果蔬速冻技工技术

第十二章

果蔬速冻加工技术概述速冻原理速冻对果蔬的影响果蔬速冻工艺及设备速冻生产实例第一节概述一、速冻、冷冻和冷却食品速冻食品〔Quick-frozenfoods〕，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〔-18～－20℃〕进行贮存；冷冻食品又称冻结食品，是冻结后在低于冻结点的温度保藏的食品；冷却食品不需要冻结，是将食品的温度降到接近冻结点，并在此温度下保藏的食品。冷冻食品和冷却食品可按原料及消费形式分为果蔬类、水产类、肉禽蛋类、调理方便食品类这四大类。二、冷冻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，在兴旺国家占有重要的地位，在开展中国家开展迅速。三、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创造。1834年，JacobPerkins〔英〕创造了以乙醚为介质的压缩式冷冻机。1860年，Carre〔法〕创造以氨为介质，以水为吸收剂的吸收式冷冻机。1872年，DavidBoyle〔美〕和CarlVonLinde〔德〕分别创造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。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，由于“冷链〞配备的不断完善和家用冰箱、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开展；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。第二节速冻原理速冻保藏——利用人工制冷技术降低食品的温度使其到达长期保藏而较好地保持产品质量的加工方法。果蔬速冻要求在30分钟内降至冻结点以下，使70~80%的水分结冰。速冻产品一般在-18℃以下保存，保存期达12个月。一、低温对微生物的影响-12℃大多数微生物停止生长和繁殖，酶的活性和各种生化反响大幅下降，只有保存在-18℃以下，食品中90%以上水分被冻结时，才能有效抑制，实现长期保存。低温抑制微生物生长繁殖：导致微生物代谢酶活力下降；生化反响速率下降；原生质浓度增加，影响新陈代谢；冰结晶产生机械伤使局部蛋白质变性，细胞丧失活性。

降温速率对微生物的影响：降温速率越快，微生物的适应性较差；降温快，冰晶较小，反之，冰晶大，对细胞损伤小。

食品成分影响微生物低温下的活性：

pH越低，对微生物抑制加强；一定浓度的糖、盐、蛋白质、脂肪对微生物有保护作用。二、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。酶的活性温度系数Q10大约为2~3，即每降温10℃，酶的活性降至原来的1/2~1/3。各种非酶促化学反响的速度，都会因温度下降而降低。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。因此在冻结前要考虑钝化或抑制酶活性的处理措施，如采用漂汤或添加护色剂处理，一般长期冻藏的温度不能高于-18℃，有些还应更低的温度。三、冷冻过程

〔一〕冷冻时水的物理特性1.水的冻结包括两个过程：降温和结晶。2.当1kg物质上升或下降温度1℃时，吸收或放出的热量，称为该物质的比热容。水是4.184kJ/(kg.℃)，冰是2.09kJ/(kg.℃)，冰是水的1/2。水的导热系数是2.09kJ/(m.h.℃)，冰是8.368kJ/(m.h.℃)，冰的导热系数是水的4倍。在冻结时，解冻时速度不一样。3.水结成冰后，冰的体积比水增大约9％。〔二〕冻结点与冻结率

冻结点：冰晶开始出现的温度食品冻结的实质是其中水分的冻结。食品中的水分并非纯水。根据Raoult稀溶液定律，质量摩尔浓度每增加1mol/kg，冻结点就会下降1.86℃。因此食品物料要降到0℃以下才产生冰晶。温度-60℃左右，食品内水分全部冻结。在-18~-30℃时，食品中绝大局部水分已冻结，能够到达冻藏的要求。低温冷库的贮藏温度一般为-18℃~-25℃。冻结率：冻结终了时食品内水分的冻结量〔%〕K=100〔1－TD/TF〕TD和TF分别为食品的冻结点及其冻结终了温度。种类冰点温度/℃

种类冰点温度/℃最高最低苹果梨杏桃李酸樱桃葡萄草莓甜橙-1.40-1.50-2.12-1.31-1.55-3.38-3.29-0.85-1.17-2.78-3.16-3.25-1.93-1.83-3.75-4.64-1.08-1.56番茄圆葱豌豆花椰菜马铃薯甘薯青椒黄瓜芦笋-0.9-1.1-1.1-1.1-1.7-1.9-1.5-1.2-2.2表4-1几种果蔬的冰点温度〔三〕冻结温度曲线冻结温度曲线表示了冻结过程中温度随时间的变化。过冷现象，过冷临界温度。冷冻曲线的三个阶段：初始阶段，从初温到冰点；中间阶段，此阶段大局部水分陆续结成冰；终了阶段，从大局部水结成冰到预设的冻结终温。一般是－18～－5℃D冻结点SC最大冰晶生成区BA最大冰晶生成带〔Zoneofmaximumicecrystalformation〕：在从-1℃降至-5℃时，近80%的水分可冻结成冰的温度范围。研究说明，应以最快的速度通过最大冰晶生成带。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。——速冻的目的〔四〕冷冻量的要求

1.产品完成冷冻过程三个阶段：(1)产品由初温降到冰点温度释放的热量：产品在冰点以上的比热×产品的重量×降温的度数(由初温到冰点的度数)。(2)由液态变为固态冰时释放的热量：产品的潜热×产品的重量。(3)产品由冰点温度降到冷藏温度时释放的热量：冻结产品的比热×产品的重量×降温度数。2.维持冷藏库低温贮存需要消除的热量:包括墙壁、地面和库顶的漏热，例如墙壁漏热的计算如下：墙壁漏热量＝(导热系数×24×外壁的面积×冷库内外温差)十绝热材料的厚度3.其他热源：包括电灯、马达和操作人员等工作时释放的热量。上述三局部热源资料是食品冷冻设计时需要的根本参考资料，在实际应用时，将上述总热量增加10％比较妥当。〔五〕冻结速度1.冻结速度表达速冻的定性表达：外界的温度降与细胞组织内的温度降不等，即内外有较大的温差；而慢冻是指外界的温度降与细胞组织内的温度降根本上保持等速。速冻是指以最快的冻结速度通过食品的最大冰晶生成带〔-1～-5℃〕的冻结过程。速冻的定量表达：以时间划分和以推进距离划分两种方法。〔1〕按时间：食品中心温度从-1℃降到-5℃所需的时间：在3~30min内，快速冻结；在30~120min内，中速冻结；超过120min，慢速冻结。〔2〕按推进距离：以-5℃的冻结层在单位时间内从食品外表向内部推进的距离为标准：缓慢冻结V=0.1~1cm/h，中速冻结V=1~5cm/h，快速冻结V=5~15cm/h，超速冻结V>15cm/h。国际制冷学会的冻结速度定义：食品外表与中心点间的最短距离，与食品外表到达0℃后至食品中心温度降到比食品冻结点低10℃所需时间之比。例如：食品中心与外表的最短距离为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。根据这一定义，食品中心温度的计算值随食品冻结点不同而改变。如冻结点-1℃时中心温度计算值需到达-11℃，冻结点-3℃时其值为-13℃。2.冻结速度与冰晶形成●冻结速度快，食品组织内冰层推进速度大于水移动速度，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，细胞外溶液浓度较低，冰晶首先在细胞外产生，而此时细胞内的水分是液相。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。除蒸汽压差外，因蛋白质变性，其持水能力降低，细胞膜的透水性增强而使水分转移作用加强，从而产生更多更大的冰晶大颗粒。缩短冻结时间应从这三方面加以考虑：〔1〕减小食品厚度〔2〕增大放热系数〔采用强制循环，液体介质等〕〔3〕降低冷冻温度。冻结速度越快，形成的冰晶体就越细小、均匀，而不至于刺伤组织细胞造成机械伤。缓慢冻结形成的较大的冰晶体会刺伤细胞，破坏组织结构，对产品质量影响较大。优质速冻食品应具备以下五个要素：(1)冻结要在-18～-30℃的温度下进行，并在20min内完成冻结。(2)速冻后的食品中心温度要到达-18℃以下。(3)速冻食品内水分形成无数针状小冰晶，其直径应小于100μm。(4)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。(5)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。第三节速冻对果蔬的影响一、速冻对果蔬结构的影响〔一〕机械损伤细胞间隙游离水形成的冰晶体越大，机械性挤压越剧烈，使细胞别离。〔二〕细胞的溃解细胞壁破裂。〔三〕气体膨胀组织细胞中的气体游离，体积膨大，损伤细胞。二、速冻和冻藏中的化学变化〔一〕盐析作用引起蛋白质变性冻结脱水导致原生质体和蛋白质结构破坏、变性。〔二〕与酶有关的化学变化无烫漂果蔬冻结时，果蔬组织中积累羰基化合物和酒精，产生异味。冷冻果蔬组织软化是由于原果胶水解造成。Vc在-12℃下仍会损失。酶在解冻时活性会大大加强。第四节

果蔬速冻工艺及设备一、速冻工艺加冰衣及包装冻藏原料清洗漂烫冷却冷藏预处理、加填充液冷却挑选、整理、切分沥水IQF冻结装箱冻结包装装盘冻结包装果蔬速冻主要工艺流程物料→进料装置→清洗→整理→漂烫机→水冷却装置→挑选带→冰水冷却装置→振动滤水机→预冷装置→速冻机→成品二、操作要点〔一〕原料的选择与整理1.原料质量品种、成熟度、产地、栽培条件、采收方法、贮运条件、机械伤、污染程度等。2.挑选3.清洗、护色0.2%亚硫酸氢钠、1%盐水、0.5%柠檬酸、0.5~1%碳酸钠等。〔二〕烫漂和冷却一般采用短时热处理，95℃、2~3分钟。烫漂方法：热水、蒸汽。冷却方法：水冷——浸泡、喷淋；空气——吹冷风。冷却终温：5~10℃VP型蔬菜速冻前处理自动生产线〔1-4吨〕带挑选的气泡清洗机青豌豆剥粒机及生产线滚筒清洗机葡萄去皮机葡萄去籽机桃子切瓣机玉米削粒机〔三〕速冻处理生产过程的特性分，冻结系统可分为批量式、半连续式和连续式三类。批量式冻结器：先装载一批产品，然后冻结一个周期，冻结完毕后，设备停止运转并卸货。半连续式冻结器：将批量式冻结器的一个较大的批量分成几个较小的批量，在同一个冻结器内进行相对连续的处理。连续式冻结器：产品连续地或有规律间断地通过冻结器，采用机械化而且经常是全自动化的系统。有规律间断与半连续式的区别在于：一次装运产品的数量〔有规律间断时是一袋、一纸盒或一盘，半连续式那么是含许多袋、盘、纸盒的一辆车或一个货架〕，装货与等待的时间〔有规律间断往往只有几秒钟，不影响流水线的运行，而半连续式那么需要较长的时间，形成明显的中断〕。速冻条件：1.速冻前先预冷至0℃，以便加速冻结。2.速冻温度-35℃~-40℃，风速3~5m/s，冻结终温-15~-18℃。3.速冻生产多为机械化连续作业，速冻装置主要选择螺旋式或流态床连续速冻器。三、速冻设备〔一〕间接冻结装置含静止空气冻结、送风冻结、强风冻结、接触冻结等1.低温静置空气冻结装置果蔬类冻结需10小时以上。如低温冷冻库。

2.送风冻结装置〔1~2米/秒〕增大风速，可提高冻结速度。1.5米/秒，冻结速度提高1倍；3.0米/秒，提高3倍；5.0米/秒，提高4倍。3.强风冻结装置〔3~5米/秒〕①隧道式②传送带式单向直走式，螺旋带式。③悬浮式〔≥6~8米/秒〕单体速冻〔individualquickfrozen〕简称IQFSFD流态化速冻装置隧道式宽网带单体速冻机单螺旋速冻机螺旋速冻机SLD型流态化速冻装置〔0.5-4吨〕4.接触冻结装置产品与金属外表接触进行热交换，金属外表那么由制冷剂的蒸发或载冷剂的吸热来进行冷却。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规那么形状产品的冻结。按照结构形式，金属外表接触冻结装置可分为三种主要类型：带式，板式和筒式。SKD型平板冻结器〔1-2吨〕1〕钢带冻结器：适用于未包装的鱼片、咖啡提取物、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触金属外表，食品层应当薄一些，常控制在20~25mm。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30min。

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〕；干耗较少。2〕平板冻结器：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。3〕圆筒冻结器：通常用于冻结液体食品，产品在圆筒的内外表或外外表冻结，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。〔二〕直接冻结装置多为浸渍冻结装置：高浓度低温盐水、液态氮、液态二氧化碳。常用于：小批量生产、新产品开发、〕季节性生产和临时的超负荷状况。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的；但设备投资和运行费用较高。低温冻结设备那么可以是箱式，直线式，螺旋式或浸液式。液氮冻结器：通常为直线型，-195℃的液氮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-45℃〕排放到大气中。液体二氧化碳冻结器：与液氮冻结器根本相仿，但二氧化碳的沸点为-79℃，如果直接排放，运行本钱比液氮冻结器更大，因此也有可回收二氧化碳的装置。四、产品包装1.速冻产品包装目的——有效控制速冻果蔬冻藏过程中发生冰晶升华；阻止产品接触空气氧化变色；防止二次污染。2.生产上多采用先冻结后包装的方式。3.包装车间应在低温下进行，要求最短时间内完成。冻结产品在-2~-4℃易发生重结晶。五、冻藏与运销1.冻藏温度-18℃以下，一般可保存12个月以上。库内防止与有异味的产品混藏。2.运销流通中采用冷冻车或保温车运输，确保车厢内温度在-15~-18℃。六、解冻

1、空气解冻：由空气将热量传给冻品，使冻品升温、解冻。间歇式解冻：冷却器和加温器可以调节温度，有加湿器调节湿度，采用风速为1m/s、温度为0~-5℃的加湿空气，解冻时间约14~15h。连续式解冻：有调温调湿装置，解冻量达1t/h；设备占地面积大。加压解冻：通入压力为(2~3)×105Pa、温度为15~20℃的空气，因为压力升高，食品的冻结点降低，缩短了解冻时间，食品质量较好。气液接触式：经过处理的洁净低温高湿空气与冻品接触后，水蒸气即在外表凝结成水