第二十四章食品冷藏冷凍原理和技術(shù).ppt

第二十四章食品冷藏冷凍原理和技術(shù) 浙江工商大學(xué)王向陽 教學(xué)要求 要求掌握低溫防腐的基本原理 熟悉食品的冷卻與冷藏 食品的凍結(jié)與凍藏 機(jī)械冷藏庫 了解食品冷藏鏈 重點(diǎn)內(nèi)容 低溫防腐的基本原理 食品的冷卻與冷藏 食品的凍結(jié)與凍藏 難點(diǎn)內(nèi)容 機(jī)械冷藏庫 食品冷藏鏈 第一節(jié)低溫防腐的基本原理 一 低溫對酶活性的影響大多數(shù)酶的適宜活動(dòng)溫度為30 40 溫度每下降10 酶活性就會(huì)削弱1 2 1 3 低溫對酶并不起安全的抑制作用 酶仍能保持部分活性 胰蛋白酶在 30 下仍然有微弱的反應(yīng) 脂肪分解在 20 下仍能引起脂肪水解 一般來說 如將溫度維持在 18 以下 酶的活性才會(huì)受到很大程度的抑制 二 低溫對微生物的影響 一 低溫和微生物的關(guān)系大多數(shù)腐敗菌在10 以上能迅速繁殖生長 某些食品中毒菌和病原菌在溫度降低至3 前仍能緩慢地生長 嗜冷菌仍能在 10 5 溫度范圍內(nèi)緩慢地生長 但不會(huì)產(chǎn)生毒素和導(dǎo)致疾病 不過它們即使處于 4 以下 卻仍有導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)的可能 7 10 時(shí)只有少數(shù)霉菌尚能生長 而所有細(xì)菌和酵母幾乎都停止了生長 10 12 則成為凍制食品能長期貯藏時(shí)的安全貯藏溫度 只有溫度降低到 20 30 時(shí)酶的活動(dòng)才有可能停止 低溫對微生物的影響 二 低溫導(dǎo)致微生物活力減弱和死亡的原因 1 破壞了各種反應(yīng)原來的協(xié)調(diào)一致性 影響了微生物的生活機(jī)能 溫度降低愈低 失調(diào)程度也愈大 2 冰晶體的形成促使細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)或膠體脫水 促使蛋白質(zhì)變性 同時(shí)冰晶體的形成還會(huì)使細(xì)胞遭受到機(jī)械性破壞 低溫對微生物的影響 三 影響微生物低溫致死的因素1 溫度的高低2 降溫速度3 結(jié)合水分和過冷狀態(tài)4 介質(zhì) 高水分和低pH值的介質(zhì)會(huì)加速微生物的死亡 而糖 鹽 蛋白質(zhì) 膠體 脂肪對微生物則有保護(hù)作用 5 貯期6 交替凍結(jié)和解凍 理論上交替凍結(jié)和解凍將加速微生物的死亡 實(shí)際上效果并不顯著 低溫對微生物的影響 四 凍制食品中病原菌控制問題凍制食品并非無菌 可能含有病原菌 如肉毒桿菌 金黃色葡萄球菌 腸球菌 溶血性鏈球菌 沙門氏菌等 凍制食品內(nèi)的常見的腐敗菌在一般情況下可在24小時(shí)內(nèi)使食品發(fā)生對人體并無毒害的腐敗變質(zhì) 所以如果解凍的凍制品含有腐敗菌和毒素 它必然同時(shí)也會(huì)有腐敗現(xiàn)象出現(xiàn) 杜絕生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)中一切可能的污染源 第二節(jié)食品冷卻與冷藏 冷卻是冷藏的前處理 是一個(gè)短時(shí)的換熱降溫過程 冷卻的最終溫度在冰點(diǎn) freezingpoint 以上 冷藏是冷卻后的食品在冷藏溫度 常在0 以下 下保持食品不變質(zhì)的一個(gè)貯藏方法 一 食品冷卻中的傳熱 一 傳熱方式 1 導(dǎo)熱2 對流3 輻射導(dǎo)熱 主要發(fā)生在食品的內(nèi)部 包裝材料以及用固體材料作為冷卻介質(zhì)的冷加工中 對流 主要發(fā)生在以氣體或液體作為冷卻介質(zhì)的加工和冷藏中 輻射 主要發(fā)生在僅有自然對流或流速較小的冷加工和冷藏中 二 冷卻食品的冷藏工藝 1 肉類的冷卻工藝 1 畜肉類冷卻工藝 掛在空氣中冷卻 一段冷卻法 多采用兩段冷卻法 兩段冷卻法 指采用不同冷卻溫度和風(fēng)速 冷卻過程可在同一間或兩個(gè)不同間內(nèi)完成 第一階段的空氣溫度在 10 15 之間 風(fēng)速在1 5 3m s 冷卻2 4h 使肉體表面溫度降至0 2 左右 內(nèi)部溫度降至16 25 第二階段空氣溫度為0 2 風(fēng)速為0 1m s左右 冷卻約10 16h即可完成 兩段冷卻法的優(yōu)點(diǎn)是干耗小 微生物繁殖及生化反應(yīng)控制好 但單位耗冷量大 冷卻食品的冷藏工藝 1 肉類的冷卻工藝 2 禽肉冷卻工藝 目前采用冰水浸或噴淋冷卻法較多 采用吊掛在空氣中冷卻 常見的冷卻工藝有空氣溫度2 3 相對濕度約80 85 風(fēng)速約1 0 1 2m s 7h鴨 7h鵝 雞4h 采用冰水浸或噴淋冷卻 冰水浸或噴淋冷卻速度快 沒有干耗 但易被微生物污染 2 肉類的冷藏工藝溫度要穩(wěn)定 無包裝的要渡冰衣 冷卻食品的冷藏工藝 3 肉類食品在冷卻冷藏中的變化 1 干耗 2 軟化成熟 3 寒冷收縮 寒冷收縮是畜禽屠宰后在未出現(xiàn)僵直前快速冷卻造成的 其中牛和羊肉較嚴(yán)重 而禽類肉較輕 肉的pH值低于6時(shí)極易出現(xiàn)寒冷收縮 4 變色 變質(zhì)紅色肉逐漸變成褐色肉 肉中肌紅蛋白和血紅蛋白被氧化 生成高鐵肌紅蛋白和高鐵血紅蛋白 白色脂肪可能變成黃色 脂肪被水解后的脂肪酸被氧化綠色或黑色等變質(zhì)現(xiàn)象 細(xì)菌 霉菌的繁殖和蛋白質(zhì)分解 二 蛋類食品冷卻冷藏工藝 溫度相差不能太大 一般低于蛋體溫度2 3 隨后每隔1 2h將冷卻間空氣溫度降低1 左右 通常情況下經(jīng)過24h的冷卻 蛋體溫度可達(dá)1 3 冷卻后的蛋在兩種條件下冷藏 1 溫度0 1 5 相對溫度80 85 冷藏期為4 6個(gè)月 2 溫度 1 5 2 相對濕度85 90 冷藏期為6 8個(gè)月 出庫 庫內(nèi)逐漸升溫 直至蛋溫低于庫外溫度3 5 為止 否則 冷藏蛋出庫后將在蛋體表面上結(jié)露 使冷藏蛋質(zhì)量迅速下降 第三節(jié)食品凍結(jié)與凍藏 一 凍結(jié)速率的表示方法1 食品熱中心溫度下降的速率 熱中心溫度指降溫過程中食品內(nèi)部溫度最高的點(diǎn) 2 冰鋒前進(jìn)的速率 以 5 作為結(jié)冰鋒面 測量從食品表面向內(nèi)移動(dòng)的速率 一 用食品熱中心降溫速率表示 常用食品熱中心溫度從0 降至 5 所用時(shí)間長短衡量凍結(jié)快慢 并稱此溫度范圍為最大冰晶生成帶 若通過此冰晶生成帶的時(shí)間少于30min 稱為快速凍結(jié) 二 用冰鋒 icefront 前進(jìn)速率表示快速凍結(jié) 冰鋒移動(dòng)速率 5 20cm h 中速凍結(jié) 冰鋒移動(dòng)速率 1 5cm h 慢速凍結(jié) 冰鋒移動(dòng)速率 0 1 1cm h 生產(chǎn)中使用的凍結(jié)裝置的凍結(jié)速率大致為 慢凍 slowfreezing 在通風(fēng)房內(nèi) 對散放大體積材料的凍結(jié) 凍結(jié)速率為0 2cm h 快凍或深凍 quickordeepfreezing 在鼓風(fēng)式或板式凍結(jié)裝置中凍結(jié)零售包裝食品 凍結(jié)速率為0 5 3cm h 超速凍 ultrarapidfreezing 采用低溫液體噴淋或浸沒凍結(jié) 凍結(jié)速率為10 100cm h 畜肉類食品 凍結(jié)速率需在2 5cm h生禽肉 凍結(jié)速率需大于1 0cm h 二 食品凍藏 一 食品凍結(jié)的熱負(fù)荷1 食品從初始溫度降至冰點(diǎn)溫度時(shí)放出的顯熱2 食品中的水凍結(jié)時(shí)放出的潛熱3 冰點(diǎn)溫度以下至最終平均凍結(jié)溫度放出的顯熱 二 凍藏條件庫溫的波動(dòng)要盡量小 一般最大不超過 2K 食品平均凍結(jié)終溫應(yīng)盡量等于凍藏溫度 若運(yùn)輸凍結(jié)的食品溫度高于 8 時(shí) 在入庫前必須重新凍結(jié)至要求溫度 有足夠高的空氣相對濕度和合理的空氣流速及分布 以減少干耗 食品凍藏 三 食品在凍藏中的變化1 干耗 dehydrationordrying 1 干耗量計(jì)算 2 減少干耗的途徑 1 庫內(nèi)空氣狀態(tài) 溫度 相對濕度 2 流速和食品表面與空氣的接觸情況 3 盡量減少食品表面與空氣的接觸面積 2 凍傷 FreezrerBurn 干耗造成食品表面呈多孔層 從而增加了食品與空氣中氧的接觸面積 使脂肪 色素等物質(zhì)迅速氧化 造成食品變色 變味 脂肪酸敗 芳香物質(zhì)揮發(fā)損失 蛋白質(zhì)變性和持水能力下降等后果 避免凍傷的方法是首先避免干耗 其次是在食品中或鍍冰衣的水中添加抗氧化劑 食品凍藏 四 凍結(jié)食品的TTT凍結(jié)食品的TTT Time Temperature Tolerance 概念 凍結(jié)食品的容許凍藏期與凍藏時(shí)間 凍藏溫度的關(guān)系 凍結(jié)食品質(zhì)量下降是累積的 因此 根據(jù)TTT曲線可以計(jì)算出凍結(jié)食品在貯運(yùn)等不同環(huán)節(jié)中質(zhì)量累積下降程度和剩余的可凍藏性 PPP原則 productofinitialquality processingmethodandpackaging 食品初始質(zhì)量 加工方法和包裝方式 凍結(jié)食品質(zhì)量下降隨時(shí)間的下降是累積性的 而且為不可逆的 在這個(gè)期間內(nèi) 溫度是影響質(zhì)量下降的主要因素 溫度越低 質(zhì)量下降的過程越緩慢 容許的凍藏期也就越長 凍藏期 1 實(shí)用凍藏期 practicalstoragelife PSL 指在某一溫度下不失去商品價(jià)值的最長時(shí)間 實(shí)用凍藏期一般包括凍藏 運(yùn)輸 銷售和消費(fèi)等環(huán)節(jié) 2 高質(zhì)量凍藏期 highqualitylife HQL 高質(zhì)量凍藏期是指初始高質(zhì)量的食品 在某一溫度下凍藏 組織有經(jīng)驗(yàn)的食品感官評價(jià)者定期對該食品進(jìn)行感官質(zhì)量檢驗(yàn) 檢驗(yàn)方法可采用三樣兩同鑒別法或三角鑒別法 若其中有70 的評價(jià)者認(rèn)為該食品質(zhì)量與凍藏在 40 溫度下的食品質(zhì)量出現(xiàn)差異 此時(shí)間間隔即為高質(zhì)量凍藏期 三 食品凍結(jié)與凍藏工藝 一 畜 禽肉類凍結(jié)與凍藏工藝 二 魚類食品的凍結(jié)與凍藏工藝 三 果蔬的凍結(jié)與凍藏工藝 1 畜肉凍結(jié)與凍藏工藝 兩次凍結(jié) 先降至0 4 再降至 15 左右 兩次凍結(jié)的肉品質(zhì)好 尤其是對于易產(chǎn)生寒冷收縮的牛 羊肉更明顯 但兩次凍結(jié)時(shí)間長一次凍結(jié) 在一個(gè)凍結(jié)晶間內(nèi)完成全部凍結(jié)過程 一次凍結(jié)比兩次凍結(jié)可縮短時(shí)間40 50 每噸節(jié)省電量17 6kW h 節(jié)省勞力50 節(jié)省建筑面積30 干耗減少40 45 我國目前的冷庫大多采用一次凍結(jié)工藝 2 禽肉凍結(jié)與凍藏工藝 無包裝的采用空氣凍結(jié) 凍結(jié)后鍍冰衣或用包裝材料包裝 有包裝的可用冷空氣凍結(jié) 也可用低凝固點(diǎn)的液體浸現(xiàn)或噴淋 為改善肉的嫩度 將肉冷卻至10 左右后再凍結(jié) 為維持禽肉的顏色 在3 5h內(nèi)將表面溫度降至 7 禽肉的凍藏條件 冷庫溫度 18 20 相對濕度95 100 庫內(nèi)空氣自然循環(huán) 晝夜溫度波動(dòng)應(yīng)小于 1K 小包裝的火雞 鴨 鵝可凍藏12 15個(gè)月 用復(fù)合材料包裝雞的分割肉可凍藏12個(gè)月 無包裝禽肉 每隔10 15天向禽肉垛噴淋冷水一次 二 魚類食品的凍結(jié)與凍藏工藝 魚的凍藏期多脂魚 如 鯖魚 大馬哈魚 鯡魚 鱒魚 在 18 下僅能貯藏2 3月 少脂魚 如 鱈魚 比目魚 黑線鱈 鱸魚 綠鱈 在 18 下可貯藏4個(gè)月 一般凍藏溫度是 多脂魚在 29 下凍藏 少脂魚在 18 23 之間凍藏 部分肌肉呈紅色的魚應(yīng)低于 30 凍藏 三 果蔬的凍結(jié)與凍藏工藝 1 選擇適合凍結(jié)與凍藏的果蔬品種 2 果蔬凍結(jié)多采用速凍工藝 3 采用凍結(jié)與凍藏的果蔬 應(yīng)在其完熟階段采摘 4 在凍結(jié)與凍藏前 多數(shù)蔬菜要經(jīng)過漂燙處理 而水果更常用糖處理或酸處理 5 果蔬凍結(jié) 采用流態(tài)化凍結(jié) 采用金屬平板接觸凍結(jié) 低溫液體浸漬或噴淋的凍結(jié)方法 四 凍結(jié)食品的解凍 thawing 解凍所用的時(shí)間遠(yuǎn)大于凍結(jié)所用的時(shí)間 解凍狀態(tài)可分為半解凍 5 和完全解凍 食品在解凍過程中常出現(xiàn)的主要問題是 1 汁液流失 extrude或driploss 2 微生物繁殖 3 酶促或非酶促等不良生化反應(yīng) 解凍方式 1 小包裝食品 速凍水餃 燒麥 湯圓等 蔬菜 蝦仁 蟹肉 甜玉米 豆類 薯類等 多用高溫快速解凍法 2 較厚的畜胴體 大中型魚類常用低溫慢速解凍 解凍方法 1 空氣和水以對流換熱方式對食品解凍 2 電解凍 3 真空或加壓解凍 4 上述幾種方式的組合解凍 解凍方法 1 空氣解凍 多用于畜胴體解凍 一般空氣溫度為14 15 相對濕度為95 98 風(fēng)速2m s以下 2 水解凍 適用于有包裝的食品 凍魚 以及破損小的果蔬菜的解凍 水溫一般不超過20 3 電解凍 包括低頻 50 60Hz 解凍 高頻 1 50MHz 解凍和微波 915或2450MHz 解凍 4 高壓靜電 電壓5000 100000V 功率30 40W 強(qiáng)化解凍 目前日本已用于肉類解凍上 5 真空解凍 利用水蒸氣在凍結(jié)食品表面凝結(jié)所放出的潛熱解凍 第四節(jié)食品冷藏庫 一 概述二 冷藏庫的組成與布置三 冷藏庫的隔熱和防潮四 冷藏庫容量的計(jì)算五 冷藏庫冷負(fù)荷的計(jì)算六 冷負(fù)荷的估算方法七 冷藏庫庫房的制冷工藝設(shè)計(jì) 一 概述 一 冷藏庫的類型 二 食品冷藏庫的工藝流程 1 按冷藏庫容量分類 2 按冷藏庫設(shè)計(jì)溫度分類高溫冷藏庫 2 以上 低溫冷藏庫 15 以下 3 按使用性質(zhì)分類 1 生產(chǎn)性冷藏庫 作為肉 禽 蛋 魚 果蔬加工廠的冷凍車間使用 它的特點(diǎn)是冷凍加工能力大 并設(shè)有一定容量的周轉(zhuǎn)用冷藏庫 2 分配性冷藏庫 作為市場供應(yīng) 中轉(zhuǎn)運(yùn)輸和貯藏食品之用 其特點(diǎn)是凍結(jié)量小 冷藏量大 而且要考慮多種食品的貯藏 3 零售性冷藏庫 一般建在城市的大型副食商店內(nèi) 供臨時(shí)貯藏零售食品之用 特點(diǎn)是庫容量小 貯藏期短 二 食品冷藏庫的工藝流程 1 生產(chǎn)性冷藏庫的工藝流程2 分配性冷藏庫的工藝流程 生產(chǎn)性冷藏庫的工藝流程 生產(chǎn)性冷藏庫的工藝流程 分配性冷藏庫的工藝流程 二 冷藏庫的組成與布置 一 冷藏庫的組成冷加工間及冷藏間 生產(chǎn)輔助用房 生活輔助用房 生產(chǎn)附屬用房1 冷加工間及冷藏間 1 冷卻間 2 凍結(jié)間 3 冷卻物冷藏間 稱高溫冷藏間 4 凍結(jié)物冷藏間 5 冰庫 冷藏庫的組成 2 生產(chǎn)輔助用房 1 裝卸站臺(tái) 高出地面0 9 1 1m 與汽車高度一致 長度按每1000t冷藏容量約7 10m設(shè)置 鐵路站臺(tái)高出鋼軌面1 1m 2 穿堂 運(yùn)輸作業(yè)和庫房間聯(lián)系的通道 采用庫外常溫穿堂 3 樓梯 電梯間 每千噸冷藏量配0 9 1 2t電梯容量 4 過磅間 3 生活輔助用房 辦公室或管理室 休息室更衣室 衛(wèi)生間等 4 生產(chǎn)附屬用房 包括制冷機(jī)房 變配電間 水泵房 制冰間 整理間 氨庫等 三 冷藏庫的隔熱和防潮 一 冷庫隔熱防潮的意義 二 隔熱防潮的方法 三 常用的隔熱材料與防潮材料 1 聚苯乙烯泡沫塑料 2 聚氨酯泡沫塑料 四 冷藏庫容量的計(jì)算 一 冷藏庫的貯藏噸位冷藏庫貯藏噸位可用下面的簡便公式計(jì)算 G 10 3V 式中G 冷藏庫貯藏噸位 單位為t 食品的計(jì)算密度 單位為kg m3 容積利用系數(shù) 五 冷藏庫冷負(fù)荷的計(jì)算 1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量 TheWallGainLoad 1 墻壁 樓板及屋頂?shù)膫鳠崃?2 太陽輻射引起的耗冷量2 貨物熱量3 庫房內(nèi)通風(fēng)換氣的熱量 AirChangeLoad 4 操作熱量 1 照明熱量 2 電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)熱量 3 庫門開啟熱量 4 操作人員熱量 六 冷負(fù)荷的估算方法 一 冷間冷負(fù)荷的簡單計(jì)算法總的冷負(fù)荷可分為兩部分 1 通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)散失的冷量 可按前面所講的方法計(jì)算 2 運(yùn)行冷負(fù)荷 按下式計(jì)算 Qr Vfr T式中Qr 運(yùn)行冷負(fù)荷 單位為W V 冷庫容積 單位為m3 fr 運(yùn)行系數(shù) T 庫內(nèi)外的溫差 單位為K 七 冷藏庫房的制冷工藝設(shè)計(jì) 一 冷卻間 溫度采用 2 相對濕度為90 有吹風(fēng)式冷卻設(shè)備 冷風(fēng)機(jī)按1kW冷負(fù)荷配0 143 0 167m3 s的風(fēng)量 空氣流速達(dá)1 2m s 果蔬 鮮蛋的冷卻間 風(fēng)速在0 75m s為好 二 凍結(jié)間 1 空氣自然對流凍結(jié)間2 強(qiáng)制空氣循環(huán)凍結(jié)間 按照空氣流向和冷風(fēng)機(jī)型式分為縱向吹風(fēng) 橫向吹風(fēng)和吊頂式冷風(fēng)機(jī)三種 3 擱架式凍結(jié)間 冷卻設(shè)備采用擱架排管 食品放入盤內(nèi)置于擱架上 讓食品與蒸發(fā)器直接接觸 冷藏庫房的制冷工藝設(shè)計(jì) 三 冷卻物冷藏間用以貯存鮮蛋 水果和蔬菜等 按溫度0 濕度90 設(shè)計(jì) 氣流速度在0 3 0 5m s之間 冷卻設(shè)備多為冷風(fēng)機(jī)配風(fēng)道送風(fēng) 冷風(fēng)機(jī)常選用干式翅片管式 冷卻排管應(yīng)盡量設(shè)于走道的上方 噴口向上仰角17 冷空氣從噴口噴出以后 首先射向庫房平頂 食品應(yīng)經(jīng)冷卻后再送入冷卻物冷藏間貯藏 不經(jīng)冷卻食品的進(jìn)庫量一般按庫容量的5 考慮 冷藏庫房的制冷工藝設(shè)計(jì) 三 冷卻物冷藏間貯藏果蔬時(shí) 須考慮通風(fēng)換氣 風(fēng)管接在空氣冷卻器的進(jìn)風(fēng)口 排風(fēng)口距離地面0 5m以上 排風(fēng)口應(yīng)有保溫和關(guān)閉裝置 吸風(fēng)口要高出地面2m以上 吸 排風(fēng)口位于冷間的同一側(cè) 吸排風(fēng)口的水平距離不能小于4m 冷間必須設(shè)計(jì)加濕裝置 冷藏庫房的制冷工藝設(shè)計(jì) 四 凍結(jié)物冷藏間用來貯藏已凍結(jié)的食品 要求溫度不高于 18 相對濕度95 左右 采用墻排管和頂排管 有兩種規(guī)格 1 光滑管 2 是翅片管 頂排管 頂管中心線離平頂?shù)拈g距 光滑管不小于250mm 翅片管不小于300mm 為便于沖霜 將頂管布置在走道上面 墻排管 設(shè)置在靠外墻一邊 離地面較高處 墻管的中心線與墻壁的間距 光滑管應(yīng)不小于150mm 翅片管不小于200mm 四 凍結(jié)物冷藏間 對于無包裝材料的食品 只允許微弱的自然空氣對流 對于有包裝材料的凍結(jié)物冷藏間 采用冷風(fēng)機(jī) 冷空氣在冷間內(nèi)強(qiáng)制循環(huán) 五 冰庫 貯存鹽水制冰的冰庫溫度為 4 貯存快速制冰機(jī)制得的冰的庫濕為 10 冰庫一般采用光滑頂管 而不用墻管或翅片管 原因是 冰塊質(zhì)量大且較滑 堆碼時(shí)若不小心倒下 就會(huì)砸壞墻管 為了不使冰塊倒下 堆碼量一般靠近墻壁 這樣容易碰壞墻管 另外 若采用翅片管 則須經(jīng)常沖霜 沖霜水滴入冰塊后 容易把冰塊冰結(jié)在一起 當(dāng)排管不能滿足冷量要求時(shí) 也可設(shè)置高墻管 這可防止冰塊的沖擊 還可強(qiáng)化