第四章食品冷凍

第四章低溫保藏概述冷凍食品和冷卻食品冷凍和冷卻食品的特點低溫保藏食品的歷史冷凍食品食品低溫保藏就是降低食品溫度，并維持低溫水平，以便阻止或延緩它們的腐敗變質，從而達到遠途運輸和短期或長期的貯藏目的。凍結食品，是凍結后在低于凍結點的溫度保藏的食品。冷卻食品不需要凍結，是將食品的溫度降到接近凍結點，并在此溫度下保藏的食品。冷藏制品（0℃-8℃）凍藏制品（<-1℃）低溫保藏食品的特點易保藏，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)、運輸和貯藏營養(yǎng)、方便、衛(wèi)生、經(jīng)濟市場需求量大，在發(fā)達國家占有重要的地位，在發(fā)展中國家發(fā)展迅速低溫保藏食品的歷史利用低溫保藏食品是人類在實踐中所取得的成就。炎熱季節(jié)里，人們不僅懂得了可以利用山洞、地窖及井水和泉水降溫，還學會了用天然降溫的方法延緩食品的腐敗變質。這種方法在那些沒有人工制冷的地區(qū)至今仍在使用。公元前一千多年，我國就有利用天然冰雪來貯藏食品的記載。凍結食品的產(chǎn)生起源于19世紀上半葉冷凍機的發(fā)明。1834年，JacobPerkins（英）發(fā)明了以乙醚為介質的壓縮式冷凍機。1860年，Carre（法）發(fā)明以氨為介質，以水為吸收劑的吸收式冷凍機。1872年，DavidBoyle（美）和CarlVonLinde（德）分別發(fā)明了以氨為介質的壓縮式冷凍機，當時主要用于制冰。1877年，CharlesTellier（法）將氨-水吸收式冷凍機用于冷凍阿根廷的牛肉和新西蘭的羊肉并運輸?shù)椒▏@是食品冷凍的首次商業(yè)應用，也是冷凍食品的首度問世。20世紀初，美國建立了凍結食品廠。20世紀30年代，出現(xiàn)帶包裝的冷凍食品。二戰(zhàn)的軍需，極大地促進了美國凍結食品業(yè)的發(fā)展。戰(zhàn)后，冷凍技術和配套設備不斷改進，出現(xiàn)預制冷凍制品、耐熱復合塑料薄膜包裝袋和高質快速解凍復原加熱設備，冷凍食品業(yè)成為方便食品和快餐業(yè)的支柱行業(yè)。20世紀60年代，發(fā)達國家構成完整的冷藏鏈。冷凍食品進入超市。冷凍食品的品種迅猛增加。冷凍加工技術從整體凍結向小塊或顆粒凍結發(fā)展。我國在20世紀70年代，因外貿(mào)需要冷凍蔬菜，冷凍食品開始起步。80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，推動了冷凍冷藏食品的發(fā)展；出現(xiàn)冷凍面點。90年代，冷鏈初步形成；品種增加，風味特色產(chǎn)品和各種菜式；生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)量大幅度增加。在大城市里，冷凍餡類主食、點心，冷凍調(diào)理食品已進入尋常百姓家，成為一口三餐的組成部分。國家統(tǒng)計局經(jīng)濟景氣監(jiān)測中心1998年中國城市食品消費形態(tài)調(diào)查結果表明，54％的家庭食用速凍主食，最受歡迎的是速凍餃子，選擇率80％，其他依次為湯圓57％、包子33％、餛飩28％、饅頭／花卷25％、燒麥14％和粽子11％。目前，冷凍食品市場上的主要品種還是米面餡類、點心和水產(chǎn)品、畜禽肉加工產(chǎn)品。

第一節(jié)食品冷凍保藏原理概述低溫對微生物的影響低溫對酶活性的影響低溫對非酶作用的影響概述食品原料有動物性和植物性之分。食品的化學成分復雜且易變。食品因腐爛變質造成的損失驚人。引起食品腐爛變質的三個主要因素。一、低溫對反應速度的影響食品冷凍保藏中主要涉及的微生物有細菌(bacteria)、霉菌(moulds)和酵母菌(yeasts)，它們是能夠生長繁殖的活體，因此需要營養(yǎng)和適宜的生長環(huán)境。動物性食品是它們生長繁殖的最好材料，而植物性食品只有在受到物理損傷或處于衰老階段時，才易被微生物所利用。由于微生物能分泌出各種酶類物質，使食品中的蛋白質、脂肪等營養(yǎng)成分發(fā)生分解，并產(chǎn)生硫化氫、氨等難聞的氣味和有毒物質，使食品失去食用價值。二、低溫對微生物的影響根據(jù)微生物對溫度的耐受程度，將其劃分為三類，即嗜冷菌(psychrophile)、嗜溫菌(mesophile)和嗜熱菌(thermophile)。溫度對微生物的生長繁殖影響很大。溫度越低，它們的生長與繁殖速率也越低。當處在它們的最低生長溫度時，其新陳代謝活動已減弱到極低的程度，并出現(xiàn)部分休眠狀態(tài)。微生物類型溫度℃最低最適最高嗜冷微生物-7~515~2025~30嗜溫微生物10~1530~4040~50嗜熱微生物30~4550~6075~80微生物按生長溫度分類部分微生物生長和產(chǎn)生毒素的最低溫度微生物最低生長溫度℃產(chǎn)毒素最低溫度℃食物中毒性微生物肉毒桿菌A10.010.0---肉毒桿菌B肉毒桿菌C---肉毒桿菌D3.0---梭狀莢膜產(chǎn)氣桿菌15~20---金黃色葡萄球菌6.76.7沙門氏桿菌6.7不產(chǎn)外毒素糞便指示劑微生物埃希氏大腸桿菌3~5產(chǎn)氣桿菌0大腸桿菌類3~5腸球菌0低溫對微生物的作用低溫可起到抑制微生物生長和促使部分微生物死亡的作用。但在低溫下，其死亡速度比在高溫下要緩慢得多。一般認為，低溫只是阻止微生物繁殖，不能徹底殺死微生物，一旦溫度升高，微生物的繁殖也逐漸恢復。影響微生物低溫致死的因素溫度降溫速度結合狀態(tài)和過冷狀態(tài)介質貯藏期交替凍結和解凍1.溫度的高低

在冰點左右，特別在冰點以上，微生物仍然具有一定的生長繁殖能力，雖只有部分能適應低溫的微生物和嗜冷菌逐漸增長，但最后也會導致食品變質。對低溫不適應的微生物則逐漸死亡。這就是高溫冷藏食品時仍會出現(xiàn)不耐久藏的原因。稍低于生長溫度或凍結溫度時對微生物的威脅性最大，一般為-2℃—-12℃，尤以-2℃—-5℃為最甚，此時微生物的活動就會受到抑制或幾乎全部死亡。溫度冷卻到-20℃--25℃時，微生物細胞內(nèi)所有酶的反應實際上幾乎全部停止，并且還延緩了細胞內(nèi)膠質體的變性，因而此時微生物的死亡比在-2℃—-12℃時就緩慢得多。

2.降溫速度食品凍結前，降溫愈速，微生物的死亡率也愈大。這是因為迅速降溫過程中，微生物細胞內(nèi)新陳代謝時原來協(xié)調(diào)一致的各種生化反應未能及時迅速重新調(diào)整，并和溫度變化情況相適應所致。食品凍結時情況恰好相反，緩凍將導致大量微生物死亡，而速凍則相反。因為緩凍時一般食品溫度常長時間處于-2～-12℃，并形成量少粒大的冰晶體，對細胞產(chǎn)生機械性破壞作用，還促進蛋白質變性，以致微生物死亡率相應增加。速凍時食品在對細胞威脅性最大的溫度范圍內(nèi)停留的時間甚短，同時溫度迅速下降到-18℃以下，能及時終止細胞內(nèi)酶的反應和延緩膠質體的變性，故微生物的死亡率也相應降低。一般情況下，食品速凍過程中微生物的死亡數(shù)僅為原菌數(shù)的50%左右。

3.結合水分和過冷狀態(tài)

急速冷卻時，如果水分能迅速轉化成過冷狀態(tài)，避免結晶并成為固態(tài)玻璃質體，這就有可能避免因介質內(nèi)水分結冰所遭受到的破壞作用。類似這樣的現(xiàn)象在微生物細胞內(nèi)原生質凍結時就有出現(xiàn)的可能，當它含有大量結合水分時，介質極易進入過冷狀態(tài)，不再形成冰晶體，這將有利于保持細胞內(nèi)膠質體的穩(wěn)定性。若和生長細胞相比，細菌和霉菌芽孢中的水分含量就比較低，而其中結合水分的含量就比較高，因而它們在低溫下的穩(wěn)定性也就相應地較高。4.介質

高水分和低pH值的介質會加速微生物的死亡，而糖、鹽、蛋白質、膠體、脂肪對微生物有保護作用。5.貯藏期低溫貯藏時微生物數(shù)一般總是隨著貯存期的增加而有所減少；但是貯藏溫度愈低，減少的量愈少，有時甚至于沒有減少。貯藏初期（也即最初數(shù)周內(nèi)），微生物減少的量最大，其后它的死亡率下降。一般來說，貯藏一年后微生物死亡數(shù)將達原菌數(shù)的60%-90%以上。在酸性水果和酸性食品中微生物數(shù)的下降比在低酸性食品中更多。6.交替凍結和解凍理論上認為交替凍結和解凍將加速微生物的死亡，實際上效果并不顯著。凍制食品并非無菌，因而就可能含有病原菌，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。三、低溫對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酶活性雖在冷凍冷藏中顯著下降，但并不說明酶完全失活，在長期冷藏中，酶的作用仍可使食品變質。當食品解凍后，隨著溫度的升高，仍保持活性的酶將重新活躍起來，加速食品的變質。商業(yè)上一般采用-18℃作為貯藏溫度，實踐證明，對于多數(shù)食品在數(shù)周至數(shù)月內(nèi)是安全可行的。

基質濃度和酶濃度對催化反應速度影響也很大。例如，在食品凍結時，當溫度降至-1---5℃時，有時會呈現(xiàn)其催化反應速度比高溫時快的現(xiàn)象，其原因是在這個溫度區(qū)間，食品中的水分有80%變成了冰，而未凍結溶液的基質濃度和酶濃度都相應增加的結果。四、溫度對呼吸作用的影響果蔬食品在冷藏加工中（冰點以上），呼吸是植物性食品維持生命代謝特有的現(xiàn)象。呼吸可分為有氧呼吸和無氧呼吸。有氧呼吸的實質是在酶的催化下消耗自身能量的氧化過程，使其中的糖類和有機物質分解為CO2和H20,同時放出大量的熱。無氧呼吸是在氧氣不足的環(huán)境下，糖類自身分解為乙醇和CO2，同時放出少量熱。無論是有氧呼吸還是無氧呼吸，呼吸都使食品的營養(yǎng)成分損失，而且呼吸放出的熱量與有毒物質也加速食品的變質。五、低溫對非酶因素的影響各種非酶促化學反應的速度，都會因溫度下降而降低第二節(jié)食品的冷卻和冷藏一、概述

冷卻是將食品的品溫降低到接近食品的冰點但不凍結的一種冷加工方法，它是延長食品貯藏期的一種被廣泛采用的方法。冷卻的主要對象是植物性食品，由于水果、蔬菜等植物性食品都是有生命的有機體，在貯藏過程中還在進行呼吸作用，放出呼吸熱，使其自身溫度升高而加快衰老過程，因此必須冷卻來除去呼吸熱而延長其貯藏期。另一方面，水果、蔬菜的冷卻應及時進行，以除去田間熱，使呼吸作用自摘收后就處于較低水平，以保持水果、蔬菜的品質。對于草莓、葡萄、櫻桃、生菜、胡蘿卜等品種，摘收后早一天冷卻處理，往往可以延長貯藏期半個月至一個月。馬鈴薯、洋蔥等品種由于收獲前生長在地下，收獲時容易破皮、碰傷，因此需要在常溫下養(yǎng)好傷后再進行冷卻貯藏。應當強調(diào)指出，果蔬類植物性食品的冷卻溫度不能低于發(fā)生冷害的界限溫度，否則會使果蔬正常的生理機能受到障礙，出現(xiàn)冷害。

冷卻也是短期保存肉類的有效手段。肉類的冷卻是將肉類冷卻到冰點以上的溫度，一般為0-4℃。由于在此溫度下，酶的分解作用、微生物的生長繁殖及干耗、氧化作用等均未被充分抑制，因此冷卻肉只能貯藏較短的時間。如果想作較長期的貯藏，必須把肉類凍結，使溫度降到-18℃，才能有效地抑制酶、非酶及微生物的作用。肉類在冷卻貯藏的過程中，在低溫下進行成熟作用，使肉的色澤、風味、柔軟度都變好，增加了商品價值。

二、冷卻的方法（一）固體物料的冷卻（二）液體物料的冷卻（三）其它冷卻方法（一）、固體物料的冷卻1.空氣冷卻2.冷水冷卻3.碎冰冷卻4.真空冷卻空氣冷卻降溫后的冷空氣作為冷卻介質其工藝效果主要決定于空氣的溫度、相對濕度和流速等。缺點：當空氣相對濕度低時，食品的干耗較大。冷水冷卻冷水冷卻可用于家禽、魚、果蔬的預冷卻，特別是對鮮度下降快的水果更為適用。①浸漬式；②噴淋式；③降水式。被冷卻食品直接浸在冷水中冷卻．并有攪拌器不停地攪拌冷水。在被冷卻食品的上方，由噴嘴把冷卻了的加壓水呈散水狀噴向食品，達到冷卻。被冷卻的水果在傳送帶上移動，上部的水盤均勻地像降雨一樣地降水。碎冰冷卻冰價格便宜、無害，便于攜帶和儲藏。防止干耗。冰分為淡水冰和海水冰。塊冰、管冰、片冰、米粒冰塊冰、片冰冷卻速度影響因素：食品種類、大小、冷卻前食品原始溫度、冰塊和食品的比例、冰塊大小。真空冷卻水在低壓下蒸發(fā)時要吸取氣化潛熱，這些汽化熱使食品本身的溫度迅速下降。由于冷卻速度快，一般冷卻時間只需要20-30min，水分蒸發(fā)量也只2％-4％，還不會影響蔬菜新鮮飽滿的外觀。國外一般都是在離冷庫較遠的蔬菜產(chǎn)地大量收獲蔬菜后的運輸途中使用。（二）液體食品物料的冷卻特點—間接冷卻冷卻介質冷卻器：間歇式、連續(xù)式貯藏溫度空氣相對濕度空氣流速表2-8三、常見食品的冷藏工藝參數(shù)四、影響冷藏的因素貯藏溫度空氣相對濕度及流速食品原料的種類貯藏溫度冷藏溫度應根據(jù)具體的原料來確定。冷藏溫度越接近原料的凍結溫度，貯藏期越長（香蕉、瓜類、馬鈴薯等在臨界溫度下有冷害的除外）。應嚴格控制冷藏室溫度。溫度波動會使空氣中的水分冷凝在食品表面，導致發(fā)霉?？諝庀鄬穸热魸穸冗^高，食品表面就會有水分冷凝，不僅容易發(fā)霉也容易腐爛。若濕度過低，則食品因水分迅速蒸發(fā)而發(fā)生萎蔫。冷藏時適宜的濕度：水果，85-90%蔬菜，90-95%堅果，70%干燥制品，＜50%空氣流速為了保證貯藏室內(nèi)溫度均勻，應保持最低速度的空氣循環(huán)?？諝饬魉僭酱?，食品水分蒸發(fā)率越高。帶包裝的食品不受空氣相對濕度和空氣流速的影響。食品原料的種類（1）貯藏期內(nèi)仍然保持原有生命力的（2）已失去生命力的由于原料性質不同，組成成分不同，冷藏前的加工工藝不同，食品在冷藏時所發(fā)生的變化也不盡相同。除了肉類在冷藏過程中的成熟作用外，其它所有變化均會使食品的品質下降。采取一定的措施可以減緩變化速度（控制溫度和濕度，采用合適的包裝，采用冷藏結合氣調(diào)儲藏等）。五、食品冷藏時的變化1．水分蒸發(fā)食品在冷卻時及冷藏中，因為溫濕度差而發(fā)生表面水分蒸發(fā)。水分蒸發(fā)不僅造成重量損失（俗稱干耗），而且使果蔬類食品失去新鮮飽滿的外觀。減重達到5%時，水果、蔬菜會出現(xiàn)明顯的凋萎現(xiàn)象。肉類食品因水分蒸發(fā)而發(fā)生表面收縮硬化，形成干燥皮膜，肉色也有變化。雞蛋因水分蒸發(fā)而造成氣室增大。

水果蔬菜的水分蒸發(fā)特性

水分蒸發(fā)特性水果蔬菜的種類A型

(蒸發(fā)量小)蘋果、橘子、柿子、梨、西瓜、葡萄(歐洲種)、馬鈴薯、洋蔥B型

(蒸發(fā)量中等)白桃、李子、無花果、番茄、甜瓜、萵苣、蘿卜C型

(蒸發(fā)量大)櫻桃、楊梅、龍須菜、葡萄(美國種)、葉菜類、蘑菇

冷卻及貯藏中食肉胴體的干耗(θ=1℃，φ=80%~90%，ν=0.2m/s)時間牛(%)小牛(%)羊(%)豬(%)12小時2.02.02.01.024小時2.52.52.52.036小時3.03.03.02.548小時3.53.53.53.08天4.04.04.54.014天4.54.65.05.0肉類水分蒸發(fā)的量與冷卻室內(nèi)的溫度、濕度及流速有密切關系，還與肉的種類、單位質量表面積的大小、表面形狀、脂肪含量等有關。一般是低溫、高濕的條件如品溫約0-1℃，濕度為80％-90％時質量損失較小。在冷藏時，果蔬的品溫雖然在凍結點以上，但當貯藏溫度低于某一溫度界限時，果蔬的正常生理機能受到障礙，稱為冷害。冷害癥狀隨品種的不同而各不相同，最明顯的癥狀是表皮出現(xiàn)軟化斑點和核周圍肉質變色，像西瓜表面凹斑、鴨梨的黑心病等。（2）冷害

另有一些水果、蔬菜，在外觀上看不出冷害的癥狀，但冷藏后再放到常溫中，就喪失了正常的促進成熟作用的能力，這也是冷害的一種。例如香蕉，如放入低于11.7℃的冷藏室內(nèi)一段時間，拿出冷藏室后表皮變黑成腐爛狀，俗稱“見風黑”。而生香蕉的成熟作用能力則已完全失去。一般來講，產(chǎn)地在熱帶、亞熱帶的果蔬容易發(fā)生冷害。需要在低于界限溫度的環(huán)境中放置一段時間，才會出現(xiàn)冷害。癥狀出現(xiàn)最早的品種是香蕉，像黃瓜、茄子一般則需要10-14d的時間。水果蔬菜冷害的界限溫度和癥狀種類界限溫度(℃)癥狀種類界限溫度(℃)癥狀香蕉11.7-13.8果皮變黑馬鈴薯4.4發(fā)甜、褐變西瓜4.4凹斑、風味異常番茄(熟)7.2-10軟化、腐爛黃瓜7.2凹斑、水浸狀斑點腐敗番茄(生)12.3-13.9催熟果顏色茄子7.2表皮變色、腐敗

（3）串味

有強烈香味或臭味的食品，與其他食品放在一起冷卻貯藏，這香味或臭味就會傳給其他食品。例如洋蔥與蘋果放在一起冷藏，蔥的臭味就會傳到蘋果上去。這樣，食品原有的風味就會發(fā)生變化，使品質下降。

一間冷藏室內(nèi)放過具有強烈氣味的物質后，在室內(nèi)留下的強烈氣味會串給接下來放入的食品。如放入洋蔥后，雖然洋蔥已出庫，但其氣味會串給隨后放入的蘋果。要避免上述二種情況，就要求在管理上做到專庫專用，或在一種食品出庫后嚴格消毒和除味。另外，冷藏庫還具有一些特有的臭味，俗稱冷臭，這種冷臭也會串給冷卻食品。

（4）生化作用

水果、蔬菜在收獲后仍是有生命的活體。為了運輸和貯存上的便利，果蔬一般在收獲時尚未完全成熟，因此收獲后還有一個后熟過程。在冷卻貯藏過程中，水果、蔬菜的呼吸作用、后熟作用仍在繼續(xù)進行，體內(nèi)各種成分也不斷發(fā)生變化。例如淀粉和糖的比例，糖酸比，維生素C的含量等等，同時還可以看到顏色、硬度等的變化。肉類在冷藏中的成熟作用。剛屠宰的動物肉柔軟，且具有很高的持水性放置一段時間肉質粗硬，持水性大大下降動物肉繼續(xù)放置一段時間動物肉肉質柔軟，持水性回升，風味也有極大改善肉類在冷藏中的成熟作用在冷卻條件下，肉類在低溫下緩慢地進行著成熟作用，一般可在0-1℃的溫度下進行。由于動物的種類不同，成熟作用的表現(xiàn)也不同。對豬、家禽等，就不十分強調(diào)成熟作用，而對牛、綿羊、野禽等，成熟作用則十分重要，它對于肉質軟化與風味增加有顯著的效果，提高了它們的商品價值。（5）脂類的變化

冷卻貯藏過程中，食品中所含的油脂會發(fā)生水解，脂肪酸氧化、聚合等復雜的變化，使得食品的風味變差，味道惡化，出現(xiàn)變色、酸敗、發(fā)粘等現(xiàn)象。這種變化進行得非常嚴重時，俗稱為“油燒”。

（6）淀粉老化微晶形式存在的（20%直鏈/80%支鏈）普通淀粉（-淀粉）較高溫度下（食品加工）糊化在水中溶脹形成均勻糊狀溶液（-淀粉）接近0℃的低溫范圍中自動排列成序形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子化/老化。老化的淀粉不易為淀粉酶作用，所以也不易被人體消化吸收。含水量為多少最易老化？含水量30～60%最易老化。什么條件下淀粉不易老化？

A。含水量在10%以下的干燥狀態(tài)

B。大量水中淀粉老化作用的最適溫度是：2～4℃。例如面包在冷卻貯藏時淀粉迅速老化，松軟的質感不復存在；土豆在冷藏陳列柜中貯存時，也會有淀粉老化現(xiàn)象發(fā)生。什么溫度不發(fā)生老化？當貯存溫度低于-20℃或高于60℃時，均不會發(fā)生淀粉老化的現(xiàn)象。因為低于-20℃時，淀粉分子間的水分急速凍結，形成的冰結晶阻礙了淀粉分子間的相互靠近而不能形成氫鍵。（7）微生物的繁殖在冷卻時，當果蔬漸漸衰老或者有傷口時，霉菌就會在此繁殖。肉類在冷卻時也會有霉菌和細菌的繁殖，細菌繁殖時，肉的表面會出現(xiàn)粘濕現(xiàn)象。魚類在冷卻時也有細菌繁殖，因為魚體上附著的水中細菌，如極毛桿菌、無芽孢桿菌、弧菌等都是低溫細菌。在冷卻溫度下，微生物特別是低溫細菌，它的繁殖和分解作用并沒有充分被抑制，只是速度變得緩慢些，時間一長，由于低溫細菌的繁殖，就會使食品發(fā)生腐敗。

（8）寒冷收縮宰后的牛肉在短時間內(nèi)快速冷卻，肌肉會發(fā)生顯著收縮，以后即使經(jīng)過成熟過程，肉質也不會十分軟化，這種現(xiàn)象叫寒冷收縮。一般來說，宰后10h內(nèi)，肉溫降低到8℃以下，容易發(fā)生寒冷收縮。但這溫度與時間，對成牛與小牛，或者同一頭牛的不同部位都有差異。例如成牛，肉溫低于8℃，而小牛則肉溫低于4℃。復習判斷題1、冷庫中空氣流動速率越大，庫內(nèi)溫度越均勻，越有利于產(chǎn)品質量的保持。2、食品的儲藏期是食品儲藏溫度的函數(shù)。在保證食品不至于凍結的情況下，冷藏溫度越接近凍結溫度則儲藏期越長。3、如果在冷害臨界溫度下經(jīng)歷時間較短，即使在界限溫度以下，也不會出現(xiàn)冷害，因為水果、蔬菜冷害的出現(xiàn)還需一段時間。第三節(jié)食品的凍結一、凍結點與凍結率二、凍結曲線三、凍結速度四、凍結時間

一、凍結點與凍結率凍結點：冰晶開始出現(xiàn)的溫度食品凍結的實質是其中水分的凍結食品中的水分并非純水溫度-60℃左右，食品內(nèi)水分全部凍結。低溫冷庫的貯藏溫度一般為-12℃~-30℃。在-18℃時，食品中絕大部分水分已凍結，能夠達到凍藏的要求。凍結率：凍結終了時食品內(nèi)水分的凍結量（%），又稱結冰率。二、凍結曲線凍結曲線表示了凍結過程中溫度隨時間的變化。過冷現(xiàn)象，過冷臨界溫度。冷凍曲線的三個階段：初始階段，從初溫到冰點，中間階段，此階段大部分水分陸續(xù)結成冰，終了階段，從大部分水結成冰到預設的凍結終溫。水的凍結曲線三、凍結速度1.凍結速度的表示方法： 界面位移速度冰晶體形成速度2.凍結速度快慢的劃分：以時間劃分以推進距離劃分（1）按時間劃分：食品中心溫度從-1℃降到-5℃所需的時間，在30min內(nèi)，快速凍結，超過30min，慢速凍結。（2）按距離劃分：

以單位時間-5℃的凍結層從食品表面向內(nèi)部推進的距離為標準，時間以h為單位，距離以cm為單位：緩慢凍結V=0.1~1cm/h，中速凍結V=1~5cm/h，快速凍結V>5~20cm/h，3.國際制冷學會的凍結速度定義： 食品表面與中心點間的最短距離，與食品表面達到0℃后至食品中心溫度降到比食品凍結點低10℃所需時間之比。v=食品表面與中心點的最短距離表面0℃到中心比凍結點低10℃所需時間4.凍結速度與冰晶凍結速度快，食品組織內(nèi)冰層推進速度大于水移動速度，冰晶的分布接近天然食品中液態(tài)水的分布情況，冰晶數(shù)量極多，呈針狀結晶體。凍結速度慢，細胞外溶液濃度較低，冰晶首先在細胞外產(chǎn)生，而此時細胞內(nèi)的水分是液相。在蒸汽壓差作用下，細胞內(nèi)的水向細胞外移動，形成較大的冰晶，且分布不均勻。除蒸汽壓差外，因蛋白質變性，其持水能力降低，細胞膜的透水性增強而使水分轉移作用加強，從而產(chǎn)生更多更大的冰晶大顆粒。

在-1~-4℃的溫度范圍，大部分食品在此溫度范圍內(nèi)約80%的水分形成冰晶，此溫度區(qū)間稱為最大冰晶生成帶，即食品凍結時生成冰結晶最多的溫度區(qū)間。研究表明，食品凍結應以最快的速度通過最大冰晶生成帶。

5.最大冰晶生成帶：6.凍結速度對食品品質影響速凍形成的冰結晶多且細小均勻，水分從細胞內(nèi)向細胞外的轉移少，不至于對細胞造成機械損傷。冷凍中未被破壞的細胞組織，在適當解凍后水分能保持在原來的位置，并發(fā)揮原有的作用，有利于保持食品原有的營養(yǎng)價值和品質。緩凍形成的較大冰結晶會刺傷細胞，破壞組織結構，解凍后汁液流失嚴重，影響食品的價值，甚至不能食用。四、凍結方法1.凍結器分類(按生產(chǎn)方式）2.有規(guī)律間斷與半連續(xù)式的區(qū)別3.凍結方式的三種基本類型1.凍結系統(tǒng)的操作方式分類（按生產(chǎn)過程特性）批量式凍結器：先裝載一批產(chǎn)品，然后凍結一個周期，凍結完畢后，設備停止運轉并卸貨。半連續(xù)式凍結器：將批量式凍結器的一個較大的批量分成幾個較小的批量，在同一個凍結器內(nèi)進行相對連續(xù)的處理。連續(xù)式凍結器：產(chǎn)品連續(xù)地或有規(guī)律間斷地通過凍結器，采用機械化而且經(jīng)常是全自動化的系統(tǒng)。2.有規(guī)律間斷與半連續(xù)式的區(qū)別：一次裝運產(chǎn)品的數(shù)量有規(guī)律間斷時是一袋、一紙盒或一盤，半連續(xù)式則是含許多袋、盤、紙盒的一輛車或一個貨架裝貨與等待的時間有規(guī)律間斷往往只有幾秒鐘，不影響流水線的運行，而半連續(xù)式則需要較長的時間，形成明顯的中斷。3.凍結方式的三種基本類型(產(chǎn)品除熱方式）鼓風凍結平板或接觸凍結噴霧和浸漬凍結鼓風凍結鼓風式凍結裝置用空氣作為傳熱介質。早期的裝置:一個帶有冷風機及制冷系統(tǒng)的冷庫?，F(xiàn)在有了各種水平的凍結設備?？煞譃榕渴剑ɡ鋷?，固定的吹風隧道，帶推車的吹風隧道）和連續(xù)式（直線式、螺旋式和流化床式凍結器）0.5-3cm/h②金屬表面接觸凍結（平板凍結）原理：產(chǎn)品與金屬表面接觸進行熱交換，金屬表面則由制冷劑的蒸發(fā)或載冷劑的吸熱來進行冷卻。優(yōu)點：傳熱效果好；不需配置風機。局限性：適用于規(guī)則形狀產(chǎn)品的凍結。類型：輸送帶式，平板式和淺盤式。③噴霧和浸漬凍結噴霧凍結采用液氮或液態(tài)二氧化碳作為制冷劑，常用于：1）小批量生產(chǎn)，2）新產(chǎn)品開發(fā)，3）季節(jié)性生產(chǎn)，和4）臨時的超負荷狀況。相對較低的溫度可以使產(chǎn)品快速凍結，對保證產(chǎn)品質量和降低干耗都是十分有利的；但設備投資和運行費用較高。噴霧凍結：

通常為直線型，-196℃的液氮在產(chǎn)品出口端直接接觸產(chǎn)品，產(chǎn)生的低溫蒸汽向物料進口端流動，變暖的氣體（約-4.5℃）排放到大氣中。10-100cm/h液氮凍結器

液體二氧化碳凍結器：與液氮凍結器基本相仿。二氧化碳的沸點為-78℃。浸漬凍結：冷凍介質有鹽水、糖液、甘油-水溶液、丙二醇溶液等。六、凍結與凍藏中的變化及技術管理凍結時，因為冰晶體的形成，食品的物理性質發(fā)生了變化，并進而影響到食品的其它性質。因為凍藏的時間長，其間發(fā)生的一系列變化會顯著影響到食品的品質。1、凍結與凍藏中的變化食品物性變化溶質重新分布溶液濃縮冰晶體成長干耗脂肪氧化變色生物和微生物（1）體積膨脹與內(nèi)壓增加4.4℃時，水的密度ρ=1g/ml；0℃時，水的密度ρ=0.9999g/ml，冰的密度ρ=0.9168g/ml。即0℃時冰比水的體積增加約9%。冰的溫度每下降1℃，其體積約收縮0.01~0.005%。膨脹比收縮大得多，故水分含量越多，食品凍結時體積膨脹越明顯。凍結時表面水分首先成冰，然后冰層逐漸向內(nèi)部延伸。當內(nèi)部水分因凍結而膨脹時受到外部凍結層的阻礙，就產(chǎn)生內(nèi)壓，又稱為凍結膨脹壓。根據(jù)理論計算，凍結膨脹壓可達到8.5MPa。當食品外層承受不了凍結膨脹壓時，便通過破裂的方式來釋放，造成食品的龜裂現(xiàn)象。一般認為食品厚度大、含水率高和表面溫度下降極快時易產(chǎn)生龜裂。結晶后體積的膨脹使液相中溶解的氣體從液體中分離出來，加劇了體積膨脹現(xiàn)象，亦加大了食品內(nèi)部壓力。（2）比熱下降水和冰的比熱分別為4.2kJ/（kg.K）和2.1kJ/（kg.K），即冰的比熱僅是水的1/2。食品的比熱容也隨其含水量而異，含水量多的食品比熱容大，含脂量多的則比熱容小。對一定含水量的食品，其在冰點以上的比熱容要比冰點以下大。比熱容大的食品速凍時需要的制冷量大，因此食品的比熱容對速凍設備與速凍工藝的選擇有很大影響。食品比熱的近似計算式：在冰點以上時，c=w+0.2b；冰點以下時，c’=0.5w+0.2b。式中，w為食品含水率（%）；

b為食品固形物含量（%）。（3）導熱系數(shù)增大水為2.1kJ/m.h.℃，冰為8.4kJ/m.h.℃，冰的導熱系數(shù)是水的4倍。在冷凍時冰層向內(nèi)部逐漸推進，使導熱系數(shù)提高，從而加快了冷凍過程。導熱系數(shù)還受到其它成分，尤其是含脂量的影響，因脂肪是熱的不良導體，含脂量大時食品的導熱系數(shù)就小。導熱系數(shù)還受食品構型的影響，當熱流方向與肌纖維平行時大，垂直時則小。溶質重新分布食品凍結時，理論上只是純?nèi)軇﹥鼋Y成冰晶體，凍結層附近溶質的濃度相應提高，從而在尚未凍結的溶液內(nèi)產(chǎn)生了濃度差和滲透壓差，并使溶質向溶液中部位移。凍結界面位移速度越快，溶質分布越均勻，然而在凍結推動擴散的情況下，即使凍結層分界面高速位移，也難于促使凍結溶液內(nèi)溶質達到完全均勻分布的境地。而緩慢的位移也很難使最初形成的冰晶體內(nèi)達到完全脫鹽的程度——這就是果汁冷凍濃縮過程中果汁損耗量比較大的原因。液體濃縮溶質結晶析出，如冰淇淋中乳糖因濃度增加而結晶，產(chǎn)品具有沙礫感。蛋白質在高濃度的溶液中因鹽析而變性。酸性溶液的pH值因濃縮而下降到蛋白質的等電點以下，導致蛋白質凝固。改變膠體懸浮液中陰、陽離子的平衡，從而破壞膠體體系。氣體因濃縮而過飽和，并從溶液中逸出。引起組織脫水，解凍后水分難以全部恢復，組織也難以恢復原有的飽滿度。冰晶體成長經(jīng)凍結后，食品內(nèi)部的冰晶體大小并不均勻一致。在凍藏過程中，細微的冰晶體逐漸減小、消失，而大冰晶體逐漸長得更大，食品中冰晶體的數(shù)目也大為減少，這種現(xiàn)象稱為冰晶體成長。冰晶體成長給食品的品質帶來很大的影響。果蔬肉類的組織細胞受到機械損傷，蛋白質變性，解凍后汁液流失增加，造成食品風味和營養(yǎng)價值的下降。冰淇淋，冷凍面團等制品質構的嚴重劣化。汁液流失食品經(jīng)速凍再解凍后，內(nèi)部冰晶就融化成水。有一部分水不能被食品重新吸收回復到原來狀態(tài)而成為流失液。流失液中不僅有水．而且還包括溶于水的成分，如蛋白質、鹽類、維生素等，不僅使食品重量減少而且風味、營養(yǎng)成分亦損失。影響流失量的因素：凍結速度凍藏溫度解凍速度食品自身特性切分程度干耗在冷卻、凍結和冷凍貯藏過程中因溫差引起食品表面的水分蒸發(fā)而產(chǎn)生的重量損失。干耗除了造成經(jīng)濟損失外，也影響產(chǎn)品質量和外觀，且影響經(jīng)濟效益。干耗可造成很大的經(jīng)濟損失，如按出肉率40kg/頭，250工作日/年計，日處理2000頭豬的肉聯(lián)廠，干耗以3%計算，年損失肉重量達600T，相當于15000頭豬。干耗量與制冷裝置的性能有密切的關系，性能優(yōu)良的僅有0.5~1%，而性能不佳的裝置干耗可達5~7%。脂肪氧化含較多不飽和脂肪酸的脂肪組織在空氣中易被氧化。水產(chǎn)類最不穩(wěn)定，禽類次之，畜類最穩(wěn)定。畜類中，豬脂肪最不穩(wěn)定。氧化變質的最初表現(xiàn)是產(chǎn)生不正常的氣味，表面出現(xiàn)黃色斑點；隨著氧化的繼續(xù)，脂肪整體發(fā)黃，發(fā)出強烈的酸味，并可能產(chǎn)生有毒物質（丙二醛）。變色脂肪組織因氧化而黃變?nèi)忸愐蚣〖t蛋白的氧化而褐變果蔬的酶促褐變蝦的酪氨酸氧化黑變魚肉的綠變生物和微生物的變化生物是指小生物，如昆蟲、寄生蟲之類，經(jīng)過凍結都會死亡。牛肉、豬肉中寄生的無鉤絳蟲、有鉤絳蟲等的胞囊在凍結時都會死亡。豬肉中的旋毛蟲的幼蟲在-15℃下20d后死亡。大麻哈魚中的裂頭絳蟲的幼蟲在-15℃下5d死亡。由于凍結對肉類所帶有的寄生蟲有殺死作用，有些國家對肉的凍結狀態(tài)作出規(guī)定。聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織（WHO）共同建議，肉類寄生蟲污染不嚴重時，須在-10℃溫度下至少貯存10d。日本人有吃生魚片的習慣。在荷蘭，人們也常生吃鯡魚。為了殺死魚肉中寄生蟲的幼蟲，荷蘭以法律的形式規(guī)定，用于生吃的魚，廠商須履行在-20℃條件下凍結24h的義務。引起食品腐敗變質的微生物有