课件：食品加工学.ppt

食品加工学,第六章 食品的冷加工技术,食品的冷却和冷藏,冷却是冷藏的必要前处理,其本质上是一种热交换的过程,冷却的最终温度在冰点以上。使食品的热量传递给温度低于食品的周围介质，食品温度降低到高于冻结温度的预定温度。 冷藏是冷却后的食品在冷藏温度(冰点以上)下保持食品品质的一种贮藏方法。 冷却与冷藏能抑制食品的生物化学变化和微生物的繁殖活动。,食品在冷却过程中的热量传递,1、食品表面失去的热量 2、食品内部热量的传递 3、食品表面热量的传递 4、食品内部温度的降低,食品冷却的目的, 冷却的目的 快速排出食品内部的热量,使食品温度在尽快可能短的时间内(一般为几小时)降低到冰点以上,从而能及时地抑制食品中微生物的生长繁殖和生化反应速度,保持食品的良好品质及新鲜度,延长食品的贮藏期. 冷却速度及其最终冷却温度是抑制食品本身生化变化和微生物繁殖活动的决定因素.,食品的冷却速度与时间,1、平板状食品 2、圆柱状食品 3、球状食品,冷却速度和冷却时间,食品在冷却过程中,内部热量传递依傅里叶定律可记为: Q=-FgradT 式中：gradT为温度梯度(K/m); 为导热系数( W/(mK);F为导热面积(m)。 食品的冷却速度是食品温度下降的速度,用(-T/)来表示,一般以食品平均温度的下降速度来表示。,冷却方法,1、冷风冷却 利用被风机强制流动的冷空气使被冷却食品的温度下降的一种冷却方法。 它是一种使用范围较广的冷却方法。使用最多的是冷却水果、蔬菜。,冷却方法,2、冷水冷却 通过低温水把被冷却的食品冷却到指定的温度的方法。 可用于水果、蔬菜、家禽、水产品。,冷水冷却的方式,（1）浸渍式 被冷却食品直接在冷水中冷却，冷水被搅拌器不停地搅拌，以使温度均匀。 （2）散水式 用喷嘴把冷却的有压力的水呈散水状喷向食品，达到冷却的目的。 （3）降水式 被冷却的水果在传送带上移动，上部的水盘均匀地像降雨一样地降水，这种形式适用于大量处理。 散水式和降水式也总称喷淋式。,冷却方法,3、碎冰冷却 碎冰与食品接触过程中，冰融化成水要吸收334.53kJ/kg的相变潜热使食品迅速冷却。,冷却方法,4、真空冷却 又叫减压冷却，利用水的汽化热使食品降温。水变成水蒸汽要吸收2.49kJkg-1的汽化热 一般冷却时间只需1020min。 只要减少产品总质量的1，就能使叶菜温度下降6。 缺点是食品干耗大、能耗大。,对某些食品适用的冷却工艺条件,食品的冷藏（cold storage）,空气冷藏法 气调冷藏法,冷藏的条件和控制要素,冷藏过程中主要控制的工艺条件包括冷藏温度、空气的相对湿度和空气的流速等。 这些工艺条件因食品物料的种类、贮藏期的长短和有无包装而异。一般来说，贮藏期短，对相应冷藏的条件要求可以低一些。,食品的气调冷藏, 气调冷藏法（Controlled Atmosphere， CA） 含义：利用调整环境气体来延长食品寿命和货架寿命的方法， 通常与低温并用。一般需调节贮藏环境中的氧、二氧化碳、氮气等的含量。 原理:在一定的封闭体系内,通过各种调节方式得到不同于正常大气组成的调节气体,以此来抑制食品本身引起食品劣变的生理生化过程或抑制作用于食品的微生物活动过程.,气调冷藏的特点,抑制果蔬的后熟； 减少果蔬损失； 抑制果蔬的生理病害； 抑制真菌的生长和繁殖； 防止老鼠的危害和昆虫的生存。,气调冷藏的方法, 自然降氧法(MA贮藏)； 快速降氧法(CA贮藏)； 混合降氧法； 减压降氧法。,气调贮藏的不足,氧浓度过低或二氧化碳过高会引起果蔬发生异常代谢使其腐烂或中毒； 不同品种的果蔬应单独存放,因而需建多个库房 适于气调贮藏的果蔬品种有限； 气调贮藏库投资较高。,食品在冷藏过程中的质量变化,干耗 冷害 后熟(有益变化) 移臭和串味,肉的成熟(有益变化) 寒冷收缩 脂肪的水解和氧化 其他变化,食品的冻结,一般称冻结加工品为冻结食品或冷冻食品(frozen foods) 冻结食品的四个要素: 冻结前经过预处理； 用速冻法冻结； 冻结后产品中心温度达到-18以下； 有适宜的包装并在冷链下运销。,食品的冻结过程,1、食品的冰点 水的冰点是0，而水中溶入糖、盐一类非挥发性物质时，冰点就会下降。 食品一般都是由动植物来源的原料制成，动植物原料则由大量细胞构成，细胞中含有大量有机物质和无机物质，包括水、盐、糖及复杂的蛋白质、核糖核酸等，有些还溶有气体。不仅原料如此，在加工过程中，大部分食品，特别是预制食品，还要添加盐类、糖类、油脂等等辅料，使食品体系更为复杂。因此，食品的冻结点低于纯水的冰点。,食品的冻结点, 由于水分和溶有固形物的种类及其数量各有差异，食品的冻结点也不一样。如肉类-1.7-2.2 ， 鱼 -1.0 -2.2 ， 蛋 -0.56 ， 葡萄 -2.5 -3.9 ， 花生 -8.3 。 这些食品在同一冻结条件下冻结时，时间就会不同。,食品冻结过程与冻结曲线,冻结时水的物理特性 冻结温度曲线与冻结率,冻结速度与冻结时间,冻结速度 a、冻结速度快或慢的划分 目前还未统一，现通用的方法有按时间和距离两种划分方法。 (i) 按时间划分 (ii) 按距离划分,b、冻结速度有两种不同的表达方式：界面位移速度和冰晶体形成速度。 (i) 界面位移速。 (ii) 冰晶体的形成速度 一般讲冻结速度以快速为好，因鱼肉肌球蛋白在-2-3之间变性最大。淀粉的老化在1-1之间进行最快，所以必须快速通过-1-5温度区域。,c、影响冻结速度的因素 (i) 食品成分 (ii) 非食品成分如传热介质、食品厚度、放热系数（空气流速、搅拌）以及食品和冷却介质密切接触程度等。,d、冻结速度与冰晶分布的关系 （i）冻结速度快，组织内冰层推进速度大于水分移动速度时，冰晶分布越接近天然食品中液态水的分布情况，且冰晶的针状结晶体数量多。 （ii）大多数食品是在温度降低到-1以下才开始冻结，然而温度降低到-46时，尚有部分高浓度的汁液仍未冻结。 （iii）大多数冰晶体都是在-1-5间形成，这个温度区间称为最大冰晶体形成区。,冻结速度与结晶冰形状之间的关系 当冰层推进速度大于水移动速度时，冰晶体小、数量多。,龙须菜的冻结速度与冰晶大小的关系 冻结速度快冰晶小，冻结速度慢冰晶大。,冻结点与冻结过程, 结冰 包括晶核的形成(nucleation)和冰晶的增长(ice growth)两个过程. 冻结点（freezing point） 随着温度的降低，食品中冰晶开始出现时的温度，又称食品的冰点。因食品种类而异，一般为-0.5-2.5。 食品中的水分不是纯水,大多是含有有机盐或有机物的溶液,其冻结点较纯水低. 在缓慢冻结过程中,若溶液浓度逐渐增大 ,其冻结点还会下降.,冻结温度曲线（freezing curve）,食品冻结时其温度随时间推移而变化的曲线 (freezing time-temperature curve) 。 冻结温度曲线大致可分为三个阶段：初温降至冻结点，曲线较陡；通过最大冰结晶生成带，曲线较平坦；残留水分冻结及已结冰部分继续降温至终温，曲线较第一阶段更陡。,冻结温度曲线,牛肉薄片的冻结曲线,最大冰晶生成区 (zone of maximum ice crystal formation) 食品中心温度从-1降至-5时,近80%的水分可冻结成冰,此温度范围即称。也称最大冰结晶生成带（crystallisation） 冻结率(frozen water ratio) 食品中的水分冻结量。 =(1-tp/t)100% 式中,为冻结率(%),tp为食品的冻结点(),t为冷冻食品的温度(),冻结温度（temperature of initial formation）,食品冻结过程中冷却介质的温度。一般推荐为-23-30以下。,冻结速度（freezing rate）,时间划分食品热中心温度下降的时间 食品的热中心（降温过程中食品内部温度最高点，thermal center）温度从-1下降至-5所需的时间(即通过最大冰晶生成区的时间)，在30min以内，属于快速冻结，超过30min则属于慢速冻结。 一般认为，在30min内通过-1-5的温度区域所冻结形成的冰晶，对食品组织影响最小，尤其是果蔬组织质地比较脆嫩，冻结速度应要求更快。由于食品的种类、形状和包装等情况不同，这种划分方法对某些食品并不十分可靠,冻结速度（Freezing rate）,距离划分 冻结层伸延的距离 单位时间内-5的冻结层从食品表面伸延向内部的距离，单位cmh-1。常称线性平均冻结速率。 以此而将冻结速度分为3类；快速冻结，V5cmh-1；中速冻结，V=15cmh-1，慢速冻结，V=O.11cmh-1 。,冻结速度（Freezing rate）,国际制冷学会对冻结速度的定义： 食品表面与热中心温度点间的最短距离(L)与食品表面达到0 后食品热中心温度降至比食品冰点(开始冻结温度)低10所需时间（t)之比，该比值就是冻结速率(V)，单位cmh-1 。 V =L/t 式中：L为食品表面与热中心温度点间的最短距离(cm）； t为表面达0 后，食品热中心温度降至比冻结点低10所需的时间(h)。 一般快速冻结v520 cmh-1 ，中速冻结v15 cmh-1 ，慢速冻结v0.1l cmh-1 。各种冻结装置性能不同，冻结速度差异很大。,冻结及冻结速度对冻品质量的影响, 冻结对食品组织结构的影响 机械性损伤 细胞的溃解 气体膨胀 冻结对食品的化学影响 蛋白质变性 变色,常用的食品冻结方法, 空气冻结法 静止空气 送风冻结 强风冻结 (隧道式、传送带式、悬浮式) 平板冻结法 浸渍冻结法,空气冻结（Air blast freezing）,空气为冷却介质冻结食品的方法。按空气的流动形式可分为：自然对流和强制对流。前者冻结速度慢，工业生产中已很少采用；后者依靠风机增大风速，冻结速度快，生产上普遍采用。,平板冻结 （Plate freezing，Contact freezing）,亦称“接触冻结”。食品置于两块金属平板之间，依靠导热来传递热量的冻结方法。 因金属的热导率比空气的表面传热系数大数十倍，冻结速度快。主要适用于冻结块状（鱼盘）或规则形状的食品。,浸渍冻结（Immersion freezing）,食品浸入不冻液（盐水、乙二醇、丙二醇溶液或糖溶液）中进行冻结的方法。因液体的表面传热系数比空气的大好几十倍，冻结速度快，但不冻液须符合食品卫生要求。,液氮冻结（Spray freezing）,食品直接与液态氮接触（喷淋或浸渍）进行快速冻结的方法。其特点是冻结速度极快，冻品质量高，但须注意防止食品的冻裂。,单体快速冻结（IQF）,鱼虾、果蔬、调理食品经整理后保持分散小个体状的快速冻结工艺(Individual quick frozen)。 冻结按原料是集合体还是单个分离形式，可分为快状冻结和单体快速冻结。,食品的冻藏 (Frozen storage),冻结食品的包装 有效控制冻结食品水分由固体冰的状态蒸发而形成干燥状态; 防止产品长期贮藏接触空气而氧化变色,便于运输、销售和食用; 防止污染,保持产品卫生. 速冻食品生产大多数采用先冻结后包装的方式.,冻结食品的贮藏, 速冻完成并包装好的冻品,要贮于-18或更低温度的冷库内, 且要求控制贮温稳定、少波动，不与其他有异味的食品混藏。 进行冷链全程监控,直至消费终端。,食品在冻藏过程中的质量变化,冰晶的成长和重结晶 干耗 冻结烧 化学变化 汁液流失,冻结烧（Freezer burning）,食品在冻藏过程中因严重干耗而引起的脂肪氧化，表面黄褐变的现象。冻结食品发生干耗时食品表面的水分不断升华，内部的水分不能向表面补充，造成食品表面呈多孔状，从而增加了食品与空气中氧的接触面积，使食品脂肪、色素迅速氧化，造成食品变色、变味、脂肪酸败、芳香物质挥发、蛋白质变性和持水能力下降。,镀冰衣（Glazing）,亦称包冰衣。冻结食品表面附着一层冰膜的工艺方法。 单个速冻食品如冻虾仁、扇贝等表面往往镀有冰衣。它可以减少干耗，使食品与空气中的氧气隔绝而延缓氧化，有利于保持冻品的品质。 镀冰衣时可适当添加抗氧化剂或防腐剂，也可适当添加附着剂以增加冰衣对水产品的附着。,冻结食品的P.P.P.概念, 产品原料的种类、成熟度和新鲜度(product of initial quality） 冻结加工的方法 （processing method） 包装（package),冻藏食品物料的贮藏期,冻藏食品的贮藏期与食品物料的种类、冻藏的温度有关； 作为商品销售的冻藏食品，其冻藏过程是在生产、运输、贮藏库、销售等冷链(Cold chain)环节中完成的； 不同环节的冻藏条件可能有所不同，其贮藏期要综合考虑各个环节的情况而确定。,冷藏链(Cold chain),食品在贮藏、运输、批发、销售直至消费者的各个环节间建立的连续、稳定的低温流通体系. 冷链的概念是1908年法国和英国学者提出的。1948年美国针对战后市场冷藏品品质低劣和必需加强管理的要求出发，用10年时间对各种食品在不同贮藏温度和贮藏时间内的品质变化状况，进行了10万个以上的采样测试和研究。,冷冻食品的贮藏温度、贮藏时间与允许限度,1958年于其研究报告中提出了三点结论：各种不同食品，在不同贮藏温度下品质的下降与其贮藏时间之间存在着一定不变的关系；降低食品贮藏温度，可使食品品质的稳定度随之成指数关系增大。实用上保持稳定品质所需降低的温度应在00F(即-18)以下；时间、温度对于品质带来的损失量在整个保藏期间是不断累积的和不可逆的，贮藏的时间和温度两者对品质的影响顺序与积累下来的品质损失总量无关。 由此提出了冷冻食品的贮藏温度、贮藏时间与允许限度的明确概念，并为国际冷藏行业所接受。 同时提出为使多数食品保质期限达到1年，需把贮藏温度保持在-18以下，以及应用时温限原理对于贮藏中品质变化的汁算评价方法。,冻结食品的T- TT概念,T-TT(Time-Temperature Tolerance) 冷冻食品在生产、贮藏及流通各个环节中经历的时间(time)和经受的的温度(temperature)对其品质的容许限度(tolerance)有决定性影响.,T-TT的计算,设一个冷冻食品在某个贮藏温度下的实用冷藏期为A,也就是说这个冷冻食品原来的品质是100%,经过时间A后其品质降低至0,那么在此温度下该冷冻食品每天的品质下降量为B=100/A. 食品最终的品质下降为各个阶段品质下降的合计值； 该冷冻食品各个阶段的品质降低量等于各个温度下每天的品质降低率与此温度下所经历的天数相乘.,TTT的计算步骤,首先了解冻藏食品在不同温度Ti下的品质保持时间 (贮藏期)Di； 然后计算在不同温度下食品物料在单位贮藏时间(如1天)所造成的品质下降程度di =1Di； 根据冻藏食品物料在冷冻链中不同环节停留的时间ti，确定冻藏食品物料在冷链各个环节中的品质变化(tidi)； 最后确定冻藏食品物料在整个冷链中的晶质变化(tidi)。 (tidi)=1是允许的贮藏期限。当(tidi)1表示已超出允许的贮藏期限。,某冷冻食品流通过程中的 时间、温度经历与品质下降量,冻结包装鳕鱼肉流通期中的时间、温度经历 与品质下降量,上表中鳕鱼肉的品质降低总量D为1.532。 D1,说明该冷冻鳕鱼肉商品价值已明显下降，不应再出售。 注意: 品温越低，优良品质保持时间越长; 时间温度经历所引起的质量下降具有可加性，与顺序无关; 有时不符，因受各种其他因素(温度频繁波动、光照)的影响。,不适宜应用T-TT计算法的食品,T-TT计算方法是根据一般冻结食品的温度、时间经历所引起的品质下降累积变大的原则加和计算，而未考虑品温上升时微生物入侵导致的品质下降、温度的频繁波动引起重结晶、干耗等造成质地、风味劣变，光线和热源易引起的包装袋内冷冻食品干燥和变色等，故实际冻藏中质量的下降量要比T-TT计算值大； 乳状或胶状的冷冻食品，温度波动次数多、幅度大得话，其质量的下降程度要比用T-TT计算方法所得结果低得多； 加盐及调味冷冻食品的在冻藏中各种成分的作用比较复杂应用时要慎重。,T-TT理论的意义,尽管T-TT计算法不能适用于所有冷冻食品，而且近年也受到冷冻食品玻璃转化理论的挑战，但对于大多数冷冻食品，仍不失为推测品温、保藏时间与品质关系的有效方法。 T-TT理论是食品冷藏链的理论依据。用以衡量在冷链中食品的品质变化(允许的贮藏期)，并可根据不同环节及条件下冻藏食品品质的下降情况，确定食品在整个冷链中的贮藏期限。,冷链的温度范围,冷链的温度范围应用于食品保藏，因食品种类、性质和适温范围而有所不同。如日本作出了以下三种规定： .l0-2的低温(cooling)保藏，或称冷藏。用于尚保持生命和呼吸的蔬菜水果； .2-2的冰温(chilling)保藏。用于一般死后的动植物食品的短期保藏； .-18以下的冻结(frozen)贮藏，即冻藏。用于一切需要长期保蔽的动植物食品。用于鱼类等鲜水产品冷链的主要是后两种规定的温度范围。,冷链的建立和实施需要具备的条件,从生产到消