青岛农业大学果蔬加工学-第3章-蔬菜速冻

第三章果蔬速冻1本章学习目标1.理解果蔬速冻的基本原理及速冻对果蔬的影响；2.掌握果蔬速冻的工艺流程及操作要点；3.了解果蔬速冻的生产应用；4.对速冻、冰点、晶核、冰晶体、解冻等专业术语活学活用。2

概述

食品冷藏：预冷后的食品在稍高于冰点温度（0℃）中进行贮藏的方法。常用冷藏温度在4℃～8℃，贮藏期一般为几天～几周。食品冻藏：先将食品冻结，而后在能保持冻结状态的温度下贮藏的保藏方法。是将产品中的热能有效的释放，直到其中的游离水分子的融化潜热被排除，水分都变成了固体的冰晶结构。在这种低能状态下，可以很大程度的抑制微生物和生物酶的活性，因而长期保存食品。常用冻藏温度为-12℃～-23℃，贮藏期可达数日～数年。差别：微生物具有不同的活性。大多数食品腐败菌在10℃以上生长旺盛，但有些微生物在0℃以下仍能生长，只要体系中有非冻结水。3

速冻是近代食品工业中发展迅速的一种新技术，在食品保存方法中占重要地位。速冻比其它方法更能保持食品的新鲜色泽、风味和营养成分。速冻是以迅速结晶的理论为基础，在几分钟或更少的时间内将果蔬及其加工品，于-35℃下速冻，使果蔬快速通过冰晶体最高形成阶段(0℃--5℃)而冻结，是现代食品冷冻的最新技术和方法。4速冻食品1928年起源于美国，1948-1953年美国系统研究了速冻食品，并提出了著名的T.T.T（time-temperature-tolerance)概念，即速冻食品的质量取决于时间和温度两个因素，继而又发展了这一理论，提出了P.P.P（product-processing-package)理论，即产品的质量还取决于产品的原料、加工工艺和包装等因素20世纪下半叶，单体速冻技术（IQF）和设备的完善，使整块冻结发展到小块或颗粒冻结，迅速实现了速冻食品的大规模高质量生产目前速冻食品增长迅速，销售量在发达国家占一半左右，取代罐头食品的垄断地位。速冻食品在我国20世纪90年代进入迅速发展阶段，目前已成为我国蔬菜出口的主要产品，占蔬菜出口量的60%。5速冻食品的主要优点就是对成品的细胞组织危害轻，解冻后对食用品质影响小，是对果蔬组织质地、结构破坏最小，对感官质量影响最小的果蔬类制品。第一节冷冻原理6水的冻结包括降温和结晶两个过程。常压下水的冰点是0℃，实际上纯水冷却到0℃时并不开始结冰而是首先被冷却到过冷状态当温度足够低到水中开始出现稳定性晶核时，水分子立即释放潜热，并向冰晶体转化，放出的潜热使其温度回升到水的冰点降温过程中水中开始形成稳定性晶核时的温度或温度开始回升时的最低温度，称为过冷温度。水全部结冰后，温度下降，并逐渐接近冷冻介质的温度纯水冻结78水结成冰的过程，主要由晶核的形成和冰晶体的增长两个过程组成水的温度降低到冰点，分子热运动减慢，形成称为生长点的分子集团生长点增长为晶核水分子不断有序地结合到晶核上面，使冰晶体不断增大冰晶体的大小和数量：与水分子运动特性和降温速度有关，缓慢冻结时间长，形成较大的冰晶体，快速冻结形成数量多、个体小的冰晶体纯水冻结9与纯水不同，食品原料中的水属于复杂的溶液体系。水溶液的冰点与纯水不同．果蔬中的水可分为自由水和结合水两大类，这两类水在冻结时表现出不同的特性。根据拉乌尔第二法则，溶液冰点的降低与其物质的浓度成正比。所以果蔬原料冻结时要降低到0℃以下才会形成冰晶体。随着原料中水分的冻结，溶质浓度增加，冰点持续下降而不稳定。食品的冻结10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

几种果蔬的冰点温度11ABC最大冰晶生成区冻结点一般是－18～－5℃SD

食品的冻结曲线12低温对微生物的影响一般细菌在-5~-10℃,酵母在-10~-12℃，霉菌在-15~-18℃下生长极为缓慢防止微生物繁殖的临界温度是－12℃。冷冻食品的冻藏温度一般要求低于－12℃，通常都采用－18℃或更低温度。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。但在低温下，其死亡速度比在高温下要缓慢得多。一般认为，低温只是阻止微生物繁殖，不能彻底杀死微生物，一旦温度升高，微生物的繁殖也逐渐恢复。13低温对酶的影响酶活性随温度的下降而降低。不少酶耐冻性强，如脂肪氧化酶、氧化酶、过氧化物酶、果胶酶等在冻结的果蔬中仍继续活动。低温下食品的主要变化是脂肪酸败。

防止微生物繁殖的临界温度（－12℃）还不足以有效地抑制酶的活性及各种生物化学反应，要达到这些要求，还要低于－18℃。一般的冷藏和冻藏不能完全抑制酶的活性。14第二节冷冻速度与产品质量冷冻速度对速冻产品质量十分重要，冷冻速度可以用两种方法划分：定量法：以时间划分：食品中心温度从-1℃降到-5℃所需时间在30分钟内为快速冻结，超过这个时间为慢速冻结。

以距离划分：单位时间内-5℃的冰层从食品表面伸向内部的距离，每小时大于等于5厘米为快速冻结，小于5厘米为慢速冻结。

15定性法：低温生物学认为，速冻是指外界的温度降低速度与细胞组织内的温度降低速度不相等，并有较大的温差；而慢冻是指外界的温度降低与细胞组织内的温度降低基本保持等速；认为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℃）的冻结过程大部分食品在-1~-5℃的温度范围内几乎80%的水分冻结成冰，此温度范围称为最大冰晶生成带16冻结速度的快慢与冻结过程中形成的冰晶颗粒的大小有直接的关系缓慢冻结：果蔬细胞组织内外的水分冻结速度不同，细胞内外存在蒸汽压差，冰晶体大且分布不均匀。且死组织细胞膜透性增大，水分转移加强，冰晶更大，刺伤组织细胞造成机械伤速冻：食品冰层由外向内推进速度远大于水的自由逸动速度，冰晶分布接近食品中液态水的分布速冻：抑制冰晶大颗粒的有效方法1718优质速冻食品应具备以下五个要素（1）－18℃~－30℃冻结，20分钟内完成（2）速冻后食品中心温度要达到－18℃下。（3）针状小冰晶，其直径应小于100um.（4）冰晶体分布合理。（5）食品解冻时，不产生汁液流失。19冻结率：冻结终了时食品内水分的冻结量（%）。一般要求把食品中90％的水分冻结才能达到目的。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，能够达到冻藏的要求。低温冷库的贮藏温度一般为－18℃~－25℃。20第三节冷冻对果蔬的影响

一、物理性变化1.机械性损伤(mechanicaldamagetheory)

在冷冻过程中，细胞间隙中的游离水一般含可溶性物质较少，其冻结点高，所以首先形成冰晶，而细胞内的原生质体仍然保持过冷状态

水结成冰后，冰的体积比水增大约9％，冰在温度每下降1℃时，其体积则会收缩0.01～0.005%，二者相比，膨胀比收缩大。冻结时，表面的水首先结冰，然后冰层逐渐向内伸展。当内部水分因冻结而膨胀时，会受到外部冻结了的冰层的阻碍，因而产生内压，这就是所谓“冻结膨胀压”；如果外层冰体受不了过大的内压时，就会破裂。结果：原来相互结合的细胞引起分离，解冻后不能恢复原来的状态，不能吸收冰晶融解所产生的水分而流出汁液，组织变软。212.细胞的溃解(cellrupturetheory)植物组织的细胞内有大的液泡，水分含量高，易冻结成大的冰晶体，产生较大的“冻结膨胀压”，而植物组织的细胞具有的细胞壁比动物细胞膜厚而又缺乏弹性，因而易被大冰晶体刺破或胀破，即细胞受到破裂损伤，解冻后组织软化流水。冷冻处理增加了细胞膜或细胞壁对水分和离子的渗透性。在慢冻的情况下，冰晶体主要在细胞间隙中形成，胞内水分不断外流，原生质体中无机盐浓度不断上升，使蛋白质变性或不可逆的凝固，造成细胞死亡，组织解体，质地软化。223.气体膨胀(gasexpansiontheory)

组织细胞中溶解于液体中的微量气体，在液体结冰时发生游离而使体积增加数百倍，这样会损害细胞和组织，引起质地的改变。

果蔬的组织结构脆弱，细胞壁较薄，含水量高，当冻结进行缓慢时，就会造成严重的组织结构的改变。234.干缩与冻害食品经冷冻、冻藏期间都会由于表面冰晶升华而失水发生干缩，且随着冻藏时间延长，干缩越突出由于升华放热使食品表面温度进一步降低，产生冻害现象，如叶绿素黄褐变。245.冰晶体长大与重结晶刚结束速冻的果蔬制品，其内部冰晶体大小不一致，在长时间的冻藏期间，微细的冰晶体逐步合并形成大冰晶体冻藏过程中，由于环境温度的波动，造成速冻食品内部反复解冻和再结晶后出现冰晶体体积增大，即重结晶措施：采用深温速冻方式，贮藏温度要低，减少温度波动25二、化学性变化1.盐析作用引起的蛋白质变性产品中的结合水是与原生质、胶体、蛋白质、淀粉等结合，在冻结时，水分从其中分离出来而结冰，这也是一个脱水过程，这过程往往是不可逆的，尤其是缓慢的冻结，其脱水程度更大，原生质胶体和蛋白质等分子过多失去结合水，分子受压凝集，结构破坏；或者由于无机盐过于浓缩，产生盐析作用而使蛋白质等变性。这些情况都会使这些物质失掉对水的亲和力，以后水分即不能再与之重新结合。这样，当冻品解冻时，冰晶体融化成水，如果组织又受到了损伤，就会产生大量“流失液”（drip），流失液会带走各种营养成分，因而影响了风味和营养。262.与酶有关的化学变化

果蔬在冻结和贮藏过程中出现的化学变化，一般都与酶的活性和氧的存在相关。

蔬菜在冻结前及冻结冻藏期间，由于加热、H+、叶绿素酶、脂肪氧化酶等作用，使果蔬发生色变，如叶绿素变成脱镁叶绿素，由绿色变为灰绿色等。冷冻过程对果蔬的营养成分也有影响。一般来说，冷冻对果蔬营养成分有保护作用，温度越低，保护作用越强，因为有机物化学反应速率与温度呈正相关。产品中一些营养素的损失也是由于冷冻前的预处理如切分、热烫造成的。27冷冻可杀死许多细菌，但不是所有细菌降温速度对微生物的影响：冻结前，降温越迅速，微生物的死亡率越高；冻结点以下，缓冻将导致剩余微生物的大量死亡，而速冻对微生物的致死效果较差。缓冻对微生物的危害大。包装前将原料冷却到接近冰点温度再冷冻，避免中心温度降慢而导致微生物败坏。冷冻可杀死许多细菌，但不是所有细菌。28第四节果蔬速冻工艺与设备29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冻藏加冰衣及包装30二、果蔬速冻操作要点

1.原料选择：选择适宜冷冻加工的果蔬品种，含纤维少，蛋白质、淀粉多，含水量低，对冷冻抵抗力强，按食用成熟度采收。2.洗涤：

冷冻前认真清洗，去除污物杂质。3.去皮、切分：根据产品要求进行去皮切分。314.护色：

有些原料如马铃薯、苹果在去皮后常常会引起褐变，这类产品在去皮切分后应立即浸泡在溶液中进行护色。常使用0.2%~0.4%的SO2

溶液，2％的盐水溶液，0.3%~0.5%的柠檬酸溶液等等，既可抑制氧化，又可降低酶促反应。

5.烫漂：

烫漂能钝化酶的活性，使产品的颜色、质地、风味及营养成分稳定；杀灭微生物；软化组织，有利于包装。适合于热烫的品种：含纤维素较多的，如豆角、芹菜、蘑菇等；不宜烫漂的品种：青椒、黄瓜、角瓜、西红柿烫漂温度：90~100℃，品温70℃以上烫漂时间：1~5min

菜水比：1:3冷水降温至10~12℃326.冷却：

烫漂后应立即冷却，否则产品易变色。试验证明，烫漂后的蒜苔在25℃情况下6小时变黄。此外，如不能及时冷却也会使微生物繁殖，影响产品质量。冷却方法是立即浸入到冷水中，水温越低，冷却效果越好。一般水温在5~10℃，冷却后应将水沥干或甩干。包装前将原料冷却到接近冰点温度再冷冻，避免中心温度降慢而导致微生物败坏。7.速冻果品的速冻，要求在1小时以内迅速降温至-15℃以下，而后在-18℃左右的温度下长期冻结贮藏。338.包装通过对速冻果蔬包装，可以有效地控制速冻果蔬在长期贮藏过程中发生的冰晶升华，即水分由固体的冰蒸发而造成产品干燥；防止产品长期贮藏接触空气而氧化变色；便于运输、销售和食用；防止污染，保持产品卫生。

在分装时，工厂应保证在低温下进行工作。同时要求在最短时间内完成，重新入库。工序要安排紧凑。一般冻品在－2～－4℃时即会发生重结晶。9.冻藏产品贮于－18℃以下的冷库内，要求贮温控制在－18℃以下，而且要求温度稳定，少波动。并且不应与其他有异味的食品混藏。34三、运销在流通上，要应用能制冷及保温的运输设施，在－15℃～－18℃条件下进行运输,销售时也应有低温货架和货柜。整个商品供应程序也是采用冷链流通系统。零售市场的货柜应保持低温，一般仍要求在-15℃～－18℃。35四、解冻与食用

速冻果品在食用之前要进行解冻复原，上升冻结食品的温度，融解食品中的冰结晶，回复冻结前的状态称为解冻。

果品冷冻过程中并没有杀死所有微生物，只起抑制作用。当食品解冻时，组织松驰，内容物渗出，加之温度的升高，很易受微生物活动的危害。因此冷冻食品在食用之前不宜过早解冻，也不能在解冻后长时间搁置待用，应解冻后即食用。36一般来说，解冻的过程愈短愈好