Введение
Мясные продукты относятся к скоропортящимся.
Для увеличения их срока хранения и использования
в течение года независимо от сезона требуется
специальная обработка [1]. Охлаждение и аэробное
хранение мяса не исключает микробиологической
порчи продукта [2]. Консервирование холодом
(замораживание) является наиболее эффективным
при обработке и хранении мяса и мясопродуктов,
т. к. позволяет скомпенсировать сезонность
производства продукции животного происхождения,
сохраняя ее биологическую и пищевую ценность
в течение длительного времени. Данный способ
консервирования является распространенным и
экономичным, вызывает минимальные изменения
первоначальных свойств пищевого сырья, позволяет
предотвратить порчу, сохранить пищевую ценность и
потребительские характеристики.
В основе консервирования замораживанием
лежат принципы анабиоза: происходит замедление
биохимической активности тканевых ферментов и
подавление деятельности микроорганизмов [3–6].
Окисление липидов и белков – обычное явление
в мясных охлажденных продуктах, приводящее
к образованию гидропероксидов, запускающих
реакции разложения и образования нежелательных
летучих соединений (альдегиды, кетоны, кислоты
и спирты). Взаимодействие пигмента мяса с
кислородом воздуха приводит к окислению
миоглобина до оксимиоглобина и метмиоглобина,
а также изменению внешнего вида мясного
сырья [3]. При замораживании ферментативный
гидролиз белков в животном сырье замедляется
при температуре –18 °С, а понижение температуры
до –25 °С приводит к уменьшению его скорости и
окислению тканевых липидов. При замораживании
мяса и мясопродуктов ниже криоскопической точки
начинается процесс фазового перехода воды в лед.
На распределение кристаллов льда в мясе и их размер
влияют условия замораживания, а также состав и
свойства сырья [7]. При длительном холодильном
хранении происходит рекристаллизация, испарение
и сублимация воды, обезвоживание и усушка мяса
с поверхности. Это вызывает изменения в жировой
и мышечной тканях и снижает органолептические
характеристики мясных продуктов [5, 6, 8].
Вышеизложенные процессы, оказывающие
отрицательное воздействие на качественные
показатели мясных рубленых полуфабрикатов,
можно уменьшить, замораживая уже упакованные
Received: December 21, 2020 Accepted: X X, 2021
*е-mail: 89235202979@yandex.ru
© I.A. Korotkiy, E.V. Korotkaya, A.N. Raschepkin, G.F. Sakhabutdinova, 2021
Abstract.
Introduction. Meat-containing semi-finished minced products demonstrate a wide variety of properties, as they contain both plant and
meat components. This heterogeneity makes it difficult to plan the freezing process. In view of the current environmental situation,
packaging films used for cold storage should be biodegradable. The effect of low-temperature freezing and storage on biodegradable
polymers remains understudied. The research objective was to find the optimal modes for minced-meat semi-finished products frozen
in a biopolymer package.
Study objects and methods. The study featured zrazy, or meat balls, with vegetable filling and a biopolymer film based on corn starch.
It involved a laboratory combination freezing and storage cabinet and an XLW(M) tension tester to establish the physical properties
of the film.
Results and discussion. The meat-containing semi-finished minced products were vacuum-packaged in biopolymer material and
subjected to convection, contact, and combined freezing. The experiments resulted in a new combined method of freezing for
biopolymer-packaged semi-finished meat-containing products. The research also tested the strength properties of the CornBag
biopolymer film during freezing and cold storage. The paper introduces a graphoanalytic method of calculation of freezing time.
Conclusion. The new combined freezing method involved vacuum packaging, air-blast subfreezing, and further freezing on a
refrigerated plate. The biopolymer film proved suitable for freezing and cold storage of food products. It keeps the product from
drying, reduces vitamin losses, and preserves sensory properties. The optimal storage mode was –18°C, the maximum storage
time – 6 months. The improved freezing technology combined freezing method with convective air-blasting and contact freezing on
a refrigerated plate for products pre-packaging in a biopolymer vacuum bag. The optimal freezing parameters: temperature = –40°С,
time = 85 min, rate = 1.33 cm/h.
Keywords. Meat, crystallization, meat drying, fat fraction, bacterial insemination, packaging, biopolymers, freezing, forcemeat
Funding. The research was performed on the premises of the Kemerovo State University (KemSU).
For citation: Korotkiy IA, Korotkaya EV, Raschepkin AN, Sakhabutdinova GF. Frozen Meat-Containing Semi-Finished Minced
Products: Biopolymer Packaging Materials. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(1):6–16. (In Russ.). https://doi.
org/10.21603/2074-9414-2021-1-6-16.
8
Korotkiy I.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 1, pp. 6–16
полуфабрикаты. Для обеспечения максимально
возможного сохранения качества полуфабрикатов
используемые упаковочные материалы должны
обеспечивать минимальные потери массы
при хранении (усушку), т. е. обладать низким
уровнем влагопроницаемости. Другое важное
требование, которое предъявляется к материалам
для упаковки замороженных продуктов, – это
газонепроницаемость. Для снижения активности
окислительных процессов, вызывающих ухудшение
потребительских свойств, необходимо ограничить
доступ кислорода к поверхности продукции [9].
С этой целью используют умеренное электрическое
поле в сочетании с модифицированной газовой
средой в качестве наполнителя упаковки,
основными компонентами которой являются
кислород и углекислый газ [10]. Для подавления
жизнедеятельности микроорганизмов применяется
«активная» упаковка, имеющая в составе
нанокомпоненты, способные продлить срок годности
мясных полуфабрикатов [11–13].
Использование биополимеров, а также
«съедобных» пленок из растительных компонентов
позволяет снизить негативное влияние на
окружающую среду [14, 15]. В статье S. Jeong и
др. разработаны многофункциональные биоразла-
гаемые пленки с использованием метабисульфита
натрия в качестве активного соединения наряду с
поликапролактоном [16]. Такая пленка обладает
антиоксидантными и антимикробными свойствами,
а также способна сохранять кислород в упаковке.
Однако существует вероятность, что наночастицы,
вводимые в упаковку с целью повысить срок
годности продуктов, способны мигрировать в
упакованный продукт [17]. В настоящее время
применение биополимеров в упаковке ограничено,
т. к. не достаточно изучено их поведение при
низкотемпературном воздействии и долгосрочном
хранении продуктов.
Низкотемпературная обработка способна значи-
тельным образом повлиять на качество мясных
полуфабрикатов. Поэтому крайне важно
контролировать процесс замораживания и правильно
подобрать холодильное оборудование. L. Cheng
с соавторами экспериментально исследовал и
математически смоделировал процессы тепло-
и массообмена замораживания под высоким
давлением, а также ультразвукового, электрического,
магнитного и микроволнового замораживания [18].
В работе J.-C. Xu и др. предложена технология
«умного» замораживания. Она включает в себя
новые интеллектуальные технологии и концепции,
применяемые для предварительной обработки
замороженного продукта, процессов замораживания,
логистики холодовой цепи, а также управления
складом [19]. Технология позволяет в режиме
реального времени контролировать качество в
процессе замораживания, повысить качество
продукции и эффективность замораживания с целью
оптимизации времени и температуры процесса.
Однако вышеперечисленные модели заморажи-
вания не учитывают разнородность свойств мясных
рубленых полуфабрикатов. Они не подходят для
прогнозирования процессов с учетом наличия
растительной составляющей в мясной оболочке
(зразе), а также наличие и поведение упаковки при
замораживании.
Как показал обзор литературных источников,
изучение технологии замораживания и низко-
температурного хранения мясных рубленых
полуфабрикатов не достаточно освящено мировым
научным сообществом и требует тщательной
доработки с учетом свойств компонентов
полуфабрикатов. В связи с этим целью настоящей
работы было определение оптимальных условий
замораживания мясных рубленых полуфабрикатов с
овощной начинкой в биополимерной упаковке.
Объекты и методы исследования
Объектом исследования являлись рубленые
мясные полуфабрикаты с овощной начинкой – зразы.
Для приготовления мясного фарша использовали
мясо говядины I сорта, лук и специи. Компонентами
для овощной начинки стали: морковь, лук репчатый,
корень петрушки, корень сельдерея, чеснок и укроп.
Для упаковки мясных полуфабрикатов были
использованы пакеты из биополимерной пленки
«CornBag» (компания «Olive Green Pte Ltd»,
Сингапур), изготовленные из Ориго (крахмал
из кукурузы и батата), и пакеты из биаксиально
ориентированной полипропиленовой пленки (БОПП).
Тесты для определения физических свойств
пленок проводились на разрывной машине марки
«XLW(M)» (ООО «Labthink Instruments Cо», Китай).
Технические характеристики разрывной машины
представлены в таблице 1. Погрешность измерений
составляет 1 % от точности измеренных данных.
Для тестирования на разрывной машине
использовали образцы биополимерной и полипро-
пиленовой пленок шириной 20 мм, длиной 200 мм,
толщиной 0,002 мм. Расстояние между зажимами
разрывной машины 110 мм. Скорость удаления
верхнего зажима относительно нижнего 300 мм/мин.
Предварительно заготовленный образец уста-
навливали между двумя захватами, которые движутся
в соответствующем направлении во время теста.
Изменения сигналов силы и изменения положения
отдельно записываются с помощью динамометра,
закрепленного на подвижном захвате, и встроенного
датчика перемещения. Значения прочности на
растяжение, прочности на разрыв и скорости
деформации рассчитывали с помощью персона-
9
Короткий И. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 1 С. 6–16
льного программного обеспечения автоматической
разрывной машины.
Органолептические характеристики мясных
рубленых полуфабрикатов в свежем и замороженном
состоянии оценивали в соответствии с разработанной
методикой оценки органолептических показателей
с помощью 5-бальной системы на основании
ГОСТ 32951-2014.
Содержание витамина Е определяли по
ГОСТ 32307-2013 с помощью выcоэффективного
жидкостного хроматографа. Содержание витами-
нов С, В6, каротина определялось по ГОСТ 24556-89,
ГОСТ 13496.17-95 и Р.4.1.1672-03.
Микробиологические исследования количества
мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных
микроорганизмов (КМАФАнМ) и количества
бактерий группы кишечных палочек (БГКП)
определяли по ГОСТ 10444.15-94 и ГОСТ Р 52816-
2007.
Теплофизические свойства свежих и
замороженных мясных полуфабрикатов определяли
первым буферным методом двух температурно-
временных интервалов.
Измерение температуры мясных полуфабрикатов
осуществляли с помощью хромель-копелевых
термопреобразователей (термопар), аналогового
измерительного модуля ввода «МВА8», аналогового
цифрового преобразователя «АС-4» («ОВЕН»,
Россия). Данные об измеряемых температурах
записывались в памяти персонального компьютера
в формате .log. Затем информация переносилась в
Microsoft Excel для обработки результатов.
Для замораживания использовали лабораторный
стенд, разработанный нами (рис. 1). На
поверхность и в центр продукта устанавливаются
термопары, которые сообщаются с приборами
и средствами измерения температуры. Продукт
размещали в туннелях 9 и 10 в зависимости
от используемого способа замораживания.
Холодильный ларь герметично закрывали, включали
вентилятор (мощность 17 Вт), установленный
на соответствующем туннеле. По достижению
заданной температуры в центре продукта вентилятор
отключали. Температурные режимы замораживания
задаются на контроллере «Comfort» морозильного
ларя [20].
Для моделирования процесса быстрого заморажи-
вания мясных полуфабрикатов в вакуумированном
биополимерном пакете в экспериментальных
Таблица 1. Технические характеристики автоматической
разрывной машины «XLW(M)»
Table 1. Specifications of the automatic XLW(M) tension tester
Параметр Значение
Силоизмерительный датчик, Н 300 Н
Скорость растяжения, мм/мин от 50 до 500
Ход траверса, мм 600
Давление газа, МПа 0,5–0,7
Габаритные размеры, мм 450×580×1100
Рисунок 1. Лабораторный стенд: 1 – внутренняя камера; 2 – крышка холодильного ларя; 3 – конденсатор; 4 – испаритель;
5 – изоляционный слой; 6 – компрессор; 7 – колесная опора; 8 – корпус; 9 – туннель с металлическими плитами;
10 – туннель с металлической решеткой
Figure 1. Laboratory stand: 1 – inner chamber; 2 – cooling chest cover; 3 – capacitor; 4 – evaporator; 5 – insulating layer; 6 – compressor;
7 – wheel support; 8 – case; 9 – tunnel with metal plates; 10 – tunnel with metal grating
12,02    t 0, 376 n 10,53 0 
3
Изменения прочности при разрыве, МПа
3
380
400
420
Изменение интенсивности деформации, %
Удлинение, %
10
Korotkiy I.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 1, pp. 6–16
исследованиях использовали термоусадочные
полипропиленовые пакеты для удобства установки
термопар в центр продукта и на его поверхность.
Для упаковывания под вакуумом мясных рубленых
полуфабрикатов использовали однокамерную
вакуумную машину «V110RP» («Elega», Китай).
Для термоусадки полипропиленовой упаковки –
термоусадочную настольную машину «MINIMA
EVO» («Minipack-Torre», Италия).
Результаты и их обсуждение
Замораживание мясных рубленых полуфабри-
катов осуществляется при температурах ниже
–20 °С. В связи с этим были проведены исследования
возможности применения пакетов «CornBag»
для замораживания пищевых продуктов при
температурах –20, –40 и –60 °С, что значительно
ниже рекомендуемого производителем диапазона
(от –20 до 40 °С). Пакеты хранили при указанных
температурных режимах в течение 1, 2 и 3 месяцев.
Результаты экспериментальных определений
прочности на разрыв σЭкс (МПа) и растяжение
ξэкс (%) (табл. 2) были обработаны с помощью
корреляционно-регрессионного анализа в Microsoft
Excel. Были получены уравнения (1) и (2),
описывающие изменения этих показателей в
зависимости от времени n, месяца и температуры
хранения t (°С).
  t 0,42 n 12,02 0      t 0, 376 n 10,53 0 
400
420
440
460
480
0
–20
–40
–60
Изменения прочности при разрыве, 460–480 440–460 420–440 Прочность при разрыве, МПа
1 2 3 4 5 БОПП-пакет Биоразлагаемый пакет
300
475
254
415
250
431
236
не менее 100
0,25
376
15
30
45
60
75
90
0
–0,0200 –0,0150 –0,0100 –0,0050 0,0000 0,0050 Продолжиетльсноть, мин
Толщина слоя, м
1
2
84
20 мм
(1)
–40
–30
–20
–10
0
10
20
0 Температура, °С
  t 0,42 n 12,02 0      t 0, 376 n 10,53 0 
1
2
3
400
420
440
460
480
0
–20
–40
–60
Изменения прочности при разрыве, МПа
460–480 440–460 420–440 400–420
Прочность при разрыве, МПа
340
360
380
400
420
Удлинение, %
1 2 3 4 5 6
БОПП-пакет Биоразлагаемый пакет
300
475
254
415
250
431
236
не менее 100
0,25
1,5
2,1
376
15
30
45
60
75
90
0
–0,0200 –0,0150 –0,0100 –0,0050 0,0000 0,0050 0,0100
Продолжиетльсноть, мин
Толщина слоя, м
1
2
84
20 мм
(2)
где σ0 = 475,72 МПа – начальная прочность на разрыв
пленки при t = 0 °С; ξ0 = 415, 67 % – начальное
удлинение пленки при t = 0 °С.
Полученные уравнения позволили построить
поверхности отклика, показывающие изменения
прочности на разрыв и растяжение в процессе
хранения пленки при низких температурах (рис. 2, 3).
Таблица 2. Сравнение экспериментальных и расчетных значений прочностных показателей биополимерной пленки
Table 2. Experimental and calculated values of strength indicators of the biopolymer film
ξ экс., % ξ р., % Δ ξ, % σ экс., МПа σ р., МПа Δ σ, %
Относительное удлинение Прочность при разрыве
405,13 414,45 2,30 479,74 474,10 1,17
388,50 403,92 3,97 470,63 462,08 1,81
385,37 393,38 2,08 443,68 450,06 1,46
402,44 406,92 1,11 470,51 465,56 1,05
384,25 396,39 3,16 463,80 453,54 2,21
381,44 385,86 1,16 421,54 441,52 4,75
393,89 399,40 1,40 468,62 457,03 2,47
379,54 388,87 2,46 430,99 445,01 3,27
367,48 378,33 2,95 426,79 432,99 1,47
Средняя погрешность, % 2,30 Средняя погрешность, % 2,18
Рисунок 2. Зависимость прочности
на разрыв биополимерной пленки
от температуры и времени хранения
Figure 2. Effect of temperature and storage time
on the strength of the biopolymer film
Рисунок 3. Зависимость удлинения биополимерной
пленки от температуры и времени хранения
Figure 3. Effect of temperature and storage time
on the elongation of the biopolymer film
–40
–30
–20
–10
0
10
20
0 60 120
Температура, °С
Продолжительность, мин
2
3
4
1
  t 0,42 n 12,02 0      t 0, 376 n 10,53 0 
1
2
3
400
420
440
460
480
0
–20
–40
–60
Изменения прочности при разрыве, МПа
460–480 440–460 420–440 400–420
Прочность при разрыве, МПа
1
2
3
340
360
380
400
420
0
–20
–40
–60
Изменение интенсивности деформации, %
400–420 380–400 360–380 340–360
Удлинение, %
1 2 3 4 5 6
БОПП-пакет Биоразлагаемый пакет
300
475
254
415
250
431
236
не менее 100
0,25
1,5
2,1
376
–40
–30
–20
–10
0
10
20
0 60 120
Температура, °С
Продолжительность, мин
2
3
4
1
  t 0,42 n 12,02 0      t 0, 376 n 10,53 0 
1
2
3
400
420
440
460
480
0
–20
–40
–60
Изменения прочности при разрыве, МПа
460–480 440–460 420–440 400–420
Прочность при разрыве, МПа
1
2
3
340
360
380
400
420
0
–20
–40
–60
Изменение интенсивности деформации, %
400–420 380–400 360–380 340–360
Удлинение, %
1 2 3 4 5 6
БОПП-пакет Биоразлагаемый пакет
300
475
254
415
250
431
236
не менее 100
0,25
1,5
2,1
376
–40
–30
–20
–10
0
10
20
0 60 120
Температура, °С
Продолжительность, мин
2
3
4
1
  t 0,42 n 12,02 0      t 0, 376 n 10,53 0 
1
2
3
400
420
440
460
480
0
–20
–40
–60
Изменения прочности при разрыве, МПа
460–480 440–460 420–440 400–420
Прочность при разрыве, МПа
1
2
3
340
360
380
400
420
0
–20
–40
–60
Изменение интенсивности деформации, %
400–420 380–400 360–380 340–360
Удлинение, %
1 2 3 4 5 6
БОПП-пакет Биоразлагаемый пакет
300
475
254
415
250
431
236
не менее 100
0,25
1,5
2,1
376
11
Короткий И. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 1 С. 6–16
Сравнение экспериментальных (ξэкс. и σ экс.)
значений физических показателей биополимерной
пленки и их расчетных значений (ξр и σр), полученных
при помощи регрессионных уравнений (1) и (2),
приведены в таблице 2.
Исследование низкотемпературного воздействия
на такие физические свойства биополимерной
пленки, как прочность на разрыв и растяжение,
показало, что значения прочностных характеристик
уменьшились менее чем на 10 % при температуре
хранения –60 °С в течение 3 месяцев. Это
свидетельствует о том, что низкотемпературное
воздействие не оказало существенного влияния
на прочностные характеристики биополимерной
пленки. Следовательно, биополимерные пакеты
«CornBag» могут быть использованы для упаковки,
замораживания в диапазоне температур от –20 до
–60 °С и последующего низкотемпературного
хранения в течение 6 месяцев пищевых продуктов, в
частности мясных рубленых полуфабрикатов.
Согласно данным приведенным в таблице 2
экспериментальные и расчетные значения
прочностных характеристик биополимерной пленки
отличаются незначительно, средняя погрешность
составила менее 3 %. Следовательно, полученные
на основе корреляционно-регрессионного анализа
уравнения (1) и (2), описывающие изменения
прочностных характеристик биополимерной пленки
в зависимости от температуры и времени хранения,
могут быть использованы для предсказания значений
этих характеристик в заданном температурном и
временном диапазонах.
Проведен сравнительный анализ свойств
биополимерной и БОПП пленок (рис. 4). Его
результаты показали, что биополимерная пленка
превосходит биаксиально ориентированную
полипропиленовую пленку по прочностным
характеристикам. Также биополимерная пленка
наносит меньший вред окружающей среде, т. к.
срок ее разложения в 400 раз меньше, чем у
полипропиленовой пленки.
На следующем этапе исследований сформи-
рованные мясные рубленые полуфабрикаты (зразы)
помещали в биополимерный пакет, вакуумировали
и сваривали. Затем упакованную порцию зраз
замораживали при двух температурных режимах: –30
и –40 °С. Замораживание осуществляли 3 способами:
конвективным в потоке воздуха, контактным
на металлической плите и комбинированным,
включающим предварительное подмораживание
в потоке восходящего воздуха и окончательное
домораживание на металлической плите. Скорости
замораживания рубленых мясных полуфабрикатов
при двух температурных режимах приведены в
таблице 3.
Согласно данным таблицы 3 наибольшая скорость
замораживания была отмечена при контактном
способе. Однако данный способ имеет недостаток:
даже незначительное содержание влаги на упаковке
перед замораживанием приводит к прилипанию
упаковки к поверхности плиты. Избежать этого
можно, используя комбинированный способ
замораживания, который был нами использован для
проведения дальнейших исследований.
Проведены экспериментальные исследования,
направленные на определение рациональных
технологических параметров замораживания мясных
рубленых полуфабрикатов новым комбинированным
способом. На рисунке 5 представлены графические
зависимости изменения температуры мясных
рубленных полуфабрикатов от времени при
температурах замораживания –30 и –40 °С.
Представленная на рисунке 5 кривая заморажи-
вания зраз комбинированным способом представляет
собой зависимость значений температуры на
поверхности и в центре упакованной зразы
от продолжительности низкотемпературной
обработки и состоит из трех участков, которые
характеризуют стадии замораживания. Рассмотрим
кривую 1, сравнивая характер ее изменения со
Рисунок 4. Сравнительный анализ свойств
биополимерной и БОПП-пленок
Figure 4. Biopolymer film vs. biaxially oriented polypropylene film
Таблица 3. Скорость замораживания мясных
полуфабрикатов
Table 3. Freezing speed of meat-containing semi-finished products
Способ
замораживания
Скорость замораживания, см/час
–30 °С –40 °С
Конвективный 0,59 0,59
Контактный 0,83 0,83
Комбинированный 0,77 0,77
1 – прочность при разрыве, Мпа, 2 – относительное
удлинение, %, 3 – прочность при разрыва после хранения
при t = –60 °С в течение 3 мес, Мпа, 4 – относительное
удлинение при хранении при t = –60 °С в течение 3 мес, %,
5 – срок разложения при компостировании, лет,
6 – цена пакета, руб.
–40
–30
–20
–10
0
10
20
0 60 120
Температура, °С
Продолжительность, мин
2
3
4
1
  t 0,42 n 12,02 0      t 0, 376 n 10,53 0 
1
2
3
400
420
440
460
480
0
–20
–40
–60
Изменения прочности при разрыве, МПа
460–480 440–460 420–440 400–420
Прочность при разрыве, МПа
1
2
3
340
360
380
400
420
0
–20
–40
–60
Изменение интенсивности деформации, %
400–420 380–400 360–380 340–360
Удлинение, %
1 2 3 4 5 6
БОПП-пакет Биоразлагаемый пакет
300
475
254
415
250
431
236
не менее 100
0,25
1,5
2,1
376
15
30
45
60
75
90
0
–0,0200 –0,0150 –0,0100 –0,0050 0,0000 0,0050 0,0100
Продолжиетльсноть, мин
Толщина слоя, м
1
2
84
20 мм
12
Korotkiy I.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 1, pp. 6–16
стандартным графиком замораживания пищевых
продуктов. На первой стадии замораживания в
течение 40 мин происходит охлаждение продукта,
сопровождающееся интенсивным понижением
его температуры. Второй участок (длительность
около 1 ч) характеризуется незначительным пони-
жением температуры в пределах 10 °С, что
соответствует участку под названием «плато». На
этой стадии происходит интенсивная кристаллизация
влаги, содержащейся в зразах. На третьей стадии
(длительность около 1 ч) происходит охлаждение
замороженных зраз, сопровождающееся кристал-
лизацией незначительного количества влаги, связан-
ной физико-химически. При температурном режиме
–40 °С в холодильной камере продолжительность
замораживания составила 85 мин (кривые 3 и 4),
скорость замораживания – 1,33 см/ч.
По результатам экспериментальных исследований
нами была предложена графоаналитическая методика
расчета продолжительности замораживания мясных
рубленых полуфабрикатов комбинированным
способом. Она основана на представлении о
перемещении границы раздела между отвердевшей
и жидкой фазами от периферии вглубь тела по мере
отвода теплоты от его поверхностей (рис. 6). При
расчетах учитывали, что овощная начинка толщиной
8 мм окружена слоем говяжьего фарша толщиной 6
мм. Толщина упакованной зразы составляет 20 мм.
Нижний слой зразы в пакете будет заморожен за
счет отдачи тепла металлической плите, верхний
слой – за счет отдачи теплоты горизонтальному
потоку холодного воздуха со скоростью около
1,5 м/с. Процесс замораживания зразы в упаковке
закончится тогда, когда границы верхнего и нижнего
слоев соприкоснутся, т. е. мясной комбинированный
полуфабрикат будет полностью заморожен. Расчет
толщины этих двух слоев и время необходимое для
их замораживания проводили используя уравнение
Планка.
Предложенная нами графоаналитическая мето-
дика расчета продолжительности замораживания
(рис. 6) позволила рассчитать время замораживания
мясных рубленых полуфабрикатов (зраз)
комбинированным способом. Продолжительность
замораживания, полученная расчетным путем,
составила 84 мин (рис. 6), что соответствует
экспериментальным данным (рис. 5, кривые 3 и 4).
Толщина слоя рубленого мясного полуфабриката,
замерзшего в результате нахождения в потоке
холодного воздуха, составила 5 мм; слоя, замерзшего
в результате нахождения на металлической плите, –
15 мм (рис. 6).
Проводили сравнительный анализ органо-
лептических характеристик зраз замороженных без
упаковки и упакованных в биополимерную пленку.
Исследуемым образцам были присвоены номера:
1 – замораживание упакованных полуфабрикатов
при –30 °С; 2 – замораживание упакованных
полуфабрикатов при –40 °С; 3 – замораживание
неупакованных полуфабрикатов при –30 °С;
4 – замораживание неупакованных полуфабрикатов
при –40 °С. Замороженные зразы хранили в течение
6 месяцев при температуре –18 °С. Согласно
полученным баллам была построена линейная
диаграмма, отражающая органолептическую оценку
всех образцов (рис. 7). Анализ органолептических
характеристик мясных рубленых полуфабрикатов,
замороженных в различных условиях, показал,
что высокие дегустационные оценки имеют зразы,
подвергнутые замораживанию при температурном
режиме –40 °С комбинированным способом с
предварительным упаковыванием в биополимерную
Рисунок 5. Кривые замораживания мясных рубленных
полуфабрикатов комбинированным способом
Figure 5. Freezing curves of meat-containing semi-finished minced
products frozen by the combined method
Рисунок 6. График определения продолжительности
замораживания комбинированным способом
Figure 6. Freezing time graph for the combined freezing method
–40
–30
–20
–10
0
10
20
0 60 120
Температура, °С
Продолжительность, мин
2
3
4
1
1
2
60
400–420
1
2
3
340
360
0
–20
–40
–60
400–420 380–400 360–380 340–360
Удлинение, 6
пакет
100
0,25
1,5
2,1
0,0050 0,0100
1 – при t = –30 °С в центре продукта, 2 – при t = –30 °С
на поверхности плиты, 3 – при t = –40 °С в центре
продукта, 4 – при t = –40 °С на поверхности плиты
–40
–30
0 1 2 3 4 5 6
БОПП-пакет Биоразлагаемый пакет
15
30
45
60
75
90
0
–0,0200 –0,0150 –0,0100 –0,0050 0,0000 0,0050 0,0100
Продолжиетльсноть, мин
Толщина слоя, м
1
2
84
20 мм
Продолжиетльсноть, мин
1 – замораживание слоя в потоке воздуха
2 – замораживание слоя на металлической плите
13
Короткий И. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 1 С. 6–16
пленку (рис. 7). Самые низкие оценки получили
зразы, которые замораживали при –30 °С контактным
способом без упаковки. Зразы, замороженные и
хранящееся в упаковке, не были подвержены усушке,
а окисление липидной фракции происходило в них
медленнее, что согласуется с данными [21]. Таким
образом, упаковывание мясных полуфабрикатов
перед замораживанием позволяет получать
продукт с более высокими органолептическими
характеристиками. Как отмечает M. Dalvi-Isfahan и
его соавторы, температура замораживания оказывает
влияние на морфологию кристаллов льда (размер,
количество кристаллов их форма и распределение),
что влияет на микроструктуру замороженных
продуктов [7]. При –40 °С образовавшиеся кристаллы
льда в продукте имеют более мелкую структуру, что
способствует меньшему повреждению клеточной
структуры фарша и овощной начинки, улучшению
процесса замораживания, а также повышает
органолептические характеристики замороженного
продукта [22].
Сравнивали содержание витамина С, В6,
Е и каротина в зразах с овощной начинкой до
замораживания и после низкотемпературного
хранения в образцах упакованных в биополимерную
пленку до начала замораживания и в образцах,
подвергнутых низкотемпературному воздействию и
хранению без упаковки (табл. 4).
Согласно полученным данным упаковывание
зраз в биополимерную пленку позволяет снизить
потери как водорастворимых витаминов (С и В6),
так и жирорастворимых (Е и β-каротина). Так
потери витаминов Е, В6, С и β-каротина в зразах,
замороженных комбинированным способом и
хранившихся при температуре –18 °С в течение 6 ме-
сяцев в вакуумной упаковке, не превышали 13 %.
Это в два раза меньше, чем в зразах замороженных и
хранившихся в таких же условиях без упаковки.
Таким образом, использование биополимерной
вакуумированной упаковки позволяет надежно
защитить продукт от потери влаги, снизить потери
витаминов при хранении и максимально сохранить
его органолептические характеристики.
Выводы
Разработана усовершенствованная технология
низкотемпературного консервирования и длите-
льного хранения мясных рубленых полуфабрикатов
комбинированным способом, упакованных в биопо-
лимерную пленку. Она отличается следующи-
ми преимуществами: отсутствием усушки продукта,
минимизацией бактериальной обсемененности
и сохранением органолептических свойств.
Установлено, что уменьшение прочностных
характеристик (прочность на разрыв и растяжение)
биополимерной пленки «CornBag», хранившейся
при температуре –60 °С в течение 3 месяцев,
составило менее 10 %. Это свидетельствует о
возможности ее применения для замораживания и
низкотемпературного хранения пищевых продуктов,
в том числе мясных рубленых полуфабрикатов.
Разработан комбинированный способ замора-
живания мясных рубленых полуфабрикатов в
биополимерной пленке, включающий предвари-
тельное подмораживание упакованного в вакууме
продукта на сетчатой подложке и окончательное
Рисунок 7. Органолептическая оценка качества зраз
с овощной начинкой
Figure 7. Sensory evaluation of the quality
of the zrazy meat balls with vegetable filling
Таблица 4. Содержание витаминов в зразах с овощной начинкой
Table 4. Vitamin content in the zrazy meat balls with vegetable filling
Наимено-
вание
Содержание
витамина до
замораживания,
мг/100 г
Содержание
витамина после
низкотемпера-
турного хранения
в вакуумной
упаковке, мг/100 г
Содержание
витамина после
низкотемпера-
турного хранения
без вакуумной
упаковки, мг/100 г
Потери
витамина после
низкотемпера-
турного хранения
в вакуумной
упаковке, %
Потери
витамина после
низкотемпера-
турного хранения
без вакуумной
упаковки, %
витамин С 30,63 26,66 22,75 12,90 24,9
β-каротин 2,84 2,58 2,18 9,15 23,2
витамин В6 0,49 0,45 0,41 8,33 16,3
витамин Е 0,47 0,43 0,38 9,14 19,1
0 1 2 3 4 5
1
2
3
4
Баллы
№ образца
0
Внешний вид
Цвет
Запах в замороженном состоянии
Запах в приготовленном состоянии
Вкус
0 1 2 3 4 5
1
2
3
4
Баллы
№ образца
0
Внешний вид
Цвет
Запах в замороженном состоянии
Запах в приготовленном состоянии
Вкус
14
Korotkiy I.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 1, pp. 6–16
домораживание на металлической охлаждаемой
плите, исключающий примерзание и повреждение
упаковки при отделении от плиты.
Разработана графоаналитическая модель
замораживания мясных рубленых полуфабрикатов.
Подобран режим низкотемпературной обра-
ботки и хранения упакованных в биополимерную
пленку мясных рубленных полуфабрикатов
комбинированным способом. Условия заморажи-
вания: температура –40 °С, продолжительность
85 мин, скорость 1,33 см/ч. Температура хране-
ния –18 °С.
Критерии авторства
Е. В. Короткая и А. Н. Расщепкин – аналитический
обзор литературы, написание и общая редакция
рукописи. И. А. Короткий – методология и
организация исследований. Г. Ф. Сахабутдинова –
получение фактического материала.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта
интересов.
Contribution
E.V. Korotkaya and A.N. Raschepkin reviewed
related scientific publications, wrote and proofread the
manuscript. I.A. Korotkiy developed the methodology
and organized the research. G.F. Sakhabutdinova was
responsible for obtaining factual material.
Conflict of interest
The authors declare that there is no conflict of
interestregarding the publication of this article.

1. Zeisel, S. H. Precision (personalized) nutrition: understanding metabolic heterogeneity / S. H. Zeisel // Annual Review of Food Science and Technology. - 2020. - Vol. 11. - P. 71-92. https://doi.org/10.1146/annurev-food-032519-051736.

2. The predominance of psychrotrophic pseudomonads on aerobically stored chilled red meat / N. N. Wickramasinghe, J. Ravensdale, R. Coorey [et al.] // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. - 2019. - Vol. 18, № 5. - P. 1622-1635. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12483.

3. Essential oils as natural additives to prevent oxidation reactions in meat and meat products: A review / M. Pateiro, F. J. Barba, R. Domínguez [et al.] // Food Research International. - 2018. - Vol. 113. - P. 156-166. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.07.014.

4. Ullah, J. Effect of temperature fluctuations on ice-crystal growth in frozen potatoes during storage / J. Ullah, P. S. Takhar, S. S. Sablani // LWT - Food Science and Technology. - 2014. - Vol. 59, № 2. - P. 1186-1190. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.06.018.

5. Effect of dynamic storage temperatures on the microstructure of frozen carrot imaged using X-ray micro-CT / V. Vicent, F.-T. Ndoye, P. Verboven [et al.] // Journal of Food Engineering. - 2019. - Vol. 246. - P. 232-241. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2018.11.015.

6. Colorimetric aptasensor for detecting Salmonella spp., Listeria monocytogenes, and Escherichia coli in meat samples / S. Ledlod, S. Areekit, S. Santiwatanakul [et al.] // Food Science and Technology International. - 2020. - Vol. 26, № 5. - P. 430-443. https://doi.org/10.1177/1082013219899593.

7. Review on identification, underlying mechanisms and evaluation of freezing damage / M. Dalvi-Isfahan, P. K. Jha, J. Tavakoli [et al.] // Journal of Food Engineering. - 2019. - Vol. 255. - P. 50-60. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.03.011.

8. Meat color is determined not only by chromatic heme pigments but also by the physical structure and achromatic light scattering properties of the muscle / J. M. Hughes, F. M. Clarke, P. P. Purslow [et al.] // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. - 2020. - Vol. 19, № 1. - P. 44-63. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12509.

9. Plant polyphenols as antioxidant and antibacterial agents for shelf-life extension of meat and meat products: classification, structures, sources, and action mechanisms / C. Papuc, G. V. Goran, C. N. Predescu [et al.] // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. - 2017. - Vol. 16, № 6. - P. 1243-1268. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12298.

10. Effects of the combination of moderate electric field and high-oxygen modified atmosphere packaging on pork meat quality during chill storage / H. Hu, L. Zhang, L. Lu [et al.] // Journal of Food Processing and Preservation. - 2020. - Vol. 44, № 1. https://doi.org/10.1111/jfpp.14299.

11. Basavegowda, N. Bimetallic and trimetallic nanoparticles for active food packaging applications: A review / N. Basavegowda, T. K. Mandal, K.-H. Baek // Food and Bioprocess Technology. - 2020. - Vol. 13, № 1. - P. 30-44. https://doi.org/10.1007/s11947-019-02370-3.

12. Improved mechanical and antibacterial properties of active LDPE films prepared with combination of Ag, ZnO and CuO nanoparticles / S. Dehghani, S. H. Peighambardoust, S. J. Peighambardoust [et al.] // Food Packaging and Shelf Life. - 2019. - Vol. 22. https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2019.100391.

13. The use of nanoadditives within recycled polymers for food packaging: Properties, recyclability, and safety / C. López de Dicastillo, E. Velásquez, A. Rojas [et al.] // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. - 2020. - Vol. 19, № 4. - P. 1760-1776. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12575.

14. Active antibacterial food coatings based on blends of succinyl chitosan and triazole betaine chitosan derivatives / A. S. Kritchenkov, A. R. Egorov, O. V. Volkova [et al.] // Food Packaging and Shelf Life. - 2020. - Vol. 25. https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2020.100534.

15. Polymers and biopolymers with antiviral activity: Potential applications for improving food safety / W. Randazzo, M. J. Fabra, I. Falcó [et al.] // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. - 2018. - Vol. 17, № 3. - P. 754-768. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12349.

16. Characterization of multi-functional, biodegradable sodium metabisulfite-incorporated films based on polycarprolactone for active food packaging applications / S. Jeong, H.-G. Lee, C. H. Cho [et al.] // Food Packaging and Shelf Life. - 2020. - Vol. 25. https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2020.100512.

17. Critical evaluation of migration studies of silver nanoparticles present in food packaging: a systematic review / L. D. O. Morais, E. V. Macedo, J. M. Granjeiro [et al.] // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. - 2020. - Vol. 60, № 18. - P. 3083-3102. https://doi.org/10.1080/10408398.2019.1676699.

18. Emerging techniques for assisting and accelerating food freezing processes: a review of recent research progresses / L. Cheng, D.-W. Sun, Z. Zhu [et al.] // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. - 2017. - Vol. 57, № 4. - P. 769-781. https://doi.org/10.1080/10408398.2015.1004569.

19. Recent developments in smart freezing technology applied to fresh foods / J.-C. Xu, M. Zhang, A. S. Mujumdar [et al.] // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. - 2017. - Vol. 57, № 13. - P. 2835-2843. https://doi.org/10.1080/10408398.2015.1074158.

20. Improved freezing technology of minced meat products in biopolymer packaging material / I. A. Korotkiy, E. V. Korotkaya, A. N. Rasshchepkin [et al.] // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2020. - Vol. 15, № 21. - P. 2547-2554.

21. Mechanisms of oxidative processes in meat and toxicity induced by postprandial degradation products: A review / C. Papuc, G. V. Goran, C. N. Predescu [et al.] // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. - 2017. - Vol. 16, № 1. - P. 96-123. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12241.

22. Santhi, D. Factors influencing meat emulsion properties and product texture: A review / D. Santhi, A. Kalaikannan, S. Sureshkumar // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. - 2017. - Vol. 57, № 10. - P. 2021-2027. https://doi.org/10.1080/10408398.2013.858027.