食品的低温保藏

第2章食品的低温保藏 2020 2 27 第2章食品的低温保藏 1食品低温保藏原理2食品的冷却和冷藏3食品的冻结4食品的冻藏5食品的解冻 2020 2 27 补充 冷藏食品和冻藏食品 冷冻食品按保藏原理分2类 冷藏食品又称冷却食品 将食品原料经清洗 分割 包装 加工后 在 1 以上8 以下储藏的制品 冻藏食品又称冻结食品 将食品原料经处理加工 在 30 以下快速冻结 包装后在 18 以下低温储藏和流通的食品 2020 2 27 冷冻食品和冷却食品的特点 易保藏 广泛用于肉 禽 水产 乳 蛋 蔬菜和水果等易腐食品的生产 运输和贮藏营养 方便 卫生 经济 市场需求量大 在发达国家占有重要的地位 在发展中国家发展迅速 2020 2 27 低温保藏食品的历史 公元前一千多年 我国就有利用天然冰雪来贮藏食品的记载 冻结食品的产生起源于19世纪上半叶冷冻机的发明 1834年 JacobPerkins 英 发明了以乙醚为介质的压缩式冷冻机 1860年 Carre 法 发明以氨为介质 以水为吸收剂的吸收式冷冻机 2020 2 27 低温保藏食品的历史 1872年 DavidBoyle 美 和CarlVonLinde 德 分别发明了以氨为介质的压缩式冷冻机 当时主要用于制冰 1877年 CharlesTellier 法 将氨 水吸收式冷冻机用于冷冻阿根廷的牛肉和新西兰的羊肉并运输到法国 这是食品冷冻的首次商业应用 也是冷冻食品的首度问世 20世纪初 美国建立了冻结食品厂 20世纪30年代 出现带包装的冷冻食品 2020 2 27 第2章食品的低温保藏 1食品低温保藏原理2食品的冷却和冷藏3食品的冻结4食品的冻藏5食品的解冻 2020 2 27 1食品低温保藏原理 低温保藏食品的原理 利用低温来控制微生物的生长繁殖 酶的活动及其它非酶变质因素 降低温度 微生物和酶活动均受抑制 故食品在低温下长期储藏不会腐败变质 低温保藏食品利用的是假死原理 冷冻是保持食物新鲜品质和风味的最佳方法 2020 2 27 1 1低温对微生物的影响 低于微生物生长的最低温度时 代谢减弱至休眠 再降温微生物死亡 6 时几乎能阻止所有病原菌的生长 冻结或冰冻介质易促使微生物死亡 18 几乎可以阻止所有微生物的生长 10 以下能生长的微生物有13种 细菌6种 酵母菌4种 酵母菌更耐低温 如红色酵母菌中的一个种能在 34 发育 20 下仍有一个菌种发育 霉菌中最低发育温度为 12 微生物的适应生长温度 2020 2 27 1 1低温对微生物的影响 低温只是抑制微生物繁殖和促使部分微生物死亡的作用 不能彻底杀死微生物 一旦温度升高 微生物的繁殖也恢复 故低温保藏食品利用的是假死原理 冻结会导致微生物的大量死亡 微生物在低温下比高温下死亡速度缓慢得多 故微生物对低温的敏感较差 2020 2 27 1 2低温对酶活性的影响 酶作用的效果因原料而异 酶活性随温度的下降而降低 一般的冷藏和冻藏不能完全抑制酶的活性 酶活性在冷冻条件下下降 但没有完全失活 长期冷藏酶仍可使食品变质 如胰蛋白酶在 30 下仍有活性 脂肪分解酶在 20 下仍能引起脂肪分解 商业上一般以 18 作储藏温度 食品解冻时酶活性恢复 可在冻制前热烫破坏酶的活性 再行冻制 2020 2 27 1 2低温对酶活性的影响 大多数酶适温为30 50 酶活性因温度而发生的变化以温度系数Q10衡量 Q10 K2 K1Q10温度每增加10K增加的化学反应率 K1温度T时的化学反应率 K2温度T 10K时的化学反应率 大多酶Q10为2 3 即温度每下降10K 酶活性削弱1 2 1 3 温度对酶活性的影响T最适T T升高 酶变性 V下降 温度 反应速率 最适温度 几种水果呼吸速率的温度系数Q10 2020 2 27 1 3低温对其它变质因素的影响 氧化作用 蒸发 机械损害 低温冷害等也影响食品的变质 如油脂氧化生成醛 酮 酸 内酯 醚等 呈现 哈喇 味 即油脂酸败 维生素C 胡萝卜素也被氧化 低温不能完全抑制它们的作用 即使在冻结点以下 食品长期储藏质量也会下降 2020 2 27 第2章食品的低温保藏 1食品低温保藏原理2食品的冷却和冷藏3食品的冻结4食品的冻藏5食品的解冻 2020 2 27 2食品的冷却和冷藏 冷却 是冷藏的必要前处理 本质是热交换 冷却的最终温度在冰点以上 冷藏 冷却后的食品在冷藏温度 冰点以上 下保持食品品质的一个储藏方法 2020 2 27 2 1 1冷却的目的 冷却目的 快速排出食品内部的热量 使食品温度在尽可能短的时间内 一般为几小时 降到冰点以上 从而能及时地抑制食品中微生物的生长繁殖和生化反应速度 保持食品的良好品质及新鲜度 延长食品的储藏期 冷却是食品保鲜的重要措施 2020 2 27 2 1 1冷却的目的 冷却场地 一般在食品产地进行 易腐食品应从收获或屠宰开始 运输 销售 储藏均在低温下进行 代谢活跃的果蔬若有数小时延缓会有显著变质现象 如采摘后24小时冷却梨 在0 下储藏5周不腐烂 而采后96小时才冷却的梨 在0 下储藏5周有30 的梨腐烂 决定冷却效果的因素 冷却速度及最终冷却温度 甜玉米糖分在储藏过程的丧失情况 2020 2 27 2 1 2冷却速度和冷却时间 自学内容 冷却速度 食品的冷却速度就是食品温度下降的速度 食品在冷却过程中 内部热量传递依傅里叶定律为 Q FgradTgradT为温度梯度 K m 为导热系数 W m K F为导热面积 m 2020 2 27 长方体传出的热量与传入的热量差就是单位时间内失去的热量 即 c为食品的比热 为密度 S为传热面积 X为长方体的厚度 tan A为A面的温度梯度 tan B为B面的温度梯度 t为冷却时间 1食品的初温 2食品冷却到的温度 为导热系数 为导温系数 长方体平均下降温度的速度 2020 2 27 冷却时间 食品从初温降低到预期温度所需时间 不同形状食品冷却时间的计算公式不同 平板状食品的冷却时间计算公式 t为冷却时间 为食品的厚度 c为食品的比热 为密度 为导热系数 导温系数 R为冷却介质的温度 0为食品的初温 冷却食品的终温 2020 2 27 圆柱状食品的冷却时间计算公式 3 0 t为冷却时间 R为食品的半径 c为食品的比热 为密度 为导热系数 导温系数 R为冷却介质的温度 0为食品的初温 冷却食品的终温 2020 2 27 球状食品的冷却时间计算公式 3 7 t为冷却时间 R为球状食品的半径 c为食品的比热 为密度 为导热系数 导温系数 R为冷却介质的温度 0为食品的初温 冷却食品的终温 2020 2 27 总之 食品的冷却速度与冷却介质性质 流速 放热系数 食品间的温差及食品自身的性质如导热系数 形状等有关 含脂量低的食品导热系数大 表面积大的食品冷却快 故球形 方形和圆柱形食品要比同等厚度的块状食品冷却时间短 2020 2 27 空气冷却法 利用低温冷空气流过食品表面使食品温度下降的冷却方法 适于水果 蔬菜 鲜蛋 乳品 肉类等 以冰块或机械制冷使空气降温 再以冷风机将冷空气从风道吹出 在冷却间循环 吸收食品中的热量使其降温 空气冷却法的工艺效果 取决于空气温度 相对湿度和流速 2020 2 27 果蔬的空气冷却 初期空气流速1 2m s 1 末期在1m s 1 相对湿度85 95 畜肉的空气冷却 冷却温度0 风速0 5 1 5m s 1 相对湿度90 98 冷却终了胴 dong 体后腿肌肉最厚部中心温度达4 以下 冷却过程在24小时内完成 食品中心温度计 2020 2 27 禽肉冷却 温度2 3 相对湿度80 85 风速1 0 1 2m s 1 7小时可使胴体温度降到5 以下 鲜蛋冷却 温度低于蛋温2 3 隔1 2小时将冷却间空气温度下降1 左右 相对湿度75 85 风速0 3 0 5m s 1 经24小时冷却 蛋温1 3 2020 2 27 冷水冷却法 通过低温水把冷却的食品冷却到指定的温度 冷却水温度0 左右 采用机械制冷或碎冰降温 用于鱼类 家禽 传热速度和均匀性高 冷却时间短 不产生干耗 远洋作业的渔轮以低温海水冷却鱼类 分 喷淋式 食品放在传送带上 冷却水从上方由喷嘴喷下 浸渍式 食品直接放在冷水中冷却 搅拌器搅拌冷水 提高传热速度和均匀性 2020 2 27 碎冰冷却法 冰融化吸收大量的热量 且融冰时温度恒定 适于鱼类冷却 使鱼体湿润 有光泽 不干耗 要求冰细碎 与食品的接触面积增大 分为 碎冰冷却 干式冷却 在船舱底部和四周加碎冰 一层冰一层鱼 鱼体温度降至1 保鲜7至10天 水冰冷却 湿式冷却 海水预冷至1 5 再加鱼和冰 鱼冰比2 1或3 1 浸泡时间不可过长 用于鱼的临时保鲜 2020 2 27 真空冷却法 也叫减压冷却 原理 水在不同的压力下有不同的沸点 如水在101 32kPa下100 沸腾 613 3Pa时沸点为0 食品在真空冷却槽中迅速抽空压力下至613 3Pa 菜中水分0 下汽化 因汽化热使蔬菜温度下降至0 真空冷却时间 一般10 20min 2020 2 27 真空冷却适用范围 叶类蔬菜 真空冷却蒸发掉的水分很少 不会影响蔬菜外观 先将原料湿润 再进行抽空冷却操作 加快降温速度 减少植物组织水分损失 减少干耗 真空冷却优点 冷却速度快 冷却均匀 特别是对菠菜 生菜效果最好 真空冷却缺点 干耗大 食品冷却 冷藏 冻结中 因水分蒸发或冰晶升华造成食品重量减少的现象 能耗大 设备投资和操作费用高 真空急速冷却机 能将高温蒸煮的食品如鱼 肉 主食 果蔬 面点 油炸食品等到从高温快速冷却到常温的高效能机械 冷却速度快 100 至常温仅需10 15分钟 冷却温度均匀 避免了环境对食品的二次污染 设备占地面积小 操作方便 运行可靠 低温熟食品真空快速冷却机 冷却方法及适用范围 2020 2 27 2 2食品的冷藏 2020 2 27 空气冷藏法 传统冷藏法 以空气作介质维持冷藏库的低温 冷空气以自然对流或强制对流的方式与食品换热 分为 自然空气冷藏法 利用自然低温空气来储藏食品 需建通风库 借内外空气互换使室内保持低温 深秋打开储藏室的门窗 温度下降到所需温度时关闭门窗 装入果蔬 费用低 机械空气冷藏法 大多数冷库采用此法 2020 2 27 制冷剂 氨 氟得昂 CO2 甲烷等 常用氨 氨制冷量大 热导率大 流动阻力小 沸点 33 4 凝固点 77 7 具强烈刺激味 易检验 氟利昂 CFC 给臭氧层造成空洞 已禁用 用制冷剂需要的装置是冷气机 压缩式氨冷气机组成 有压缩机 冷凝器和蒸发器 压缩机将氨压缩为高压液态 经管道输送入冷库 在鼓风机排管内蒸发 成为气态氨时大量吸热使冷库降温 再将低压氨气送回压缩机 加压为液态氨 反复循环将库内热量移到库外 2020 2 27 空气冷藏工艺条件取决于以下3个方面 储藏温度 最重要因素 储藏期是温度函数 在保证食品不结冰时 温度越接近冻结温度储藏期越长 选择冷藏温度时应参考冻结温度 个别食品对温度特敏感 空气相对湿度 湿度过高 表面冷凝水过多食品发霉 腐烂 湿度过低 食品中水分蒸发而萎缩 空气流速 流速过大 干耗严重 相对湿度高而空气流速低时 水分损耗降到最低 2020 2 27 大多水果的相对湿度85 95 绿叶蔬菜90 95 坚果70 椰乳粉 蛋粉 吸湿性强的食品宜在干燥空气中储藏 塑料袋包装食品 相对湿度和流速不成影响因素 空气流动的原则 及时将食品产生的热量 如反应热或呼吸热 和从外界渗入室内的热量带走 并保证室内温度均匀分布 使冷藏食品脱水干耗降到最低程度 部分食品的冷藏工艺要求 2020 2 27 气调冷藏法 在冷藏的基础上 利用调整环境气体来延长食品寿命和货架寿命的方法 或人工调节空气的成分 再配以适当的低温来贮藏果蔬的方法 气调冷藏法的原理 在一定的封闭体系中 通过各种调节方式得到不同于正常大气组成的调节气体 以此来抑制食品本身引起食品劣变的生理生化过程或抑制作用于食品的微生物活动过程 2020 2 27 气调冷藏技术的核心 改变食品环境中的气体组成 降低O2的浓度 提高CO2的浓度 配合低温条件 延长食品的寿命 气调冷藏的优点 抑制果蔬的后熟 减少果蔬损失 抑制果蔬的生理病害 抑制真菌的生长和繁殖 防止老鼠的危害和昆虫的生存 气调冷藏的缺点 氧浓度过低或CO2浓度过高会引起果蔬代谢异常 腐烂或中毒 不同果蔬应单独存放 需建多个库房 适于气调储藏的果蔬品种有限 气调储藏库投资较高 2020 2 27 2 2 2气调冷藏法 2020 2 27 自然降氧法 MA储藏 在密闭的储藏环境中 利用果蔬本身的耗氧能力 减少空气中的氧 释放CO2 当气体成分达到所需范围再人工调控 不使氧分压继续下降 对过多的CO2可用消石灰或利用塑料薄膜和硅窗对气体的渗透性来吸收或排除 据自然降氧的原理 可采用塑料袋 或帐 气调和硅窗气调两类 自然降氧法储存的蔬菜 2020 2 27 聚乙烯薄膜气调 优点是操作简单成本低 易推广 缺点是降氧速度慢 一般需要20天 中途不能打开库门进货或出货 硅窗气调 在聚乙烯薄膜上镶嵌一定面积的硅橡胶薄膜制成硅窗袋 硅橡胶是一种有机高分子聚合物 透性比聚乙烯薄膜大200倍 且对气体透过有选择性 使O2与CO2在膜的两边以不同的速度穿过 透过CO2与O2的量为1 6 自动维持氧3 4 CO24 6 2020 2 27 快速降氧法 CA储藏 是利用人工调节的方式 在短时间内将大气中的O2和CO2的含量调到适宜的比例 误差控制在1 以内 以适宜作水果和蔬菜的长期储藏 降氧速度快 费用少 降氧的方法 利用催化燃烧装置降低O2 用CO2脱除装置 降低燃烧后CO2的含量 利用制氮机 或氮气源 直接对储藏室充入氮气 排出空气 2020 2 27 混合降氧法 又称半自然降氧法 将自然降氧与快速降氧结合的一种方法 先用快速降氧法将库内的氧减少到一定程度 然后由果蔬本身的呼吸使氧的含量进一步下降 CO2逐渐增多 优点 储藏初期氧气下降速度快 控制果蔬的呼吸作用 故比自然降氧法优越 而在中后期利用果蔬的呼吸自然降氧 比快速降氧成本低 2020 2 27 2 2 2气调冷藏法 2020 2 27 减压降氧法 利用真空泵对储藏室进行抽气形成部分真空 室内各组分的分压都相应下降 如气压降至正常的1 10时 氧气 CO2 乙烯也都降至原来的1 10 氧含量只相当于正常气压下的2 1 减压系统包括 减压 增湿 通风 低温 减压储藏具有特殊的储藏条件 处于精确严密的控制之下 总压水平控制在 266 4Pa 氧含量控制在 0 05 获得最佳储藏所需的低氧水平 保藏效果好 2020 2 27 2 2 2气调冷藏法 气调冷藏工艺 不同果蔬气调储藏对气体成分要求不同 应注意各果蔬的 临界需氧量 保证储藏室氧气不低于临界需氧量 也要防止CO2浓度过高引起的果蔬伤害 一些果蔬的气调冷藏工艺条件 2020 2 27 2 2 3食品在冷藏过程中的质量变化 肉类在冷却中的成熟利于提高肉的品质 其它的均使食品品质下降 水分蒸发 以透过蒸气的保护膜包装的食品 或表面上无保护膜包装的食品 表面有热量散发和水分蒸发 食品质量损失 俗称干耗 品质恶化 干耗 食品在冷却 冷藏 冻结的过程中 因水分蒸发或冰晶升华 造成食品的重量减少的现象 2020 2 27 干耗造成的影响 水果 蔬菜因干耗而使重量损失 品质下降 干耗达5 失去新鲜饱满的外观出现凋萎现象 肉类食品因水分蒸发而发生表面收缩硬化 形成干燥皮膜 肉色也有变化 鸡蛋因水分蒸发而造成气室增大 2020 2 27 防止干耗的方法 温 湿度不能有大的波动 防止外界热量传入 提高冷库外围结构的隔热效果 库内气流分布要合理 处于微风状态 提高装载量 增大堆放密度 加大垛的体积 并覆盖帆布蓬或塑料布 食品外加包装 如水产品镀冰衣 让冰衣与冻鱼体表面紧贴成为一层冰膜 2020 2 27 影响干耗的因素 与食品种类 冷却介质 空气温差 空气湿度及流速有关 葡萄 蘑菇 叶菜类食品水分蒸发强 桃 无花果 番茄 莴苣 萝卜次之 苹果 柑橘 梨 马铃薯 洋葱较小 未成熟果实比成熟果实水分蒸发大 水果蔬菜的水分蒸发特性 冷却及贮藏中食肉胴体的干耗 1 80 90 0 2m s 2020 2 27 冷害 是低温造成的生理病害现象 发生于果蔬冰结点以上的低温区域 有些果蔬的储温虽未低于冰结点 但储温低于一定界限时 果蔬的生理机能受到障碍 热带果蔬对低温较敏感 冷害症状 组织内部变褐和干缩 外表有凹陷斑纹或水渍状斑块 储温较其临界温度越低冷害越重 在冷害临界温度下经历的时间较短时 即使在界限温度以下也不会出现冷害 2020 2 27 冷害需要在低于界限温度的环境中放置一段时间后 才会出现冷害 症状较早的香蕉 黄瓜需10 14天 有些冷害虽然在外观上没有症状 但冷藏后再放至常温中 就丧失了正常的促进成熟作用的能力 这也是冷害的一种 一些果蔬的低温冷害症状 2020 2 27 后熟作用或生化作用 许多水果和蔬菜 在收获后仍是有生命的活体 离开母体或植株后向成熟转化的过程 称为后熟作用 机体内所含的成分也不断发生变化 淀粉 糖 酸间的比例 果胶物质的变化 维生素C的减少等 低温控制后熟延长储藏时间 柑橘 葡萄无呼吸高峰 香蕉 苹果 菠萝 梨等有呼吸高峰 完全成熟后采收易腐烂变质 应在成熟前采收 2020 2 27 移臭和串味 具有强烈气味的食品与其它的食品放在一起进行冷却和贮藏 这些易挥发的气味就会被吸附在其它的食品上 如苹果不易和芹菜 马铃薯或洋葱放在一起 苹果和柑橘的气味会迅速转给乳制品 乳制品最易吸收其它气味 马铃薯易不易和水果 鸡蛋 乳制品共同储藏 蒜 苹果 梨串味 冷藏臭 冷库长期使用产生的特殊臭味 2020 2 27 肉的成熟 刚屠宰的肉是柔软的 具有很高的持水性 放置一段时间 肉质会粗硬 持水性降低 再继续放置 粗硬的肉又变成柔软的肉 持水性也有所恢复 风味也有极大的改善 肉的这种变化称为肉的成熟 冷却冷藏时 肉类一般在0 1 的低温下进行成熟过程 动物不同 成熟作用的表现不同 对猪 家禽的成熟不太强调 而对牛 绵羊等的成熟作用十分重视 因对肉质软化与风味增加有显著的效果 2020 2 27 寒冷和收缩 是指畜禽屠宰后在未出现僵直前快速冷却 短时间内的快速冷却使肌肉发生显著收缩 以后即使经过成熟过程 肉质也不软化 这种现象称为寒冷收缩 寒冷收缩会使肉质变硬 嫩度差 若再经冻结 解冻后会出现大量的汁液流失 一般宰后10小时 肉温降到8 以下易发生寒冷收缩 牛和羊较重 禽类较轻 2020 2 27 脂肪的氧化 冷却过程中食品中的油脂会发生水解 脂肪的氧化 聚合等变化 使食品的风味变差 味道恶化 出现变色 酸败 发粘等现象 称 油烧 淀粉老化 淀粉在较高温度下在水中溶胀形成均匀糊状溶液 即糊化 在接近0 的低温下自动排列成序形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子 即老化 淀粉老化的最适温度是 2 4 如面包在冷却冷藏时淀粉迅速老化 松软的质感不复存在 2020 2 27 微生物的增殖 在常规的冷藏温度下 嗜冷微生物仍能生长繁殖或缓慢地生长繁殖 已失去生命的食品 如鱼 肉 禽等只能作短时间的冷藏 食品在冷却冷藏中的其它变化 如甜玉米糖分变化 果蔬紧密度和脆性的丧失 营养物质的转移 鱼组织软化和出现滴流 颗粒食品的成团和结块等 如芦笋在1 7 下冷藏1天 维生素C损耗5 在0 下冷藏7天 维生素C损耗50 2020 2 27 防止食品在冷藏过程中质量变化的措施 控制温度波动 温度波动过大会使空气中的水分冷凝在食品表面 导致发霉 控制湿度波动 湿度过高 食品表面水分冷凝易发霉腐烂 湿度过低水分蒸发迅速而发生萎蔫 水果 85 90 蔬菜 90 95 坚果 70 库内气流分布要合理 处于微风状态 保证贮藏室内温度均匀 减少水分蒸发 食品外加包装 2020 2 27 第2章食品的低温保藏 1食品低温保藏原理2食品的冷却和冷藏3食品的冻结4食品的冻藏5食品的解冻 2020 2 27 3食品的冻结 冷冻食品或冻结食品的含义包括4个方面 冻结前预处理 洗涤 去皮 切分等 用速冻法冻结 冻结后产品中心温度达到 18 以下 有适宜的包装并在冷链下运销 2020 2 27 食品的冰点或冻结点 食品中冰晶开始出现的温度 食品冻结的实质是其中水分的冻结 食品中的水分不是纯水 冻结点的受水分含量的影响 也受食品成分的影响 据拉乌尔 Raoult 法则 冻结点的降低与物质的浓度成正比 每增加1mol L 1溶质 冻结点下降1 86 食品的成分不同冻结点不同 果蔬的冻结点在 0 6 3 8 常见食品的冻结点和水分含量 2020 2 27 3 1食品的冻结过程 2020 2 27 补充 潜热与显热 潜热 物质发生相变时 在温度不变时吸收或放出的热量称为潜热 由低能态转为高能态吸收潜热 反之放出潜热 温度不变 相态发生改变 如100 水变成100 蒸气吸收潜热 显热 相态不变 温度发生改变 如水从50 升到80 是吸收显热 2020 2 27 再如 水的冰点是0 0 的水冻结成0 的冰要排出334 72kJ kg 1 K 1的热量 而0 的冰解冻融化成0 的水要吸收334 72kJ kg 1 K 1的热量 334 72kJ kg 1 K 1就是水冻结冰或冰溶解成水的潜热 所以 食品的温度降至冰点时排除的是潜热 游离水形成冰晶 结合水脱离其结合物冻结成冰晶 2020 2 27 比热容 单位质量的物质温度升高 或降低 1 时吸收 或放出 的热量 简称比热 水的比热 4 184kJ kg 1 K 1 是冰 2 092kJ kg 1 K 1 的2倍 热导率 表示物质导热能力的量度 水的热导率0 58W m 1 K 1 冰的热导率是2 34W m 1 K 1是水的4倍 冰的热导率是水的4倍 结冰时 冰层由外向内延伸 冰的热导率高利于热量的排除使冻结快速完成 解冻时却因冰由外向内融化成水 热导率低 解冻速度慢 2020 2 27 水结冰时的体积变化 水结成冰时 冰的体积比水增大约9 但温度下降1 冰的体积收缩0 01 0 005 故膨胀大于收缩 含水量多的食品冻结时体积膨大 如冻啤酒瓶的暴烈 冻结膨胀压 食品冻结时表面的水分先结冰 冰层向内伸展 内部水分冻结膨胀受到外部冰层的阻碍所产生的内压即冻结膨胀压 使外层冰体破裂 冻品厚度过大 冻结过快 形成龟裂现象 2020 2 27 3 1 2冻结过程与冻结曲线 冻结温度曲线 食品在冻结过程中温度逐步下降 显示食品温度与时间的关系曲线称为冻结温度曲线 分三个阶段 初阶段 从初温至冻结点 放出的热是 显热 与冻结过程放出的总热量相比 量较少 降温快 曲线陡 偶有过冷点 温度低于冻结点P69 中阶段 从冻结点至中心温度 5 食品内80 以上水分冻结 水转变为冰需排除大量潜热 冻结过程的总热量大部分在此阶段放出 制冷能力弱降温慢 曲线平坦 终阶段 从 5 18 即从成冰到终温 此时放出的热量一部分是冰的降温 一部分是内部余下的水继续结冰 冰的比热比水小 其曲线更陡 2020 2 27 最大冰晶生成区 大部分食品中心温度从 1 5 时 近80 的水分冻结成冰 此温度范围称为最大冰晶生成区 或最大冰结晶生成带 是保证食品质量最重要的温度区域 采取双级压缩制冷循环 快速冻结 快速通过最大冰结晶生成带 2020 2 27 影响冻结产品质量的因素 冷却介质 不同介质导热快慢不同 中阶段冻结时间不同 如在盐水中比在空气中冻结迅速 在流动的空气中比在静止的空气中要快 速冻设备 多条曲线表示食品不同深度处温度随冻结时间的变化 任一时刻食品表面的温度始终最低 越接近中心层温度越高 不同的深度 温度下降的速度不同 2020 2 27 冻结率 是指食品中的水分冻结量 一般有90 以上的水变成冰才能抑制微生物的生长及降低生化反应 这是保证冻品质量的冻结率 冻结率与温度关系 冻结率 tp食品冻结点 t冷冻食品温度 若某食品的冻结点 1 降到 5 时的冻结率 2020 2 27 再如 15 时的冻结率 共晶点 食品内部的水分全部冻结的温度 约 60 技术上和经济上难做到 一般要求中心温度 18 30 2020 2 27 3 2冻结速度与冻结时间 冻结速度的快慢一般用食品中心温度下降的时间或冻结层伸延的距离来划分 按时间划分 食品中心温度从 1 降到 5 所需的时间 即通过最大冰晶区的时间 且以30分钟为界 按距离划分 单位时间内 5 的冻结层从食品表面伸向内部的距离 2020 2 27 其它教材 3 30min为快速冻结 30 120min中速冻结 超过120min慢速冻结 2020 2 27 3 2 1冻结速度 国际制冷学会对冻结速度的定义是 如 食品中心与表面的最短距离为10cm 食品冻结点为 2 其中心降到比冻结点低10 即 12 时所需时间为15h 其冻结速度为V 10 15 0 67cm h 2020 2 27 3 2 1冻结速度 冷冻设备性能与冻结速度密切相关 2020 2 27 冻结速度与冰晶的关系 冻结速度越快 通过 1 5 的时间越短 冰晶越细小 呈针状结晶 数量无数 冰晶分布越接近于新鲜材料中原来水的分布 冻结速度慢时 细胞外的溶液浓度低首先产生冰晶 水分向冰晶移动形成较大的冰体 冰晶分布不均匀 见P72 冻结方法与冰晶大小和位置的关系 冻结时间与冰晶体的关系 2020 2 27 冻结速度对食品品质影响 速冻形成的冰结晶多且细小均匀 水分从细胞内向细胞外的转移少 不至于对细胞造成机械损伤 冷冻中未被破坏的细胞组织 在适当解冻后水分能保持在原来的位置 并发挥原有的作用 有利于保持食品原有的营养价值和品质 缓冻形成的较大冰结晶会刺伤细胞 破坏组织结构 解冻后汁液流失严重 影响食品的价值 甚至不能食用 2020 2 27 3 2 2冻结时间 冻结过程受诸多因子影响 冻结时间不易求得 但利用普朗克方式能预测食品的冻结时间 如平板状食品经dt时间后冻结层向内推进dx距离 放出的热量dQ为 dQ qiAdxqi食品冻结潜热 A平板面积 食品密度 2020 2 27 食品冻结放出的热量经冻结层 食品表面传至冷却介质的热量为 Tt食品的初始冻结温度 T 冷却介质的温度 x冻结层厚度 t冻结时间 冻结层的热导率 食品表面传热系数 2020 2 27 食品冻结放出的热量就是传至冷却介质的热量 由上述二式可求得dt 求积分 即可得平板状食品的冻结时间 t冻结时间 L食品厚度 qi为食品的冻结潜热 Tt食品的初始冻结温度 T 冷却介质的温度 冻结层的热导率 食品的密度 食品表面传热系数 2020 2 27 用类似的方法得圆柱状食品的冻结时间 L为圆柱状食品 球状食品的直径 球柱状食品的冻结时间 2020 2 27 影响食品冻结的因素 食品的大小和形状 尤其是产品的厚度 食品的初温和终温 冷却介质的温度 食品表面的传热系数 热焓的变化 产品热导率 2020 2 27 补充 热焓 焓也称 热焓 它表示物质系统能量的一个状态函数 以H表示 数值上等于系统的内能U加上压强P和体积V的乘积 即 H U PV系统在等压过程中焓的增量等于它所吸收的热量 焓的物理意义可以理解为反应的热量变化 例如恒压下对物质加热 物质吸热后温度升高 H 0 2020 2 27 缩短冻结时间的途径 减少食品厚度L 降低冷冻介质的温度T 增大食品表面传热系数 采用强制循环 采用液体介质等 2020 2 27 3 2 3冻结及冻结速度对冻品质量的影响 2020 2 27 物理变化 冻结对食品组织结构影响 冻结使食品组织破坏 软化 流汁等 原因 不是低温的直接影响 而是冰晶体膨大造成机械损伤 细胞间隙结冰引起细胞脱水 死亡 主要有以下三个方面 2020 2 27 机械性损伤 冻结过程中 细胞间隙中的游离水可溶性物少 冻结点高 先形成冰晶 细胞内的水比细胞外的冰晶体具较高的蒸气压和自由能 促使细胞内的水分向细胞间隙移动 结合到细胞间隙的冰晶核上 细胞间隙的冰晶越来越大 产生机械性挤压 原来细胞间的结合发生分离 解冻后不能吸收冰晶融解产生的水分而流出汁液 组织变软 2020 2 27 细胞的溃解 植物细胞含大的液泡 水分含量高易结成大的冰晶体 产生较大的 冻结膨胀压 而植物细胞的细胞壁厚缺少弹性 易被大冰晶刺破或胀破 细胞破裂损伤 解冻后组织软化流水 冻结速度过快时 如液氮超急速冻结个体较大的食品时 产生的冻结膨胀压较大 易产生破裂 故液氮不易冻结5 10mm以上的大个体食品 速冻荔枝易产生裂果 2020 2 27 气体膨胀 组织细胞中溶解于液体中的微量气体在液体结冰时发生游离 体积增加数百倍 损伤细胞和组织 引起质地的改变 2020 2 27 防止冻结物理性变化的方法 快速冻结以形成数量多体积小的冰晶体 且使水分在细胞内原位冻结 使冰晶体分布均匀 避免组织损伤 如速冻番茄 细胞内 外的冰晶体小 原生质紧贴细胞壁阻止水分外移 微小的冰晶体没有造成细胞伤害 2020 2 27 2020 2 27 蛋白质变性 食品中的结合水与蛋白质 淀粉结合 冻结时水分离出来结冰 若缓慢冻结 冰晶体主要在细胞间隙形成 胞内水分外移 蛋白质分子失去结合水 分子受压凝集 结构破坏 或无机盐浓缩产生盐析作用使蛋白质变性 水产品中的脂肪在磷脂酶作用下水解成不稳定的游离脂肪酸 其氧化产物醛 酮促使蛋白质变性 解冻后组织解体 质地软化 流出汁液 风味下降 2020 2 27 变色 有褐变 黑色 退色 原因 美拉德反应 如鳕鱼肉中的核酸类物质反应生成核糖 再与氨基化合物反应发生褐变 酪氨酸酶的氧化造成虾的黑变 肌肉的肌红蛋白与氧作用变色 2020 2 27 3 3食品常用的冻结方法 低温快速冷冻食品是食品冷冻技术发展的总趋势 结晶小 质地好 解冻后可塑性大 不会导致细胞受损 冻结方法的分类方式有多种 按冻结介质及与食品接触的状况 食品冻结分以下为两类 2020 2 27 2020 2 27 低温静止空气冻结 以空气作冻结介质 如冰箱 一般作成管架式 把蒸发器做成搁架 其上放冷冻原料 靠空气自然对流及有一定接触面 贴近管架 进行交换 最早使用的冻结方式 优点 对食品无害 成本低 易机械化 缺点 静止空气的热导率低 自然对流速度低 冻结时间长 约10小时左右 效率低 劳动强度大 2020 2 27 2020 2 27 送风冻结装置 P77 增大风速使原料的表面传热系数提高 提高冻结速度 风速1 5m s 1 冻结速度提高1倍 风速5m s 1 提高4倍 优点 送风使冻结速度加快 产品表面形成冰层 水分蒸发慢 减少干耗 缺点 送风加速产品的干耗 2020 2 27 2020 2 27 强风冻结装置 使用强大风机 冷风速度3 5m s 1以上 2020 2 27 隧道式强风冻结 以轨道小推车或吊挂笼传送 一般以逆向送入冷风 或用各种形式的导向板造成不同风向 隧道式强风冻结 以轨道小推车或吊挂笼传送 一般以逆向送入冷风 或用各种形式的导向板造成不同风向 2020 2 27 传送带式强风冻结 多用不锈钢网状输送带 原料在传送带上冻结 冷风的流向可与原料平行 垂直 顺向 逆向 侧向等 传送带速度可根据冻结时间调节 在传送带底部与一冷冻板 蒸发器 相贴 上部有风机 螺旋带式连续冻结装置 中间是一大转筒 传送带围绕筒形呈多层螺旋状 逐渐将原料向上传送 冷风由上部吹下 下部排出并循环 冷风与冻品呈逆向对流换热 原料由下部送入上部传出 完成冻结 2020 2 27 链带形成传送装置 上挂托盘可以脱缷 托盘在最下层进入 呈S型旋转上升 至最上层时再逐级旋转下降 至最下层送出托盘 完成整个冻结过程 装置内以多台风机侧向送入冷风 这类形式的冻结装置 一般用于冻结厚度为2 5 4cm的产品 在40min左右能冻至 18 可连续生产 效率高通风性强 适用于果蔬加工 2020 2 27 悬浮式 也称流态床 冻结装置 用不锈钢网状传送带 以多台强大风机自下向上吹出高速冷风把原料吹起 风速6 8m s 1以上 使其在网状传送带上形成悬浮状态 被急速冻结 3 15min使食品冻结至 18 2020 2 27 优点 悬浮式 也称流态床 冻结 生产率高 效果好 自动化程度高 缺点 冻品悬浮需很大的气流 故原料的大小受限制 颗粒状 小片状 短段状的原料较好 悬浮式冻结时 由于传送带的带动 原料向前移动 在彼次不粘结成堆的情况下完成冻结 又称为 单体速冻 简称IQF 这是目前大多数颗粒状或切分的果蔬加工采用的一种速冻形式 2020 2 27 接触冻结装置 如平板冻结机 由铁合金或钢制成空心平板 或板内配蒸发管 制冷剂以空心板为通路从其中蒸发通过 原料放在板面上 即与冷却面接触 用多块平板组装而成 原料夹在两板之间被上下两个冷却面吸热 特点 原料应扁平 厚度有限制 多应用于水产品鱼 虾等 传热效果好 不需配置风机 冻结速度快 厚6 8cm的食品2 4小时即可冻好 热交换效率高 2020 2 27 补充 我国大型水产冷库的水产品冻结 大多采用以下两种 隧道式送风冻结装置 用隔热材料做成一条隔热隧道 在隧道内设一吊轨 鱼盘放在可沿吊轨滑动的吊笼车上 送入隧道冻结 风机安装于上部 冷风以3 4m s的速度在隧道内循环 平板冻结器 适用于水产品 肉类 禽类及其它小包装食品 蒸发板用高强度铝镁合金制作 箱体的保温用硬质聚氨酯整体发泡 框门安装电热防冻装置 2020 2 27 2020 2 27 3 3 2直接冻结装置 方法 多采用浸渍冻结装置 用高浓度低温盐水 冰点降到 50 左右 浸渍原料 原料与冷媒接触 传热系数高 速冻快 只适于水产品 不适于果蔬 也可用液氮 196 和液态CO2 78 9 做制冷介质浸渍产品 浪费介质 适用范围 小批量生产 新产品开发 季节性生产 临时的超负荷状况 2020 2 27 3 3食品常用的冻结方法 食品的冻结方法和工艺因食品的品种 块形 厚度而不同 一般先冻结后包装 冻藏 且要预处理 如蔬菜类进行热烫处理 钝化酶的活性 预处理的原料预冷至0 再冻结 冻结调理食品要经调理工序 2020 2 27 补充 调理食品 调理食品在英国称 Preparedfoods 是 经过洗 切或其他预处理 可直接进行烹饪的预制食品 预加工食品 在日本称 Processfoods 即加工食品 是指以农产 畜禽 水产品等为主要原料 经前处理及配制加工后 采用速冻工艺 并在冻结状态下储存 运输销售的包装食品 2020 2 27 补充 速冻果蔬 速冻果蔬 速冻温度在 30 35 风速在3 5m s 1 以最短时间通过最大冰晶体生成区 中心温度尽快达到 15 18 的果蔬 90 以上的水分在原来位置上结成细小的冰晶 速冻装置以螺旋式 链带 连续速冻器或流态床速冻器为主 2020 2 27 补充 速冻食品 速冻食品 采用新鲜原料 经过适当的前处理 在 25 以下 15分钟以内急速冷冻 再经过包装 在 18 以下的连贯低温条件下送抵消费点的低温食品 速冻食品完全以低温来保持食品原来的品质 不需借助任何防腐剂或添加物 速冻食品味美 新鲜 方便 快捷 健康 卫生 2020 2 27 第2章食品的低温保藏 1食品低温保藏原理2食品的冷却和冷藏3食品的冻结4食品的冻藏5食品的解冻 2020 2 27 4食品的冻藏 4 1冻结食品的包装4 2冻结食品的储藏4 3食品在冻藏过程中的质量变化4 4冻结食品的TTT概念 2020 2 27 4 1冻结食品的包装 速冻产品大多先冻结后包装 易破碎的可先包装后冻结 冻结食品包装的意义 控制冻结食品在长期储藏中发生的冰晶升华 即水分由固体冰蒸发而成干燥状态 防止食品长期储藏接触空气而氧化变色 便于运输 销售和食用 防止污染 保持产品卫生 2020 2 27 包装前的工作 质量检查 微生物指标检测 筛选 包装材料的种类 纸 玻璃纸 聚乙烯薄膜及铝箔等 近年来已开发出直接在微波炉内加热或烹调且安全性能高的微波冷冻食品包装材料 外包装多用纸箱 每件重10 15kg 低温下分装 包装材料特点 耐低温 耐高温 能减少干耗 氧化 污染 透气性低 2020 2 27 4食品的冻藏 4 1冻结食品的包装4 2冻结食品的储藏4 3食品在冻藏过程中的质量变化4 4冻结食品的TTT概念 2020 2 27 冻储注意事项 贮于 18 冷库内 温度稳定 减少波动 不应与有异味的食品混藏 最好用专库储存 一般用双级压缩制冷系统降温 速冻产品的冻藏期达10 12个月 最多达2年 冻品的流通 应有制冷及保温装置的汽车 火车 船 集装箱专用设备 运输时间长的要控制在 18 以下 一般为 15 销售应有低温货架与货柜 即整个过程应采用冷链流通系统 冷链流通系统模式 2020 2 27 4食品的冻藏 4 1冻结食品的包装4 2冻结食品的储藏4 3食品在冻藏过程中的质量变化4 4冻结食品的TTT概念 2020 2 27 2020 2 27 冰晶的成长和重结晶 冻藏时 未冻结的水分及微小冰晶移动至大冰晶并与之结合 或互相聚合成大冰晶 此过程很慢 但温度波动会促进这样的移动 尤其细胞间隙中大冰晶成长加快 即重结晶现象 结果是组织机械伤 产品流汁 防止措施 采用快速冻结法 使水分在原来的位置冻结 保持冻藏温度稳定 避免贮温波动 一般冻品在 2 4 即会发生重结晶 2020 2 27 2020 2 27 干耗 食品在冷却 冷藏 冻结 冻藏的过程中 因水分蒸发或冰晶升华 造成食品的重量减少的现象 冻结食品的干耗 冻藏中因温度的变化造成水蒸气压差 出现冰结晶的升华引起表面干燥 质量减少 冻藏时间过长 干耗更为突出 2020 2 27 影响干耗的因素 冻藏库的隔热效果差 外界传入热量多 冻藏库空气温度变动剧烈 空气冷却器蒸发管表面温度与冻藏库内空气温度间的温差太大 收储了品温较高的冻结食品 冻藏库内空气流动速度太快等 减少干耗的措施 保持冻藏低温 减少温差 增大相对湿度 加强冻藏食品的密封包装或给食品镀冰衣 2020 2 27 2020 2 27 冻结烧 是冻结食品在冻藏过程中脂肪氧化酸败和羰氨反应所引起的结果 不仅使食品产生哈喇味 且发生黄褐色的变化 感官 风味 营养价值都变差 随冻结食品的冰晶升华而加剧 产生的原因 冰晶升华使食品表面水分下降 以至深部冰晶升华造成质量损失 同时形成微孔 增加了食品与氧气的接触面积而引起酸败 酸败产物含有羰基 再与蛋白质 氨基酸发生羰氨反应 导致冻结烧 2020 2 27 4 3 3冻结烧 家畜肉脂肪稳定 不易产生冻结烧 禽类脂肪的稳定性稍差 鱼类最易发生冻结烧 防止冻结烧的措施 采用较低的冻藏温度 一般不高于 18 镀冰衣或密封包装等隔氧措施均可防止冻结烧的发生 2020 2 27 2020 2 27 化学变化 主要有蛋白质变性 变色 变味等 产生的原因 蛋白质变性与水分结冰 盐析有关 变色 变味均与氧的存在和酶的活性相关 如脂肪含量丰富的带鱼 沙丁鱼的褐变 主要原因是不饱和脂肪酸氧化产生游离基 加快了油脂的氧化酸败 生成中间产物 使鱼类变黄色变味 肉的褐变是肌红蛋白或血红蛋白氧化成氧化肌红蛋白或氧化血红蛋白 2020 2 27 2020 2 27 再如箭鱼的绿变 原因是肉类鲜度降低时产生硫化氢 与血液中的血红蛋白 肌肉中的肌红蛋白发生反应 生成绿色的硫血红蛋白和硫肌红蛋白 失去了商品价值 虾的黑变 原因是多酚氧化酶使酪氨酸产生黑色素 多酚氧化酶在虾的血液中活性最大 防止措施是洗去血液 去除内脏 用热钝化酶的活性 真空包装 用抗氧化剂浸渍后冻结 2020 2 27 果蔬的退色 因叶绿素酶 加热的作用 叶绿素形成脱镁叶绿素 绿色减退 在漂烫液中加入碳酸钠对保色有一定的效果 防止果蔬化学变化的措施 冻结前热烫或化学处理等方法将酶破坏或抑制 蔬菜一般热烫 也可用硫处理或加入抗坏血酸作抗氧化剂减少氧化 或加入糖浆减少与氧接触的机会 保护产品的风味和减少氧化 2020 2 27 2020 2 27 汁液流失 冻品解冻时会产生大量流失液 带走营养成分 也影响风味 食品质量下降 原因 蛋白质变性失掉对水的亲和力 水分不能再与之重新结合 组织受到损伤 流失液产生率是评定速冻食品质量之一 2020 2 27 4食品的冻藏 4 1冻结食品的包装4 2冻结食品的储藏4 3食品在冻藏过程中的质量变化4 4冻结食品的TTT概念 2020 2 27 4 4冻结食品的TTT概念 冷冻食品的质量优劣由早期质量和最终质量来决定 早期质量 是生产厂家出货时的质量 受 PPP 的影响 产品原料 productofinitialquality 的种类 成熟度和新鲜度 冻结加工 processingmethod 包括冻结前的预处理 速冻条件 包装 package 等因素 2020 2 27 最终质量 是食品到达消费者手里的质量 受 TTT 的影响 TTT概念 是指速冻食品在生产 储藏及流通各环节中 经历的时间 time 经受的温度 temperarure 对其品质的容许限度 tolerance 有决定性的影响 即食品的最终质量取决于储运温度 冻结时间和冻藏期的长短 2020 2 27 冷冻食品的TTT研究中 常用的是感官评价配合理化指标测定 冷冻食品的品质评定实验 把初期品质优良的冻结食品放在不同的温度下 并与放在 40 冻藏的对照品相比较 随着时间的推移 在各种温度下的冷冻食品其品质逐渐下降 与 40 冻藏的对照品比较 终有一天会产生差异 2020 2 27 品质评定方法 由熟练掌握品质评定标准的成员组成感觉鉴定小组进行鉴定 采用三样两同鉴别法 感官鉴定小组对食品的香味 肉质 色泽 形状等进行评分 也进行理化检测 高品质冻藏期或高品质寿命 highqualitylife HQL 即70 的评定人员能识别两者之间的品质差异时 冻结食品所经历的时间 2020 2 27 实用冻藏期 PSL 对冻结食品的评定降低到不失去商品价值为标准的食品冻藏期 HQL和PSL的长短由冻结食品在流通环节中所经历的品温决定 品温越低 PSL和HQL的时间越长 即冻结食品的耐储藏性受经历时间和品温的影响 2020 2 27 4 4 2TTT的计算 某食品在某冻结温度下高品质冻藏期或优质保持期 HQL 的天数为t 由感官评价感知食品品质开始变化的品质下降值设为1 0 每天的品质下降量q为 2020 2 27 如品温在 18 时 冻结猪肉的HQL天数是300天 每天的品质下降量为 q 1 0 300 0 003q值越大 品质越易变化 冷冻食品的优质保质期和实用冻藏期均可由反复实验获得 多脂肪鱼 TTT曲线 储藏温度与冻藏期之间的关系曲线 青豆和草莓 实用贮藏期 月 30 20 10 贮藏温度 1 2 3 6 9 冷冻食品的TTT曲线 18 24 36 12 2020 2 27 TTT计算法 记录食品在流通过程中所经历的温度和时间 根据TTT曲线按顺序算出各阶段的品质下降值 再确定冻结食品品质的方法 食品在各阶段的品质下降量为Q Q q 天数最终品质下降量为各阶段的品质下降q的合计值Q 该值小于1 0 品质未由感觉评价感知 为优良 Q大于1 0 感官评价感知品质明显变化 品质低劣 生产地冻藏 Q 0 0017 300 0 51输运期间 Q 0 011 3 0 033消费地冻藏 Q 0 004 50 0