食品加工與保藏食品的低溫處理與保藏之二

食品加工與保藏食品的低溫處理與保藏之二Ⅳ.食品的凍藏一、食品凍結(jié)過(guò)程的基本規(guī)律二、凍結(jié)前食品物料的前處理三、凍結(jié)方法四、食品在凍結(jié)、凍藏過(guò)程中的變化五、食品凍結(jié)與凍藏工藝及控制六、凍結(jié)食品的解凍第2頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、食品凍結(jié)過(guò)程的基本規(guī)律（一）水的凍結(jié)過(guò)程（二）食品的凍結(jié)過(guò)程和凍結(jié)曲線（三）凍結(jié)速率第3頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天水的凍結(jié)過(guò)程在降溫過(guò)程中，水的分子運(yùn)動(dòng)逐漸減慢，導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)在定向排列的引力下逐漸趨向于形成近似結(jié)晶體的穩(wěn)定性聚集體；當(dāng)溫度降至過(guò)冷點(diǎn)時(shí)，水就會(huì)向冰晶體轉(zhuǎn)變并放出潛熱，使溫度回升到水的冰點(diǎn)。第4頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天水的冰點(diǎn)和過(guò)冷點(diǎn)水在降溫過(guò)程中開始形成穩(wěn)定性晶核時(shí)的溫度為過(guò)冷臨界溫度或過(guò)冷溫度，即過(guò)冷點(diǎn)。水的冰點(diǎn)是指敞露于空氣中的冰－水兩相平衡時(shí)的溫度，通常認(rèn)為是0℃（273.15K）。第5頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天食品的凍結(jié)點(diǎn)（初始凍結(jié)點(diǎn)）凍結(jié)點(diǎn)（freezingpoint）：指一定壓力下食品物料由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)時(shí)的溫度點(diǎn)。隨著溶液濃度的升高，溶液的凍結(jié)點(diǎn)下降。一般所指的溶液或食品物料的凍結(jié)點(diǎn)是它們的初始凍結(jié)點(diǎn)。第6頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天蔗糖水溶液的液固相圖第7頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天食品的低溫共熔點(diǎn)溶液或食品物料在初始凍結(jié)點(diǎn)開始凍結(jié)，隨著凍結(jié)過(guò)程的進(jìn)行，水分不斷地轉(zhuǎn)化為冰結(jié)晶，凍結(jié)點(diǎn)也隨之不斷下降，這個(gè)過(guò)程持續(xù)進(jìn)行，直至所有的水分都凍結(jié)，此時(shí)溶液中的溶質(zhì)、水（溶劑）達(dá)到共同固化，這一狀態(tài)點(diǎn)被稱為低溫共熔點(diǎn)或冰鹽凍結(jié)點(diǎn)。第8頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天食品的低溫共熔點(diǎn)低溫共熔點(diǎn)是在降溫過(guò)程中，食品組織內(nèi)的溶液濃度增加到一定程度后不再改變（即不再有冰晶體析出），水和它所溶解的鹽類共同結(jié)晶并凍結(jié)成固體時(shí)的溫度。第9頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天食品的低溫共熔點(diǎn)食品的低溫共熔點(diǎn)為-55～-65℃，而凍結(jié)食品的溫度為-12～-30℃，因此凍結(jié)食品中的水分并未完全被凍結(jié)。第10頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）食品的凍結(jié)過(guò)程和凍結(jié)曲線凍結(jié)過(guò)程是指食品物料由降溫到完全凍結(jié)的整個(gè)過(guò)程。凍結(jié)曲線（freezingcurve）是描述凍結(jié)過(guò)程中食品物料的溫度隨時(shí)間變化的曲線

。第11頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、食品的凍結(jié)過(guò)程任何食品都不會(huì)在轉(zhuǎn)瞬間同時(shí)均勻地凍結(jié)。一般來(lái)說(shuō)，凍結(jié)過(guò)程是一個(gè)由表及里的過(guò)程。液體食品的凍結(jié)過(guò)程固體食品的凍結(jié)過(guò)程第12頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天液體食品凍結(jié)過(guò)程中的溶質(zhì)分層現(xiàn)象(1)隨著外界冷量的不斷供給，食品本身的熱量不斷散失，溫度逐漸降低，當(dāng)食品溫度降至其初始凍結(jié)點(diǎn)時(shí)，液體食品開始凍結(jié)；此時(shí)，理論上只有純?nèi)軇┰谑称返耐鈱又車鷥鼋Y(jié)，并形成脫鹽（或較純）的冰結(jié)晶；這就相應(yīng)提高了凍結(jié)層附近的溶質(zhì)的濃度，這樣就會(huì)在尚未凍結(jié)的溶液內(nèi)產(chǎn)生濃度差和滲透壓力差。第13頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天液體食品凍結(jié)過(guò)程中的溶質(zhì)分層現(xiàn)象(2)在濃度差的作用下，溶質(zhì)會(huì)向溶液中心擴(kuò)散，而溶劑則在滲透壓力差的作用下，逐漸向凍結(jié)層附近溶質(zhì)濃度較高的溶液中擴(kuò)散。由于擴(kuò)散作用是在溶液開始凍結(jié)后才發(fā)生的，因此凍結(jié)分界面的位移速度必然大于溶質(zhì)的擴(kuò)散速度；這樣，溶質(zhì)在凍結(jié)食品中的重新分布或分層化，取決于凍結(jié)層分界面的位移速度和溶質(zhì)的擴(kuò)散速度的對(duì)比關(guān)系。第14頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天液體食品凍結(jié)過(guò)程中的溶質(zhì)分層現(xiàn)象(3)凍結(jié)層分界面的位移速度越快，凍結(jié)食品中溶質(zhì)的分布就越均勻；然而在凍結(jié)引起的擴(kuò)散作用下，即使凍結(jié)層分界面高速向食品中心方向遷移，也難以使凍結(jié)食品內(nèi)的溶質(zhì)達(dá)到完全均勻的分布。這就是液體食品凍結(jié)后會(huì)出現(xiàn)溶質(zhì)分層的原因。第15頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天食品冷凍濃縮過(guò)程溶質(zhì)損失的原因凍結(jié)層分界面的位移速度越慢，凍結(jié)食品中溶質(zhì)分布就越不均勻；同樣，即使凍結(jié)層分界面非常緩慢地向食品中心方向遷移，也難以使最初形成的冰晶體達(dá)到完全脫鹽（或無(wú)溶質(zhì)）的程度。正是由于上述規(guī)律，在冷凍濃縮果汁時(shí)，就會(huì)造成果汁的損失。第16頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天固體食品的凍結(jié)過(guò)程（1）動(dòng)植物組織的水分存在于細(xì)胞和細(xì)胞間隙，或呈結(jié)合狀態(tài)，或呈游離狀態(tài)。在凍結(jié)過(guò)程中，一般是細(xì)胞間隙內(nèi)的游離水先形成冰晶體。這樣冰晶體附近的溶液濃度會(huì)增加，滲透壓會(huì)升高；同時(shí)由于水結(jié)成冰，體積膨脹，對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生擠壓作用；此外細(xì)胞內(nèi)汁液的蒸汽壓大于冰晶的蒸汽壓。第17頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天固體食品的凍結(jié)過(guò)程（2）上述因素都會(huì)使細(xì)胞內(nèi)的水分不斷地向細(xì)胞外轉(zhuǎn)移，并聚積在細(xì)胞間隙內(nèi)的冰晶體的周圍。這樣存在于細(xì)胞間隙內(nèi)的冰晶體就不斷增大。第18頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天凍結(jié)速度對(duì)冰結(jié)晶的影響緩慢凍結(jié)時(shí)，冰結(jié)晶大多在細(xì)胞的間隙內(nèi)形成，冰晶量少而粗大；而快速凍結(jié)時(shí)，冰結(jié)晶大多在細(xì)胞內(nèi)形成，冰晶量多而細(xì)小。第19頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天凍結(jié)速度對(duì)冰結(jié)晶大小、數(shù)量等的影響通過(guò)0～-5℃的時(shí)間冰結(jié)晶大小(直徑Х長(zhǎng)度)μm形狀數(shù)量分布位置數(shù)秒(1~5)Х(5~10)針狀無(wú)數(shù)細(xì)胞內(nèi)1.5min(0~20)Х(20~50)桿狀大量細(xì)胞內(nèi)40min(50~100)Х100以上柱狀少量細(xì)胞內(nèi)90min(50~200)Х200以上塊粒狀少量細(xì)胞外第20頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、食品的凍結(jié)曲線第21頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天食品凍結(jié)曲線的三個(gè)階段第一階段，食品的溫度從初溫降至食品的凍結(jié)點(diǎn)，這時(shí)食品放出的熱量是顯熱，此熱量與整個(gè)凍結(jié)過(guò)程放出的全部熱量比較，其值較小，所以這一階段降溫速度快，曲線較陡。第22頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天食品凍結(jié)曲線的三個(gè)階段第二階段，食品的溫度從凍結(jié)點(diǎn)降至-5℃左右，這時(shí)食品中的水大部分結(jié)成冰，放出大量的潛熱。此階段放出的熱量占整個(gè)凍結(jié)過(guò)程放出的全部熱量的絕大部分，因此食品在此階段降溫速度慢，曲線平坦。第23頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天食品凍結(jié)曲線的三個(gè)階段第三階段，食品的溫度從-5℃左右繼續(xù)下降至終溫，此時(shí)放出的熱量一部分是冰的降溫所放出的熱量，另一部分是由于殘余的少量水繼續(xù)結(jié)冰所放出的潛熱；所以這一階段降溫的速度也比較快，曲線也比較陡峭。第24頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天冰結(jié)晶最大生成帶一般食品的凍結(jié)點(diǎn)為-0.6～-3℃。大多數(shù)食品的水分含量都比較高，而且大部分水分都在的溫度-1～-5℃的范圍內(nèi)凍結(jié)。這種大量形成冰結(jié)晶的溫度范圍稱為冰結(jié)晶最大生成帶。第25頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天（三）凍結(jié)速率凍結(jié)速率是指食品物料內(nèi)某點(diǎn)的溫度下降速率或冰峰前進(jìn)的速率。目前用于表示凍結(jié)速率的方法有以下幾種：時(shí)間－溫度法冰峰前進(jìn)速率國(guó)際冷凍協(xié)會(huì)定義其他方法第26頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天速凍一般認(rèn)為，食品的中心溫度在冰結(jié)晶的最大生成帶的溫度范圍內(nèi)停留的時(shí)間不超過(guò)30min，就達(dá)到了快速凍結(jié)的要求。第27頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、凍結(jié)食品物料的前處理1熱燙（Blanching）2加糖(Syruping)3加鹽（Salting）4濃縮5加抗氧化劑6冰衣處理7包裝處理第28頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、凍結(jié)方法1空氣凍結(jié)法（Airfreezing）2間接接觸凍結(jié)法3直接接觸凍結(jié)法第29頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、食品在凍結(jié)、凍藏過(guò)程中的變化（一）食品在凍結(jié)過(guò)程中的變化（二）食品在凍藏過(guò)程中的變化第30頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天（一）食品在凍結(jié)過(guò)程中的變化體積變化水分重新分布機(jī)械損傷溶質(zhì)分層（非液相組分被濃縮）第31頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、體積的變化0℃的純水結(jié)成冰體積增大約8.7％。食品物料在凍結(jié)后也會(huì)發(fā)生體積膨脹，但膨脹的程度較純水小。影響凍結(jié)食品體積膨脹的因素有：食品的組成。結(jié)合水的比例。凍結(jié)的溫度范圍。第32頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、水分的重新分布液體食品會(huì)出現(xiàn)溶質(zhì)分層現(xiàn)象。固體食品細(xì)胞內(nèi)的水會(huì)向細(xì)胞外遷移。速凍可以減少凍結(jié)食品水分的重新分布。第33頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、機(jī)械損傷（凍結(jié)損傷）食品物料凍結(jié)時(shí)冰結(jié)晶的形成、體積的變化和物料內(nèi)部存在的溫度梯度等會(huì)導(dǎo)致機(jī)械應(yīng)力的產(chǎn)生，并對(duì)食品物料產(chǎn)生機(jī)械損傷。第34頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天食品的凍結(jié)膨脹食品凍結(jié)時(shí)表面水分首先凍結(jié)成冰，然后冰層逐漸向內(nèi)部延伸。當(dāng)內(nèi)部的水分凍結(jié)膨脹時(shí)會(huì)受到外部?jī)鼋Y(jié)層的阻礙，產(chǎn)生內(nèi)壓，即凍結(jié)膨脹壓。當(dāng)外層受不了這樣的內(nèi)壓時(shí)就會(huì)破裂。第35頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天食品的凍結(jié)膨脹第36頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天食品的凍結(jié)膨脹第37頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天影響凍結(jié)膨脹的因素食品厚度大、含水率高時(shí)凍結(jié)膨脹嚴(yán)重；食品凍結(jié)時(shí)表面溫度下降越快，越容易產(chǎn)生龜裂。第38頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天牛肉凍結(jié)時(shí)凍結(jié)曲線與凍結(jié)膨脹壓曲線第39頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、非水相組分被濃縮由于凍結(jié)使食品物料內(nèi)絕大部分水結(jié)成冰，并導(dǎo)致了水的重新分布，實(shí)際上就會(huì)導(dǎo)致食品物料內(nèi)出現(xiàn)局部溶質(zhì)被濃縮的現(xiàn)象。濃縮的程度主要受凍結(jié)速率的影響。凍結(jié)濃縮現(xiàn)象可用于液態(tài)食品物料的濃縮，凍結(jié)過(guò)程輔以攪拌對(duì)凍結(jié)濃縮有益。第40頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）食品在凍藏過(guò)程中的變化重結(jié)晶凍干害脂肪氧化及水解蛋白質(zhì)變性其它變化（如色澤、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)等）第41頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、重結(jié)晶重結(jié)晶是指凍藏過(guò)程中食品物料中冰結(jié)晶的大小、形狀、位置等都發(fā)生了變化，冰結(jié)晶的數(shù)量減少、體積增大的現(xiàn)象。同分異質(zhì)重結(jié)晶(iso-massrecrystallization)遷移性重結(jié)晶(migratoryrecrystallization)

連生性重結(jié)晶(accretiverecrystallization)

第42頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、凍干害凍干害又稱凍燒（freezeburn）、干縮，是由于凍結(jié)食品物料表面水分升華后形成多孔干化層，使食品物料表面出現(xiàn)氧化、變色、變味等品質(zhì)明顯降低的現(xiàn)象。采取適當(dāng)（阻隔性好、堅(jiān)固）的包裝，控制好凍藏室的溫度、空氣流速等，可以降低凍干害的發(fā)生程度。第43頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、脂類氧化和降解乳和冰淇淋中的固形物含量與脂類氧化的敏感性有關(guān)。濃縮乳中加入螯合劑可以減少脂肪的自動(dòng)氧化。乳和乳制品的冷凍前的加熱和均質(zhì)對(duì)抑制脂肪氧化有一定的作用。第44頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、蛋白質(zhì)溶解性下降凍結(jié)的濃縮和脫水效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，從而使蛋白質(zhì)絮凝、沉淀。凍結(jié)速率快、凍藏溫度低可以減輕凍結(jié)導(dǎo)致的蛋白質(zhì)的變性，有助于蛋白質(zhì)的凍藏穩(wěn)定性。冷凍前牛乳的冷藏和冷凍處理對(duì)蛋白質(zhì)的凍藏穩(wěn)定性有不利影響，但冷藏前的加熱處理可減少這一影響；加熱還可減少冷藏時(shí)乳糖結(jié)晶的形成。第45頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天5、其他變化pH值的變化色澤和風(fēng)味的變化營(yíng)養(yǎng)成分的變化第46頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天五、食品凍結(jié)與凍藏工藝及控制（一）凍結(jié)速率的選擇（二）凍藏的溫度與時(shí)間（三）食品物料凍結(jié)與凍藏工藝及控制第47頁(yè),共53頁(yè)，2024年2月25日，星期天（一）凍結(jié)速率的選擇一般認(rèn)為，速凍食品的質(zhì)量高于緩凍