Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕНДЕРИЗАЦИИ МЯСНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ

Изобретение относится к устройствам для механической подготовки мясных, порционных полуфабрикатов к тепловой обработке.

Известен способ тендеризации мясных полуфабрикатов (www.sostavproduktov.ru) [1], позволяющий при многочисленных ударах и проколах расширять межклеточные расстояния в мясных волокнах и сухожилиях в мясных полуфабрикатах, оно состоит из корпуса с жестко зафиксированными шипами. Недостатками данного способа является: многоступенчатость; большие временные и физические затраты поварского состава; потеря полуфабрикатом мясного сока с полезными веществами (витаминов, минеральных веществ и других биологические активных веществ); неудобство осуществления процесса в ограниченном пространстве (например, на камбузе подводной лодки).

Технической задачей изобретения является ускорение процесса разрыхления межмышечные соединительных тканей и сухожилий структуры мясного полуфабриката при сохранении мясного сока с нутриентами (витаминами, минеральными веществами и другими биологически активными веществами), за счет использования эффекта электрогидравлического удара.

Суть изобретения заключается в том, что разрыхление межмышечной соединительной ткани и сухожилий структуры полуфабриката происходит под воздействием регулируемого электрогидравлического удара. Техническое решение основывается на эффективном использовании разряда в жидкой среде (структура мяса на 75% состоит из воды), создаваемого электродами, на которые подается импульс. Длительность импульса (воздействия), подаваемого источником импульсного напряжения при каждом микровзрыве соответствует 20-50 мкс, скорость деформации сдвига коллагеновых волокон, частично оболочки клетки, хрящей и других прочих частей материала, достигает 150 м/с и более, что позволяет в короткие сроки произвести недопустимую деструкцию структуры полуфабриката, снижая их до разумных пределов (2-5 Вт/см³).

Техническая задача решена за счет того, что устройство для тендеризации мясных полуфабрикатов, содержит корпус с жестко зафиксированными шипами, отличается тем, что внутри корпуса блока зафиксирован источником импульсного напряжения, включающий воздушный разрядник, накопительный конденсатор, выпрямительный мост, регулятор и трансформатор, который через шину связан с иглой и шипом, который жестко крепится на дне корпуса, прорезиненного с внешней стороны, а также к внешней стороне корпуса подвижно зафиксирована крышка, с внутренней стороны которой жестко крепится игла.

На фиг. 1 представлена электрическая схема работы устройства.

На фиг. 2 представлен внешний вид устройства для тендеризации мясных полуфабрикатов, на которой показано: поз. 1 - трансформатор; поз. 2 - выпрямительный мост; поз. 3 - накопительный конденсатор; поз. 4 - воздушный разрядник; поз. 5 - игла; поз. 6 - шип; поз. 7 - полуфабрикат; поз. 8 - крышка; поз. 9 - ручка; поз. 10 - юбка; поз. 11 - корпус; поз. 12 - подложка; поз. 13 - шина; поз. 14 - провод заземления; поз. 15 - выключатель; поз. 16 - корпус блока.

Устройство для тендеризации мясных полуфабрикатов состоит из источника импульсного напряжения, корпуса (11) с крышкой (8). Источник импульсного напряжения состоит из трансформатора (1) (как вариант, высоковольтный), выпрямительного моста (2), накопительного конденсатора (3), воздушного разрядника (4) (как вариант, из полимерного материала), регулятора, он зафиксирован внутри корпуса блока (16), с внешней верхней стороны которого на стенке зафиксирован выключатель (15). Корпус блока (16) жестко крепится к боковой внешней стороне к корпусу (11). Корпус (11) (как вариант, из пищевой нержавеющей стали, толщиной 3 мм), прорезиненный с внешней стороны, с жестко зафиксированной ко дну подложкой (12) (как вариант, плотная резина высотой 20 мм), с боковой стороны в верхней части жестко крепится ручка (9), а по периметру верхнего края жестко фиксируется (сварочным швом) юбка (10) (как вариант, по форме обода), для надежности фиксации крышки (8) подвижно зафиксированной с внешней стороны. К корпусу (11) с внешней стороны крепится провод заземления (14) соединенный с воздушным разрядником (4). На крышке (8) (как вариант, прижимной) с внутренней стороны жестко зафиксирована (сварочным швом) игла (5) (как вариант, несколько, из пищевой нержавеющей стали), выполняющая функцию положительного электрода, для погружения с верхней стороны в полуфабрикат (7) (как вариант, кусок мяса плоской формы массой 70…100 г). Регулятор (на фиг. не показан) (как вариант, трехступенчатый, рабочего разрядного тока) фиксируется на внешней стороне корпуса (11) и связан через шину (13) (как вариант, высоковольтный) с шипом (6) и иглой (5). Шип (6) (как вариант, несколько, из пищевой нержавеющей стали) рекомендован с большой площадью как контакта с разрушаемым материалом полуфабриката (7), а игла (5) с малой площадью контакта (Юткин Л.А. «Новое в электрофизической и электрохимической обработке материалов» М, Л, Машиностроение, 1966 год. 112 с, Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. - М.: «Машиностроение». - 1986.) [3, 4]. Ручка (9) (как вариант, из двух частей, прорезиненная с внешней стороны) посредством прижатия крышки (8) к корпусу (11), вводит в полуфабрикат (7) иглу (5) и шип (6), которые размещаются в шахматном порядке.

Устройство для тендеризации мясных полуфабрикатов работает следующим образом: полуфабрикат (7) (мясо массой 70-100 г) помещается вовнутрь корпуса (11), одной стороной укладывается на шип (6), который проникает на глубину 5 мм. При закрывании крышки (8), игла (5) проникает в полуфабрикат (7) с верхней стороны на глубину 3-5 мм (в зависимости от толщины полуфабриката). При подаче электроэнергии выключателем (15) приводится в рабочее положение источник импульсного напряжения приводится в рабочее положение и подает по шине (13) импульс разряда на иглу (5) и шип (6). Внутри полуфабриката (7) происходит электрогидравлический удар.

Разрыхление межмышечной соединительной ткани и сухожилия структуры полуфабриката (7) происходит под воздействием регулируемого, в соответствии с качеством мяса, электрогидравлического удара, образуемого внутри полуфабриката (7). Электрогидравлический удар позволяет разорвать внутренние, в том числе в первую очередь, жесткие волокна структуры полуфабриката (7). Причем, от сопротивления волокон зависит усилие разрыва, что пропорционально этому сопротивлению. То есть жесткие волокна сухожилий получат больше энергии для их разрыва, что кардинально меняет распределение усилий, по сравнению с механическим отбиванием (молотком).

В основе работы устройства используется способность искры возникать в структуре полуфабриката (7) (мясо состоит из воды - 75%, белков - 20-21%, липидов - 2-3%) и разрушать коллагеновые волокна, частично оболочки клетки, хрящи и другие прочные части. Учитывая способность электрогидравлических разрядов произвести недопустимую деструкцию полуфабриката (7), возможности устройства обеспечивают снижение ее до разумных пределов (2-5 Вт/см³). Это позволяет не разрушать белки, жиры, витамины и другие пищевые вещества в структуре полуфабриката (7) [5]. Действия механических сил достаточны для разрушения межволоконных коллагеновых связей, создающих основное гидравлическое сопротивление, создаваемой волной электрогидравлического устройства. Сопротивление клеточных структур полуфабриката (7) значительно ниже и они менее всего поддаются разрушению.

Каждый следующий разряд позволяет увеличить трещиноватость разрушаемой структуры объема полуфабриката (7), особенно сухожилий. Возрастает количество обнаженных поверхностей, т.е. концентраторов энергии, где при отражении падающих ударных волн, наступает деформация разрушения и откола. С каждым последующим электрическим разрядом число таких поверхностей возрастает, прочностные характеристики разрушаемой структуры полуфабриката (7) по жестким структурам снижаются. В режиме непрерывной генерации серии электрических разрядов, каждый предыдущий разряд создает последующему дополнительные плоскости обнажения из-за образования новых щелей, в результате чего с каждым последующим разрядом все более повышается степень использования энергии волн напряжений и снижается сопротивляемость всех жилок разрушаемой структуры полуфабриката (7) отрыву от основной массы.

Электрические разряды происходят с частотой 50 Гц. Разряд длится 20-50 мкс и вызывает резкое расширение жидкости. Образуется газовый канал, который и дает первый гидроудар, потом канал захлопывается под действием упругости воды и мышц мяса - происходит второй гидравлический удар и т.д. При этом давление в зоне разряда и на некотором удалении от нее (1,5-2 см) может достигать нескольких сотен кгс/см² и более, в зависимости от мощности накопительного конденсатора установки. Величина искры в толще обводненного полуфабриката (7) резко возрастает и коэффициент полезного действия источника импульсного разряда доходит до 65-70%. (Антуфьев В.Т., Громцев С.А. О вепольной технологии в пищевой промышленности. Сборник рефератов депонированных рукописей. Сер. В.) [4]. Так, при потребляемой мощности около 150 Вт, величина искры в полуфабрикате (7) достигает 4-10 мм. При этом происходит сдвиг мышц структуры полуфабриката (7) на расстояние 3-8 мм и фактически происходит разрыв коллагеновых волокон, хрящей, а также клеточной структуры полуфабриката (7). В связи с высоким КПД установки, расход энергии на отбивание структуры полуфабриката (7) ударной волной искры на порядок меньше, процесс малошумен, удобен в поточном производстве и при надежном заземлении, безопасен. Уровень канцерогенных веществ в продукте питания за столь короткое время обработки (1-2 секунды) не превышает предельно допустимой концентрации пероксида (Н₂О₂) (КиберЛенинка: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivnye-tehnologii-i-ustroystva-dlya-prigotovleniya-myasnyh-polufabrikatov, Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности.) [5, 6].

Устройство позволяет при малой мощности обеспечивать существенные изменения (диструкцию) структуры порционного полуфабриката (массой 70-100 г) во всем его объеме, независимо от категории и упитанности животного. Позволяет после использования электрогидравлического удара обеспечить деформацию структуры мясных волокон и сухожилий, что существенно влияет как на быстроту приготовления, нежность и перевариваемость продукта питания после тепловой обработки, так и на длительность хранения сырых порционных полуфабрикатов из-за снижения бактериальной обсемененности и торможения ферментативной деятельности в мясе.

Таким образом, устройство для тендеризации мясных полуфабрикатов является новым, отличается от прототипа мобильностью и позволяет с использованием эффекта электрогидравлического удара, разрыхлять межмышечные соединительные ткани и сухожилия в структуре мясного полуфабриката, при этом сохранять мясной сок и нутриенты, находящиеся в нем. Устройство является перспективными технологическим оборудованием, позволяет снизить энерго- и временные затраты и сократить количество обслуживающего персонала (поваров) при приготовлении пищи.

Литература

1. Отбивание мяса: физика процесса [Электронный ресурс] обращение 17.09.2017 г. sostavproduktov.ru.

2. Юткин Л.А. «Новое в электрофизической и электрохимической обработке материалов» М, Л, Машиностроение, 1966 год. 112 с.

3. Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. - М.: «Машиностроение». - 1986.

4. Антуфьев В.Т., Громцев С.А. О вепольной технологии в пищевой промышленности. Сборник рефератов депонированных рукописей. Сер. В., выпуск №51., - М.: ЦВНИ МО РФ, 2000.

5. КиберЛенинка: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivnye-tehnologii-i-ustroystva-dlya-prigotovleniya-myasnyh-polufabrikatov.

6. Шестаков С.Д. и др. Технология и оборудование для обработки пищевых сред с использованием кавитационной дезинтеграции (учебное пособие). - Санкт-Петербург: ГИОРД, 2013.