食品工艺学 速冻

1、第四章第四章 果蔬速冻果蔬速冻第一节第一节 概述概述 第二节第二节 冷冷冻原理冻原理第三节第三节 速冻速冻第四节第四节 速冻工艺流程速冻工艺流程第五节第五节 速速冻冻方法与设备方法与设备 第六节第六节 果蔬解冻方法果蔬解冻方法第一节第一节 概概 述述一、一、冷冻食品和冷却食品冷冻食品和冷却食品冷冻食品冷冻食品又称冻结食品，是冻结后在低于冻结点的温度保又称冻结食品，是冻结后在低于冻结点的温度保藏的食品藏的食品；速冻食品（速冻食品（Quick-frozen foodsQuick-frozen foods），是指将食品原料经预，是指将食品原料经预处理后，采用快速冻结的方法使之冻结，并在适宜低温下处理

2、后，采用快速冻结的方法使之冻结，并在适宜低温下（-18-20-18-20）进行贮存；）进行贮存； 冷却食品冷却食品不需要冻结，是将食品的温度降到接近冻结点，不需要冻结，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并在此温度下保藏的食品。 二、二、冷冻和冷却食品的特点冷冻和冷却食品的特点 易保藏，易运输和贮藏易保藏，易运输和贮藏 ，营养、方便、卫生、，营养、方便、卫生、经济经济 市场需求量大，在发达国家占有重要的地位，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在发展中国家发展迅速。三、三、低温保藏食品的历史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公

3、元前一千多年，我国就有利用天然冰雪来贮藏食品的记载。食品的记载。 冻结食品的产生起源于冻结食品的产生起源于19世纪上半叶世纪上半叶冷冻机的发明。冷冻机的发明。1834年，年，Jacob Perkins（英）发明了以乙醚为介质的压缩式（英）发明了以乙醚为介质的压缩式冷冻机。冷冻机。 1860年，年，Carre（法）发明以氨为介质，以水为吸收剂的吸（法）发明以氨为介质，以水为吸收剂的吸收式冷冻机。收式冷冻机。18721872年，年，David BoyleDavid Boyle（美）和（美）和Carl Von LindeCarl Von Linde（德）分别（德）分别发明了以氨为介质的压缩式冷冻机，

4、当时主要用于制冰。发明了以氨为介质的压缩式冷冻机，当时主要用于制冰。18771877年，年，Charles TellierCharles Tellier（法）将氨（法）将氨- -水吸收式冷冻机用于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。冻的首次商业应用，也是冷冻食品的首度问世。2020世纪初，美国建立了冻结食品厂。世纪初，美国建立了冻结食品厂。2020世纪世纪3030年代，出现带包装的冷冻食品。年代，出现带包装的冷冻食品。 二战的军需，极大地促进了美国冻结食品业的发展

5、。二战的军需，极大地促进了美国冻结食品业的发展。 20世纪世纪60年代，发达国家构成完整的冷藏链。年代，发达国家构成完整的冷藏链。 我国在我国在20世纪世纪70年代，因外贸需要冷冻蔬菜，冷冻食品开年代，因外贸需要冷冻蔬菜，冷冻食品开始起步。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，推动了冷冻冷藏食品的发展；出现冷冻面点。的使用，推动了冷冻冷藏食品的发展；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。菜式；生产企业和产量

6、大幅度增加。一、果蔬冻藏机理一、果蔬冻藏机理第二节第二节 冷冻原理冷冻原理 果蔬速冻要求在30min或更短时间内将新鲜果蔬的中心温度降至冻结点以下，把水分中的80%尽快冻结成冰。 果蔬在如此低温条件下进行加工，能抑制微生物的生长和繁殖以及酶的活性，可以在很大程度上防止腐败及不良的生化反应，从而尽可能保持果蔬原有的品质。 微生物按生长温度分类最低温度 最适温度 最高温度 嗜冷微生物-7515202530嗜温微生物101530404050嗜热微生物3045506575801、低温对微生物的影响、低温对微生物的影响表 3-1：部分微生物生长和产生毒素的最低温度生长产毒素肉毒杆菌10.010.0肉毒杆

7、菌10.010.0肉毒杆菌-10.0肉毒杆菌3.03.0梭状荚膜产气杆菌1520-金黄色葡萄球菌6.76.7食 物中 毒性 微生物沙门氏杆菌6.7不产外毒素埃希氏大肠杆菌35不产外毒素产气杆菌0不产外毒素大肠杆菌类35不产外毒素粪 便指 示剂 微生物肠球菌0不产外毒素2.低温对酶活性的影响低温对酶活性的影响酶的活性因温度而发生的变化常用酶的活性因温度而发生的变化常用温度系数温度系数Q10衡量衡量之：之： Q10=K2/K1式中：式中：Q10为温度每增加为温度每增加10K时因酶活性变化所增加时因酶活性变化所增加 的化学反应率；的化学反应率； K1为温度为温度T时酶活性所导致的化学反应率；时酶活性

8、所导致的化学反应率； K2为温度增加到为温度增加到T+10K时酶活性所导致的化时酶活性所导致的化学反应率。学反应率。 二、二、 食品食品原料原料的冻结过程的冻结过程1.1.冻结点：冻结点：冰晶开始出现的温度冰晶开始出现的温度 。 食品的自由水是食品中有机物和无机物的溶剂，在冻结时，食品的自由水是食品中有机物和无机物的溶剂，在冻结时，发生冻结的是自由水，食品中的水分不是纯水，其冰点较纯发生冻结的是自由水，食品中的水分不是纯水，其冰点较纯水水(0)低；冰点的高低，受溶解食品的水分状态的影响低；冰点的高低，受溶解食品的水分状态的影响 Raoult Raoult稀溶液定律（拉乌尔第二法则）：冻结点的降

9、低，稀溶液定律（拉乌尔第二法则）：冻结点的降低，与其物质的浓度成正比。即质量摩尔浓度每增加与其物质的浓度成正比。即质量摩尔浓度每增加1 mol/kg1 mol/kg，冻结点就会下降冻结点就会下降1.861.86。因此食品物料要降到。因此食品物料要降到00以下才产生以下才产生冰晶。冰晶。 几种果蔬的几种果蔬的2.冻结时水的物理特性冻结时水的物理特性1)水的冻结包括两个过程：降温与结晶。水的冻结包括两个过程：降温与结晶。2)水的比热是水的比热是4.184kJ/kg,冰的比热是冰的比热是 2.092kJ/kg，冰的比热约为水的，冰的比热约为水的1/2。 3)水的导热系数为水的导热系数为2.09kJ/

10、(mh),冰是冰是 8.368kJ/(mh)，冰的导热系数是水的，冰的导热系数是水的4倍左右。倍左右。4)水结成冰后，冰的体积比水增大约水结成冰后，冰的体积比水增大约9%冰在温度冰在温度每下降每下降1时，其体积则会收缩时，其体积则会收缩0.010.005%。当内部水分因冻结而膨胀时，会受到已冻结的冰当内部水分因冻结而膨胀时，会受到已冻结的冰层的阻碍而产生内压，这就是所谓的层的阻碍而产生内压，这就是所谓的冻结膨胀压冻结膨胀压3.冰晶的形成冰晶的形成 结冰包括结冰包括晶核的形成晶核的形成和和冰晶体的增长冰晶体的增长两个过程。两个过程。a、晶核的形成：晶核的形成：是极少一部分水分子有规则地是极少一部

11、分水分子有规则地结合在一起，即结晶的核心，晶核是在结合在一起，即结晶的核心，晶核是在过冷过冷条条件达到后才出现的。件达到后才出现的。 过冷过冷是指纯水只有被冷却到低于是指纯水只有被冷却到低于0的某一温的某一温度时才开始形成冰结晶的现象。度时才开始形成冰结晶的现象。b、 3.冻结率冻结率 冻结终了时食品内水分的冻结量（冻结终了时食品内水分的冻结量（%），又称结冰率），又称结冰率 。 K=100（1TD/TF） TD：冻结点温度：冻结点温度 TF：冻结终了温度冻结终了温度 充分抑制微生物生长及降低生化反应，一般要求把冻结食充分抑制微生物生长及降低生化反应，一般要求把冻结食品中品中90%的水分冻结才

12、能达到目的。在的水分冻结才能达到目的。在-18时，有时，有94%的水的水分冻结；分冻结；-30时，有时，有97%的水分冻结，所以，食品的中心温的水分冻结，所以，食品的中心温度达到度达到-30-18时足以保证冻结食品的质量。时足以保证冻结食品的质量。表表3-8 一一些些食食品品的的冻冻结结率率（%） 温度/C食品-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-12.5 -15-18肉类，禽类0-25 52-60 67-73 72-77 75-80 77-82 79-84 80-85 81-86 82-87 85-89 87-90 89-91鱼类0-45 0-6832-77 45-82 8485878

13、99091929395蛋类，菜类607884.5818990.591.592939494.59595.5乳456877828485.58788.589.590.59293.595西红柿3060707680828485.58788899091苹果,梨,土豆003245535862656870747880大豆，萝卜028505864.5687173757780.58384橙,柠檬,葡萄00203241485458.562.569727576葱，豌豆1050657175777980.58283.58687.589樱桃000203240475255.5586367713.冻结温度曲线冻结温度曲线最大冰

14、晶生成区（最大冰晶生成区（Zone of maximum ice crystal formation） ：指：指-1 -5的温度的温度范围，大部分食品在此温度范围内约范围，大部分食品在此温度范围内约80%的水分形成冰晶。的水分形成冰晶。4.冻结过程的放热冻结过程的放热第三节第三节 速速 冻冻 缓慢冻结食品的营养缓慢冻结食品的营养损失大，品质差损失大，品质差 快速冻结食品的营养快速冻结食品的营养成分损失少，品质好。成分损失少，品质好。 食品速冻食品速冻是指运用适宜的冻结技术，在是指运用适宜的冻结技术，在尽可能短的时间内将食品温度降低到其冰点以尽可能短的时间内将食品温度降低到其冰点以下的低温，使其

15、所含的全部或大部分水分随着下的低温，使其所含的全部或大部分水分随着食品内部热量的散失而形成微小的冰晶体，最食品内部热量的散失而形成微小的冰晶体，最大限度地减少生命活动和生化变化所需要的液大限度地减少生命活动和生化变化所需要的液态水分，最大限度地低保留食品原有的天然品态水分，最大限度地低保留食品原有的天然品质，为低温冻藏提供一个良好的基础。质，为低温冻藏提供一个良好的基础。五五. .优质速冻食品应具备以下五个要素优质速冻食品应具备以下五个要素 (1)(1)冻结要在冻结要在-18-30-18-30的温度下进行，并在的温度下进行，并在20min20min内完成内完成冻结。冻结。 (2)(2)速冻后的

16、食品中心温度要达到速冻后的食品中心温度要达到-18-18以下。以下。 (3)(3)速冻食品内水分形成无数针状小冰晶，其直径应小于速冻食品内水分形成无数针状小冰晶，其直径应小于100m100m。 (4)(4)冰晶体分布与原料中液态水分的分布相近，不损伤细冰晶体分布与原料中液态水分的分布相近，不损伤细胞组织。胞组织。 (5)(5)当食品解冻时，冰晶体融化的水分能迅速被细胞吸收当食品解冻时，冰晶体融化的水分能迅速被细胞吸收而不产生汁液流失。而不产生汁液流失。 第五节 速冻方法与设备 按从产品中取出热量的方式，冻结方式按从产品中取出热量的方式，冻结方式可分为可分为吹风冻结吹风冻结、表面接触冻结表面接触

17、冻结和和低温冻结低温冻结这三种基本类型，以及它们的组合方式（如这三种基本类型，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先经过低温处理，然后经机械制冷装置完成冻结过程）。冻结过程）。1、吹风冻结、吹风冻结 吹风式冻结装置用空气作为传热介质。吹风式冻结装置用空气作为传热介质。早期的吹风式冻结装置是一个带有冷风机及早期的吹风式冻结装置是一个带有冷风机及制冷系统的冷库。通过对气流控制技术和产制冷系统的冷库。通过对气流控制技术和产品传送技术的不断改进，现在有了各种水平品传送技术的不断改进，现在有了各种水平的冻结设备。可分为批量式（冷库，固定的的冻结设备。可分为批量式（冷库，固定的吹风

18、隧道，带推车的吹风隧道）和连续式吹风隧道，带推车的吹风隧道）和连续式（直线式、螺旋式和流化床式冻结器）（直线式、螺旋式和流化床式冻结器）1冷库冷库2）固定的吹风隧道）固定的吹风隧道3）带推车的吹风隧道）带推车的吹风隧道4）直线式冻结器）直线式冻结器5）螺旋式冻结器）螺旋式冻结器1、转筒；、转筒；2、螺旋输送带；、螺旋输送带；3、风机；、风机；4、制冷盘管。、制冷盘管。6）流化床冻结器）流化床冻结器2、金属表面接触冻结、金属表面接触冻结 产品与金属表面接触进行热交换，金属表面产品与金属表面接触进行热交换，金属表面则由制冷剂的蒸发或载冷剂的吸热来进行冷却。则由制冷剂的蒸发或载冷剂的吸热来进行冷却。

19、冻结方式与吹风冻结相比有两个优点：传热效冻结方式与吹风冻结相比有两个优点：传热效果好；不需配置风机。但这种方式不适用于不果好；不需配置风机。但这种方式不适用于不规则形状产品的冻结。按照结构形式，金属表规则形状产品的冻结。按照结构形式，金属表面接触冻结装置可分为三种主要类型：带式，面接触冻结装置可分为三种主要类型：带式，板式和筒式。板式和筒式。1）钢带冻结器：）钢带冻结器：适用于未包装的鱼片、咖适用于未包装的鱼片、咖 啡提取物、熟土豆泥、汉堡牛排、各种啡提取物、熟土豆泥、汉堡牛排、各种 调味汁和蔬菜泥。因为产品只是一面接调味汁和蔬菜泥。因为产品只是一面接 触金属表面，食品层应当薄一些，常控制在触

20、金属表面，食品层应当薄一些，常控制在2025 mm。喷淋盐水（氯化钙或丙二醇）的温度通常为。喷淋盐水（氯化钙或丙二醇）的温度通常为-35-40，冻结时间约为，冻结时间约为30 min。 钢带冻结器的主要优点：连续运行；便于清洗钢带冻结器的主要优点：连续运行；便于清洗和保持卫生；能分段控制温度（如对于咖啡提取物）；和保持卫生；能分段控制温度（如对于咖啡提取物）；干耗较少。干耗较少。2）平板冻结器：）平板冻结器：广泛用于形状为扁平状且厚度广泛用于形状为扁平状且厚度也有限制的小包装水产品和肉类制品。也有限制的小包装水产品和肉类制品。3）圆筒冻结器）圆筒冻结器：通常用于冻结液体食品，产品：通常用于冻结

21、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，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。因而具有强烈的热交换和很高的冻结速度。3、低温冻结低温冻结采用液氮或液态二氧化、低温冻结低温冻结采用液氮或液态二氧化碳作为制冷剂，常用于：碳作为制冷剂，常用于：1）小批量生产，）小批量生产，2）新产品开发，新产品开发，3）季节性生产，和）季节性生产，和4）临时的超）临时的超负荷状况。相对较低的温度可以使产品快速冻负荷状况。相对较低的温度可以使产品快速冻结，对保证产品质量和降低干耗都是十分有利结，对保证产品质量和降低干耗都是十分有利的；但设备投资和运行费用较高。低温冻结设的；但设备投资和运行费用较高。低温冻结设备则可以是箱式，直线式，螺旋式或浸液式。备则可以是箱式，直线式，螺旋式或浸液式。 液氮冻结器：液氮冻结器：通常为直线型，通常为直线型，-195的液氮的液氮在产品出口端直接接触产品，产生的低温蒸在产品出口端直接接触产品，产生的低温蒸汽向物料进口端流动，变暖的气体（约汽向物料进口端流动，变暖的气体（约-45）排放到大气中。）排放到大气中。液体二氧化碳冻结器：液体二氧化碳冻结器：与液氮冻结器基本相与液氮冻结器基本相仿，但二氧化碳的沸点为仿，但二氧化碳的沸点为-79，如果直接，如果直接排放，运行