第二章食品低温保藏.ppt

第二章食品低温保藏 食品保藏原理 低温防腐的基本原理食品冷藏食品冻藏 内容提要 食品的低温保藏是利用低温技术将食品温度降低并维持在低温 冷却或冷冻状态 以阻止或延缓它们的腐败变质 从而使食品的长途保鲜运输和保鲜贮藏成为可能 目前世界冷冻食品总产量已经超过6000万吨 品种已达3500种左右 发达国家的冷冻食品已形成规模化的工业生产 在市场上普及 成为消费者生活中不可缺少的食品 食品低温保藏的种类和一般工艺 食品低温保藏的种类冷藏 coldstorage 温度范围 15 2 食品的贮期 几小时 十几天其中 15 2 多用于植物性食品2 2 多用于动物性食品冻藏 frozenstorage 温度范围 2 30 食品的贮期 十几天 几百天 常用4 8 常用 18 低温保藏的一般工艺 食品物料 前处理 冷却或冻结 冷藏或冻藏 回热或解冻 食品低温保藏技术的发展 食品低温保藏技术的历史 利用低温保藏食品的开始 历史悠久现代低温保藏的发展 随人工制冷技术的出现而发展目前状况 我国目前冷冻食品的生产水平仍不高 但发展前景很好冷冻食品发展 种类 速冻果蔬 速冻肉类 速冻水产品 速冻调理食品 速冻包点 速冻乳品等 50 60年代发展起来的新型加工食品 70年代迅速发展 80年代普及 90年代 跃居加工食品榜首 1000多年前人们就采用天然冰雪贮藏食品 19世纪上半纪冷冻机的出现 人工冷源开始取代天然冷源 19世纪至今 用冷冻机直接冻结食品和冷藏食品 食品的冷藏如今已发展成一门科学技术了 食品冷藏的目的 控制m的生长 繁殖抑制食品中酶的活性控制非酶因素引起的化学反应速率延长食品的保藏期保持食品的品质 第一节低温防腐的基本原理 低温导致酶的活性降低一般 18 以下才能比较有效地抑制酶的活性 但不能使酶失活 温度回升后 酶的活性会重新恢复 甚至活性比冷冻前还高 故低温处理前需进行灭酶处理 酶的耐低温性与酶的种类有关来自动物性食品原料的酶耐低温性较差 来自植物性食品原料的酶较耐低温性 一 低温对酶的影响 任何微生物都有一定正常生长和繁殖的温度范围 温度越低 它们的活动能力也越弱 二 低温对微生物的影响 温度下降 酶活性随之下降 物质代谢减缓 微生物的生长繁殖就随之减慢 由于各种生化反应的温度系数不同 降温破坏了原来的协调一致性 影响微生物的生活机能 降温时 微生物细胞内原生质粘度增加 胶体吸水性下降 蛋白质分散度改变 还可能导致不可逆性蛋白质凝固 从而破坏正常代谢 冷冻时介质中冰晶体的形成会促使细胞内原生质或胶体脱水 对细胞产生机械性破坏作用 还促使蛋白质变性 影响微生物低温下活性下降的因素温度降温速率水分存在状态食品成分ph 影响微生物低温致死的因素 1 温度冰点以上 微生物仍然具有一定的生长繁殖能力 虽然只有部分能适应低温的微生物和嗜冷菌逐渐增长 但最后也会导致食品变质 8 12 尤其 2 5 冻结温度 微生物的活动会受到抑制或几乎全部死亡 当温度急剧下降到 20 30 时 所有生化变化和胶体变性几乎完全处于停顿状态 影响微生物低温致死的因素 2 降温速度冻结前 降温越快 微生物的死亡率越大冻结时 缓冻将导致大量微生物死亡 而速冻则相反 影响微生物低温致死的因素 3 介质低ph值的介质会加速微生物的死亡 而糖 盐 蛋白质 胶体 脂肪对微生物则有保护作用 4 贮存期低温贮藏时微生物一般随贮存期的增长而减少 但贮藏温度越低 减少量越少 有时甚至没减少 贮藏初期微生物减少量最大 其后死亡率下降 结合状态和过冷状态急速冷却时 如果水分能迅速转化成过冷状态 避免结晶形成固态玻璃体 就有可能避免因介质内水分结冰所遭受的破坏作用微生物细胞内原生质含有大量结合水分时 介质极易进入过冷状态 不再形成冰晶体 有利于保持细胞内胶体稳定性 冷藏是将食品温度降低到略高于冻结点 而不冻结的一种食品保藏方法 冷藏温度一般为 2 15 而4 8 为常用的冷藏温度 此冷藏温度的冷库通常称为高温库 冷藏技术与其他操作结合 使很多制品以其新鲜 方便在食品消费中占一席之地 第二节食品冷藏 冷藏适当 在一定的贮期内 对食品的风味 质地 营养价值等不良影响很小 比其他保藏手段带来的不良影响小 对大多数食品 冷藏是一种效果较弱的保藏技术 易腐食品如成熟番茄的贮藏期为7 10天 耐藏食品的可长达6 8个月 植物性物料的特性 组织脆弱 易受机械伤 含水量高 冷藏时易萎缩 营养成分丰富 易被微生物利用而腐烂变质 具有呼吸作用 有一定的天然抗病性和耐贮藏性等特点 采收后继续成熟 一般采收后 冷藏前食品物料的成熟度愈低 贮藏时间愈长 一 冷藏食品物料的选择和前处理 动物性物料的特性含水量也较高 营养成分丰富 易被微生物利用 没有呼吸作用 但仍有生理生化反应进行 动物性食品物料也会有一 成熟 过程 肉胴体会由热鲜肉 僵直肉 解僵肉 一般应选择动物屠宰或捕获后的新鲜状态进行冷藏 其它类食品物料的特性一般没有上述植物性和动物性食品物料的生理生化变化 对于这些食品物料应尽量选择新鲜 污染程度低的作为冷藏的原料 前处理食品物料冷藏前的处理对保证冷藏食品的质量非常重要 通常的前处理种类包括 挑选去杂 清洗 分级和包装等 植物性去杂草 杂叶 果梗 腐叶和烂果等 根据大小 成熟度等进行的分级 适当的包装 动物性清洗去血污 鱼类体表的粘液及其它污染物 切分成较小的个体 鲜乳本身具有抗菌特性 但这种抗菌效果与鲜乳挤出时的微生物污染程度 冷却 冷藏有关鲜蛋一定程度的净化 但不损害原蛋表面保护膜 挤乳时严格遵守卫生制度 挤出的鲜乳迅速冷却 冷藏温度低一些等 二 食品的冷却 冷却是将食品温度降低到高于冻结点的预期温度 应在植物性食品物料采收后 动物性物料屠宰或捕获后尽快地冷却 冷却的速度也应尽可能快 1 冷却方法强制空气冷却法真空冷却法接触式冷却法 水冷却法冰冷却蒸发冷却法 又称为预冷 1 强制空气冷却法 降温后的冷空气作为冷却介质流经食品时吸取其热量 促使其降温的方法称为空气冷却法 应用最广泛的冷却方法 在应用空气冷却时 主要的空气参数是温度 速度和相对湿度 强制空气冷却法 温度视食品的具体要求而定 相对湿度因种类 是否有包装而异 风速一般1 5 5 0m s 冷空气降温方法 机械制冷 冰冷 2 真空冷却法 低压下常温的水会迅速汽化 同时带走大量的蒸发热 不管何种产品 水分蒸发1 可使食品自身温度降低5 许多产品可预先进行湿润 特别是初温较高的产品 这种方法主要用于叶类蔬菜和蘑菇 某些水果和甜玉米 这种方法是目前所有冷却方法中最迅速的 10 15s 利用冷水 冰块与食品接触 3 接触式冷却法 水冷却法 通过低温水将需要冷却的食品冷却到指定温度 比空气冷却有一些重要的优点 接触均匀 传热快 大多数产品不允许用冷水冷却 因为外观会受到损害 同时冷却后难以贮藏 冷却水中的微生物可以通过加杀菌剂进行控制 冷水冷却通常用于禽类 鱼类 某些果蔬 需要有一定的包装 冰冷却法 靠冰的融解潜热来降低食品物料的温度 用冰直接接触 从产品中取走热量 除了有高冷却速度外 融冰可一直使产品表面保持湿润 该法常用于冷却鱼 叶类蔬菜和一些水果 令干燥空气在湿润的食品表面上通过而使之冷却的简单过程 适用于相对湿度较低的场合 而且必须使用优质水 有节能的优点 4 蒸发冷却法 表常用冷却方法的一般使用范围 不同食品物料的冷藏技术果蔬的冷却和冷藏果蔬的冷却 常采用空气冷却法 冷水冷却法和真空冷却法 果蔬的冷藏 完成冷却的果蔬可以进入冷藏库 其工艺条件根据不同的果蔬种类而异 空气流速0 5m s 冷水温度0 3 冷却速度快 干耗小适用于根菜类和较硬的果蔬 真空冷却法多用于表面积较大的叶菜类 三 食品的冷藏 肉类的冷却和冷藏肉类的冷却 常采用吊挂在空气中冷却 肉类的冷藏 肉类冷却后应迅速进入冷藏库 冷藏藏的温度控制在 1 1 空气相对湿度85 90 鱼类的冷却和冷藏一般采用冰冷却法和水冷却法 采用层冰层鱼法 冰冷却法一般只能将鱼体温度冷却到1 左右 冷却鱼的贮藏期一般为 淡水鱼8 10d 海水鱼10 15d 冷海水温度 2 1 水流速度0 5m s 冷海水中盐的浓度2 3g l 鱼与海水比例7 3 其他食品物料的冷却和冷藏鲜乳水池冷却 冷却罐及浸没式冷却器 牧场多现代乳品厂均采用封闭式板式冷却器进行鲜乳的冷却 鲜蛋冷却一般采用空气冷却法 冷却间空气相对湿度75 85 空气流速0 3 0 5m s 冷却过程在24h内完成 鲜蛋开始冷却时 空气温度与蛋体温度不要相差太大 一般低于蛋体2 3 四 食品冷藏时的品质变化 食品在冷却冷藏时 由于动植物性食品及加工制品的性质不同 组成成分不同 发生的变化也不一样 其变化程度与冷却方法 冷却温度 食品的种类 成分等都有关 除了肉类在冷却贮藏过程中的成熟作用外 其他变化均会使食品的品质下降 当然采取一定的措施可以减缓变化速度 1 水分蒸发食品表面的蒸汽压高于冷藏空气介质的蒸汽压 表面水分蒸发 出现干燥现象 食品中水分减少后 造成重量损失 使水果 蔬菜类食品失去新鲜饱满的外观 为了减少果蔬冷却时的水分蒸发作用 应根据其各自的水分蒸发特性 控制其适宜的冷藏条件 果蔬的水分蒸发特性 肉类水分蒸发的量与冷却贮藏室的空气温度 湿度及流速有关 还与肉的种类 单位重量表面积的大小 表面形状 脂肪含量有关 肉类会在冷藏过程中产生表面干化层 加剧脂肪的氧化 2 低温冷害与寒冷收缩冷却贮藏时 有些果蔬的温度虽然在冻结点以上 但当贮藏温度低于某一温度界限时 果蔬的正常生理机能受到障碍 失去平衡 冷害最明显的症状是在表皮出现软化斑点和心部变色 像鸭梨的黑心病 马铃薯的发甜现象都是低温伤害 果蔬冷害的界限温度和症状 低温冷害与寒冷收缩一般来说 产地在热带 亚热带的水果 蔬菜容易发生冷害 有些水果 蔬菜在外观上看不出冷害的症状 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 有时候为了吃冷的果蔬 短时间放入冷藏库内 即使在界限温度以下 也不会出现冷害 因为果蔬冷害的出现还需要一定的时间 低温冷害与寒冷收缩寒冷收缩是畜禽屠宰后在未出现僵直前快速冷却造成的 寒冷收缩后的肉经成熟阶段也不能充分软化 肉质变差 3 成分变化冷却贮藏过程中食品中的油脂会发生水解 脂肪酸氧化 聚合等复杂变化 同时食品风味变差 味道恶化 出现变色 酸败 发粘等现象 这种变化进行得严重时称之为 油烧 淀粉老化 果实糖分 果胶增加 质地软化多汁 鱼 肉类发生成熟作用 使得其氨基酸含量增加 肉质软化 4 移臭具有强烈香或臭味的食品冷藏在一起发生串味 使食品原有风味发生变化 另外 冷库中还有一种特殊的臭味 俗称冷库臭 也会移给食品 第三节食品的冻藏 食品冻藏是将食品冻结并在此状态下贮藏的方法 常用的贮藏温度为 2 30 18 为最适温度 冻藏适用于长期贮藏 短的可达数日 长的以年计 冻藏食品需解冻后才能食用 一 食品的冻结 1 冻结食品物料的前处理1 热烫 蔬菜类食品 杀青 2 加糖 水果类3 加盐 肉类 水产品4 浓缩 乳类 果汁等5 加抗氧化剂处理 水产品6 冰衣处理 包装作用7 包装 防止氧化 水分蒸发和微生物污染 1 冻结点和低共熔点 冻结的时候 先是部分水分首先形成冰结晶 使剩余溶液的浓度增大 剩余溶液浓度的增大又导致溶液的冻结点进一步降低 如果想使剩余溶液冻结 就必须继续提供低温环境 直至所有的水分都冻结 此时 溶液中的溶质 溶剂水达到共同固化 这一状态被称为低共熔点或冰盐冻结点 2 食品冻结过程的基本规律 纯水冻结 冰点是固定不变的 食品冻结点随水分冻结量的增加 不断下降 少量未冻结的高浓度溶液只有温度降低到低共熔点时 才会全部凝结成固体 食品的低共熔点大约为 55 65 左右 冻藏温度一般仅 18 左右 故冻藏食品中的水分实际上并未完全凝结固化 2 冻结过程和冻结曲线 冻结过程食品物料的冻结过程是指食品物料降温到完全冻结的整个过程 冻结曲线冻结曲线 freezingcurve 就是描述冻结过程中食品物料的温度随时间变化的曲线 图纯水的冻结曲线 水从初温t1开始降温 达到水的过冷点s 由于冰结晶开始形成 释放的相变潜热使水的温度迅速回升到冻结点t2 然后水在这种不断除去相变潜热的平衡的条件下 继续形成冰结晶 温度保持在平衡冻结温度 形成一结晶平衡带 当全部水被冻结后 冰以较快速降温 达到最终温度t3 图3 4蔗糖溶液的冻结曲线 冻结曲线初阶段 初温到冻结点 放出显热 数量小 温差大 故降温快 曲线陡 中阶段 冰结晶最大生成带 1 5 放出结冰潜热 数量最大 故降温慢 曲线平坦 终阶段 显热 潜热同时放出 由于数量不大 故降温较快 但曲线不及初始曲线陡 3 冻结速率 指食品物料内某点的温度下降速率或冰峰的前进速率表示方法时间 温度 热中心温度 1 5 30min冰峰前进速率 单位时间内 5 的冻结层从食品表面向内部延伸的距离 cm h国际制冷协会iir定义 食品表面与中心温度点间的最短距离与食品表面达到0 后食品中心温度降至比食品冰点 开始冻结温度 低10 所需时间之比 3 冻结方法 1 空气冻结法 airfreezing 静止空气冻结法 冻结室的温度一般是 40 18 常用 23 29 鼓风冻结法 冻结室内空气温度一般为 46 29 空气流速10 15m s小车隧道冻结法 温度一般在 45 35 空气流速在2 3m s 低温空气基本处于静止状态 实际上仍以对流方式进行循环 目前唯一的缓慢冻结方法 利用低温和空气高速流动 促使食品快速散热 以达到迅速冻结的要求 冻结方法 2 间接接触冻结法金属板接触冷冻金属板由钢或铝合金制成 板内配有蒸发管和制冷通路 冻结效率跟金属板与食品物料之间的接触状态有关 外形规整的食品物料由于和金属板接触较为紧密 冻结效果好 把食品放在由制冷剂冷却的板 盘 带或其他冷壁上 与冷壁直接接触 但与制冷剂间接接触 3 直接接触冻结法液体冻结法严格的说 空气冻结法也是一种直接接触冻结法 这里所指的直接接触冻结法实际上是指除空气以外 用载冷剂或制冷剂直接喷淋或浸泡需冻结的食品物料 由于载冷剂和制冷剂直接与食品物料相接触 要求他们无毒 纯净 无异味和异样气体 无外来色泽和漂白作用 不易燃 不易爆等 和食品接触后 不能改变食品物料原有的成分和性质 冻结方法 二 食品的冻结保藏 1 冻结速率的选择一般认为 速冻食品的质量高于缓冻食品 至于多大的冻结速率才是速冻 目前尚没有统一的概念 实际应用中多以食品类型或设备性能划分 冻结速率与冻结方法 食品物料种类 大小 包装情况相关 一般认为冻结时食品物料从常温冻至中心温度低于 18 果蔬类不超过30min 肉类不超过6h为速冻 冰结晶形成原因主要原因是冻结初期 细胞间隙的水分已冻结成冰 细胞内的水分因冻结点低而仍保持液态 在两者蒸汽压的推动下 细胞内的水分通过细胞膜扩散到细胞间隙中 缓冻 大部分水冻结于细胞间隙内 形成巨大的冰晶体 速冻 由于冰晶体形成速度大于水的扩散速度 冰结晶就会均匀而细小地分布在细胞内和细胞间隙中 防止冰结晶的成长采用快速降温冻结方式 让食品中90 水分在冻结过程中来不及移动 就形成极微细大小均匀的冰晶 冻结温度低 提高了食品的冻结率 冻藏温度尽量低 少变动 特别是要避免高于 18 以上的温度变化 食品中的残留的液相减少 从而减少冻结贮藏中冰结晶的长大 冻结速度与结晶冰形状之间的关系 2 冻藏的温度与冻藏的时间冻藏温度的选择主要考虑食品物料的品质因素和经济成本等因素 10 以下 才能有效地抑制微生物的生长繁殖 而要有效控制酶反应 温度必须降低到 18 以下 一般认为 12 是食品冻藏的安全温度 18 以下则能更好地保持食品的品质 目前国内外大多数的食品冻藏温度都在 18 以下 常见的范围在 18 35 冻藏温度愈低 冻藏所需的费用愈高 3 冷冻链和ttt概念冷冻链 coldchain 是指从食冻藏品的生产 运输 贮藏 销售等环节组成的完整的链状体系 ttt是指时间 温度 品质耐性相对品质的允许时间与温度的程度 用以衡量在冷冻链的不同环节中不同温度下食品品质的耐性 根据不同环节 条件下冻藏食品品质的下降情况 确定食品在冷冻链中的贮藏期限 time temperature tolerance 根据冷链中的ttt原则 通过计算指出食品物料是否超出允许的贮藏期限 4 食品冻藏时的变化冰结晶的生长和重结晶冻干害 干耗与冻灼脂类和蛋白质的变化其他 三 冷冻食品的解冻 回热 冷藏食品的温度回升至常温的过程 是冷却的逆过程 解冻 冻结食品的温度回升至冻