50 см можно применять сухотарные бочки вместимостью 150 или 250 л. Осетровых и лососевых рыб упаковывают только в ящики. Отечественная промышленность выпускает для упаковывания охлажденной рыбы ящики из полимерных материалов, имеющих целый ряд преимуществ перед традиционными видами тары (обладают высокой прочностью, легко дезинфицируются и моются, в пустом виде вкладываются один в другой, в них хорошо сохраняется качество охлажденной рыбы и т.д.). Полимерная тара широко применяется для упаковывания охлажденной рыбы.

В соответствии с существующими стандартами на охлажденную рыбу в единицу упаковки укладывают рыбу одного вида, размера и способа разделывания. Рыбу, относимую к мелочи II и III групп, по видам не подразделяют.

Рыбу, охлажденную для сохранения ее качества до последующей обработки, перед охлаждением по видам, размерам и массе обычно не рассортировывают (исключение составляет прилов крупной рыбы или других морепродуктов). Охлаждение такой рыбы производится в высокопроизводительных механизированных рыбоохладителях, установленных на всех современных рыбодобывающих и рыбообрабатывающих судах.

Для получения охлажденной рыбной продукции высокого качества необходимо соблюдать следующие условия:

на охлаждение направлять только рыбу хорошего качества;

максимально сокращать время между выловом и началом ее охлаждения;

охлаждать рыбу до температуры, близкой к криоскопической точке, с максимальной скоростью;

не допускать длительной задержки в орудиях лова или в сетных мешках, не смешивать рыбу предыдущих уловов с рыбой последующих;

в процессе охлаждения не подвергать рыбу излишнему давлению и лишним перевалкам;

обеспечивать необходимые санитарные условия технологического процесса (для сокращения микрофлоры рыбу перед охлаждением промывать чистой водой или водой с антисептиками, контролировать санитарное состояние охлаждающей среды, тары, оборудования, камер хранения, транспортных средств);

охлаждающая среда не должна иметь температуру ниже -3°С во избежание подмораживания рыбы.

Продолжительность охлаждения рыбы и других гидробионтов зависит от их свойств, свойств охлаждающей среды, условий, при которых протекает процесс (температура, характер и скорость движения охлаждающей среды, толщина охлаждаемых продуктов, коэффициент теплоотдачи от продукта к охлаждающей среде и др.).

Основными условиями быстрого охлаждения являются применение охлаждающей среды с более высокими значениями тепловых показателей, поддержание возможно более низкой температуры охлаждающей среды и создание необходимой ее циркуляции. Так, если скорость охлаждения сардины в мелкодробленом льду принять за единицу, то при прочих равных условиях скорость ее охлаждения в снежном льду будет выше в 1,3 раза, в неподвижной охлажденной морской воде - в 2,9 раза, в циркулирующей морской воде - в 5,2 раза.

Эта формула пригодна также для определения продолжительности охлаждения рыбы при введении соответствующих поправочных коэффициентов на форму ее тела. Продолжительность охлаждения зависит от размеров и формы рыбы, начальной и конечной температуры, теплопроводности, а также свойств охлаждающей среды. При оптимальных условиях килька охлаждается в морской воде за 3…5 мин, мойва и сардина-за 15…20 мин, треска и окунь - за 30… 60 мин. В промышленных условиях рыба охлаждается гораздо дольше. Так, на судах типа «Атлантик» сардина охлаждается за 2.5…3 ч.

Процесс охлаждения можно интенсифицировать путем увеличения коэффициента теплоотдачи за счет снижения температуры охлаждающей среды (но не ниже -3°С, чтобы не происходило подмораживание рыбы), правильного соотношения охлаждающей среды (льда, охлажденной морской воды, льдоводяной смеси) и рыбы. Потрошеная рыба охлаждается быстрее непотрошеной на 10…20%. В циркулирующей морской воде рыба охлаждается на 30…50% быстрее, чем в неподвижной. В морской воде с температурой -2°С рыба охлаждается от 15 до 2°С почти в 1,5 раза быстрее, чем в морской воде с температурой 0°С. Для предотвращения пенообразования скорость циркуляции воды не должна превышать 0,2 м/с.

Однако в производственных условиях при выливке рыбы из трала в бункер с охлажденной морской водой наблюдается в первый период не только быстрое охлаждение рыбы, но и значительное повышение температуры охлаждающей среды. Поэтому на многих рыболовных судах имеются дополнительные цистерны с интенсивной системой охлаждения морской воды, которую по мере необходимости заливают при помощи насосов в бункера с охлаждаемой рыбой.

Быстрое охлаждение рыбы достигается в льдоводяной смеси при соотношении рыбы, льда и воды 2:1:1. В жаркое время, года количество льда увеличивают, а воды соответственно уменьшают. Температура льдоводяной смеси в процессе охлаждения рыбы практически не изменяется и при использовании морской воды приблизительно равна - 1… - 2°С.

Способы охлаждения рыбы

Способы охлаждения рыбы классифицируются в зависимости от вида охлаждающей среды: охлаждение льдом, холодной морской водой, льдоводяной смесью, сухим льдом, кипящими хладагентами. В промышленности наибольшее распространение получило охлаждение рыбы льдом, холодной морской водой и льдоводяной смесью.

Охлаждение рыбы льдом. Лед как охлаждающая среда широко используется на промысле в прибрежной зоне отечественных морей, во внутренних водоемах и на береговых предприятиях. Холодная морская вода и льдоводяная смесь преимущественно применяются для охлаждения рыбы на средних и крупных рыболовных судах, реже - на береговых предприятиях и во внутренних водоемах.

Охлаждение рыбы льдом производится в инвентарных формах и в чердаках. При охлаждении в инвентарной форме выловленную рыбу укладывают в ящики, коробки, контейнеры, корзины с послойной пересыпкой льдом. При таком способе создаются хорошие условия охлаждения рыбы, возможно применение средств механизации. Однако степень использования вместимости трюмов или холодильных камер невысока.

Продолжительность охлаждения рыбы льдом зависит в основном от ее толщины, дозировки льда и степени его дробления, температуры воздуха. Начальная температура рыбы в меньшей степени влияет на продолжительность ее охлаждения.

Увеличение дозировки льда до определенного предела значительно ускоряет процесс охлаждения. Так, при количестве льда к массе рыбы 25, 50, 75 и 100% рыба, имеющая начальную температуру 20°С, охладилась до 5°С соответственно за 236, 110, 68 и 63 мин.

Теоретически количество льда, необходимое для охлаждения рыбы, определяют следующим образом. Сначала рассчитывают количество теплоты Q (кДж), отводимое от рыбы при ее охлаждении от начальной до конечной температуры:

Q = mС_p(t_н - t_к),

где m - масса рыбы, кг;

Cp - удельная теплоемкость рыбы, кДж/(кг·К);

tн - начальная температура рыбы, К;

tк - температура рыбы после ее охлаждения, К.

Затем рассчитывают необходимое количество льда m_л (кг) для охлаждения рыбы:

m_л = Q/r_л,

где Q - количество теплоты, отводимое от рыбы при ее охлаждении, кДж;

rл - теплота плавления льда (335 кДж/кг).

Так, для охлаждения 100 кг судака от начальной температуры 20°С до конечной температуры 0°С (теплоемкость рыбы 3,4 кДж/ (кг·К) необходимо затратить 20,3 кг льда, т.е. 20,3% к массе рыбы:

Q = 100·3,4 (20-0)=6800 кДж,

m_л= 6800/335= 20,3 кг.

Однако приведенные выше расчеты не учитывают различные потери холода (в окружающую среду, неравномерность смешивания рыбы со льдом, на охлаждение тары и т.д.).

В связи с этим применяемые в промышленности нормы расхода льда значительно отличаются от расхода льда, определенного по формулам. Нормы расхода льда указаны в технологических инструкциях по приготовлению охлажденной рыбы.

Мелкодробленый лед быстрее охлаждает и меньше повреждает рыбу. Так, при дозировке льда к массе рыбы 100% при применении льда мелкого (1x1x1 см), среднего (4x4x4 см) и крупного (10x10x5 см) дробления рыба, имеющая начальную температуру 20°С, охлаждается до О°С соответственно за 89, 134 и 154 мин.

Температура воздуха в помещении, в котором производится охлаждение рыбы льдом, не должна быть ниже -2°С, чтобы не происходило прекращение таяния льда и его смерзание. Иначе это приведет к замедлению процесса охлаждения рыбы.

Процесс теплообмена между рыбой и льдом достаточно сложен. Он включает плавление льда при соприкосновении с рыбой, теплообмен через воздушные прослойки между рыбой и льдом, теплоотдачу стекающей воды, образовавшейся при таянии льда.

В рыбной промышленности для охлаждения рыбы и других гидробионтов в основном применяется дробленый лед.

Технологическая схема охлаждения рыбы в ящиках приведена на рис. 1. На дно ящика насыпают слой мелкодробленого льда толщиной 2…3 см и на него укладывают рыбу, послойно пересыпая ее дробленым льдом и увеличивая с каждым слоем толщину льда (на дно насыпают 25%, а на верхний слой рыбы в ящике - 40% всего количества льда). Крупную рыбу (размером более 30 см) укладывают на лед поштучно ровными рядами (в одну рыбу) спинками вверх, головами в разные стороны, а мелкую - ровными слоями толщиной не более 10 см. Осетровых (за исключением стерляди) и лососевых упаковывают только в ящики не более чем в 2 ряда по высоте ящика. Общая высота слоев рыбы и льда в ящике не должна превышать 30 см. Верхний слой льда должен быть на 1…2 см ниже края ящика во избежание сдавливания рыбы при установке ящиков один на другой. Разрешается предварительное перемешивание рыбы со льдом с последующей укладкой смеси в ящики, если у рыбы не наступило посмертное окоченение. Поверх уложенной в ящики смеси рыбы и льда дополнительно насыпают слой льда. Ящики, наполненные рыбой и льдом, накрывают крышками и направляют в трюм. Укладывание рыбы и рыбо-ледяной смеси в ящики проводят на палубе судна. Разрешается также укладывать смесь рыбы и льда в ящики непосредственно в трюме, смесь в трюм подается по специальным устройствам.

В трюме судна ящики укладываются штабелями и надежно закрепляются. В неохлаждаемых трюмах на верхний ряд ящиков дополнительно насыпают слой льда и поверх него укладывают изоляционный материал.

При охлаждении рыбы в ящиках на судах с охлаждаемыми трюмами в холодное время года расход льда составляет 30% к массе рыбы, в теплое время года-до 40%. На судах с неохлаждаемыми трюмами расход льда при охлаждении рыбы в ящиках зависит от температуры наружного воздуха и должен быть не менее указанных ниже норм.

Температура наружного Расход льда на пересыпку воздуха, °С рыбы в ящиках, % массы рыбы-сырца

От 1 до 5 30

От 5 до 10 40

От 10 до 15 50

От 15 до 20 75

Свыше 20 100

Охлаждение рыбы в бочках. При охлаждении рыбы в бочках на дно бочек насыпают 20%, а на верхний слой рыбы не менее 30% всего количества расходуемого льда. Нормы расхода льда такие же, как и при охлаждении рыбы в ящиках.

Принятую на борт судна рыбу немедленно сортируют по видам, размерам и качеству и сразу же опускают в трюм, распределяя соответствующим образом по отсекам.

В трюм или заранее подготовленные площадки в чердаках трюма насыпают слой мелкодробленого льда толщиной 10… 15 см. В зависимости от условий перевозки рыбы толщина слоя льда может быть несколько уменьшена или увеличена. На лед ровным слоем укладывают рыбу (или сетки с рыбой, принятые с добывающих судов) и равномерно засыпают слоем льда, затем снова слой рыбы и слой льда и т.д. Крупную рыбу укладывают рядами (слоем в одну рыбу) спинками вверх, хвостовыми частями в разные стороны; приголовки обезглавленных рыб не должны касаться стенок трюма. Рыбу мелкую и среднего размера укладывают насыпью (толщина слоя не более 10 см). Толщина слоев льда между слоями рыбы - 5…8 см, не занятое рыбой пространство у стенок трюма засыпают льдом. Верхний ряд рыбы засыпают более толстым слоем льда (не менее 10 см).

Подают рыбу с палубы в трюм по лоткам. Непосредственно сбрасывать рыбу в трюм можно только в том случае, если высота ее падения составляет не более 0,5, м. Для удобства разрешается поперечная подача с палубы в отсеки трюма порций рыбы и льда по гибкому шлангу с заслонкой на конце, при этом дробленый лед должен быть поднят на палубу перед поступлением на нее рыбы.

Рыбу мелкую и средних размеров можно предварительно пересыпать мелкодробленым льдом непосредственно на лотках при спуске в трюм, распределяя смесь рыбы и льда по отсекам при помощи гибкого шланга с заслонкой. При этом в жаркое время года каждый уложенный в отсек слой смеси толщиной 10…15 см необходимо добавочно посыпать слоем льда толщиной 3…4 см. Общая высота слоев рыбы и льда в трюме судна (в отсеках) не должна превышать указанных ниже величин (м).

Тихоокеанские лососи 0,4

Сельдевые и мелкая рыба 0,6

Крупная и средняя морская рыба (тресковые, камбалы и т.д.) 0,7

Крупные частиковые 1,0

В трюмах глубиной более 1 м обязательно применяют сепарацию для разделения их по высоте на отсеки в соответствии с допустимой толщиной слоя рыбы и льда. Сепарация должна быть установлена на прочно прикрепленные к стенкам трюма опоры.

На судах с машинным охлаждением трюмов распределение льда производится следующим образом: в отсеки, расположенные вблизи охлаждающих батарей, помещают не более 20% льда, в центральные - 50%, а в промежуточные - 30% общего его расхода, который должен составлять не менее 40% к массе рыбы.

На судах с неохлаждаемыми трюмами послойную пересыпку рыбы льдом в трюме проводят с учетом температуры наружного воздуха, руководствуясь нормами, приведенными выше. Верхний слой рыбы засыпают более толстым слоем льда и тщательно укрывают брезентом или каким-либо другим изоляционным материалом.

Охлаждение рыбы в жидкой среде. Способ охлаждения рыбы и других гидробионтов в жидкой среде получил широкое распространение на судах. Охлаждение чаще всего осуществляется путем погружения продукта в жидкую среду и реже путем его орошения. В качестве охлаждающей жидкости применяется морская вода температурой, близкой к точке ее замерзания (температура замерзания морской воды в зависимости от содержания в ней солей колеблется от -1,5 до -3°С), В большинстве случаев она мало обсеменена микроорганизмами. Иногда в качестве охлаждающей жидкости применяется рассол (2…4%-ный раствор поваренной соли в пресной воде).

Достоинствами охлаждения рыбы в жидкой среде являются большая скорость охлаждения и равномерность процесса. При охлаждении рыбы или других гидробионтов путем их погружения в жидкую среду теплообмен происходит через всю наружную поверхность продукта:

Q=бF(tp - tc),

где Q - количество теплоты, отдаваемое рыбой жидкой среде в единицу времени, кДж; б - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К), F - площадь поверх-ности рыбы, через которую протекает теплообмен, м²; t_p - температура рыбы, К; t_c - температура охлаждающей жидкой среды, К.

Охлаждение погружением в жидкую среду осуществляется в специальных емкостях или аппаратах, оборудованных средствами охлаждения. Скорость циркуляции жидкости является важным фактором интенсификации процесса охлаждения рыбы. С ее увеличением возрастает коэффициент теплоотдачи б [Вт/ (м² · К)].

Без циркуляции 230…250

С интенсивной циркуляцией 350…550

С применением эрлифта 600…700

При скорости движения воды более 0,2 м/с наблюдается пенообразование, вызванное взаимодействием водорастворимых белковых веществ и воды и тормозящее охлаждение.

Температура охлаждающей жидкости должна находиться в пределах от 0 до -2°С. Соотношение массы рыбы и жидкости, как правило, составляет от 1:1 до 1:2, а при отсутствии циркуляции - 1:3 или 1:4.

В случае загрузки рыбы температурой 20…30°С в охлаждающую жидкость происходит ее быстрое отепление. Во избежание этого целесообразно добавлять в жидкость лед. При охлаждении рыбы в льдоводяной смеси принимают соотношение рыбы, воды и льда 2:1:1. В летнее время количество льда увеличивают до 40%.

При охлаждении и хранении рыбы в холодной морской воде или слабом солевом растворе необходимо ежедневно тщательно промывать все узлы охлаждающей установки, содержать чаны и весь инвентарь в чистоте, один раз в 10 сут проводить дезинфекцию всей системы (чанов, труб, хладогенераторов и др.) 1…2%-ным раствором хлорной извести. Лед перед загрузкой в воду должен быть промыт.

В большинстве случаев воду в рыбоохладителях заменяют после охлаждения каждой партии рыбы. Это приводит к большим затратам холода, однако вопросы хорошей очистки холодной воды от слизи, крови и других загрязнений пока еще не решены, поэтому повторно для охлаждения рыбы она практически не используется.

Продолжительность охлаждения рыбы в холодной морской воде колеблется от 2…3 мин до 2…3 ч и более в зависимости от ее размеров. Так, килька анчоусовидная охлаждается за 2…3 мин, сардина массой 60…80 г.-за 9…16 мин, а крупная треска - за 2…2,5 ч.

При охлаждении рыбы путем орошения холодной морской водой вся ее поверхность должна соприкасаться с охлаждающей жидкостью. Однако в производственных условиях часть поверхности рыбы соприкасается с холодной жидкостью, а часть- с холодным воздухом. Следовательно, охлаждающая среда неоднородная, а это приводит к неравномерности охлаждения рыбы.

Охлаждать рыбу можно на оросительных конвейерах. Рыба, уложенная на него или подвешенная к нему, проходит под струями холодной жидкости, которая поступает из форсунок, смонтированных над конвейером. При укладывании рыбы на него в несколько рядов наблюдается неравномерность охлаждения. Так, при температуре охлаждающей жидкости -4°С в рыбе верхнего ряда температура понижается за 1 ч до -2°С, а в рыбе нижнего ряда-до 2°С, т.е. перепад температуры достигает 4°С. Неравномерность охлаждения наблюдается и при охлаждении рыбы в сетках.

Предварительное охлаждение рыбы до 0…2°С позволяет не только сохранить высокое качество сырья, но и увеличить производительность морозильных аппаратов на 10…12%. В то же время в рыбцехе во время транспортирования, мойки, сортирования, разделывания происходит отепление рыбы на 5…10°С. В связи с этим для повышения производительности морозильных аппаратов и качества продукции необходимо быстрее обрабатывать рыбу и направлять ее на замораживание. На добывающих и рыбообрабатывающих судах предварительное охлаждение рыбы осуществляется, как правило, в бункерных охладителях по определенной схеме.

На судах рыбной промышленности наиболее широкое распространение имеют следующие три способа предварительного охлаждения рыбы в морской воде.

1. Рыба загружается в рыбоохладители с предварительно охлажденной водой. Необходимая для ее охлаждения температура поддерживается за счет интенсивной подачи в охладители чешуйчатого льда.

2. Рыба загружается в рыбоохладители (бункеры) с предварительно охлажденной водой. Необходимая для ее охлаждения температура обеспечивается за счет встроенных в рыбоохладители рассольных батарей. Лед не используется.

3. Последовательно осуществляются предварительное охлаждение воды в водоохладителях и загрузка рыбы, а затем дальнейшее охлаждение пульпы с помощью чешуйчатого льда и водоохладителей.

В третьем варианте обеспечивается наибольший эффект охлаждения рыбы, поэтому он получил широкое распространение. Рыба охлаждается равномерно и быстро за счет высокого коэффициента теплоотдачи и низкой температуры льдоводяной смеси.

Сравнительная характеристика способов охлаждения рыбы

При охлаждении и хранении во льду рыба не набухает, теряет незначительное количество водорастворимых белков и экстрактивных азотистых соединений, усушка ее незначительна. Охлаждение проходит в хороших санитарных условиях, так как лед содержит, как правило, небольшое количество микроорганизмов. Для рыб с нежной консистенцией (мойва, салака, килька, корюшка, анчоус и т.д.), ракообразных и двустворчатых моллюсков охлаждение льдом более предпочтительно, чем охлаждение в холодной морской воде или в льдоводяной смеси. Кальмаров в связи с особенностями химического состава их мяса охлаждают только льдом. Однако при охлаждении рыбы льдом нерационально используются трюмы судов, камеры хранения, транспортные средства, производственные помещения. Так, на 1 м² трюма судна без применения инвентарной тары при соотношении льда и рыбы 1:2 ее можно разместить 500…600 кг, при соотношении 1:1 - около 350 кг, а при охлаждении в ящиках при соотношении 1:1-250 кг. Охлаждение рыбы льдом менее экономично, чем охлаждение ее в холодной морской воде, так как на его производство тратится значительно больше энергии, чем на охлаждение воды. Так, например, при начальной температуре воды 30°С удельный расход холода в льдогенераторах ИЛ-300 и ИЛ-500 составляет 460…480 кДж/кг, а в льдогенераторах Н1-ИЛ-5А и Н1-ИЛ-25А - 510 кДж/кг. Лед, оставшийся после охлаждения рыбы, не используется, а морскую воду после соответствующей очистки можно использовать повторно.

В холодной морской воде рыба охлаждается намного быстрее и до более низкой температуры, чем во льду, что является существенным преимуществом. Например, в неподвижной морской воде рыба охлаждается почти в 3 раза быстрее, а в циркулирующей-в 4…5 раз быстрее, чем в мелкодробленом льду.

Благодаря этому способ охлаждения рыбы в холодной морской воде получил широкое распространение, особенно на судах. Однако рыба с нежной консистенцией в охлажденной морской воде сохраняется плохо: наблюдается ее набухание и просаливание, происходят потери водорастворимых белков, экстрактивных азотистых соединений. Эти нежелательные явления замедляются с понижением температуры охлаждающей морской воды. Но все же даже при температуре, близкой к криоскопической, возможная продолжительность сохранения улова в охлажденной морской воде для большинства видов рыб не превышает 1…2 сут.

В ряде случаев предварительное хранение рыбы в охлажденной морской воде неблагоприятно отражается на качестве приготовленной из нее продукции. Например, у салаки, хранившейся в охлажденной морской воде, наблюдается значительно больше повреждений кожного покрова при ее последующем горячем копчении, чем у салаки, хранившейся такое же время во льду. Мойва, при хранении в холодной морской воде приобретает неприятный горьковатый привкус, ткани ее быстро оводняются, ослабевает их консистенция, увеличивается пероксидное число жира.