第八章 食品的低溫保藏

第八章食品的低溫保藏◆1食品低溫保藏的原理◆2食品的冷卻和冷藏◆3食品的凍結(jié)◆4食品的凍藏◆5食品的解凍0序言(1)食品行業(yè)低溫的利用lowtemperatureapplicationinfoodindustry

FrozenstoragecoolingairconditionchillstorageCA/MAfoodpreservation

foodprocessing

frozendehydrationquickfreezing

freezingconcentration

(2)冷藏食品和凍藏食品①冷藏食品是將食品的溫度降到接近凍結(jié)點(diǎn)，并在此溫度下保藏的食品。冷藏食品不需要凍結(jié)。②凍藏食品又稱冷凍食品，是將食品凍結(jié)后在低于凍結(jié)點(diǎn)的溫度保藏的食品。③冷藏食品和冷凍食品〔合稱冷凍食品〕可按原料及消費(fèi)形式分為果蔬類、水產(chǎn)類、肉禽蛋類、調(diào)理方便食品類四類。(3)冷凍食品的特點(diǎn)①易保藏，廣泛用于肉、禽、水產(chǎn)、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生產(chǎn)、運(yùn)輸和貯藏。②營(yíng)養(yǎng)、方便、衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)。③市場(chǎng)需求量大，在興旺國(guó)家占有重要的地位，在開(kāi)展中國(guó)家開(kāi)展迅速，在食品加工中已成為一個(gè)大行業(yè)。與其它保藏食品相比，凍藏食品的優(yōu)點(diǎn)：◆與干藏比，具有較好的復(fù)原性；◆與罐藏比，由于不需高溫處理，能較好保持食品原有的品質(zhì)；◆與化學(xué)保藏比，沒(méi)有任何殘留的添加劑；◆與發(fā)酵腌制食品比，較多保存食品的固有成分.凍藏能最大程度地保持食品的新鮮度、營(yíng)養(yǎng)和原有風(fēng)味。出口及市面速凍食品主要分為五大類：●肉類的分割速凍●海產(chǎn)品●水果、蔬菜●米、面制品●調(diào)理食品(4)速凍食品開(kāi)展?fàn)顩r◆20世紀(jì)初，美國(guó)最早建立了冷凍食品廠?！舳?zhàn)的軍需，極大地促進(jìn)了美國(guó)凍結(jié)食品業(yè)的開(kāi)展。戰(zhàn)后出現(xiàn)了調(diào)理冷凍食品、耐熱復(fù)合塑料薄膜包裝袋、高質(zhì)快速解凍復(fù)原加熱設(shè)備等，冷凍食品業(yè)成為方便食品和快餐業(yè)的支柱行業(yè)?！?0世紀(jì)60年代，興旺國(guó)家構(gòu)成完整的冷藏鏈。冷凍食品進(jìn)入超市。◆冷凍加工技術(shù)從整體凍結(jié)向小塊或顆粒凍結(jié)開(kāi)展。◆我國(guó)在20世紀(jì)70年代，因外貿(mào)需要冷凍蔬菜，冷凍食品開(kāi)始起步?！?0年代，家用冰箱和微波爐的普及，銷售用冰柜和冷藏柜的使用，推動(dòng)了冷凍冷藏食品的開(kāi)展，出現(xiàn)冷凍面點(diǎn)?！?0年代，冷鏈初步形成，冷凍食品品種增加，風(fēng)味特色產(chǎn)品和各種菜式；生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)量大幅度增加?！袼賰鍪称饭I(yè)成為當(dāng)今世界上開(kāi)展最快的工業(yè)之一；●我國(guó)速凍食品每年以15％左右的速度遞增；●1996年我國(guó)年的速凍食品產(chǎn)量為220萬(wàn)噸，2000年產(chǎn)量達(dá)850萬(wàn)噸；●預(yù)計(jì)到2021年我國(guó)速凍食品產(chǎn)量將達(dá)2000萬(wàn)噸，人均年消費(fèi)量約16kg，根本到達(dá)中等興旺國(guó)家水平。1食品低溫保藏的原理◆低溫對(duì)微生物的影響◆低溫對(duì)酶活性的影響◆低溫對(duì)非酶作用的影響1.1低溫對(duì)微生物的影響①微生物對(duì)食品的破壞作用②微生物在食品中生長(zhǎng)的主要條件

–

液態(tài)水分

–pH值

–

營(yíng)養(yǎng)物

–

溫度低溫和微生物的關(guān)系①低溫能有效抑制霉菌、酵母和細(xì)菌的生長(zhǎng)發(fā)育及繁殖。②酵母菌及霉菌的耐低溫能力比細(xì)菌強(qiáng)。③在未凍結(jié)的介質(zhì)中，某些嗜冷細(xì)菌可在0～-8℃活動(dòng)，某些霉菌、酵母菌可在-8～-12℃活動(dòng)。④一般在-12~-15℃以下才能抑制各種微生物的活動(dòng)。表1-1微生物按生長(zhǎng)溫度分類75~8050~6530~45嗜熱微生物40~5030~4010~15嗜溫微生物25~3015~20-7~5嗜冷微生物最高溫度℃最適溫度℃最低溫度℃

冷凍是不是滅菌措施？

冷凍并不能完全殺死微生物，即使長(zhǎng)久在低溫下它們會(huì)逐漸死亡，但往往還有殘存，尤其是污染嚴(yán)重的產(chǎn)品和微生物的孢子和芽孢等。冷凍既能保存食品，也能保護(hù)一些微生物，如有的霉菌、酵母菌、細(xì)菌能在冷凍食品生存數(shù)年之久。殘存的微生物冷凍溫度下活動(dòng)受到抑制，但解凍時(shí)在室溫下會(huì)恢復(fù)活動(dòng)，使食品迅速敗壞。

冷凍不是滅菌措施！1.1.2降溫速度對(duì)微生物的影響①凍結(jié)前的降溫越迅速，對(duì)微生物的損害作用越大；②凍結(jié)點(diǎn)以下的緩慢凍結(jié)可導(dǎo)致微生物的大量死亡；快速凍結(jié)對(duì)微生物的致死效果較差。1.1.3低溫導(dǎo)致微生物活力減弱和死亡的原因①各種生化反響的溫度系數(shù)Q10各不相同；②降溫使Q10減慢，原來(lái)反響的協(xié)調(diào)性和新陳代謝受到破壞，致使其生活機(jī)能受到抑制甚至終止；③凍結(jié)導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、原生質(zhì)或膠體脫水；④冰晶體形成致使細(xì)胞機(jī)械性破壞。影響微生物低溫致死的因素①溫度上下稍低于生長(zhǎng)溫度或凍結(jié)溫度時(shí)對(duì)微生物威脅最大；②降溫速度凍結(jié)前,降溫越快,微生物的死亡率越大；凍結(jié)時(shí),緩凍將導(dǎo)致大量微生物死亡,而速凍那么相反。③結(jié)合水分結(jié)合水分含量高，微生物在低溫下的穩(wěn)定性相應(yīng)提高；④過(guò)冷狀態(tài)急速冷卻時(shí)，水分有可能迅速轉(zhuǎn)為過(guò)冷狀態(tài)而防止結(jié)晶。⑤介質(zhì)高水分、低pH值會(huì)加速微生物死亡，糖、鹽、蛋白質(zhì)等對(duì)微生物有保護(hù)作用。⑥貯藏期微生物的數(shù)量隨低溫貯藏期的延長(zhǎng)而減少。⑦交替凍結(jié)和解凍可加速微生物的死亡。冷凍食品中微生物存在引起關(guān)注的問(wèn)題①冷凍食品的平安性問(wèn)題有害微生物的繁殖，產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的毒素，危害人體健康，使食品食用不平安；②由于微生物的活動(dòng)造成產(chǎn)品質(zhì)量下降或全部腐爛；③冷凍食品解凍后并在解凍狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間存放時(shí)，腐敗菌的繁殖常足以使食品發(fā)生腐敗。保證冷凍食品平安的關(guān)鍵：GMP和HACCP標(biāo)準(zhǔn)管理〔1〕在加工過(guò)程中堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)生要求；〔2〕在加工流水線上防止物料積存和時(shí)間拖延；〔3〕防止加工品與原料的交叉污染；〔4〕保持冷凍產(chǎn)品在適宜的低溫下貯藏。1.2低溫對(duì)酶活性的影響◆酶作用的效果因原料而異◆酶活性隨溫度的下降而降低◆一般的冷藏和凍藏不能完全抑制酶的活性1.2.1低溫與酶活性的關(guān)系①酶的活性與溫度密切相關(guān)；②酶的最適溫度30~45℃；③濕熱80~90℃可有效鈍化酶的活性酶的活性；④因溫度變化而引致反響速度的變化可用溫度系數(shù)Q10衡量：Q10=Kt+10/Kt⑤溫度每下降10℃，酶的活性會(huì)削弱1/2～1/3。在許多化學(xué)和生物化學(xué)反響中，Q10在2～3之間；⑥Q10值越大，低溫保藏的效果越顯著。低溫可以完全抑制酶的活性嗎？①低溫對(duì)酶并不起完全的抑制作用，酶仍能保持局部活性，有些酶在溫度低至-73.3℃時(shí)仍有一定程度的活性；②低溫下酶的催化作用實(shí)際上也未停止，只是進(jìn)行得非常慢；③防止微生物繁殖的臨界溫度〔-12℃〕還缺乏以有效地抑制酶的活性及各種生物化學(xué)反響；④在-18℃以上時(shí)仍有不少數(shù)量的未凍結(jié)水分存在，可為酶的活動(dòng)提供條件，要到達(dá)抑制酶的活性及各種生物化學(xué)反響的目的，溫度應(yīng)低于-18℃；⑤解凍時(shí)，酶活性會(huì)驟然增強(qiáng)，從而導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)發(fā)生變化。低溫不可以完全抑制酶的活性！例：速凍荔枝〔整果、帶果皮核〕速凍前外果皮的多酚氧化酶活性是14.301活性單位；(Vit.Cmg／1kg／30min)解凍后上升至是39.996活性單位，酶的活性增加1倍以上，導(dǎo)致荔枝果皮很快變褐。多數(shù)果蔬都存在氧化酶系統(tǒng)，因此在凍結(jié)前要考慮鈍化或抑制酶活性的處理措施,如采用燙漂或添加護(hù)色劑處理。從有效地抑制酶及其引起的反響方面考慮，食品假設(shè)要長(zhǎng)期凍藏，溫度不能高過(guò)-18℃，有些還采用更低的溫度。冷凍產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)等變化，多數(shù)情況下有酶參與。

冷凍產(chǎn)品品質(zhì)劣化現(xiàn)象：褐變、變味、軟化或肉類的外表干硬等。1.3玻璃化轉(zhuǎn)變理論〔glasstransitiontheory〕與食品的凍結(jié)保藏玻璃化轉(zhuǎn)變理論的概念：當(dāng)非晶體高聚物的溫度低于玻璃化轉(zhuǎn)變的溫度〔Tg〕時(shí)，高分子鏈段運(yùn)動(dòng)既缺乏足夠的能量以越過(guò)內(nèi)旋轉(zhuǎn)所要克服的能壘，又沒(méi)有足夠的自由體積，鏈段的運(yùn)動(dòng)受到約束，高分子材料失去柔軟性，成為玻璃樣的無(wú)定型的固體，稱之為玻璃態(tài)。食品在凍結(jié)過(guò)程中：冰晶核形成、生長(zhǎng)體系向熱動(dòng)力學(xué)平衡點(diǎn)靠近

液相中溶質(zhì)濃度增加溫度降低

濃度增加至某個(gè)溫度粘度增加至一定濃縮濃度→不再結(jié)冰，該相態(tài)具有玻璃的特性通過(guò)凍結(jié)濃縮途徑到達(dá)的玻璃化可稱為“最大凍結(jié)濃縮玻璃化〞〔maximallyfreeze-concentrationglass〕，此時(shí)到達(dá)最大凍結(jié)濃縮玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為Tg’。Tg’對(duì)冷凍食品的穩(wěn)定性意義很大，當(dāng)溫度低于Tg’時(shí)，由擴(kuò)散控制的物質(zhì)交換及化學(xué)反響在動(dòng)力學(xué)上受阻，因而體系具有良好的結(jié)構(gòu)和化學(xué)穩(wěn)定性。不同的組織和種類的食品有不同的Tg’，研究清楚各種食品的Tg’，對(duì)探明冷凍食品在凍結(jié)和凍藏的過(guò)程中的穩(wěn)定性非常重要。2食品的冷卻和冷藏

2.1食品的冷卻或預(yù)冷

2.1.1冷卻的目的

2.1.2冷卻方法

2.2食品在冷藏過(guò)程中的變化

2.3冷藏工藝計(jì)算

2.4食品的冷藏工藝

2.4.1空氣冷藏法

2.4.2氣調(diào)冷藏法2.1食品的冷卻或預(yù)冷

2.1.1冷卻的目的①植物性食品的冷藏保鮮②肉類凍結(jié)前的預(yù)冷③分割肉的冷藏銷售④水產(chǎn)品的冷藏保鮮冷卻是將食品的品溫降低到高于食品凍結(jié)溫度的預(yù)定溫度；目的是為了及時(shí)抑制食品內(nèi)的生物化學(xué)變化和微生物的繁殖活動(dòng)。冷卻是食品冷藏或凍藏前的必經(jīng)階段。

魚類：捕獲后必須快速冷卻。因?yàn)榻?jīng)過(guò)死后僵硬期，進(jìn)行消化分解作用，而后由于細(xì)菌的繁殖以至腐敗，其變化是相當(dāng)復(fù)雜的生化反響過(guò)程。冷卻可延緩這些過(guò)程的進(jìn)行。魚體溫度：35℃15℃10℃5℃1℃僵硬開(kāi)始時(shí)間：3~10min2h4h16h35h僵硬期：30~40min10~24h36h2~2.5d3~4d肉類：冷卻肉：0~4℃，短期貯藏〔二周內(nèi)〕，有成熟作用，較受消費(fèi)者歡送。植物性食品果蔬類：有生命機(jī)體。降低溫度，降低呼吸強(qiáng)度，降低生命活動(dòng)消耗。如甜玉米：0℃，1d，糖分消耗達(dá)8%，4d后達(dá)25%；22℃，1d，糖分消耗已達(dá)25%。2.1.2冷卻時(shí)間的估算食品的冷卻過(guò)程實(shí)際上是熱和質(zhì)的交換同時(shí)并進(jìn)的統(tǒng)一散熱過(guò)程。質(zhì)－物料外表的水分蒸發(fā)熱－物料在介質(zhì)低溫的作用下進(jìn)行熱交換食品冷卻時(shí)間隨食品的種類、包裝材料、冷卻介質(zhì)等而異，難以精確計(jì)算。一般以牛頓冷卻定律為根底，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按照比較的方法，對(duì)食品的冷卻時(shí)間進(jìn)行估算?！?〕肉類食品的冷卻時(shí)間t：冷卻時(shí)間；T初、T終、T0：分別為冷卻初溫、冷卻終溫、冷卻介質(zhì)絕對(duì)溫度；K：比例常數(shù)；肉類：K=a〔0.0029+19.27δ-3〕〔1/h〕δ：肉塊厚度〔cm〕a：放熱系數(shù)〔w/m2，k〕，〔當(dāng)空氣流速V為1~5m/s，a=6.16+4.07V〕

例題1

豬腿厚δ=20cm；T初=273+30；T終=273+1；T0=273-2；空氣流速v=2m/s，求冷卻時(shí)間?〔2〕平板狀食品的冷卻時(shí)間c：比熱〔kj·kg-1·℃-1〕ρ：密度〔kg·m-3〕λ：導(dǎo)熱系數(shù)〔w·m-1·℃-1〕δ：食品厚度〔m〕k：對(duì)流放熱系數(shù)〔w·m-2·℃-1〕〔3〕圓柱狀食品的冷卻時(shí)間c：比熱〔kj·kg-1·℃-1〕ρ：密度〔kg·m-3〕λ：導(dǎo)熱系數(shù)〔w·m-1·℃-1〕R：圓柱半徑〔m〕k：對(duì)流放熱系數(shù)〔w·m-2·℃-1〕

例題2

初溫為T初=20℃的金槍魚放入T介=-1.0℃的海水中冷卻。金槍魚可看作半徑r=0.1米的圓柱體，與海水間的對(duì)流放熱系數(shù)K=1674.7千焦/米2小時(shí)℃，另外ρ=1000千克/米3，C=3.27千焦/千克℃，λ=1.88千焦/米小時(shí)℃，求金槍魚冷卻到平均溫度T終=3℃所需時(shí)間。

〔4〕球狀食品的冷卻時(shí)間c：比熱〔kj·kg-1·℃-1〕ρ：密度〔kg·m-3〕λ：導(dǎo)熱系數(shù)〔w·m-1·℃-1〕R：球半徑〔m〕k：對(duì)流放熱系數(shù)〔w·m-2·℃-1〕例題3蘋果可看作r=0.04米的球狀食品，把初溫T初=25℃的蘋果放入空氣溫度為T介=0℃、流速為1米/秒的空氣冷卻室內(nèi)，外表與空氣直接接觸，k=41.87千焦/米2小時(shí)℃，蘋果的ρ=950千克/米3，C=3.35千焦/千克℃，λ=2.72千焦/米小時(shí)℃，求蘋果冷卻到平均溫度T終=3℃所需時(shí)間。2.1.3冷卻方法①固體物料的冷卻

–

冷風(fēng)冷卻

–

冷水冷卻

–

碎冰冷卻

–

真空冷卻②液體物料的冷卻③其它2.1.3.1空氣冷卻法利用低溫空氣流過(guò)食品外表，促使食品溫度降低的一種冷卻方法，降溫速度與空氣溫度、流速、相對(duì)濕度有關(guān)。工藝條件的選擇與食品種類、形狀、有無(wú)包裝等有關(guān)?！艨諝鉁囟鹊?，降溫快，假設(shè)低于0℃，那么易出現(xiàn)過(guò)冷現(xiàn)象；◆空氣相對(duì)濕度低，干耗大；◆速度較慢，會(huì)蒸發(fā)局部水分，易產(chǎn)生干耗。

2.1.3.2水冷卻法利用低溫水與食品接觸，使食品溫度降低到預(yù)定溫度。冷卻水溫度越低、循環(huán)速度越快，食品的冷卻速度越快。特點(diǎn)：冷卻速度快，無(wú)干耗，可連續(xù)操作；缺點(diǎn)：冷卻水循環(huán)使用時(shí)容易污染食品，可溶性物質(zhì)有損失。處理方式：浸漬式、噴淋式等

2.1.3.3碎冰冷卻冰塊與食品直接接觸，利用冰熔化吸收相變熱，使食品降溫。冰塊越小，冰與食品的比例越大，食品的冷卻速度越快。特點(diǎn)：降溫快、無(wú)干耗、但可溶性物質(zhì)有損失。碎冰冷卻常用于蔬菜和魚類的冷卻。2.1.3.4真空冷卻法水分在低壓下蒸發(fā)成水蒸氣吸收相變熱，使食品溫度降低。特點(diǎn)：冷卻速度快、冷卻均勻、有干耗缺點(diǎn)：設(shè)備投資大、操作費(fèi)用高

真空冷卻法主要用于蔬菜類預(yù)冷。2.2食品的冷藏自然空氣冷藏法2.2.1空氣冷藏法機(jī)械空氣冷藏法一般以空氣作為冷卻介質(zhì)來(lái)維持冷藏庫(kù)的低溫。2.2.2氣調(diào)冷藏法在低溫的根底上，通過(guò)調(diào)節(jié)冷藏環(huán)境的氧氣和二氧化碳?xì)怏w濃度，提高保藏效果。常用于果蔬的保鮮貯藏。什么是機(jī)械冷藏?

機(jī)械冷藏是在有良好隔熱性能的庫(kù)房中借助機(jī)械冷凝系統(tǒng)的作用，把熱量由高溫物體〔被冷卻物體〕轉(zhuǎn)移到低溫物體〔環(huán)境介質(zhì)〕中去，即將庫(kù)內(nèi)的熱量傳遞到庫(kù)外，使庫(kù)內(nèi)溫度降低并保持在有利于果蔬長(zhǎng)期貯藏的范圍內(nèi)。

機(jī)械冷藏的優(yōu)點(diǎn)是不受外界環(huán)境條件的影響，可以迅速而均勻地降低庫(kù)溫，庫(kù)內(nèi)的溫度、濕度和通風(fēng)都可以根據(jù)貯藏對(duì)象的要求而調(diào)節(jié)控制。

機(jī)械冷藏的原理?機(jī)械制冷的工作原理是利用制冷劑從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)吸收熱量的特性，使庫(kù)內(nèi)水果和蔬菜的溫度下降，并維持恒定的低溫條件，到達(dá)延緩果蔬衰老、延長(zhǎng)貯藏壽命和保持商品品質(zhì)。制冷系統(tǒng)的組成？

制冷系統(tǒng)是冷庫(kù)的核心，主要由壓縮系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)、蒸發(fā)系統(tǒng)和調(diào)節(jié)閥四大部份組成，另外還有風(fēng)扇、導(dǎo)管和儀表等輔件。整個(gè)制冷系統(tǒng)是一個(gè)密封的循環(huán)回路，制冷劑在該密封系統(tǒng)中循環(huán)，根據(jù)需要控制供給量和進(jìn)入蒸發(fā)器的次數(shù)，以獲得適宜的低溫條件。壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的心臟，它推動(dòng)制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)。果蔬氣調(diào)貯藏保鮮原理與方法

果蔬氣調(diào)貯藏保鮮的原理

氣調(diào)貯藏簡(jiǎn)稱CA，是指在特定的氣體環(huán)境中的冷藏方法。正常大氣中氧含量為20.9％，二氧化碳含量為0.03％，而氣調(diào)貯藏改變貯藏環(huán)境的氣體成份，降低氧的含量至2％～5％，提高二氧化碳的含量到0～5％。氣調(diào)的方法1、塑料薄膜帳氣調(diào)法：利用塑料薄膜對(duì)氧氣和二氧化碳有不同滲透性和對(duì)水透過(guò)率低的原理來(lái)抑制果蔬在貯藏過(guò)程中的呼吸作用和水蒸發(fā)作用的貯藏方法。硅窗氣調(diào)法根據(jù)不同的果蔬及貯藏的溫濕條件選擇面積不同的硅橡膠織物膜熱合于用聚乙烯或聚氯乙烯制成的貯藏帳上，作為氣體交換的窗口，簡(jiǎn)稱硅窗?！睲A)

2、催化燃燒降氧氣調(diào)法：用催化燃燒降氧機(jī)以汽油、石油液化氣等燃燒與從貯藏環(huán)境中〔庫(kù)內(nèi)〕抽出的高氧氣體混合進(jìn)行催化燃燒反響。反響后無(wú)氧氣體再返回氣調(diào)庫(kù)內(nèi)，如此循環(huán)，直到把庫(kù)內(nèi)氣體含氧量降到要求值。充氮?dú)饨笛鯕庹{(diào)法：從氣調(diào)庫(kù)內(nèi)用真空泵抽除富氧的空氣，然后充入氮?dú)?，這兩個(gè)抽氣、充分過(guò)程交替進(jìn)行，以使庫(kù)內(nèi)氧氣含量降到要求值，所用氮?dú)獾膩?lái)源一般有兩種：一種用液氮鋼瓶充氮；另一種用碳分炎篩制氮機(jī)充氮，其中第二種方法一般用于大型的氣調(diào)庫(kù)?！睠A)混合降氧法快速降氧------自然降氧減壓降氧法真空泵減壓—增濕—通風(fēng)—低溫2.2.3低溫對(duì)食品品質(zhì)的影響①生理作用果蔬冷藏食品，降低呼吸作用，保持最低生命力；凍藏食品，無(wú)呼吸作用和生命力；②蒸發(fā)作用冷藏使局部水蒸發(fā)，凍藏使局部水升華；有的新鮮果蔬發(fā)生低溫冷害

③氧化作用如油脂氧化生成醛、酮、酸、內(nèi)酯、醚等；

VC氧化生成脫氫VC，生理功能降低；④冷凍易使細(xì)胞組織產(chǎn)生機(jī)械損傷。食品在冷藏期間的品質(zhì)變化現(xiàn)象：〔1〕干耗〔水分蒸發(fā)〕〔2〕冷害〔3〕后熟〔果蔬〕〔4〕移臭和串味〔5〕肉的成熟〔6〕寒冷收縮〔7〕脂質(zhì)氧化〔8〕淀粉老化〔9〕微生物增殖2.3冷藏工藝計(jì)算2.3.1冷耗量的計(jì)算食品在冷卻過(guò)程中，由品溫降至環(huán)境溫度時(shí)所放出的熱量稱為冷耗量。Q0=GC0〔θ初-θ終〕(KJ〕Q0:冷卻過(guò)程的冷耗量〔散熱量〕〔千焦〕G:被冷卻食品的重量〔千克〕C0:凍結(jié)點(diǎn)以上食品的比熱〔千焦/千克，K)θ初:冷卻開(kāi)始時(shí)食品的初溫〔K絕對(duì)溫度〕θ終:冷卻完成時(shí)食品的終溫〔K〕比熱計(jì)算：可根據(jù)食品的組成成分和各成分的比熱總和算出?！?〕對(duì)于低脂食品〔果蔬類〕可根據(jù)含水量和干物質(zhì)量按下式推算：C0=C水W+C干〔1-W〕〔W：食品水分含量〕水的比熱：C水=4.184KJ/Kg,K。一般干物質(zhì)比熱〔C干〕變化極小〔在1.046~1.674KJ/Kg,K〕通常取平均值：1.464KJ/Kg如荔枝水分含量為85%，冰點(diǎn)〔0℃〕以上的比熱：C0=4.184×0.85+1.464×〔1-0.85〕=3.776〔KJ/Kg,K〕〔2〕含脂肪較多食品〔肉類〕：由于脂肪會(huì)因溫度變化而凝固或熔化，相變時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng),比照熱有影響。一般計(jì)算溫度在初溫θ初(K〕和冷卻后溫度θ終〔K〕之間的平均比熱。C0=4.184＋0.2092A蛋＋0.4184A脂＋〔0.003138A干＋0.007531A脂〕〔θ初－θ終〕－2.929A干〔kJ/kg，K〕A干、A脂、A蛋：分別為肉及其制品的干物質(zhì)、脂肪、蛋白質(zhì)含量〔kJ/kg〕◆食品的冷耗量：QF=QS+QL+QC+QP+QWQS：顯熱；QL：脂肪的凝固潛熱；QC：生化反響熱；QP：包裝物冷耗量；QW：水蒸氣結(jié)霜潛熱；食品的顯熱：QS=GCO〔TI－TF〕G：食品重量；CO：食品的平均比熱；TI：冷卻食品的初溫；TF：冷卻食品的終溫。食品中有熱源時(shí)，需計(jì)算生化熱：動(dòng)物胴體生化熱：Qo=G[Co〔θ初－θ終〕+0.6276t]〔kJ〕果蔬生化反響熱：Qo=G[Co〔θ初－θ終〕+Ht]〔kJ〕H(KJ/kg,h)可查閱相關(guān)表

例題4

牛肉10噸，含水分70.7%，蛋白質(zhì)20.3%，脂肪6.2%，從14℃冷卻至2℃，求Qo。假設(shè)冷卻時(shí)間為t，那么冷卻過(guò)程平均散熱量〔冷耗量〕為：Q時(shí)=Q0/t由于冷卻過(guò)程冷耗量并非均勻一致，初期溫差大，冷耗量最大，后期那么較小。即在冷卻初期，冷卻設(shè)備的冷負(fù)荷量要比計(jì)算所得的平均冷耗量大得多。因此估算冷耗量時(shí)，應(yīng)考慮冷卻率因素，以校正冷卻設(shè)備熱負(fù)荷分布的不均勻性。使用冷卻率因素計(jì)算冷耗量時(shí)可用下式：

一些食品的冷卻率因素菠蘿0.67桃0.62李、梅0.67蘋果0.67梨0.80

葡萄0.80香蕉0.10番茄1.0青刀豆0.67青豆0.67

瓜類0.90洋蔥0.80包菜0.80甘藍(lán)0.80胡蘿卜0.80

豬肉0.67羊肉0.75牛肉0.56家禽內(nèi)臟0.70計(jì)算冷負(fù)荷量〔冷卻、凍結(jié)和凍藏〕通常按計(jì)算量再增加10%〔平安系數(shù)〕。即以冷負(fù)荷量加上平安系數(shù)索得的值計(jì)算每小時(shí)的平均冷負(fù)荷量〔kJ〕，根據(jù)該值選用相應(yīng)的冷卻設(shè)備。

2.2.5食品的冷藏工藝

(1)貯藏溫度是冷藏工藝條件中最重要的因素。貯藏溫度包括冷庫(kù)溫度和食品溫度，以后者為主要因素。食品的冷藏工藝的工藝參數(shù)主要有：溫度、濕度、空氣流速要根據(jù)貯藏對(duì)象、貯藏期、包裝形式等確定適宜的冷藏條件。選擇貯藏溫度必須根據(jù)食品的種類：無(wú)生命力的食品，如肉、魚、蛋等，可根據(jù)貯藏期和用途，決定貯藏溫度。冰溫貯藏-----0～-5℃

凍結(jié)貯藏------18℃

冷藏---------0～10℃(2)空氣相對(duì)濕度和流速貯藏室內(nèi)的空氣濕度對(duì)食品耐貯性的影響不象溫度那么顯著，但根據(jù)食品的不同，對(duì)濕度也有不同的要求。各類食品冷藏所要求的RH：葉菜類90～95％大多數(shù)果蔬85～90％肉類80～85％干態(tài)食品≤50％RH過(guò)低，植物性食品會(huì)失水過(guò)多導(dǎo)致萎凋；RH過(guò)高，水分冷凝在食品外表，霉菌及細(xì)菌易繁殖。3食品的凍結(jié)

3.1食品的凍結(jié)過(guò)程

3.2凍結(jié)速度與凍結(jié)時(shí)間

3.2.1凍結(jié)速度

3.2.2凍結(jié)時(shí)間

3.2.3凍結(jié)速度對(duì)凍品質(zhì)量的影響

3.3食品的凍結(jié)裝置3.1食品的凍結(jié)過(guò)程3.1.1食品的凍結(jié)點(diǎn)(冰點(diǎn)〕食品的凍結(jié)點(diǎn)－－冰晶開(kāi)始出現(xiàn)的溫度?根據(jù)Raoult稀溶液定律，質(zhì)量摩爾濃度每增加1mol/kg，凍結(jié)點(diǎn)就會(huì)下降1.86℃。食品的水分不是純水，大多是含有機(jī)鹽或有機(jī)物的溶液，因此其蒸汽壓低于純水的蒸汽壓，即食品的冰點(diǎn)低于純水，要降至0℃以下才能結(jié)冰。食品中水溶液的濃度越大，食品的凍結(jié)點(diǎn)就越低。植物性食品的凍結(jié)點(diǎn)一般為-0.6～-3.8℃。

表1-5一些食品的凍結(jié)點(diǎn)和水分含量90.2-0.56~-0.9菠菜55-8干酪73.4-1.1青豆49.5-0.65蛋黃75.5-3.4香蕉89-0.45蛋白88.1-2.2橘子70~85-0.6~-2魚肉87.5-2蘋果60-2.8豬肉81.5-2.2葡萄71.6-0.6~-1.7牛肉水分含量(%)凍結(jié)點(diǎn)(℃)品種水分含量(%)凍結(jié)點(diǎn)〔℃〕品種3.1.2冰晶體的形成〔凍結(jié)過(guò)程〕溫度下降→凍結(jié)點(diǎn)→排除潛熱〔latentheat〕→液體變?yōu)楣腆w〔結(jié)冰〕→溫度進(jìn)一步下降→排除顯熱〔sensibleheat〕→結(jié)冰量增大水的凍結(jié)包括兩個(gè)過(guò)程：降溫與結(jié)冰當(dāng)溫度降至冰點(diǎn)時(shí)，食品中的水分并不能立刻結(jié)冰，往往先形成過(guò)冷狀態(tài)。當(dāng)排除了潛熱時(shí)，游離水由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，形成冰晶，即結(jié)冰。

過(guò)冷現(xiàn)象：當(dāng)食品溫度降低到凍結(jié)點(diǎn)時(shí)，食品中的水分并不開(kāi)始結(jié)冰，而是要溫度降至低于凍結(jié)點(diǎn)以下假設(shè)干度才開(kāi)始結(jié)冰，一旦有冰晶形成，食品溫度立刻上升到凍結(jié)點(diǎn)溫度，這種現(xiàn)象稱為過(guò)冷現(xiàn)象。處于過(guò)冷狀態(tài)的溶液由于某種刺激作用會(huì)形成結(jié)晶中心，當(dāng)穩(wěn)定的結(jié)晶中心形成后再繼續(xù)散熱，冰晶就不斷增大，結(jié)晶時(shí)放出的相變熱使溫度立即上升，從過(guò)冷點(diǎn)回到凍結(jié)點(diǎn)，溶液開(kāi)始結(jié)冰。食品凍結(jié)時(shí)水的物理特性變化〔1〕比熱和潛熱比熱:當(dāng)1kg物質(zhì)上升或下降溫度1℃時(shí)，放出或吸收的熱量，稱為該物質(zhì)的比熱。水的比熱：4.1868kJ/Kg.℃；〔1Kcal)冰的比熱：2.0934kJ/Kg.℃，為水的1／2。潛熱:水的冰點(diǎn)是0℃，由0℃的水凍結(jié)成0℃的冰時(shí)，每kg要排除334.944kJ的熱量；反之，當(dāng)0℃的冰解凍融化成為0℃的水時(shí)，每kg需334.944kJ的熱量。這種發(fā)生相變所需的熱量稱之為潛熱。

〔2〕導(dǎo)熱系數(shù)的變化水：2.1353kJ/m.h.℃；冰：8.3736kJ/m.h.℃，冰的導(dǎo)熱系數(shù)是水的4倍。凍結(jié)時(shí)：冰層由外向里延伸，由于冰的導(dǎo)熱系數(shù)高，有利于熱量的排除使凍結(jié)快速完成。解凍時(shí)：冰由外向內(nèi)逐漸融化成水，導(dǎo)熱系數(shù)降低，因而解凍速度減慢。〔3〕體積的變化水結(jié)成冰后，體積比原來(lái)增大約9％；溫度每下降1℃，冰的體積收縮0.01～0.005％。兩者相比，膨脹大于收縮，因此含水量多的果蔬食品在凍結(jié)后體積會(huì)有所膨大。3.1.3凍結(jié)溫度曲線和凍結(jié)率食品在凍結(jié)時(shí)，溫度逐步下降，食品溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線，稱之為“凍結(jié)溫度曲線〞(freezingtime-temperaturecurve)。曲線一般分為三段〔凍結(jié)過(guò)程的三個(gè)階段〕A．初階段從初溫至凍結(jié)點(diǎn)，為食品的冷卻階段。冷卻過(guò)程放出的熱量是“顯熱〞，數(shù)值較小，且與凍結(jié)過(guò)程所排出的總熱量比較，其量也較少，故降溫快，曲線較陡，還會(huì)出現(xiàn)過(guò)冷點(diǎn)。B．中階段：此時(shí)食品中水分大局部?jī)鼋Y(jié)成冰〔一般食品從凍結(jié)點(diǎn)下降至其中心溫度為－5℃時(shí)，食品內(nèi)已有80％以上水分凍結(jié)〕。由于水轉(zhuǎn)變成冰時(shí)需要排除大量潛熱，整個(gè)凍結(jié)過(guò)程中的總熱量的大局部在此階段放出，故當(dāng)制冷能力不是非常強(qiáng)大時(shí)，降溫慢，曲線平坦。C．終階段從成冰后到終溫〔一般是－5～－18℃〕，此時(shí)放出的熱量，其中一局部是冰的降溫，一局部是內(nèi)部余下的水繼續(xù)結(jié)冰，因?yàn)楸谋葻岜人?，曲線應(yīng)更陡，但因還有剩余水結(jié)冰所放出的潛熱較大，所以曲線有時(shí)還不及初階段陡削。食品凍結(jié)規(guī)律①凍結(jié)從過(guò)冷點(diǎn)開(kāi)始，凍結(jié)開(kāi)始后溫度上升至冰點(diǎn)；②隨著水分凍結(jié)量增大，溶質(zhì)濃度增大，凍結(jié)溫度不斷下降；③即使溫度降至-18℃，食品中仍有少量未凍結(jié)水分。冷凍過(guò)程工藝條件的控制：①初階段的溫度對(duì)微生物和酶不能加以抑制，停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易導(dǎo)致凍結(jié)前食品質(zhì)量的下降，應(yīng)快速降溫，可提高微生物的死亡率。②中階段有大量水分結(jié)冰，快速通過(guò)此階段能防止在最大冰晶生成帶中產(chǎn)生的不良影響。(魚肉蛋白質(zhì)在-2℃~-3℃最容易變性；淀粉老化在1℃~-1℃進(jìn)行最快。)③微生物要到-15℃以下才能被抑制，溫度越低，酶的活性越低，快速到達(dá)終階段使食品中心溫度到達(dá)-15℃以下，能夠提高冷凍食品的品質(zhì)。3.1.4水分凍結(jié)量食品凍結(jié)過(guò)程中一定溫度時(shí)，水分轉(zhuǎn)化成冰晶體的量。計(jì)算方法：A、以冰晶生成重量計(jì)算一定溫度時(shí)食品內(nèi)形成的冰晶體重量〔G冰〕與在同一溫度下未凍結(jié)水分〔G水〕和冰晶體〔G冰〕的重量之比。食品凍結(jié)過(guò)程中在各溫度下的凍結(jié)的水分都是自由水。減少自由水，可促進(jìn)溫度迅速下降，有利于加速食品凍結(jié)，改進(jìn)品質(zhì)?，F(xiàn)在已出現(xiàn)先脫水再凍結(jié)的新工藝〔DehydrofreezingMethod)。B、計(jì)算凍結(jié)率(frozenwaterratio)θp：食品凍結(jié)點(diǎn)〔℃〕θ：冷凍食品溫度〔℃〕

例題1某食品的凍結(jié)點(diǎn)溫度為-1℃，試求該食品分別處于-5℃和-18℃時(shí)的水分凍結(jié)率。-18℃時(shí)，94％的水分凍結(jié)；-30℃時(shí)，97％的水分凍結(jié)，足以保證凍品的質(zhì)量。要將食品內(nèi)的水分全部?jī)鼋Y(jié)，溫度需降至-60℃。這樣低的溫度，在加工工藝上難以應(yīng)用，一般只要求中心溫度在-18～-30℃左右。凍結(jié)食品在長(zhǎng)期貯藏中為了能充分抑制微生物生長(zhǎng)及降低生化反響，一般要求水分凍結(jié)量達(dá)90％，稱之為保證凍品質(zhì)量的“凍結(jié)率〞(frozenwaterratio)。3.1.5最大冰晶生成帶(zoneofmaximumicecrystalformation)大局部食品在從-1℃降至－5℃時(shí)，近80％的水分可凍結(jié)成冰，此溫度范圍稱為“最大冰晶生成帶〞。能否快速通過(guò)此溫度區(qū)域，是關(guān)系冷凍品質(zhì)量的關(guān)鍵。3.2食品凍結(jié)速度與凍結(jié)時(shí)間凍結(jié)速度的快慢一般可用食品中心溫度下降的時(shí)間或凍結(jié)層伸延的距離來(lái)劃分。〔1〕時(shí)間劃分食品的中心溫度從-1℃下降至-5℃所需的時(shí)間〔即通過(guò)最大冰晶生成區(qū)的時(shí)間〕◆快速凍結(jié)：≤30min◆中速凍結(jié)：≤120min◆緩慢凍結(jié)：≥120min〔2〕距離劃分-5℃的凍結(jié)層在單位時(shí)間內(nèi)從食品外表伸延向內(nèi)部的距離。凍結(jié)速度V＝cm／h快速凍結(jié)V≥5～20cm／h中速凍結(jié)V＝1～5cm／h慢速凍結(jié)V＝0.1～1cm／h根據(jù)各種凍結(jié)設(shè)備可大致知道凍結(jié)速度及判定速凍與緩凍。如：冷凍庫(kù)0.2cm／h緩凍送風(fēng)凍結(jié)器0.5～2cm／h中速凍結(jié)懸浮凍結(jié)器5～10cm／h快速凍結(jié)〔流化床速凍器〕液氮凍結(jié)器10～100cm／h快速凍結(jié)國(guó)際制冷學(xué)會(huì)對(duì)界面位移速度定義：食品外表到達(dá)0℃時(shí)，食品中心與外表間的最短距離與食品中心溫度降到比食品凍結(jié)點(diǎn)低10℃時(shí)所需的時(shí)間之比。例：食品中心與外表間的最短距離為10cm，凍結(jié)點(diǎn)為-2℃，食品外表到達(dá)0℃后，中心溫度降到-12℃所需時(shí)間為15h。界面位移速度：v=10/15=0.67cm/h3.2.3凍結(jié)速度與冰晶形成狀態(tài)及分布的關(guān)系快速凍結(jié)：①食品溫度下降迅速，細(xì)胞內(nèi)外的水分幾乎同時(shí)到達(dá)凍結(jié)點(diǎn)；②冰層向內(nèi)伸展的速度比水分移動(dòng)速度快；③通過(guò)0～－5℃溫區(qū)的時(shí)間越短，冰晶的形成形狀愈細(xì)小、呈針狀結(jié)晶，數(shù)量無(wú)數(shù)；冰晶分布愈接近新鮮物料中原來(lái)水分的分布狀態(tài)。緩慢凍結(jié)：①凍結(jié)發(fā)生在溶液濃度較低的細(xì)胞外間隙之間；②凍結(jié)速度越慢，細(xì)胞內(nèi)水分向細(xì)胞外冰晶轉(zhuǎn)移的時(shí)間越長(zhǎng)，形成的冰結(jié)晶越大；③冰晶體分布不均勻。

3.2.4速凍及緩凍對(duì)品質(zhì)的影響、快速凍結(jié)(quickfreezing)：水分在細(xì)胞內(nèi)原位凍結(jié)，可形成數(shù)量多、體積細(xì)小的冰晶體，冰晶體分布均勻，對(duì)細(xì)胞的破壞性較小，對(duì)原生質(zhì)的損害也極微，質(zhì)地保存較完整，細(xì)胞膜有時(shí)未損傷。解凍時(shí)具有較高的可逆性，可以防止流汁和組織軟化。果蔬產(chǎn)品的速凍溫度在－30～－35℃左右，風(fēng)速應(yīng)保持在3～5m/s左右，可保證凍結(jié)在最短的時(shí)間通過(guò)最大冰晶生成區(qū)，凍品中心溫度盡快到達(dá)－15～―18℃以下，使90％以上的水分原來(lái)位置上結(jié)成細(xì)小冰晶，且均勻分布在細(xì)胞內(nèi)。從而獲得具有與新鮮產(chǎn)品品質(zhì)相近，而且營(yíng)養(yǎng)和色澤保存良好的速凍果蔬。

緩慢凍結(jié)：冰晶體主要在細(xì)胞間隙中形成，胞內(nèi)水分不斷外流，原生質(zhì)體中無(wú)機(jī)鹽濃度不斷上升，使蛋白質(zhì)變性或不可逆的凝固，造成細(xì)胞死亡，組織解體，質(zhì)地軟化。果蔬的組織結(jié)構(gòu)脆弱，細(xì)胞壁較薄，含水量高，當(dāng)凍結(jié)進(jìn)行緩慢時(shí)，就會(huì)造成嚴(yán)重的組織結(jié)構(gòu)的改變。3.2.5縮短凍結(jié)時(shí)間常用的工藝方法①減小食品厚度；②降低冷凍介質(zhì)溫度，或降低食品初溫；③增大對(duì)流傳熱系數(shù)〔可增大冷卻介質(zhì)流速、改變凍結(jié)方式〕；④增大食品與介質(zhì)的接觸面積。3.2.6凍結(jié)食品的組織變化凍結(jié)對(duì)食品組織結(jié)構(gòu)的不利影響：組織被破壞，引起的軟化、流汁等。主要原因：低溫不是主要的直接影響因素，主要原因是由于冰晶體的膨大而造成的機(jī)械損傷。細(xì)胞間隙的結(jié)冰引起細(xì)胞脫水、死亡，失去新鮮特性。

凍結(jié)對(duì)細(xì)胞組織的影響：(1)機(jī)械性損傷(mechanicaldamagetheory)

①細(xì)胞間隙中的游離水一般含可溶性物質(zhì)較少，凍結(jié)點(diǎn)較高，在冷凍過(guò)程中，先形成冰晶，細(xì)胞內(nèi)的原生質(zhì)體仍然保持過(guò)冷狀態(tài)。②細(xì)胞內(nèi)過(guò)冷的水分比細(xì)胞外的冰晶體具有較高的蒸汽壓和自由能，促使細(xì)胞內(nèi)的水分向細(xì)胞間隙移動(dòng)，不斷結(jié)合到細(xì)胞間隙的冰晶核上。

④細(xì)胞間隙所形成的冰晶體越來(lái)越大，產(chǎn)生機(jī)械性擠壓，原來(lái)相互結(jié)合的細(xì)胞間引起別離。⑤解凍后組織不能恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，不能吸收冰晶融解產(chǎn)生的水分而流出汁液，組織變軟。(2)細(xì)胞的潰解(cellrupturetheory)植物組織的細(xì)胞內(nèi)有大的液胞，水分含量高，易凍結(jié)成大的冰晶體，產(chǎn)生較大的“凍結(jié)膨脹壓〞。植物組織的細(xì)胞具有的細(xì)胞壁比動(dòng)物細(xì)胞膜厚而又缺乏彈性，易被大冰晶體刺破或脹破，細(xì)胞受到破裂損傷。解凍后組織就會(huì)軟化流水，說(shuō)明冷凍處理增加了細(xì)胞膜或細(xì)胞壁對(duì)水分和離子的滲透性。(3)氣體膨脹(gasexpansiontheory)

組織細(xì)胞中溶解于液體中的微量氣體，在液體結(jié)冰時(shí)發(fā)生游離，體積增加數(shù)百倍，使損害細(xì)胞和組織，引起質(zhì)地的改變。3.3凍結(jié)過(guò)程的工藝計(jì)算〔冷耗量與凍結(jié)時(shí)間〕3.3.1冷耗量的計(jì)算〔分三個(gè)局部計(jì)算〕〔1〕冷卻時(shí)的冷耗量q1=C0〔T初-T凍〕〔kJ/kg〕含脂肪食品:Co=4.184+0.2092A蛋+0.4184A脂+〔0.003138A干+0.007531A脂〕〔T0-T1〕-2.929A干低脂食品〔果蔬):Co=C水W+C干〔1-W〕(2)形成冰晶體時(shí)的冷耗量q2=Wωr冰〔kJ/kg〕W：水分含量〔kg/kg〕ω：最終凍結(jié)食品水分凍結(jié)量〔kg/kg〕r冰：水分形成冰晶體時(shí)所放出的潛熱〔相變熱334.72kJ/kg)(3)從凍結(jié)點(diǎn)至凍結(jié)最終溫度時(shí)的冷耗量q3=CT(T凍-T終〕〔kJ/kg〕CT：凍結(jié)過(guò)程中凍結(jié)點(diǎn)和最終溫度間的平均溫度時(shí)凍結(jié)食品的相應(yīng)比熱Gkg食品凍結(jié)時(shí)的總冷耗量：Q=G〔q1+q2+q3)(kJ)焓差法計(jì)算冷耗量：Q=G〔i2-i1)i1：食品初始狀態(tài)時(shí)的焓值；i2：食品凍結(jié)終了時(shí)的焓值例題4豬肉在35℃及-15℃時(shí)的焓值分別為317.57kJ/kg和12.13kJ/kg，求將1000kg豬肉從35℃冷凍至-15℃時(shí)的冷耗量。凍結(jié)時(shí)間P和R:和食品形狀有關(guān)的系數(shù)板狀：P=1/2，R=1/8圓柱：P=1/4，R=1/16球狀：P=1/6，R=1/24t：食品凍結(jié)時(shí)間〔h〕i：食品初溫和終溫的焓差〔kJ/kg)ρ：食品的容重(kg/m3)α:食品的放熱系數(shù)〔kJ/m2,h,℃)T：食品冰點(diǎn)溫度與冷卻介質(zhì)溫度差〔Tp-T)℃，x:板狀食品表示厚度園柱或球狀表示直徑〔m)λ:凍結(jié)食品導(dǎo)熱系數(shù)〔kJ/m,h,℃)例題5厚度0.0635m的平板狀肉在-28.9℃的送風(fēng)凍結(jié)裝置中凍結(jié)。肉的初始溫度位于其凍結(jié)點(diǎn)溫度-2.8℃，肉的水分含量為75%，外表傳熱系數(shù)α=17W/〔m2·K〕,導(dǎo)熱率λ=1.038W/〔m·K〕，ρ=1057kg/m3。求凍結(jié)時(shí)間。例題6懸浮凍結(jié)裝置速凍草莓，輸送帶寬1.5m,長(zhǎng)6m，冷風(fēng)溫度為-30℃，草莓在裝置中以一定速度移動(dòng)，其外表放熱系數(shù)α:=104.6(kJ/m2,h,℃〕，假定草莓進(jìn)入凍結(jié)隧道時(shí)的溫度為+4℃，凍結(jié)終溫為-18℃，求輸送帶的速度和裝置的凍結(jié)能力。:草莓i4℃=286.6kJ/kgi-18℃=6.69kJ/kg容重ρ=960kg/m3，tP=-1℃t=-30℃直徑x=0.012m導(dǎo)熱系數(shù)λ=7.53kJ/〔m,h,℃)P=1/6，R=1/24影響食品凍結(jié)時(shí)間的因素：①產(chǎn)品的大小和形狀，尤其是產(chǎn)品的厚度；②產(chǎn)品的初溫和終溫；③冷卻介質(zhì)的溫度：④產(chǎn)品外表的傳熱系數(shù)：⑤熱焓的變化；⑥產(chǎn)品的熱導(dǎo)率?？s短凍結(jié)時(shí)間的途徑：◆減小食品的厚度L；◆減低冷凍介質(zhì)的溫度T∞；◆增大食品外表的傳熱系數(shù)α等。3.4食品的凍結(jié)方法和裝置3.4.1凍結(jié)方法按使用的冷凍介質(zhì)及與食品接觸的狀況，凍結(jié)方法可分為如下幾類，相應(yīng)的凍結(jié)裝置也不同。間接凍結(jié)：靜止空氣凍結(jié)送風(fēng)凍結(jié)強(qiáng)風(fēng)凍結(jié)接觸凍結(jié)直接凍結(jié)：冰鹽混合物凍結(jié)液氮及液態(tài)二氧化碳凍結(jié)〔1〕靜止空氣凍結(jié)把蒸發(fā)管做成架子狀，上面放置托盤，盤中裝有需要冷凍的食品，靠空氣的自然對(duì)流及有一定的接觸面進(jìn)行熱交換。特點(diǎn)：①凍結(jié)速度緩慢，凍結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，屬間歇式操作；②食品的進(jìn)出貨人工操作，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大；③冷凍蛇管經(jīng)常要沖霜，處理麻煩；④構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低，運(yùn)行時(shí)電耗低；⑤適合于質(zhì)量受冷凍速度影響不大的一些產(chǎn)品。

(2)送風(fēng)凍結(jié)與強(qiáng)風(fēng)凍結(jié)將蒸發(fā)器和風(fēng)機(jī)組成的冷風(fēng)機(jī)組安裝在凍結(jié)間一側(cè)，由風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)送入，在冷凍間循環(huán)，空氣循環(huán)速度3~4米/秒，食品溫度在短時(shí)間內(nèi)快速下降。特點(diǎn)：①冷凍效果好、生產(chǎn)效率高；②凍結(jié)的均勻性難以保證?！?〕傳送帶式凍結(jié)裝置傳送帶一般為網(wǎng)狀不銹鋼帶，原料在傳送帶上行走過(guò)程中與冷風(fēng)接觸而被凍結(jié)。冷風(fēng)的方向可與食品平行、垂直或側(cè)向，傳送帶速度可根據(jù)凍結(jié)時(shí)間在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。特點(diǎn)：①連續(xù)式、凍結(jié)量較大；②占地面積大，帶速調(diào)節(jié)較困難；③適用于凍結(jié)時(shí)間較固定的單一產(chǎn)品的冷凍。

螺旋帶式凍結(jié)裝置

裝置中間有一個(gè)大轉(zhuǎn)筒，傳送帶圍繞轉(zhuǎn)筒形成多層螺旋狀，當(dāng)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳送帶隨轉(zhuǎn)筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，將食品逐級(jí)向上傳送，冷風(fēng)從上部向下吹，食品與冷風(fēng)呈逆流方向進(jìn)行傳熱，使食品完成凍結(jié)。特點(diǎn)：①裝置體積小，占地面積少；②凍結(jié)速度較快，干耗?。虎蹖?duì)被凍食品的形狀、大小無(wú)要求，適用范圍廣；④適用于凍結(jié)時(shí)間較固定的單一產(chǎn)品的冷凍?！?〕直接凍結(jié)裝置一般為浸漬式凍結(jié)裝置〔a〕用高濃度低溫鹽水〔冰點(diǎn)可至－50℃左右〕浸漬原料優(yōu)點(diǎn)：原料與冷媒直接接觸，傳熱系數(shù)高，熱交換強(qiáng)烈，可到達(dá)速凍要求。缺點(diǎn)：由于鹽水很咸，只適應(yīng)水產(chǎn)品，不能用于果蔬制品?！瞓〕液態(tài)氮〔-196℃〕和液態(tài)二氧化碳〔-78.9℃〕優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高，產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良。缺點(diǎn)：冷媒不能回收，冷媒價(jià)格較高，且運(yùn)輸及貯藏要應(yīng)用特殊容器，本錢高。對(duì)大而厚的產(chǎn)品還會(huì)因超快速凍結(jié)造成龜裂。采用直接浸漬產(chǎn)品工藝，所需冷媒需要量大。一般多采用噴淋凍結(jié)裝置，裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，在不銹鋼網(wǎng)狀傳送帶上方裝噴霧器、攪拌小風(fēng)機(jī)，能超快速進(jìn)行單體凍結(jié)。液氮深冷速凍機(jī)

懸浮式凍結(jié)裝置〔流態(tài)化凍結(jié)裝置〕裝置由一個(gè)凍結(jié)隧道和一條不銹鋼網(wǎng)狀送帶組成，傳送帶通常分為預(yù)凍與急凍兩段，食品從進(jìn)料口置于傳送帶上，通過(guò)多臺(tái)風(fēng)機(jī)把經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器的冷風(fēng)強(qiáng)制地由下向上吹出高速冷風(fēng)，垂直向上的風(fēng)速到達(dá)6~8米/秒，把食品吹起，使其在網(wǎng)狀傳送帶上形成懸浮狀態(tài)不斷跳動(dòng)，食品被急速冷風(fēng)包圍，進(jìn)行強(qiáng)烈的熱交換而被急速凍結(jié)。凍結(jié)時(shí)間:一般為5~15分鐘〔品溫至-18℃〕預(yù)凍段時(shí)間：1.5~5.5分；急凍段時(shí)間：5~15分鐘懸浮式凍結(jié)又稱為“單體快速凍結(jié)〞〔individualquickfrozen,IQF〕特點(diǎn)：①生產(chǎn)效率高，凍結(jié)效果好，裝置自動(dòng)化程度高；②食品在懸浮狀態(tài)下凍結(jié)，彼此不會(huì)粘連等特點(diǎn)；③適合小顆粒狀食品的凍結(jié)；④所需冷風(fēng)強(qiáng)度大，能耗高；⑤設(shè)備造價(jià)較高。3.5冷凍食品工藝流程果蔬冷凍工藝

工藝流程

4食品的凍藏4.1凍結(jié)食品的包裝〔packaging〕包裝的作用：能有效控制速凍果蔬在長(zhǎng)期貯藏過(guò)程中發(fā)生的冰晶升華，即水分由固體冰的狀態(tài)蒸發(fā)而形成枯燥狀態(tài)；(2)防止產(chǎn)品長(zhǎng)期貯藏接觸空氣而氧化變色，便于運(yùn)輸、銷售和食用；(3)防止污染，保持產(chǎn)品衛(wèi)生。包裝材料：紙、聚乙烯薄膜〔或硬塑〕、鋁箔等。為防止產(chǎn)品的干耗、氧化、污染，包裝材料應(yīng)選擇透氣性能低的材料。近年來(lái)已開(kāi)發(fā)出能直接在微波爐內(nèi)加熱的平安性能高的微波冷凍食品包裝材料和可直接烹調(diào)的包裝材料。包裝方式〔方法〕：果蔬速凍品生產(chǎn)大多數(shù)采用先凍結(jié)后包裝的方式，有些產(chǎn)品為防止破碎可先包裝后凍結(jié)。果蔬速凍品加工完成后，應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查及微生物指標(biāo)檢測(cè)，包裝前要經(jīng)過(guò)篩選。包裝場(chǎng)所應(yīng)保持低溫，要求在最短時(shí)間內(nèi)完成包裝重新入庫(kù)。一般凍品在-2～-4℃時(shí)，會(huì)發(fā)生重結(jié)晶。4.2凍結(jié)食品的貯藏凍藏包裝好的冷凍品，要貯于-18℃以下的冷庫(kù)內(nèi)。為防止串味，最好采用專庫(kù)貯存。冷凍食品的貯藏與流通對(duì)貯溫的要求：①控制在-18℃以下；②溫度要穩(wěn)定，盡量防止波動(dòng)?！惨虼藢?duì)低溫冷庫(kù)的隔熱效能要求較高〕速凍果蔬產(chǎn)品的凍藏期一般可達(dá)10～12月以上，條件好的可達(dá)兩年。流通〔1〕由冷凍廠或配送中心運(yùn)來(lái)的冷凍產(chǎn)品在卸貨時(shí)，應(yīng)立即轉(zhuǎn)移到凍藏庫(kù)中，不應(yīng)在室內(nèi)或室外的自然條件下停留?！?〕冷凍食品流通時(shí)，應(yīng)使用能制冷及保溫的專用運(yùn)輸設(shè)施，保證在-15～-18℃進(jìn)行運(yùn)輸，尤其是長(zhǎng)途運(yùn)輸?！?〕零售市場(chǎng)應(yīng)有低溫貨架與貨柜，使冷凍食品在整個(gè)銷售過(guò)程中的溫度能保持在-15～-18℃。國(guó)外冷凍食品的流通根本采用冷鏈流通系統(tǒng)〔coldchain〕4.3食品在凍藏過(guò)程中的質(zhì)量變化①冰晶成長(zhǎng)和重結(jié)晶②干耗③凍結(jié)燒④化學(xué)變化⑤酶作用引起的變色、變味〔油脂氧化敗壞、褐變、揮發(fā)性異味等〕⑥果蔬營(yíng)養(yǎng)成分〔Vc)下降5.食品凍藏期間的品質(zhì)變化現(xiàn)象〔1〕蛋白質(zhì)變性ⅰ食品中的結(jié)合水是與原生質(zhì)、膠體、蛋白質(zhì)、淀粉等結(jié)合，原生質(zhì)膠體和蛋白質(zhì)等分子過(guò)多失去結(jié)合水，分子受壓凝集，結(jié)構(gòu)被破壞；ⅱ在凍結(jié)時(shí)水分從組織中別離出來(lái)而結(jié)冰的過(guò)程也是一個(gè)脫水過(guò)程，且往往是不可逆的，緩慢凍結(jié)的脫水程度更大。ⅲ無(wú)機(jī)鹽過(guò)于濃縮，產(chǎn)生鹽析作用而使蛋白質(zhì)等變性。重結(jié)晶加劇鹽析作用、使蛋白質(zhì)變性程度增大在凍藏過(guò)程中，未凍結(jié)的水分及微小冰晶會(huì)移動(dòng)而接近大冰晶,并與之結(jié)合，或者互相聚合而成大冰晶。該過(guò)程很緩慢，假設(shè)庫(kù)溫波動(dòng)那么會(huì)促進(jìn)過(guò)程加快，即大冰晶成長(zhǎng)加快，而出現(xiàn)重結(jié)晶。重結(jié)晶對(duì)凍結(jié)食品質(zhì)量其它的影響：造成組織的機(jī)械傷，使產(chǎn)品汁液流失。蛋白質(zhì)變性的結(jié)果：使組織失掉對(duì)水的親和力，水分不能再與之重新結(jié)合。當(dāng)食品解凍時(shí)，冰體融化成水，就會(huì)產(chǎn)生大量“流失液〞〔drip〕。流失液帶走各種營(yíng)養(yǎng)成分，因而影響了風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)，使食品在質(zhì)量上受到損失。流失液的產(chǎn)生率是評(píng)定速凍產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)之一?！?〕脂肪氧化①長(zhǎng)時(shí)間凍藏，食品中的脂肪會(huì)發(fā)生氧化。②氧化程度與食品種類、凍藏溫度及產(chǎn)品包裝與否有關(guān)。③不飽和脂肪酸的脂肪組織在空氣中易