第一章低溫處理食品

1、第一章食品(shpn)低溫處理和保藏共九十頁教學目的和要求 掌握低溫對微生物及酶的影響 掌握凍結速度與冰晶體關系，貯藏時間、貯藏溫度與品質(zhì)關系 了解干耗產(chǎn)生的原因及預防措施 了解食品的冷藏(lngcng)和凍藏的技術管理，在此期間發(fā)生的變化共九十頁教學重點和難點重點： 低溫對酶活性及微生物的影響 影響食品冷卻過程的因素 食品凍結理論 食品在冷藏和凍藏期間發(fā)生的變化(binhu)難點： 冷卻過程中能量消耗，冷卻速度和時間的計算 食品凍結過程中能耗計算 冷藏食品回熱時空氣狀態(tài)在H-d圖上的變化共九十頁主要(zhyo)內(nèi)容 低溫處理對微生物及酶活性的影響(yngxing) 食品的冷卻 食品的凍結 食

2、品的冷藏和凍藏食品的回熱和解凍共九十頁第一節(jié)食品的低溫處理和保藏(bocng)概述食品低溫(dwn)保藏降低食品溫度，并維持低溫水平或凍結狀態(tài)，以延緩或阻止食品的腐敗變質(zhì)，達到食品遠途運輸和短期或長期貯藏的目的的保藏方法。定 義共九十頁共九十頁共九十頁食品(shpn)低溫處理的目的 保藏(bocng)手段加工處理手段 制成新產(chǎn)品 使食品加工處理比較方便改善食品性狀，提高食品的價值延長食品貨架期共九十頁 食品(shpn)低溫保藏也稱冷凍保藏，分為冷卻貯藏和凍結貯藏。冷卻貯藏 T凍結點 溫度范圍：-215 短期或長期貯藏凍結貯藏 T凍結點 溫度范圍： -12-30 長期貯藏共九十頁冷 藏： 將食品

3、溫度維持在恒定的某一冰點以上溫度的保藏過程（04）凍 藏： 將食品溫度維持在恒定的某一冰點以下(yxi)溫度的保藏過程（-15-18）解 凍： 將食品溫度由冰點以下溫度提高到冰點以上的溫度，并使冰變?yōu)樗倪^程回 熱：食品溫度由冰點以上溫度升溫至室溫以下的過程共九十頁低溫(dwn)對酶及微生物的影響 低溫(dwn)對酶活性的影響在一定溫度范圍內(nèi)，酶活性隨溫度升高而升高，溫度過高，酶即變性失活?？梢杂脺囟认禂?shù)Q10來衡量酶活性因溫度而發(fā)生的變化共九十頁K1-溫度(wnd)為t時，酶促反應的化學反應速率常數(shù)K2-溫度為t+10時，酶促反應的化學反應速率(sl)常數(shù)在一定溫度范圍內(nèi)，大多數(shù)酶的Q值為2

4、-3，即溫度每下降10，酶的活性就會削弱至原來的1/21/3。低溫可抑制酶活性。 共九十頁食品加工中，為了將酶活性引起的不良變化降到最低，食品常經(jīng)短時間熱燙（預煮），將酶活性鈍化，然后再進行處理。檢驗酶是否鈍化的標準(biozhn)為：過氧化物酶是否殘留活性共九十頁低溫(dwn)對微生物的影響任何(rnh)微生物都有一定的正常系列的溫度范圍，溫度降低，其活動能力變微弱，當溫度降低到微生物最低生長溫度，微生物停止生長。溫度降低到微生物最低生長溫度以下，微生物死亡。共九十頁共九十頁微生物低溫(dwn)致死的原因溫度下降，微生物細胞內(nèi)酶活性降低，物質(zhì)代謝反應速度降低，微生物生長繁殖下降酶的溫度系數(shù)（

5、Q10）值不同，破壞各生化反應一致性，破壞微生物新陳代謝細胞內(nèi)原生質(zhì)上升，膠體吸水性降低，蛋白質(zhì)分散度改變，最后導致不可逆蛋白質(zhì)凝固，破壞其物質(zhì)代謝正常運行，嚴重損害細胞。食品凍結時，冰形成，使細胞內(nèi)原生質(zhì)/膠體脫水，細胞內(nèi)溶質(zhì)濃度(nngd)上升，使蛋白質(zhì)變性使微生物細胞受到機械性的破壞共九十頁影響(yngxing)微生物低溫致死的因素溫度(wnd) 降溫速度 結合水分和過冷狀態(tài) 介質(zhì) 貯藏期共九十頁影響微生物低溫致死(zh s)的因素1.溫度冰點以上：微生物仍然具有一定的生長繁殖能力，雖然只有部分能適應低溫的微生物和嗜冷菌逐漸增長，但最后(zuhu)也會導致食品變質(zhì)。18 -8-12，尤其

6、-2-5（凍結溫度）,微生物的活動會受到抑制或幾乎全部死亡。 當溫度急劇下降到-20-30時，所有生化變化和膠體變性幾乎完全處于停頓狀態(tài).共九十頁共九十頁共九十頁影響微生物低溫致死(zh s)的因素2.降溫速度凍結前，降溫越快，微生物的死亡率越大。 在迅速降溫過程中，微生物細胞內(nèi)的新陳代謝所需的各種生化反應的協(xié)調(diào)(xitio)一致性被迅速破壞。凍結時，緩凍將導致大量微生物死亡，而速凍則相反。213.結合狀態(tài)和過冷狀態(tài) 急速冷卻時，如果水分能迅速轉化成過冷狀態(tài)，避免結晶形成固態(tài)玻璃體，就有可能避免因介質(zhì)內(nèi)水分結冰所遭受的破壞作用。 微生物細胞內(nèi)原生質(zhì)含有大量結合水分時，介質(zhì)極易進入過冷狀態(tài)，不再

7、形成冰晶體，有利于保持細胞內(nèi)膠體穩(wěn)定性。4.介質(zhì) 高水分和低pH值的介質(zhì)會加速微生物的死亡，而糖、鹽、蛋白質(zhì)、膠體、脂肪對微生物則有保護作用。5.貯存期 低溫貯藏時微生物一般隨貯存期的增長而減少；但貯藏溫度越低，減少量越少，有時甚至沒減少。 貯藏初期微生物減少量最大，其后死亡率下降。共九十頁共九十頁思考題食品冷凍的目的有哪些(nxi)？影響微生物低溫致死的因素有哪些？如何影響？共九十頁第二節(jié)食品(shpn)的冷卻食品冷卻即通過人工或自然的方法將食品由較高溫度降至食品凍結點以上的某一溫度的過程。冷卻是食品冷藏前的階段。食品冷卻過程中的冷卻速度和冷卻終了溫度是抑制食品本身的生化變化和微生物的生長繁

8、殖，防止(fngzh)食品質(zhì)量下降的決定性因素。共九十頁影響食品冷卻(lngqu)過程因素冷卻介質(zhì)(jizh)性質(zhì)二者之間溫差及接觸方式 食品物料性狀食品的厚度與物理性質(zhì)（質(zhì)量熱容，熱導率） 冷卻介質(zhì)的相態(tài)物理性質(zhì) 冷卻介質(zhì)的運動狀態(tài)和速度冷卻介質(zhì)與食品的溫差 共九十頁二、冷卻(lngqu)方法（一）固體物料(w lio)的冷卻接觸冰（碎冰）冷卻冷風（空氣）冷卻冷水冷卻真空冷卻26（二）液體食品物料的冷卻特點間接冷卻間歇式、連續(xù)式共九十頁冷卻方法(fngf)的特點冷風(lngfng)冷卻 使用范圍廣，缺點，易干耗 碎冰冷卻簡易，冷卻效果好，可避免干耗 冷水冷卻冷卻速度快缺點：產(chǎn)品易受微生物污染

9、 真空冷卻（減壓冷卻）蔬菜快速冷卻缺點：投資大，操作成本高 共九十頁共九十頁共九十頁共九十頁干 耗 食品無包裝或用可透蒸汽的保護膜包裝時，用冷空氣冷卻時，食品除散熱，還向外蒸發(fā)水分，使食品失水(sh shu)干縮，俗稱冷卻干耗。 總體來說，干耗是一種不良現(xiàn)象。但肉類快速冷卻時，內(nèi)層水分不易(b y)向表面擴散，表層水很快蒸發(fā)，在肉表面形成一層堅質(zhì)的干燥膜，防止微生物入侵繁殖，而且可減少干耗。 共九十頁思考題影響(yngxing)食品冷卻過程的因素有哪些？ 共九十頁第三節(jié)食品(shpn)的凍結食品凍結即將食品的溫度降低到食品凍結點以下的某一預定溫度。一般要求食品的中心溫度達到(d do)-15或

10、以下，使食品中的大部分水分凍結成冰晶體。 共九十頁一、食品(shpn)凍結的理論1、凍結點或冰點（freezing point)： 冰晶開始(kish)出現(xiàn)的溫度稱之為凍結點。一般食品的凍結點為-0.63。 34（一）凍結點與凍結率共九十頁拉烏爾（Raoult）稀溶液定律： 與固態(tài)純?nèi)軇┏善胶獾南∪芤旱哪厅cTf比相同壓力下純?nèi)軇┑哪厅cT*f低，實驗結果表明，凝固點降低的數(shù)值與稀溶液中所含溶質(zhì)的數(shù)量成正比，即kf叫凝固點下降系數(shù)它與溶劑性質(zhì)有關而與溶質(zhì)性質(zhì)無關。凍結點的降低，與其物質(zhì)的濃度成正比， 每增加1mol/L溶質(zhì)，凍結點就會下降1.86。因此食品(shpn)物料要降到0以下才產(chǎn)生冰晶

11、。35共九十頁36共九十頁2、凍結(dngji)率凍結率（結冰率）：食品(shpn)凍結過程中，在某一溫度時（凍結點與共晶點之間的任意溫度）食品中的水分轉化成冰晶體的量與同一溫度時食品內(nèi)所含水分和冰晶體的總量之比。其近似值可用下式計算：K=100（1TD/TF） TD和TF分別為食品的凍結點及其凍結終了溫度37共九十頁38共九十頁第一階段（二）凍結過程(guchng)與凍結曲線第二階段第三階段共九十頁第一階段凍結(dngji)曲線 第一階段：溫度由食品初溫降至食品凍結點，放出顯熱，此熱量較少，降溫速度(sd)快，曲線較陡。共九十頁凍結(dngji)曲線 第二階段第二階段，溫度由食品(shpn)

12、凍結點降至-5，大部分水變成冰，放出潛熱，此熱較多，降溫速度慢，曲線平坦。 共九十頁凍結(dngji)曲線 第三階段 第三階段，溫度由-5降至終溫，少量水凍結(dngji)，水放熱降溫熱較少，降溫速度快，曲線較陡。共九十頁共九十頁液體溫度降至凍結點時，液相與結晶相處于平穩(wěn)，液體如想結晶，必須破壞這種平衡(pnghng)，必須使液相溫度降到稍低于凍結點，造成液體過冷。過冷現(xiàn)象是水中有冰結晶生成的先決條件。 結晶(jijng)過程物質(zhì)溫度由冰點降至形成冰結晶臨界溫度，但尚未凍結的現(xiàn)象。（三）冰結晶條件及結晶過程共九十頁結晶(jijng)過程降溫過程(guchng)中，水的分子運動逐漸減慢，其逐漸趨

13、向于形成近似結晶體的穩(wěn)定性聚集體。溫度繼續(xù)降至冰晶形成時或在振動促進下，水就成冰并釋放出潛熱，使溫度回升至水的冰點。水在降溫過程中開始形成穩(wěn)定性晶核時的溫度或在開始回升的最低溫度稱過冷臨界溫度或過冷溫度。 過冷溫度總比冰點低 共九十頁結晶(jijng)過程當溫度回升至冰點后，只要液態(tài)水仍凍結，并放出潛熱，冰水混合物溫度0，只有全部水分都凍結（低熔共晶(n jn)點？）后，溫度才會繼續(xù)下降。在降溫過程中，食品組織內(nèi)溶液濃度增加到一定程度后不再改變，水和它所溶解的鹽類共同結晶并凍結成固體時的溫度。食品的低熔共晶點為-55-65。共九十頁47溫度(wnd) 凍結時間/h凍結溫度(wnd)曲線和凍結水

14、分量共九十頁水在結晶過程中有兩種現(xiàn)象發(fā)生：1、晶核形成；2、以晶核為中心晶體生長。 隨著溫度(wnd)降低，晶核生成數(shù)和晶體的成長有著各不相同的速度。結晶(jijng)曲線共九十頁當溫度較高時，產(chǎn)生(chnshng)晶核數(shù)少，結晶成長速度較快，晶體產(chǎn)生(chnshng)速度晶體成長速度，此溫度下形成少量的大型結晶。大量(dling)較小的冰晶玻璃體狀態(tài)，形成極少量晶核，不存在成長。大量晶核及大小不一結晶共九十頁食品成分復雜，其溫度低于0才有冰晶產(chǎn)生。一般食品凍結(dngji)點為0.6-3。大量形成冰結晶的溫度范圍稱為冰結晶最大生成帶。大多數(shù)食品的水分在-1-5的溫度范圍內(nèi)凍結。共九十頁總結：

15、1、過冷現(xiàn)象是水中有冰結晶生成的先決條件。 2、水或水溶液結冰時，被稱為“冰結晶之芽”的晶核的形成(xngchng)是必要條件。51共九十頁（四） 凍結(dngji)膨脹當0的水變成同溫度的冰時，其體積會增大到4時水的1.09倍，增大9%。食品凍結時表面水分首先凍結成冰，然后冰層逐漸向內(nèi)部延伸。當內(nèi)部的水分凍結膨脹時，會受到外部凍結層阻礙(z i)，于是產(chǎn)生內(nèi)壓，即凍結膨脹壓。當外層受不了這樣的內(nèi)壓時，就會破裂。在食品通過-1-5冰結晶最大生成帶時，凍結膨脹壓升高到最大值。食品厚度大，含水率高，表面溫度下降極快時易產(chǎn)生龜裂。共九十頁共九十頁（五）凍結速度(sd)評價食品的凍結速度對食品品質(zhì)影響

16、很大。凍結速度快，食品組織細胞內(nèi)向細胞外轉移的水分少。使細胞內(nèi)尚處于原來狀態(tài)的汁液迅速形成大量細小的冰結晶。凍結速度慢，則食品組織細胞內(nèi)向細胞外轉移的水分多。形成冰結晶多存在于細胞間隙，且顆粒大，細胞內(nèi)的溶液濃縮。 對凍結食品而言，大粒冰結晶和濃縮引起的危害都很大，因此快速凍結是保證(bozhng)凍結食品質(zhì)量的重要因素。 共九十頁快速凍結優(yōu)點 食品凍結后形成的冰晶體顆粒小，對食品組織破壞性小 組織細胞內(nèi)水分向外轉移少，對細胞內(nèi)汁液的濃縮程度較小 溫度(wnd)迅速降低至微生物的最低生長溫度(wnd)下，阻止微生物，酶活性，提高食品穩(wěn)定性 一般凍結時通過冰結晶最大生成帶的時間在30min內(nèi)就認

17、為達到速凍要求。共九十頁共九十頁吹風(chu fng)凍結裝置 平板凍結(dngji)裝置低溫液體凍結裝置超低溫液體凍結裝置二、食品凍結裝置共九十頁吹風(chu fng)凍結裝置共九十頁共九十頁平板凍結(dngji)裝置共九十頁思考題名詞：凍結點、凍結率、低熔共晶點、過冷現(xiàn)象、冰結晶最大生成帶等結晶生長曲線-不同的結晶條件(tiojin)下形成的冰晶的形狀及數(shù)量如何，冰晶如何分布。結晶過程共九十頁第四節(jié)食品(shpn)的冷藏和凍藏冷藏：將經(jīng)過冷卻的食品放在高于食品凍結點的某一合適溫度下貯藏。冷藏溫度一般為-215，而-18則為常用的冷藏溫度。凍藏：將經(jīng)過凍結的食品放在低于食品凍結點的某一合適溫

18、度下貯藏。有生命力食品：適宜冷藏，要通風(tng fng)換氣無生命力食品：凍藏，不透氣材料包裝共九十頁一、食品在冷藏(lngcng)和凍藏中的變化 食品在冷藏過程(guchng)中的變化肉類成熟寒冷收縮微生物增值淀粉老化脂類變化干 耗冷 害串 味后熟作用共九十頁共九十頁共九十頁食品(shpn)在凍藏過程中的變化重結晶干耗和凍結(dngji)燒變色脂肪變色 蔬菜變色 紅肉變色 魚肉綠變 蝦黑變 共九十頁二、食品在冷藏和凍藏過程(guchng)的管理溫度(wnd)：盡量避免溫度波動空氣濕度：根據(jù)各食品性質(zhì)不同而定，以不發(fā)霉、不失水干耗為基本要求空氣流速：低速循環(huán)共九十頁三、凍藏食品(shpn)的

19、貯藏期1、高品質(zhì)壽命(shumng)（High quality life, HQL ）在所使用凍藏溫度下的凍結食品與在-40溫度下的凍藏食品相比較，當采用科學的感官鑒定方法剛能判定出二者差別時，所經(jīng)歷的時間。2、實用貯藏期(practical storage life, PSL) 經(jīng)凍藏的食品仍保持著對一般消費者或作為加工原料使用無妨的感官品質(zhì)指標時，所經(jīng)過的凍藏時間。共九十頁共九十頁 以凍結狀態(tài)流通的凍結食品(shpn)，其品質(zhì)主要取決于四個因素：原料固有品質(zhì)凍結前后的處理和包裝凍結方式凍結產(chǎn)品在流通過程中所經(jīng)歷的溫度和時間共九十頁凍結食品TTT概念（time-temperature tol

20、erance） 凍結食品的可接受性與凍結溫度，凍藏時間的關系。由TTT概念可知： 品質(zhì)(pnzh)優(yōu)秀的凍結食品品質(zhì)(pnzh)變化主要取決于凍藏溫度，凍結溫度越低，食品優(yōu)秀品質(zhì)(pnzh)保持時間越長。大多數(shù)凍結食品的品質(zhì)(pnzh)穩(wěn)定性或?qū)嵱觅A藏期是隨著凍藏溫度的降低而呈指數(shù)關系增大。 共九十頁共九十頁共九十頁食品生產(chǎn)出來后，一般都在包裝上印有生產(chǎn)日期，但消費日期距離生產(chǎn)日期短并不能保證凍結食品質(zhì)量一定好。為保證凍結食品優(yōu)秀品質(zhì)，凍結食品從生產(chǎn)到消費之間的各個環(huán)節(jié)都保持在適當(shdng)的低溫狀態(tài)。這種從生產(chǎn)到消費之間的連續(xù)低溫處理環(huán)節(jié)叫冷鏈共九十頁習題(xt)1、食品在冷藏過程中發(fā)生

21、的變化及相關概念2、食品在凍藏過程中發(fā)生的變化及相關概念3、高品質(zhì)壽命(shumng)？食用貯藏期？3、T.T.T.？共九十頁第五節(jié)低溫食品(shpn)的回熱和解凍冷藏食品出冷藏室前，保證空氣中的水分不會在冷藏食品表面冷凝的條件下，逐漸提高冷藏食品溫度，最后(zuhu)達到使其與外界空氣溫度相同的過程。是冷卻的逆過程。 回熱過程中，暖空氣的相對濕度不宜過高（冷凝），也不宜過低（干耗）。 冷藏食品的表面溫度應高于空氣露點溫度，以防止冷凝水出現(xiàn)。實際應用時，食品溫度回升到比外界空氣溫度低3-5即可。冷藏食品的回熱共九十頁使凍藏食品內(nèi)凍結的水分重新(chngxn)變成液態(tài)，恢復食品的原有狀態(tài)和特征的

22、過程。 汁液(zhy)流失-影響因素安全問題-解凍溫度、水分凝結 解凍終溫-介質(zhì)溫度不宜超過10-15 1、解凍注意問題 凍藏食品解凍共九十頁 解凍曲線與凍結曲線呈大致(dzh)對稱的形狀。 由于冰的導熱系數(shù)遠大于水的導熱系數(shù)，隨著解凍過程的進行，向深層傳熱的速度越來越慢，解凍速度也隨之減慢。 與凍結過程相類似，-1 -5是冰晶最大融解帶，應盡快通過，以免食品品質(zhì)的過度下降。2、解凍(ji dng)溫度曲線共九十頁3、 解 凍 方 法共九十頁定義：由空氣將熱量傳給凍品，使凍品升溫、解凍。（1）間歇式解凍：相對濕度95-98，風速2 m/s、溫度為0 - -5 的加濕空氣，解凍時間約14-15

23、h。（2）連續(xù)式解凍：有-調(diào)溫調(diào)濕裝置，解凍量達1 t/h；風量600m3/min,設備占地面積大。（3）加壓解凍：通入壓力為(2-3)105 Pa、溫度為15-20 空氣，因為壓力升高(shn o)，食品的凍結點降低，縮短了解凍時間，食品質(zhì)量較好。（4）氣液接觸式：經(jīng)過處理的潔凈低溫高濕空氣與凍品接觸后，水蒸氣即在表面凝結成水，放出潛熱使凍品解凍。無表面干燥或失重。80空氣(kngq)解凍共九十頁81共九十頁水解凍(ji dng)適用于帶皮或有薄膜包裝的食品。靜水解凍：解凍終溫較低。流水解凍：水流定時換向流動。噴淋水解凍：衛(wèi)生質(zhì)量較好。鹽水解凍：鹽水濃度23%，可防止某些海魚的魚皮褪色。碎冰(su bn)解凍：用于大型魚類，防止已解凍部分腐敗變質(zhì)。水蒸氣解凍：用減壓控制水在1520 沸騰，水蒸氣在溫度更低的凍品表面冷凝并放出熱量。82共九十頁83共九十頁接觸式解凍(ji dng)裝置與平板