第四章-食品的低温保藏-201X.02ppt课件

1 第四章食品的低温保藏 主讲 黄略略 低温保藏 冷藏 冷冻 2 15 1 将温度在 2 15 的加工称为冷却或冷藏将温度在 1 以下的加工称为冻结或冻藏 根据低温保藏中食品物料是否冻结 冷藏 温度范围一般为 2 15 可分为2 15 cooling 和 2 2 chilling 两个温度段 植物性食品选择前者冷藏 动物性食品选择后者 4 8为常用冷藏温度 冻藏 一般冻藏温度范围 12 30 常用的温度为 18 4 1 冷藏食品 是将食品的温度降到接近冻结点 并在此温度下保藏的食品 降温处理过程称为冷却 2 冻藏食品 是将食品的温度降到低于冻结点的温度保藏的食品 因为食品中的水分发生了相变 其处理过程称为冻结 常见冷藏食品 常见冻藏食品 果蔬类 畜肉类 禽肉类 水产类 冷冻调理食品 调味配菜类 主食类 肉制品类 冷藏和冻藏食品的特点 易保藏原料应用范围广营养 方便 卫生发展迅速 本章主要内容大纲 概述食品低温保藏的原理食品的冷却与冷藏食品的冻结与冻藏食品的解冻 1 概述 世界发展史 公元1000多年前 有利用天然冰贮藏食品的文字记载冷冻食品的产生起源于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 1 概述 1860年 Carre 法 发明以氨为介质 以水为吸收剂的吸收式冷冻机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 1 概述 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 二战的军需 极大地促进了美国冷冻食品业的发展 战后 冷冻技术和配套设备不断改进 出现预制冷冻制品 耐热复合塑料薄膜包装袋和高质快速解冻复原加热设备 冷冻食品业成为方便食品和快餐业的支柱行业 1 概述 20世纪60年代 发达国家构成完整的冷链 冷冻食品进入超市 冷冻食品的品种迅猛增加 冷冻加工技术从整体冻结向小块或颗粒冻结发展 1 概述 中国发展史 我国在20世纪70年代 因外贸需要冷冻蔬菜 冷冻食品开始起步 80年代 家用冰箱和微波炉的普及 销售用冰柜和冷藏柜的使用 推动了冷冻食品的发展 出现冷冻面点 90年代 冷链初步形成 品种增加 风味特色产品和各种菜式 生产企业和产量大幅度增加 关于冷链 产品的生产 贮藏 运输 销售 消费 都在符合这种食品要求的低温条件下进行 第一节食品低温保藏原理 低温对反应速度的影响低温对微生物的影响低温对酶活性的影响 第一节食品低温保藏原理 一 低温对反应速度的影响根据Arrhenius方程 食品中各种生化反应的反应速率与温度呈指数关系 这种反应速率随温度的变化可用温度系数Q10表示 Q10表示温度每升高10 反应速度增加的倍数 对于大多数化学和生物反应 Q10在2 3之间 例子 假设Q10为2 5 当温度从30 降到10 时 食品中的化学和生物反应速度可以减少多少倍 事实上 温度范围不同 Q10不同 二 低温对微生物的影响 一 微生物对食品的破坏作用微生物在食品中生长的条件 水分 活度 冷藏 冷冻pH值预处理营养物不同食品中易生长的种类不同温度 低温可起到抑制微生物生长和促使部分微生物死亡的作用 一般认为 低温只是阻止微生物繁殖 不能彻底杀死微生物 与热处理不同 降到微生物最低生长温度后 在低温下 其死亡速度比在高温下要缓慢得多 一 低温与微生物的关系 通常食物致毒性菌在温度低于5 的环境中不易生长 也不产生毒素 但毒素一旦产生 不能用降低温度来使之失去活性 温度一旦恢复 微生物的繁殖也逐渐恢复 冻结前 降温越迅速 微生物的死亡率越高 在冻结点温度以下 降温缓慢将导致微生物大量死亡 降温迅速将导致较差的微生物致死效果 二 降温速度对微生物的影响 三 低温对微生物酶活性的影响 酶的作用效果因原料而异 低温可抑制酶的活性 但不能使其钝化 酶的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 在长期贮藏中 酶的作用仍可使食品变质 注意 在低温条件下具有活性的酶 脂酶 脂氧化酶 过氧化酶 组织蛋白酶 果胶水解酶等 脂酶 脂氧化酶的耐冷性强于细菌 第二节食品的冷却和冷藏 包括以下几个部分内容 冷却的目的冷却的方法气调贮藏食品冷藏时的变化影响冷藏的因素 问题 冷藏 冻藏的食品为什么要进行冷却 目的怎样进行冷却 方法如何控制冷藏的工艺条件 气调冷藏的原理与方法 原料及其处理 动物性原料及其处理 畜禽原料 植物性原料及其处理 水产原料 清洗 放血 分级 剖除内脏 适当包装 一 冷却的概念 为了保持食品良好品质及新鲜度 延长食品的贮藏期 所采取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降低到冰点以上 食品冷却的温度 不低于食品汁液的冰点 一般冷却后食品的温度为0 4 冷却时间 越短越好 冷却目的总结 转移生化反应热 阻止微生物繁殖 抑制酶的活性和呼吸作用 为后续加工提供合适的温度条件 举例 甜玉米糖分在贮藏过程中的损失情况 冷却的应用 1 果蔬食品的冷藏保鲜 冷却的应用 2 肉类食品冻结前的预冷 冷却的应用 3 分割肉的冷藏销售 冷却的应用 4 水产品的冷藏保鲜 二 冷却的方法 固体物料的冷却液体物料的冷却其它物料的冷却 1 固体物料的冷却 接触冰冷却空气冷却法水冷却法真空冷却法 1 接触冰冷却 利用冰块融化吸收相变热 降低食品的温度的方法 特点 简便易行 冷却后品温 0 可避免干耗 过程控制困难 适用范围水产品 某些果蔬 接触冰冷却的特点 冰融化吸收热量 冰水混合物 冷却能力大产品不存在水分损失 干耗 但制冰设备占地面积大 初投资高 一般只用于水产加工或冷藏运输 果菜类采用冰预冷 温度不易调节 容易造成冷害 温度也不易均匀 一般少用 冰的种类 淡水冰 海水冰操作要点 冰块碎 分布均匀 接触紧 及时排水适用 水产品 肉糜制造 冷藏运输 含义 降温后的冷空气作为冷却介质流经食品时吸取食品热量 从而使食品降温的方法 可控参数 空气的温度 相对湿度和流速主要应用 用于果蔬冷藏的高温库房肉类的冷却 2 空气冷却法 HoldingCooler 冷藏库 风冷运输 果蔬高温库房 压缩机风机制冷装置蒸发器库体 肉类的冷风冷却 例 冷鲜肉宰杀 降温至18 20 排酸 冷藏链 90min内 4 24h 空气冷却的特点 空气预冷方法简易 成本低 是早期普通的冷却方法 应用范围广 空气冷却适合于冷却果蔬 肉及其制品 蛋品 脂肪 乳制品 冷饮半制品及糖果等 冷却效率相对较低 容易造成食品表面失水 干耗 一次需12 24小时 易造成果菜表面干缩 3 水冷却法 含义 低温的水流过食品表面 使食品降温的方法 适用范围 家禽 水产 部分果蔬 罐头食品主要分为以下三种 浸水式喷雾式淋水式 浸水式 喷雾式 LiquidChiller 淋水式 淋水式 盐水冷却机组 LiquidBrineChiller 水冷法优点 冷却速度快使用方便水冷法缺点 溶出作用明显健康个体可能受到不健康个体的感染 4 真空冷却法 原理 利用低压下水的沸点低 部分水蒸发吸收大量热量 使食品温度迅速下降 真空冷却 真空冷却法特点 冷却速度非常快 成本相对较高 一般用于冷却高价值的叶菜和食用菌类 表面水分会有损失 可改善 真空预冷蔬菜 真空急速冷却机 真空急速冷却机是针对工厂化高温蒸煮食品生产 用于鱼 肉 家禽 主食 果蔬 面点 豆制品及其它需要不加防腐剂而保证货架期 食品从高温迅速冷却到常温或低温的高效能机械 真空急速冷却机同样适合于食品果肉层比较厚的油炸食品冷却加工处理 真空急速冷却机的优点 提高熟食制品质量 由于冷却时间短 可最大限度地避免食品物料在高温时产生的油脂氧化 淀粉糊化等反应 同时也极大限度地避免了高温食品物料在65 30 所产生的细菌繁提高熟食制品风味 基于真空浸漬的原理 可以使得食品外部因失水而浓缩的汤汁 调料调味品 很方便迅速地进入到食品内部中去 从而提高了食品的口 风 味 真空急速冷却机的缺点 工作原理的原则性缺陷真空急速冷却机不能冷却无水分的或水分很少的食品物料对于不能失水 又不能添加水分的一些食品物料也不适用对于纯液体的食品 会造成严重的飞溅和外溢造价高 一次性投资大 对食品物料品质或卫生安全要求档次低 以及产品附加值不高而食品货架 保鲜 期短的熟食制品厂家一般不适 采 用 2 液体物料的冷却 特点 间接冷却 不能直接接触产品 牛奶 啤酒 饮料 冰淇淋等冷却器 间歇式 连续式 大型鲜乳冷却装置 3 其它冷却方法 接触冷却低温接触冷却 三 气调贮藏 定义 食品原料在不同于周围大气的环境中贮藏 与冷藏结合使用才有意义 原理 通过适当降低环境空气中的O2分压和提高CO2分压 使果蔬产品和微生物的代谢活动收到抑制 从而延长贮藏时间 正常情况下的空气成分 氮气78 08 氧气20 96 氩气0 92 二氧化碳0 04 1 气调贮藏的生理基础 以果蔬的呼吸作用为例C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 2817kJC6H12O6 2CO2 2C2H5OH 117kJ 必须寻找平衡点 1 气调贮藏的生理基础 降低呼吸强度 推迟呼吸高峰 抑制乙烯的生成 延长贮藏期 若氧气过少 会产生厌氧呼吸 二氧化碳过多 会使原料中毒 1 气调贮藏的方法 改良气体贮藏控制气体贮藏包装贮藏法 1 改良气体贮藏 ModifiedAtmosphereStorage MAS 用一种固定的混合气体组成置换贮藏库内的空气 保藏过程中不再对气体的组成做任何控制 或仅定期放风 2 控制气体贮藏 ModifiedAtmosphereStorage MAS 保藏过程中实时监测环境气体成分 且根据需要 不断的控制和改善成分变化 气调冷藏库 5 1 气密门2 CO2吸收装置3 加热装置4 冷气出口5 冷风管6 呼吸袋7 气体分析装置8 冷风机9 制氮机或催化燃烧装置10 空气净化器 在短时间内 将密闭体系内的O2和CO2的含量调节到适宜的比例 并经常调节保持不变 3 包装贮藏法 生理包装 将原料放进聚乙烯袋内并密封 利用原料的呼吸作用和气体透过袋壁的活动 维持合适的贮藏环境 硅窗包装 用带有硅橡胶薄膜的厚质袋来包装原料 并密封 气体的交换只通过硅气窗进行 所以改变硅气窗的面积 就可以维持不同的气体环境 茶树菇气调贮藏的微结构 四 食品冷藏时的变化 1 水分蒸发食品在冷却及冷藏过程中 因为温湿度差而发生表面水分蒸发 水分蒸发不仅造成重量损失 俗称干耗 而且使果蔬类食品失去新鲜饱满的外观 减重达到5 时 果蔬会出现明显的凋萎肉类食品表面收缩硬化 形成干燥皮膜 变色鸡蛋因水分蒸发而造成气室增大 表4 22水果蔬菜的水分蒸发特性 2 冷害 在冷藏时 有些果蔬的品温虽然在冻结点以上 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 失去平衡的现象 称为冷害 表4 20水果蔬菜冷害的界限温度和症状 关于冷害 不同食品的冷害表现不同 同样遵守温度越低 贮藏性越好 但必须高于某个温度 需要在低于界限温度的环境中放置一段时间 才会出现冷害 3 串味 有些具有强烈刺激气味的食品 与其它食品一起存放时 易挥发的气味成分会吸附在其它食品上 例如 洋葱 大蒜等可以通过有效管理来解决 4 生化作用 在冷藏过程中 果蔬的呼吸作用和后熟作用仍在继续进行 机体内所含的成分也不断发生变化 对水果来说 一般淀粉 糖 酸 原果胶果胶果胶酸肉类在冷藏中的成熟作用 5 脂类的变化 冷藏过程中 食品中的油脂会发生水解 脂肪酸氧化 聚合等复杂的变化 使得食品的风味变差 味道恶化 出现变色 酸败 发粘等现象 6 淀粉老化 原淀粉在合适的温度下 在足够的水中吸水溶胀 形成糊状溶液 叫做淀粉糊化 在低温下 糊化淀粉分子经冷却重新排列 形成了高度晶化的不溶性淀粉分子 叫做淀粉老化 水分含量在30 60 的淀粉最容易老化 最容易发生老化的温度为2 4 当温度低于 20 或高于60 均不会发生淀粉老化 7 微生物增殖 低温可以减慢繁殖 但依然持续在繁殖 因此 必须控制冷藏前食品原料的微生物数量 8 寒冷收缩 五 影响冷藏的因素 温度空气相对湿度空气流速 1 温度 应根据具体的原料确定最适的贮藏温度 冷藏温度越接近原料的冻结温度 贮藏期越长 有冷害的除外 应严格控制冷藏室温度 尽量减少温度波动的幅度 2 空气相对湿度 若空气湿度过高 食品表面就会有水分冷凝 不仅容易发霉也容易腐烂 若湿度过低 则食品因水分迅速蒸发而发生萎蔫 冷藏时的适宜湿度 见书P141 水果 85 90 蔬菜 90 95 坚果 70 干燥制品 50 3 空气流速 为了保证冷藏室温度均匀性 要有一定的空气流速 但流速过大容易造成水分丧失较多 一般应保持最低速度的空气循环 带包装的食品不受空气相对湿度和空气流速的影响 第三节食品的冻结和冻藏 冻结点与冻结曲线冻结速度冻结过程中的玻璃化转变冻结方法 冻结与冻藏时食品品质的变化冻制品的包装冻结食品的 3P 和 3T 概念及计算影响冻藏的因素 1 冻结点与冻结曲线 冻结点 冰晶开始出现的温度水的冰点为0 但纯水并不在0 冻结 食品中的水不是纯水 冻结点比纯水更低 食品的冻结曲线 晶核形成A S过冷状态 S B释放潜热 冰晶成长B C大部分水分形成冰晶 达到终温C D溶质组分浓缩 冻结温度不断下降 达到终温时 食品中的水分并未全部冻结 食品的冻结率 定义 冻结终了时食品内水分的冻结量 又称结冰率K 100 1 TD TF TD 食品的冻结点TF 食品的冻结终了温度 温度 60 左右 食品内水分全部冻结 在 18 30 时 食品中绝大部分水分已冻结 在 18 冻结率接近95 酶及其它生化反应降低到可以接受的范围能够达到冻藏的要求 因此 一般来说 最适合的冻结和冻藏温度均为 18 2 冻结速度 最大冰晶生成带 指 1 5 的温度范围 大部分食品在此温度范围内约80 的水分形成冰晶 通俗地说 速冻就是以最快的速度通过最大冰晶生成带的冻结过程 冻结速度定量描述 以降温的时间区分 食品中心从 1 降到 5 所需的时间在30min以内的为速冻 以 5 冻结层推进的距离区分 0 1 h 1 h 5 h 20 h 慢速 中速 快速 以距离与时间之比区分 食品表面到中心点的最短距离L与食品表面达到0 后 至食品中心温度降到 11 所需的时间 之比 国际制冷协会对冻结速度的定义 冻结速度与冰晶分布 冻结速度快 则食品组织内冰层推进速度 I 大于水移动速度 W 冰晶的分布接近天然食品中液态水的分布情况 冰晶数量极多 呈针状结晶体 冻结速度慢 因细胞外溶液浓度较低 冰晶首先在细胞外产生 在蒸汽压差作用下 细胞内的水向细胞外移动 形成较大的冰晶 且分布不均匀 冻结速度对冰晶体大小的影响 冻结速度的影响因素 食品成分的影响食品的空隙率食品的含水率 含脂量非食品成分的影响冻品的厚度及块片大小介质的温度冻品的初温和终温 问题 对于确定的食品 缩短冻结时间可选择的途径 3 冻结过程中的玻璃化转变 玻璃态 食品比较稳定的状态黏流态 橡胶态 玻璃态玻璃化转变 橡胶态玻璃态玻璃化转变温度 Tg 采用示差扫描量热仪 DSC 进行Tg的测定 冻结前对原料的要求 前处理 果蔬食品热烫灭酶肉类食品对于牛肉等肉质口感变化大的肉类 须先冷藏进行成熟处理 再进行冷冻 4 冻结方法 按食品中热量的去除方式 冻结方式可分为以及它们的组合方式 如先经过低温处理 然后经机械制冷装置完成冻结过程 鼓风冻结 接触冻结 喷淋或浸渍冷冻 1 鼓风冻结 鼓风速冻室 利用高速流动的低温空气 促使食品快速散热迅速冻结的方法 a 静置式 b 半连续式 c 连续式 d 流化床冻结 单体冻结图片 水饺速冻 淋水 出冷冻隧道 2 接触冻结 为间接接触冻结 原料既可以是固体 也可以是液体 应用不如鼓风冻结广泛 主要分为 带式 板式和滚筒式 a 带式冻结 特点 食品层较薄连续运行干耗较少 b 板式冻结 1 冻结平板2 支架3 连接铰链4 液压元件5 液压缸6 食品7 限位块 特点 扁平状物料适用厚度有限制多用于水产品及肉制品 板式冻结 通常用于冻结液体食品 产品在圆筒的内表面或外表面冻结 并被连续地刮除 因而具有强烈的热交换和很高的冻结速度 主要应用 果汁浓缩 小颗粒物料的单体速冻等 c 滚筒冻结 果汁的冷冻浓缩 a 适用于小个体水产品单体速冻 IQF 的连续回转式冻结装置b 虾仁的进料温度为10 出料温度为 18 时 冻结时间约为15 20min 冰淇淋初步冻结 3 喷雾和浸渍冷冻 浸渍冷冻 制品与冷冻介质直接接触 容易改变食品的味道 一般用于冻结包装食品现主要用于科学研究 工业应用较少 喷雾冷冻 液体C02冻结 79 液N2冻结 196 液氮喷淋冻结装置示意图1 壳体2 传送带3 喷嘴4 风扇 LiquidNitrogenSprayFreezingUnit 5 冻结与冻藏时食品品质的变化 1 食品的物性变化体积膨胀与内压增加0 时 水的密度 0 9999g ml 冰的密度 0 9168g ml 即0 时冰比水的体积增加约9 比热下降导热系数增加 2 溶质重新分布 食品冻结时 理论上只是纯溶剂冻结成冰晶体 冻结层附近溶质的浓度相应提高 从而在尚未冻结的溶液内产生了浓度差和渗透压差 并使溶质向溶液中部位移 冻结界面位移速度越快 溶质分布越均匀 3 冷冻浓缩 溶质结晶析出 蛋白质在高浓度的溶液中因盐析而变性 酸性溶液的pH值因浓缩而下降到蛋白质的等电点以下 导致蛋白质凝固 改变胶体悬浮液中阴 阳离子的平衡 从而破坏胶体体系 气体因浓缩而过饱和 并从溶液中逸出 引起组织脱水 解冻后水分难以全部恢复 组织也难以恢复原有的饱满度 4 冰晶体成长 冻结后 食品内部的冰晶体大小并不均匀一致 在冻藏过程中 细微的冰晶体逐渐减小 消失 而大冰晶体逐渐长得更大 食品中冰晶体的数目也大为减少 给食品的品质带来很大的影响 组织细胞受到机械损伤蛋白质变性品质下降解冻后汁液流失增加 5 干耗 在冷却 冻结和冷冻贮藏过程中因温差引起食品表面的水分蒸发而产生的重量损失 影响干耗的因素 食品与冷却介质间的温差 冷却空间的蒸气饱和度 食品的比表面积 冷却介质的流动速度 6 变色 脂肪氧化变色肌红蛋白氧化变色酶促褐变非酶促褐变 美拉德反应虾的黑变 氧化酶 酪氨酸黑色素鱼肉的绿变 H2S 血 肌 红蛋白硫血 肌 红蛋白 冻结烧 Freezerburn 是冻结食品在冻藏期间脂肪氧化酸败和羰氨反应所引起的结果 它不仅使食品产生哈喇味 而且发生黄褐色的变化 感官 风味 营养价值都变差 干耗会促使冻结烧加剧 6 冻制品的包装 包装的目的防止干耗脱水 防止氧化造成的损失 防止微生物及其他污染 对包装材料的要求 安全性在 40 50 的环境中保持柔软阻气性阻氧性印刷性种类有 PP PE PET PA EVA PVA PVDC等 冻结食品的冷链 未知因素 制造商对零售商的控制措施仍然相当不了解不受政府管制也做抽查 但通常在接到投诉时才这么做大多数信誉良好的零售商具有严格的控制方案当产品变质时 最先被怪罪的是制造商强调记录的重要性 未知因素 一些制造商持续记录温度数据RFID 无线电射频身份识别 一些运输公司实施基于HACCP的方案 智能包装 是一种时间 温度指示技术 它利用指示酶来表示储存或运送的产品的温度值 这种指示酶在监控开始通过按压塑料泡沫带启动 压力使原来的两种液体混合 形成指示液 用Google搜索 Smartpackagingforfood 食品的智能包装 未知因素 消费者消费者如何处理产品 家里的温度控制消费者投诉 疾病 7 冻结食品的 3P 和 3T 概念及计算 影响冻结食品早期质量的因素 Product 产品原料 Processing 加工过程 Package 包装 影响冻结食品最终质量的因素 Time 经历的时间 Temperature 经受的温度 Tolerance 对质量的容许限度 各因素反映了冻结食品质量的关键环节 TTT计算 高品质冻藏期 HQL 冻