食品的冷加工技术PPT课件.ppt

1,食品的冷加工技术,.,2,食品低温保藏技术的发展,周礼天官凌人：“凌人，掌冰。正岁十有二月，令斩冰，三其凌”。汉书惠帝纪：“秋七月之亥，未央宫凌室灾”。凌室古代藏冰之室诗豳风七月：“二之日凿冰冲冲，三之日纳于凌阴。”凌阴藏冰窖马可波罗的东方游记中也记载中国古代用冰保存食物。“百日风尘驰驿路，炎天冰雪护江船。”-明何景明鲥鱼。1834年英国人JacobPerkins发明以乙醚作为冷媒的实用冷冻机。1860年法国人Carra发明了氨压缩式制冷机，之后，美国和德国也相继发明了类似的制冷机。1877年法国人CharlesTellier首先以氨压缩式制冷机冷冻牛、羊肉，出现了冷冻食品。1930年出现了冷冻蔬菜，1945年出现了冷冻果汁。20世纪50年代在美国首先出现速冻食品，后来的发展非常迅速。,3,食品的低温处理,食品被冷却或被冻结降低温度改变食品的特性，从而达到加工或贮藏目的,4,食品低温保藏,利用低温技术将食品温度降低并维持食品在低温(冷却或冻结)状态以阻止食品腐败变质，延长食品保存期。利用降低食品温度来抑制微生物生长繁殖、酶活性及其他变质因素的一种食品保藏方法。根据低温保藏中食品物料是否冻结，可以将其分为冷藏(Coldstorage)冻藏(Frozenstorage)低温保藏不仅可以用于新鲜食品物料的贮藏，也可用于食品加工品、半成品的贮藏。,5,低温应用于食品加工,利用低温达到某种加工效果如冷冻浓缩、冷却干燥和冻结干燥等是为了达到食品脱水的目的；利用低温所导致的食品或物料物理化学特性的变化而优化加工工艺或条件果蔬的冷冻去皮，碳酸饮料在低温下的碳酸化等；利用低温对微生物的抑制和低温下进行物理化学反应,改善食品的品质乳酪的成熟、牛肉的嫩化和肉类的腌制等；低温下加工是防止微生物繁殖、污染，确保食品(尤其是水产品)安全卫生的重要手段;此外,冻结过程本身就可以产生一些特殊质感的食品如冰淇淋、冻豆腐等。,6,食品冷藏,冷藏是在高于食品物料的冻结点的温度下进行保藏，其温度范围一般为15-2，而48则为常用的冷藏温度。根据食品物料的特性，冷藏的温度又可分为15-2(Cooling)和0-2(Chilling)两个温度区。植物性食品的冷藏一般在前一温度区进行，而动物性食品的冷藏则多在后一温度区。冷藏的食品物料的贮藏期一般从几天到数周，随冷藏食品物料的种类及其冷藏前的状态而异。新鲜的易腐食品物料如成熟的番茄的贮藏期只有几天，而耐藏食品物料的贮藏期可达几十天甚至几个月。供食品物料冷藏用的冷库一般被称为高温(冷)库。,7,食品冻藏,冻结食品温度下降到冰点以下，使其呈冻结状态的过程。冻藏食品冻结后，再在能保持其冻结状态的温度下贮藏的方法。一般冻藏的温度范围为-12-30，常用的温度为-18。冻藏适合于食品物料的长期贮藏，其贮藏期从十几天到几百天。供食品物料冻藏用的冷库一般被称为低温(冷)库。目前全世界速冻食品的年产量约为5000多万吨，而且每年以510递增。人均消费量：美国为60.3kg，英、法等国为4050kg，日本为17.3kg。（2002年）,8,9,各国冷冻食品的人均消费量,2000年,.,10,冷冻食品的人均消费量,日本,.,11,我国冷冻食品的产量推移,.,12,食品低温保藏的基本原理,低温对微生物的影响低温对酶的影响低温对食品物料的影响,13,低温对微生物的影响,温度对微生物生长繁殖影响很大。不同的微生物有一定的温度习性，温度降低时，微生物的生长速率降低。当温度降低到-10时，大多数微生物会停止繁殖，部分出现死亡，只有少数微生物可缓慢生长。-18几乎可以阻止所有微生物的生长；根据微生物对温度的耐受程度,可将微生物分为嗜冷菌、嗜温菌和嗜热菌。,14,微生物的适应生长温度,15,16,影响微生物低温致死的因素,a、温度的高低b、降温的速度c、结合水和过冷状态d、介质e、贮藏期f、交替冻结和解冻,17,低温抑制微生物生长繁殖的原因,低温导致微生物体内代谢酶的活力下降，各种生化反应速率下降；低温导致微生物细胞内的原生质体浓度增加，黏度增加，影响新陈代谢；低温导致微生物细胞内外的水分冻结形成冰结晶，冰结晶会对微生物细胞产生机械刺伤，而且由于部分水分的结晶也会导致生物细胞内的原生质体浓度增加，使其中的部分蛋白质变性，而引起细胞丧失活性。这种现象对于含水量大的营养细胞在缓慢冻结条件下容易发生。,18,低温对酶活性的影响1,酶的活性(即催化能力)和温度有密切关系.酶的活性因温度而发生的变化常用温度系数Q10衡量.Q10=K2/K1式中:Q10为温度每增加10K时因酶活性变化所增加的化学反应率;K1为温度T时酶活性所导致的化学反应率;K2为温度增加到T+10K时酶活性所导致的化学反应率.,19,低温对酶活性的影响2,温度对酶的活性影响很大，高温可导致酶的活性丧失，低温处理虽然会使酶的活性显著下降，但不会完全丧失。即低温对酶并不起完全的抑制作用.食品中大多数酶活性化学反应的Q10值为23,也就是说温度下降10K,酶活性就会削弱1/21/3.一般来说，温度降低到-18才能比较有效地抑制酶的活性，但温度回升后酶的活性会重新恢复，甚至较降温处理前的活性还高，从而加速果蔬的变质，故对于低温处理的果蔬往往需要在低温处理前进行灭酶处理，以防止果蔬质量降低。不同来源的酶的温度特性有一定的差异。来自动物(尤其是温血动物)性食品中的酶其活性的最适温度较高，温度降低对酶的活性影响较大；来自植物(特别是在低温环境下生长的植物)性食品的酶，活性的最适温度较低，低温对酶的影响较小。,20,引起食品变质的原因除了微生物及酶促化学反应外,还有其他一些因素的影响,如氧化作用、生理作用、蒸发作用、机械损害、低温冷害等。低温环境下,可延缓、减弱氧化作用、生理作用、蒸发作用等,但低温并不能完全抑制它们的作用。,低温对其他变质因素的影响,21,低温对食品物料的影响,低温对食品物料的影响因食品物料种类不同而不尽相同。根据低温下不同食品物料的特性，将食品物料分为三大类：植物性食品物料新鲜水果蔬菜等；动物性食品物料新鲜捕获的水产品、屠宰后的家禽和牲畜以及新鲜乳、蛋等；其他类食品物料包括一些原材料、半加工品和加工品、粮油制品等。,22,低温下贮存植物性食品原料,温度降低会使植物个体的呼吸强度降低，新陈代谢的速度放慢，植物个体内贮存物质的消耗速度也减慢，植物个体的贮存期限也会延长。因此低温具有保存植物性食品原料新鲜状态的作用。温度降低的程度应在不破坏植物个体正常的呼吸代谢作用的范围之内，温度如果降低到植物个体难以承受的程度，植物个体便会由于生理失调而产生低温冷害(Chillinjury)低温贮存植物性食品原料的基本原则降低植物个体的呼吸作用等生命代谢活动，维持其基本的生命活动，使植物性食品原料处在一种低水平的生命代谢活动状态。,23,动物性食品物料低温下贮存,动物个体其呼吸作用已经停止，不再具有正常的生命活动，成为无生命体，对外界微生物的侵害失去抗御能力。动物死亡后体内的生化反应主要是一系列的降解反应，肌体出现死后僵直、软化成熟、自溶和酸败等现象，其中的蛋白质等发生一定程度的降解。腐败微生物也大量繁殖。动物性食品物料的贮藏应尽量延缓动物体死亡后的变化过程，降低温度可以减弱生物体内酶的活性，延缓自身的生化降解反应过程，并减少微生物的繁殖。,24,低温对食品物料的保藏作用,主要是抑制依附在食品上及食品环境微生物的活动，对其他生物如昆虫类也有类似的作用低温降低食品中酶的作用及其他化学反应的作用也相当重要不同食品物料都有其合适的低温处理要求,25,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。冷却与冷藏能减缓食品的生物化学变化和微生物的繁殖活动。,26,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,.,27,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。,28,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,.,29,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。,30,冷却方法1,1、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。,.,31,冷却方法2,2、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。,.,32,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。,.,33,冷却方法3,3、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。,.,34,冷却方法4,4、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2254kJkg-1的汽化热一般冷却时间只需1020分钟。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。,.,35,对某些食品适用的冷却工艺条件,.,36,食品的冷藏(coldstorage),空气冷藏法气调冷藏法,37,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。,38,食品的气调冷藏,气调冷藏法（C.A.，ControlledAtmosphere）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。气调冷藏法的原理: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.,39,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。,40,气调冷藏的方法,改良气体贮藏控制气体贮藏真空包装,41,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。,42,食品在冷藏过程中的质量变化,干耗冷害移臭和串味后熟(有益变化)肉的成熟(有益变化),脂肪的水解和氧化淀粉老化微生物增殖寒冷收缩,43,食品的冻结,一般称冻结的食品加工品为冻结食品或冷冻食品(frozenfoods)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。,44,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;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、油脂等辅料。因此，食品的冻结点低于纯水的冰点。,.,45,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。,.,46,冻结点与冻结过程,结冰包括晶核的形成(nucleation)和冰晶的增长(icegrowth)两个过程。冻结点（freezingpoint）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。,.,47,冻结温度曲线（freezingcurve）,食品冻结时其温度随时间推移而变化的曲线。(freezingtime-temperaturecurve)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。,.,48,冻结温度曲线,牛肉薄片的冻结曲线,.,49,最大冰晶生成区(zoneofmaximumicecrystalformation)食品中心温度从-1降至-5时,近80%的水分可冻结成冰,此温度范围即称最大冰晶生成区，也称最大冰晶体形成带（crystallisation）冻结率(frozenwaterratio)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(),50,冻结速度与冻结时间,冻结速度a、冻结速度快或慢的划分(i)按时间划分(ii)按距离划分,.,51,冻结速度（freezingrate）,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，thermalcenter）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。,.,52,冻结速度（freezingrate）,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。,.,53,b、冻结速度有两种不同的表达方式：(i)冰晶界面位移速度。(ii)冰晶体的形成速度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。,.,54,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。,.,55,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带。,.,56,冻结速度与结晶冰形状之间的关系当冰晶推进速度大于水移动速度时，冰晶体小、数量多。,.,57,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。,.,58,冻结温度（temperatureofinitialformation）,食品冻结过程中冷却介质的温度。一般推荐为-23-30以下。,59,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,60,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,61,空气冻结（airblastfreezing）,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。,62,平板冻结（platefreezing,contactfreezing）,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。,63,浸渍冻结（immersionfreezing）,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大好几十倍，冻结速度快，但不冻液须符合食品卫生要求。,64,液氮冻结（sprayfreezing）,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。,65,单体快速冻结（IQF）,冻结按原料是集合体还是单个分离形式，可分为块状冻结和单体快速冻结。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（individualquickfrozen）。,66,67,68,69,70,71,72,食品的冻藏(frozenstorage),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,73,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。,74,食品在冻藏过程中的质量变化,冰晶的长大干耗与冻结烧蛋白质的变性脂类的变化变色,75,冻结烧（Freezerburning）,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。,76,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。,77,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(Coldchain)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。,78,冷藏链(Coldchain),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。,79,冷冻食品的贮藏温度、贮藏时间与允许限度,1958年美国制冷协会经过十年研究，在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计算评价方法。,80,冻结食品的T-TT概念,T-TT(Time-TemperatureTolerance)冷冻食品在生产、贮藏及流通各个环节中经历的时间(time)和经受的温度(temperature)对其品质的容许限度(tolerance)有决定性影响。,81,82,83,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。,84,T-TT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品质变化(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。,85,某冷冻食品流通过程中的时间、温度经历与品质下降量,86,87,88,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;计算有时不符,因受各种其他因素(温度频繁波动、光照)的影响。,89,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