第三章 食品冷冻新技术

第三章食品冷冻新技术食品冷冻是采用降低温度的方式对食品进行加工和保藏的过程。第一节冷冻干燥技术冷冻干燥：将含水物质先冻结至冰点以下，使水分变为固态冰，然后在较高的真空度下，将冰直接转化为蒸汽而除去，物料即被干燥。一、冷冻干燥原理及特点1、原理：水的相平衡图2、特点：

（1）最大限度地保存食品的色、香、味。（2）对热敏性物质特别适合。

（3）在真空和低温下操作，微生物的生长和酶作用受到抑制。

（4）脱水彻底，干制品重量轻，体积小。

（5）复水快，食用方便。

（6）易氧化的物质得到保护。（7）产品能长期保存而不变质。

1）果蔬类食品：漂烫，切分成型。二、冷冻干燥工艺1、预处理

2）肉类、鱼类：剔除肥膘、切分、蒸煮和添加必要的抗氧化剂等。

3）液体食品：杀菌、浓缩、制粒、添加各种抗氧化、抗结块等制剂。2、冷冻干燥(freeze-drying)1）预冻结

将溶液中的自由水固化，赋予冻干后产品与干燥前相同的形态。预冻结过程：

溶液温度低于结冰点时，溶液中的一部分会结晶析出，当温度降到某一点时剩下的溶液就全部冻结。溶液冻结后结晶的晶粒数量和大小取决于：（1）溶液本身的性质（2）晶核生成速率（3）晶体生长速率2）第一阶段——表层升华干燥

即食品表层干燥，为第二阶段干燥水蒸气的逸出提供了良好通道。干燥时间约占总干燥时间的30％，升华的冰晶量占总冰晶量的65%。

干燥过程中冰界面(冰线、升华界面)推进速度约lmm／h。

3）第二阶段——深层迁移干燥

即冰结晶升华成的水蒸气通过已干层(第1、2层)树枝状的孔隙逸出。

此阶段升华速度变慢，其原因：

(1)供热通过已干层到达冰界面传热热阻增加。

(2)第3、4层冰界面冰晶升华成水蒸气通过已干层孔隙迁移至食品表面阻力增大。

迁移干燥阶段约占总干燥时间的30％，升华冰晶量占总冰晶量的30％。3）第三阶段——解吸附干燥

又称二次干燥，全部冷冻干燥过程中最后阶段的干燥。食品温度与冻结率的关系：豌豆在温度中心点为-22℃时全部水的95％已冻结；肉类食品的冻结率-10℃时为84％，-20℃时为90％，-30℃时为92％，-60℃时为100％。

解吸附干燥的目的：除去构成胶粒周围水膜的水——胶体结合水。

解吸附干燥阶段加热温度40-60℃，占总干燥时间的35%，排出的水分约占总含水量的2-3%。3、包装与储藏

要求：包装材料安全、无毒副作用、不吸湿、不透气、能遮光并有一定的机械强度，能适合于机械填充、密封以及容易贮运和使用。

常见的包装容器有：复合薄膜袋、马口铁罐、铝拉罐、棕色玻璃瓶和聚丙烯杯等。4、冷冻干燥应的注意事项1）冻结温度应在三相点以下。2）升华干燥过程中保持足够的真空度。3）保持恒定升华温度。4）速冻过程要快。三、冷冻干燥装置1、冷冻干燥室2、真空系统3、制冷系统4、加热系统5、控制系统四、冷冻干燥产品第二节冷冻浓缩技术

冷冻浓缩是将稀溶液中的水冻结并分离冰晶从而使溶质增浓的操作。一、冷冻浓缩原理与冷冻浓缩有关的是共晶点E以左的部分。DE为溶液组成和冰点关系的冻结曲线（冰点曲线），冻结曲线上侧是溶液状态，下侧是冰和溶液的共存状态。

A点代表浓度为X1，稀溶液的冰点t1低于纯水的冰点t0，使状态为A的溶液冷却，开始时浓度X1不变，冷却到B点以后，溶液中开始有冰的晶核形成。

若继续冷却，将使一部分水结晶析出，剩余溶液的溶质浓度上升，过程沿冰点曲线DE进行到E点，溶液浓度达到其共晶浓度，温度降到其共晶温度(低共熔点)。

只有当水溶液的浓度低于低共熔点E时，冷却的结果才是冰晶析出而溶液被浓缩。

冷冻浓缩是以冰点曲线为基础所进行的液固平衡分离操作。二冷冻浓缩的结晶过程冰晶颗粒大，结晶操作成本高；分离容易；溶质夹带损失少小，结晶操作成本低；分离困难；溶质夹带损失大最优冰晶尺寸结晶形式结晶条件分离器形式浓缩液价值1、层状冻结

带搅拌的层状冻结装置示意图

Grenco冷冻浓缩系统示意图2、悬浮结晶法三冷冻浓缩的应用1、果汁行业。2、乳制品行业。3、茶行业。4、制药业。第三节食品速冻技术

速冻(QuickFreezing)是指使食品尽快通过最大冰晶生成区，并使平均温度尽快达到-18℃而迅速冻结的方法。

速冻食品(QuickfrozenFoods)是指采用速冻的方法冻结，而后低温冻藏的食品。(1)避免在细胞之间生成大的冰晶体；(2)减少细胞内水分外析，解冻时汁液流失少；(3)将食品温度迅速降低到微生物生长活动所需温度之下。(4)食品在冻结设备中停留时间短，有利于提高设备利用率。速冻具有以下五个优点：速冻设备

按冷却介质与食品接触的方式可分为：空气冻结法、间接接触冻结法和直接接触冻结法

按速冻设备的结构分为：箱式、隧道式、带式、流化床式和螺旋式等形式；

根据冻结装置的结构特征和热交换方式又可分为：隧道式冻结装置、螺旋式冻结装置、接触式冻结装置和流化式冻结装置。速冻食品的发展趋势

(1)不断开发新品种，满足不同消费者的需求；(2)依托现代科技，弘扬中