食品冷凍加工技術(shù)及應用.ppt

,國外水產(chǎn)品氣調(diào)保鮮技術(shù) 及包材應用,潘 超 然 教授 福建農(nóng)林大學食品科學學院,食品冷凍加工技術(shù)及應用,近幾年來，為了保持食品的新鮮 度和食用安全性，國內(nèi)外食品加工技 術(shù)已經(jīng)由熱力加工發(fā)展為非熱力加 工，這些非熱力的加工技術(shù)主要包括 食品濃縮技術(shù)、食品冷凍干燥技術(shù)及食品粉碎技術(shù) 。,第一節(jié) 冷凍濃縮技術(shù),一、定義 冷凍濃縮是將稀溶液中的水分凍結(jié)成 冰晶，并去除這部分冰晶從而使溶液中的溶質(zhì)濃度得到提高。 二、冷凍濃縮基本原理 將某種液體在低溫（-10）下進行冷 卻，當冷卻到某一個階段（例如為-10 時），溶液中有晶核出現(xiàn)，此時，溶液的,濃度上升了，再繼續(xù)冷卻，當溶液的濃 度達到了無法濃縮的濃度，這種濃度 稱為共晶濃度（或稱低共熔濃度），當出現(xiàn)全結(jié)晶的文檔稱為共晶溫度（或低共熔溫度）。將某種液體在共晶溫度以下（全部凍結(jié)），多達到的某種極限濃縮濃度點稱為某種溶液的共晶點（即低共熔點），也就是說當溶液的濃度低于低共熔點時，冷卻的結(jié)果才是冰晶析出而溶液被濃縮。,冷凍濃縮技術(shù)主要是針對熱敏性液 體的濃縮而開發(fā)的。這種技術(shù)排除溶液中的水分不是加熱蒸發(fā)，而是靠從溶液到冰晶的相際傳遞，所以可避免芳香物質(zhì)因加熱所造成的揮發(fā)損失，該技術(shù)具有低能耗，阻止不良化學反應和生物化學反應以及風味、香氣和營養(yǎng)損失小等優(yōu)點。90年代初，日本、美國等先進國家,三、冷凍濃縮技術(shù)的發(fā)展概況,已應用于果汁、咖啡、果酒和乳品類液體食品的濃縮。特別是美國已 將該技術(shù)大量用于橙汁的濃縮，制成商品質(zhì)的產(chǎn)品出售于各大酒店或酒吧。我國在冷凍濃縮技術(shù)的研究方面還處于實驗室階段，主要原因是我國還未有生產(chǎn)冷凍濃縮的設(shè)備企業(yè)。,四、冷凍濃縮過程的結(jié)晶形式 （一）層狀凍結(jié)（界面漸進冷凍濃縮法 ）在板式、轉(zhuǎn)鼓式以及帶式設(shè)備中 進行。層狀凍結(jié)可稱為規(guī)則凍結(jié)。 1凍結(jié)形狀： （1）、結(jié)晶層依次沉積在先前由同一層 面溶液所形成的晶層上之上，是一種單向 的凍結(jié)； （2）、冰晶長成針狀或棒狀，帶有垂直 于冷卻面的不規(guī)則斷面。,2凍結(jié)特點： （1）、隨著冷凍濃縮的進行，溶液 濃度逐漸增加，晶尖處溶液的過冷 度逐漸降低，凍結(jié)速率或晶尖成長速率也隨之降低，晶體直徑逐漸增大； （2）、在溶液濃度不變的情況下，水分擴散系 數(shù)愈小，黏度越大，則平均直徑愈??；,（ 3 ）、在溶液中，溶液濃度在13%的極低 濃度下，水分凍結(jié)時，有明顯排斥 溶質(zhì)析出，保持冰晶純凈的現(xiàn)象，稱之為溶質(zhì)脫除作用。 （二）、懸浮凍結(jié)（傳統(tǒng)的凍結(jié)濃縮方法） 這種凍結(jié)是為無數(shù)自由懸浮于母液中的小冰晶，在帶攪拌的低溫罐中長大并不斷排除，使母液濃度增加而實現(xiàn)濃縮。,界面漸進冷凍濃縮法最大的特點：形成 一個整體的冰結(jié)晶，固液界面小，使得母 液與冰晶的分離變得非常容易，同時由冰 結(jié)晶的生成，成長，與母液的分離及脫水 操作均在一個裝置中完成。,（三）、兩種濃縮形式對比：,五、在食品工業(yè)中的應用 1、冷凍濃縮方法的優(yōu)點： （1）揮發(fā)性芳香成分損失和酶，色素等熱敏性成分變化極少； （2）可避免操作中微生物的增殖； （3）不存在膜分離中的泄漏短路危險； （4）可避免因蒸餾引起的聚合反應和冷凝反應； （5）含多種溶質(zhì)的溶液濃縮時，僅去除水分，不會造成母液組成的變化。,2、 應用 （1）咖啡工業(yè)：巢大公司1986年采用冷 凍濃縮設(shè)備與噴霧設(shè)備相結(jié)合的方法，使咖 啡的質(zhì)量達到自然沖調(diào)的品質(zhì)；咖啡濃縮 （2）啤酒工業(yè)：使啤酒的體積減少到原來 的1/4，只要總?cè)胨虲O2可制成與原來啤酒 從感官上無法辨別的啤酒 （3）乳品工業(yè)：代替煉乳，制成的濃縮奶 沖釋后可制成與鮮牛奶毫無差別,（4）果汁工業(yè)：2000年我國進口美國 和巴西的冷凍濃縮果汁5999噸，2001 年接近1萬噸。濃度為65Bx。主要為巴西 的圣保羅和美國佛羅里達，其余為墨西哥，西班牙和地中海地區(qū)，利用內(nèi)襯聚乙烯袋的50加侖鐵桶或大罐銷往各地。 （5）番茄汁：先用膜濃縮將番茄汁濃縮 至20%，再用冷凍濃縮繼續(xù)濃縮至40.8%。,第二節(jié) 冷凍干燥技術(shù),一、定義 冷凍干燥又稱為真空冷凍干燥，冷凍升 華干燥，分子干燥等。它是將水物質(zhì)先凍 結(jié)至冰點一下，使水分變?yōu)楣虘B(tài)冰，然后 在較高的真空度下，將冰直接轉(zhuǎn)化為蒸汽 而除去，物料而被干燥。,二、冷凍干燥技術(shù)特點 1、物料的干燥是在低溫且處于高 真空狀態(tài)，因此特別適用于熱敏性高和極 易氧化的食品干燥，物料的有效成分在加工過程中沒有損失，這對于高營養(yǎng)價值和高附加值的產(chǎn)品，是十分必要的。 2、物料不失原有的固體骨架結(jié)構(gòu)，保持物料原有的外觀形態(tài)，且其色香味與加,工之前相比基本沒有變化，同時物 料也易加工成極細的粉末，用于制作調(diào)味品、保健品、速溶品等。 3、物料具有多孔結(jié)構(gòu)，親水性極強。 具有很理想的速溶性和快速復水性； 復水仍能恢復原物料的基本特性，比其它干燥方法生產(chǎn)的食品更接近新鮮食品。,4、原來溶于水中的無機鹽就地析出， 不象其它干燥方式隨水分向表面擴散，水分蒸發(fā)后，鹽在物料表面集結(jié)而使表面硬化。 5、凍干后物料中殘留水分極少，一般含水量在5%以下，加工后的物料重量僅為原物料重量的1/5 1/24，采用真空或充氮包裝避光保存，在常溫下可保持35年不變質(zhì)。,三、凍干工藝流程及操作要點,1.工藝路線,物料,前處理,凍結(jié)裝置 （速凍隧道）,加熱系統(tǒng),干燥系統(tǒng),后處理,入庫,制冷系統(tǒng),融冰系統(tǒng),熱蒸汽,水,補水系統(tǒng),真空系統(tǒng),放空,2、操作要點,（1）、前處理 原料選別清洗濾水切片（塊、?。?消毒漂洗或燙漂冷卻,A消毒：次氯酸鈉 B燙漂：對水果類物料一般不采 用燙漂，加Vc和檸檬酸進行浸漬。 C濾水：物料在凍結(jié)前必須濾水，目的是防止物料表面含水分過多凍結(jié)成塊，另外增加凍干負荷，一般用離心機甩干。 D切片：切片、切塊或丁是為了裝盤厚度均勻，以免欠干或局部崩塌。,（2）、凍結(jié)處理 A.慢凍：大部分物料凍結(jié)采用慢凍， 即放入冷凍中慢慢凍結(jié)，主要原因是慢凍時，物料內(nèi)部冰晶生長慢，形成粗大而連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)晶，升華后形成粗大而連續(xù)的網(wǎng)狀間隙通道，使后續(xù)水蒸氣溢出時，流動阻力較小，升華速度快。 B.快凍：即采用隧道式平板（或螺旋式）速凍（單體凍結(jié)），一般用于特殊的,產(chǎn)品，如藥品、珍貴物品?？焖賰鼋Y(jié)因內(nèi)部冰晶生成快，形成細小的 枝狀（針狀）冰晶，形成通道小，使水蒸氣只有通過滲透穿過已干的固體膜，干燥時間大大延長。一般比慢凍要遲56小時。 C.凍干：待物料冷凍到三相點一下溫 度時，再對捕水器制冷，當捕水器溫 度達-45-50以后，再對整個系,統(tǒng)抽真空，達到要求真空度后，開始 加熱升華干燥，90%水分升華并 凝集在捕水器上。 按確定的凍干曲線進行操作，每個產(chǎn) 品有不同的凍干曲線，及真空壓力，進 料厚度及鋪盤面積凍干時間，輻射加熱 溫度（即加熱隔板溫度）等。,制定凍干曲線的基本原則是： a.干燥倉內(nèi)真空壓力必須低于物料 三相點對應的水蒸氣飽和壓力； b.加熱隔板溫度問題 c.加熱時間的物料殘余水分含量達到要求為原則，為了凍干產(chǎn)品在常溫下，保存較長時間，必須抑制微生物的生長，通常食品中的水分活性Aw0.5以下，微生物很難生長，因此，要求殘余水分含量在6%以下。,包裝：為阻止凍干食品吸潮，包裝材料必須不透水。凍干食品是一種 多孔性結(jié)構(gòu)，容易進入空氣。因此，經(jīng)選擇鋁箔/PET/PP的復合材料，PVDC或EVOH則更好。另外，最好采用充氣包裝，則可保持產(chǎn)品的色香味，并延長保質(zhì)期。,五、在食品加工中的應用,1、果蔬類 對原料進行挑選、清洗、漂燙、殺菌、添加輔料等, 然后進行冷凍干燥。如: 蘋果、香蕉、桃、梨、菠蘿等水果脆片以及蘆筍、菠菜、芋頭、西蘭花、荷蘭花、南瓜、蔥、蒜、黃花菜、胡蘿卜、蘑菇等脫水蔬菜。目前此類加工的工廠在國內(nèi)占大多數(shù)。,2、水產(chǎn)、肉類,生產(chǎn)此類產(chǎn)品, 需進行肉類分切、 去骨、剔筋腱、清洗、漂燙煮熟、冷卻冷凍、切丁、切片、抗氧化處理,水產(chǎn)類主要為去殼、去皮、頭、清洗、消毒或漂燙、抗氧化處理, 然后再冷凍干燥。如: 牛肉丁(片)、豬肉丁片)、羊肉丁(片)、蝦仁、牡蠣、魚等等, 這些主要為方便食品做調(diào)味配料用。,3、調(diào)味品、湯料類,調(diào)味品需將原料清洗、浸泡、打碎、發(fā)酵、調(diào)整等, 湯料一般要先把青菜等小配料清洗、漂燙、成湯、調(diào)配、鋪盤, 然后冷凍干燥。如蛋花湯、番茄調(diào)料湯、醬油等。目前, 日本對此類產(chǎn)品需求量很大。,4、固體飲料類,此類產(chǎn)品生產(chǎn)要經(jīng)過提取、過濾、分離、濃縮, 然后冷凍干燥處理, 得到溶解性好, 色、香、味盡可能維持原味的固體飲品。如: 速溶茶、速溶咖啡、速溶草本植物提取物等。,5、牛初乳,牛初乳為奶牛分娩后72 小時內(nèi)的 牛乳, 含有豐富的免疫球蛋白(IgG), IgG 隨放置時間的延長, 其含量越來越低, 所以要迅速進行干燥, 由于溫度高會使 IgG 迅速失活, 所以一般先將牛初乳冷卻在 9以下, 然后脫脂、分離、殺菌處理, 再進行冷凍干燥,能夠最大限度地保存 IgG 的活性。,6、方便食品類,隨著生活節(jié)奏的加快, 方便食品 越來越受到人們的青瞇。利用冷凍干燥技術(shù)生產(chǎn)的方便面、米、粉絲等, 以其復水性好, 不需油炸的優(yōu)勢, 消費人群逐漸增多。,7、香精類,由于香精中易揮發(fā)成分多, 而且香 氣成分最易揮發(fā), 所以香精生產(chǎn)企業(yè)利用冷凍干燥技術(shù)使高溫對精油揮發(fā)及破壞降低到最少, 而且低溫冷凍狀態(tài)下香氣散發(fā)很少, 故要得到高品質(zhì)的固體香精, 冷凍干燥已成香精的主要干燥方法之一。,第三節(jié) 冷凍粉碎技術(shù),一、定義 冷凍粉碎是利用冷凍與粉碎相結(jié)合的工藝，使物料在凍結(jié)狀態(tài)下進行粉碎制成粒狀或粉狀物。,二、冷凍粉碎的工藝特點,1、可以粉碎常溫下難以粉碎的物料 2、可以制成比常溫粉粒體流動性更好、粒度分散更均勻的產(chǎn)品 3、不會發(fā)生常溫粉碎時因發(fā)熱、氧化等造成的變質(zhì)現(xiàn)象 4、粉碎時不會發(fā)生其他溢出、粉塵爆炸、噪聲等 5、特別適應于油份、香味成分高的，且在常溫中難以粉碎的食品。,三、冷凍粉碎的原理,食品冷凍粉碎主要由快速凍結(jié)和 粉碎兩個重要環(huán)節(jié)組成。食品快速凍結(jié)可使食品力學性質(zhì)發(fā)