Главной задачей, стоящей перед отраслями пищевой промышленности, в том числе мясной, является удовлетворение спроса населения продуктами питания.

Решить данную проблему возможно:

• путем увеличения количества вырабатываемой продукции и сокращения потерь сырья на стадиях переработки;

• путем совершенствования процессов переработки самого сырья.

В области переработки сырья решить проблему увеличения качества продукции можно путем:

• уменьшения потерь сырья;

• увеличения выхода готовой продукции;

• повышения биологической ценности продуктов;

• сокращения длительности технологических процессов и др.

Однако реализовать эти возможности в полной мере на основе традиционных методов обработки пищевых продуктов либо чрезвычайно затруднительно, либо совсем невозможно. Это связано с тем, что традиционно используемые методы в своем развитии достигли совершенства, что является первопричиной необходимости поиска новых эффективных методов обработки.

Для достижения этих целей авторами проекта была разработана новая высокоэффективная технология посола цельномышечного мясного сырья с применением различных физико-химических эффектов и явлений на основе разрядно-импульсной обработки.

Разрядно-импульсные технологии относятся к области импульсной электротехники и основаны на импульсном разряде, который возникает при создании в цепи кратковременного электромагнитного импульса. В момент пробоя межэлектродного (разрядного) промежутка образуется канал разряда, где за десятитысячные доли секунды преобразуются десятки килоджоулей электрической энергии.

Такие энергии взять из обычной энергосети без ущерба для других потребителей электроэнергии невозможно. Данная проблема была решена путем заключения договора с компанией ЗАО «РИТА» о приобретении специального оборудования: генератора импульсов тока (ГИТ-6), позволяющего в течение длительного времени без всякого ущерба для энергосети накапливать требуемую для электрического разряда энергию.

Основой разрядно-импульсной обработки является электрогидравлический эффект. Для образования электрогидравлического эффекта необходимо формирование импульса высокого давления в передающей среде. Наиболее простой способ реализации данного процесса является использование низкоиндуктивных высоковольтных накопителей энергии с малой емкостью: высокое напряжение обеспечивает требуемое количество энергии, а маленькие индуктивность и емкость электрического контура – быстрый ввод энергии в разрядный промежуток, что нашло применение в ГИТ-6.

С целью изучения воздействия импульсной высоковольтной энергии на показатели качества мясного сырья были проведены экспериментальные исследования разрядно-импульсной обработки мяса в рассоле. В процессе экспериментальных исследований, в течение года, были исследованы:

1. Физико-химические и электрофизические свойства растворов NaCl

и рассолов, подвергнутых электроимпульсной обработке.

2. Характер и особенности влияния электрогидравлического эффекта на мясное сырье и микроорганизмы в рассоле и на поверхности мяса.

3. Изменение основных показателей качества сырья после разрядно-импульсной обработки

В том числе были получены данные об энергетических параметрах разряда в растворах с различной концентрацией поваренной соли. На этом этапе были подобрана оптимальная концентрация соли в рассолах, при которой разряд в системе имеет максимальную эффективность. Были проведены микробиологические исследования водных сред и модельных рассолов на резистентность микроорганизмов к воздействию электрогидравлического эффекта. Микробиологический анализ показал 100% бактерицидный 14-дневный бактериостатический эффект обработки.

При исследовании разрядно-импульсного воздействия на мясное сырье, объектами исследований были охлажденная говядина и свинина в трех термических состояниях: парное, охлажденное, замороженное. Параметр разряда варьировались.

В процессе обработки, выход сырья увеличивался на 5-7%, при этом процент связанной влаги возрастал в среднем на 10% у свинины и 15% у говядины. Кислотность среды при этом возрастала до 0,5 ед.

Гистологический анализ опытных образцов показал значительное увеличение толщины мышечных волокон, вследствие их гидратации. Границы между волокнами были нечетковыраженными, количество ядер уменьшилось по сравнению с контрольным образцом.

Показатели структурно-механических свойств коррелировали с результатами гистологического анализа: при разрядно-импульсной обработке уменьшалось предельное напряжение сдвига, усилие среза и увеличивалась степень пенетрации у готового продукта. Таким образом, в процессе обработки происходила тендеризация сырья. Разрыхление мышечной структуры опытных образцов также положительно сказалось на функционально-технологических свойствах сырья и готового продукта.

Исследование химического состава опытных образцов по отношению к контрольному также выявило положительную как для производителей, так и для потребителей тенденцию, касающейся минимальной потере белков и более высокой концентрации соли.

Органолептическая экспертиза, проведенная учеными кафедры «Технологии мяса и консервирования» Северо-Кавказского федерального университета, также выделила опытные образцы как продукцию более высокого качества. Средняя оценка опытных образцов составила 4,8-4,9, в то время как контрольный образец набрал в среднем 4,3 балла.

На основании проведенных исследований были получены оптимальные режимы разрядно-импульсной обработки в зависимости от вида сырья и его термического состояния. Были выявлены критические контрольные точки и разработана разрядно-импульсная технология посола, позволяющая интенсифицировать традиционные способы технологического процесса.

В рамках дальнейшего развития проекта актуальны сразу несколько векторов дальнейшей работы. В первую очередь интерес представляет изучение возможности расширение ассортимента исследуемой продукции, включая измельченное сырье и производство колбасных изделий, а также совершенствования самой разрядно-импульсной технологии и дальнейшей интенсификации процесса посола.

В эпоху инновационной экономики время, затраченное на производство товара, является важнейшим фактором успеха или неуспеха бизнеса. Поэтому все больше направлений промышленности активно осваивают аддитивные технологии. Аддитивные технологии – инновационная концепция, основанная на одновременном использовании двух или более операций технологического процесса с целью сокращения его длительности, при условии эквивалентности эффекта комбинированного воздействия и суммы эффектов по отдельности. Если эффект комбинированного воздействия превышает сумму эффектов при дискретном воздействии, синергизм операций является супераддитивным.

Технологии, основанные на супераддитивном эффекте – приоритет инновационного мышления в любой отрасли промышленности, в том числе и мясной.

Как уже было указано, за прошедший год, при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере в рамках победы в молодежном научно-инновационном конкурсе «У.М.Н.И.К. – 2012», авторами проекта была разработана и апробирована в лабораторных и промышленных условиях разрядно-импульсная технология посола соленых штучных изделий. В основе инновационной технологии лежит электрогидравлический эффект, являющийся следствием формирования и пробоя в проводящей среде (рассол) кратковременного импульсного электрического разряда. Мгновенный выброс в жидкую систему высокой энергии способствует возникновению высоких и сверхвысоких гидравлических давлений, способных оказывать полезную механическую энергию. Помимо этого, энергия разряда расходуется на нагрев канала разряда и образование плазмы, мощных электромагнитных полей и ультразвуковых колебаний. В ходе экспериментальных исследований было установлено, что разрядно-импульсная технология является более интенсивной и энергоэффективной, чем традиционные способы посола мясного сырья. Цель проекта, интенсификация процесса посола, была реализована.

В настоящий момент вектор развития проекта направлен в сторону разработки супераддитивной технологии посола, включающей ультразвуковое и разрядно-импульсное воздействие.

При мощном ультразвуковом излучении жидкости происходят изменение ее физико-химических свойств вследствие захлопывания парогазовых пузырьков. Этот процесс носит название кавитация и является одним из наиболее эффективных способов интенсификации процесса посола мяса, используемых на производстве.

Известно, что вода обладает свойствами полимера. Отдельные молекулы воды, будучи связаны между собой силами электрической природы, образуют так называемые кластеры. Такие кластеры распадаются на отдельные молекулы лишь под воздействием теплоты, нагревающей воду до температуры кипения. В живом организме, где вода принимает исключительно важное участие во внутриклеточных процессах, разрушение кластеров происходит за счет мембранных явлений, инициируемых самим живым организмом. Но когда жизнь исчезает, вода и ткани организма опять становятся самостоятельными не связанными между собой субстанциями. Поэтому долго хранящееся мясное сырье и утрачивает влагу.

В условиях кавитации в воде генерируются гигантские импульсы давления. Трансформация их энергии реализует в ней «надтепловой» механизм физико-химических изменений структуры, происходит разрушении молекулярных кластеров. При этом нагрева системы не происходит. Вода переходит в термодинамически неравновесное состояние, благоприятное для электростатической связи с гидрофильными активными центрами аминокислот мышечных белков.

Инновационность проектируемой разработки заключается в том, что наложение кавитационного и электрогидравлического эффектов в один процесс позволит интенсифицировать технологический процесс посола мясного сырья, причем не только цельномышечного, но, при определенных условиях и измельченного. Состав рассолов при этом может значительно упроститься вследствие отсутствия востребованности в определенных химических добавках.

Разработка супераддитивной технологии посола может стать новым шагом на пути инновационного развития российской мясной промышленности и экономики России в целом. Таким образом, идея разработки супераддитивной технологии посола имеет все шансы стать успешным коммерческим проектом с высокими амбициями в плане реализации.

При поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере откроется перспектива разработки и промышленной реализации супераддитивной технологии посола мясного сырья уже в ближайшее время.

На страницу проекта