冷链物流技术概论预冷和冻结PPT课件

1 第四章 预冷与冷冻 2 冷藏链COLDCHAIN 3 基本知识点 掌握预冷和冷冻的基本概念及目的了解预冷及冷冻的方法及其分类了解解冻的基本方法 4 思考题 食品变质的因素包括哪些 生物因素 由徽生物的腐败 发酵 酶的作用而引起的成分变化 由害虫 害兽引起的食害等 化学因素 食品中的油脂 色素 维生素等各种成分发生氧化 非酶褐变 色素的褪色等化学变化 物理因素 包括损伤 吸湿 干燥 成分的结晶化 异味的吸附等物理变化 影响细菌生长的因素有哪些 适宜的生长温度 细菌最适合生长的温度范围是 5 60 足够的繁殖时间氧气的存在与否适宜的水分 5 不同的食品在运输或贮藏之前的处理方法 预冷 冷冻 预冷一般用于果蔬的预处理 冷冻一般用于鱼 肉等食品的预处理 6 4 1预冷 果蔬变质的其他原因呼吸作用引起的变质蒸发作用 7 什么是预冷 预冷是指低温处理的方法将采收后的水果和蔬菜的温度迅速降到规定温度的操作过程 为什么要预冷 刚采摘下来的果蔬的温度通常较高 呼吸作用十分旺盛 如不及时将果温降到适宜的温度 就会影响贮藏质量 增加贮藏期各种病害的发生 减少贮藏寿命 预冷的必要性 8 预冷的作用是什么 经过预冷的水果蔬菜可以迅速除去田间热 降低果蔬温度 有效抑制其呼吸作用 减少水分蒸发 降低营养成分的消耗 减少乙烯释放量 另外 低温环境还可有效抑制各种微生物的大量繁殖 以延长贮藏时间 9 10 a 空气预冷 空气预冷是指利用制冷机将空气冷却至一个较低的温度 然后将低温空气吹到果蔬表面将其冷却的过程 空气预冷机组 预冷的方法 11 空气预冷方法分常规室内空气预冷 压差预冷 流化床连续预冷 隧道连续预冷 空气预冷方法具有空气湿度调节可用于各种食品冷却冷藏运输 优点 设备造价低缺点 冷却速度慢 冷却不均匀 干耗大等 空气预冷 12 预冷时间空气温度最低不得低于 2 因为较低的温度会使水果蔬菜冻伤 果蔬类食品室内空气预冷 当空气温度为 1 0 空气湿度85 95 空气流速为0 5 1 5m s时 对叶菜类冷却时间约5小时 对果实类冷却时间10个小时 对于较大的南瓜 冬瓜 西瓜等 冷却时间约为24小时 为了缩短预冷时间 一般采用提高空气流速的方法 风速提高1 1 5m s 预冷时间大约缩短5 10 干耗增加0 1 0 2 常规室内预冷 13 差压预冷 差压通风预冷是对带有通风孔的包装箱进行特殊码垛 使用差压风机在包装箱的两侧造成压力差 使库内冷空气从包装箱内部通过 直接接触蔬菜表面进行冷却 其冷却机理如图 14 差压通风预冷的优缺点 与强制通风预冷比 冷却速度快 冷却时间通常是强制通风预冷的1 4冷却均匀 无死角几乎适用于任何种类蔬菜 包括果菜 隧道式差压通风预冷在差压室安装了传送带 产品输送由传送带自动完成 一定时间内可进行大批量蔬菜预冷 优点 缺点 投资比强制通风预冷略高 但远低于真空预冷有的品种略出现枯萎现象码垛等略费工时 15 差压预冷设备 我国生产差压预冷设备的制造商不多 特别是与我国现有农业单体生产模式相适应的设备不多 如移动式小型差压预冷设备 具有预冷功能和产地贮藏功能的一体库 这是产地预冷的主要发展方向之一 16 隧道式预冷方法 隧道式预冷方法是将食品置于传送带上 冷风沿风道进行内循环 既可以实现上吹 下吹 又可以实现侧吹 使其六个面均可受冷风吹冲 这种方法适用块状 球状 小包装食品等 风速采用3 4m s 风压采用274 4 343Pa 28 35mmH2O 隧道预冷的特点是预冷速度快 冷却均匀 连续性作业 生产能力大 特别适用于大型食品加工厂 不同产品可以调整预冷时间 易于控制预冷时间通常控制在6 60分钟范围内 17 b 真空预冷 真空预冷是指将果蔬放在密闭的容器内 降低容器里面的气压使果蔬的水分迅速蒸发的过程 蒸发会带走大量的蒸发热 这样就可以达到冷却果蔬的目的了 真空预冷系统 真空预冷 18 真空预冷 间歇式预冷 真空预冷 连续式预冷 采用单一真空槽和真空泵组 一组制冷机组和一组搬运装置进行操作的方式称间歇式真空预冷方式 被预冷的食品装入真空槽经30分钟冷却后搬出再包装冷藏 下一次再装入按上述方法运行以此循环操作 属于间歇式操作 间歇式预冷 19 真空预冷 连续式预冷 采用两个真空槽 一组真空泵组 一组制冷机组和两个搬运装置进行交替运行操作的方式称为连续式真空预冷方式 当真空槽1预冷结束后在搬出和装入食品这段时间内 制冷机组3和真空泵组4全部对真空槽2进行工作 使其压力降至2400Pa 此后真空泵组4中的两台真空泵转向对已经装完食品的真空槽1工作 使其压力降至4000 2400Pa 同时真空槽2预冷结束 将预冷食品搬出并装入待预冷食品 这一操作过程结束后 真空槽1预冷结束 真空泵又对真空槽2工作 这样循环操作构成连续作业 20 真空加水冷却是对真空冷却比较困难的果菜 如番茄 根菜 如萝卜 在真空室内向果蔬喷水 通过水分的蒸发间接进行冷却的办法 真空加水预冷 21 冷水冷却是指将果蔬浸入冷水中 或者将冷水喷淋到果蔬表面以达到预冷目的的过程 冷水预冷 1 冰水槽2 冷水泵3 喷洒头4 搁物台5 喷淋室 水温保持在1 左右 预冷时间在十几分钟到几十分钟 水预冷成本低 预冷时间短 但水冷却中的水通常是反复循环的 保持冷却水的温度 减少水的污染是水预冷应注意的问题 22 23 水预冷 国内生产水预冷装置的厂家较少 主要特点 水的循环使用 由于在产地使用 可能没有单独提供的水源 预冷水需要重复使用 同时这也可以节约能源 水的处理 由于水重复使用 水中会含有各种各样的细菌 影响下批次预冷果蔬的质量 因此循环使用的水必需进行洁净处理 结构简单 功能多样化并具有移动功能 24 预冷方式的选择 要预冷蔬菜的特性 包装类型要发挥设备的最高利用效率就要首先考虑蔬菜的种类 进而依据蔬菜自身的要求选择成本低效益好的方式 大部分叶菜适宜冷风预冷 真空预冷 根茎菜适宜水预冷 冷风预冷 表 体比小的果菜和结球叶菜适宜冷风预冷 如蔬菜产地生产品种较多 数量又不太大时 最好选择预冷库预冷或差压预冷 如产地主要生产叶菜且供应市场对品质要求较高 可考虑用真空预冷 如以根茎菜生产为主 且当地水源又比较充足 可考虑水预冷 25 预冷方式的选择 设备成本和市场对蔬菜质量的要求一般蔬菜可能适合几种不同的预冷方式 要根据自身财力和市场质量要求确定预冷方式 高成本的设备一般预冷效率 效果均较好 但要在高质量要求的市场才能得到回报 离市场远近离市场越远流通时间越长 对蔬菜预冷要求越高 因此对于相同质量要求的市场 距离远的对预冷要求高 另外如同样时间到达两个市场 则流通距离长的需要快速预冷提前运输 本地区的自然条件水预冷需要较充分的水源 因此在缺水地区使用此方法要慎重 建造预冷库一定要注意冷库的冷源和库体的保温 26 27 6 2冷冻 冻鱼 冻牛肉 冷冻是指用低温的方法将鱼 肉等食品中的液态水分冻结成固态的过程 目的也是防止食品变质 同时还容易恢复原状 28 冷冻方法 29 a 空气式 鼓风式 管架式冷冻库 在渔船上广泛应用 构造简单 不受物品的形态和大小限制 价格便宜 容量大 管冷冷冻库 冷冻的方法 30 强风速冻设备 我国速冻技术始于上世纪80年代 现在已形成针对不同冻结对象的多种食品速冻机进入市场 其中生产量的20 30 用于出口 包括螺旋式 平板式 流化床式 网带式等 速冻设备制造基本形成了产业链 关键部件均有生产厂家 整机设备已出口俄美等国家 31 连续式冷冻装置 是将鼓风式和各种传送装置结合起来的冷冻装置 广泛应用于食品厂 隧道式冷冻器 隧道式冷冻器可将物品连续快速冷却 冷冻效率高 将隧道式冷冻器与生产流水线配套使用广泛应用在冷冻速食厂中 32 螺旋式冷冻器 螺旋式冷冻器将传送带呈螺旋状绕在驱动用的转筒周围 占地面积小 出入口分布合理 使整个生产工序连续化 系列化 广泛应用于汉堡牛肉饼 饺子 肉丸 烧麦等冷冻食品的加工 33 批量式冷冻库 广泛应用于在水产品基地等产地进行大批量冷冻 一次大量冷冻 不限制货物摆法 节省能源 运转时间缩短 设备运转资金也大幅度下降 流化床式冷冻器 是利用冷空气脉流 将食物吹沸 使食品在流动中冻结的装置 广泛应用于速冻青豌豆 毛豆 甜玉米 切成小方块的蔬菜等小食品的冷冻 34 b 冷冻液式 冷冻液式是直接将食品浸在冷冻液中进行冷冻的冷冻方式 优缺点 优点 冷冻液冷冻能力强 价格便宜缺点 易渗透至物品并且不易清除 只适用于一些密闭包装的食品 如鲣鱼船等特殊范围 35 c 接触式 接触式冷冻机是将食品夹在冷冻板间进行冷却 传热作用大 因此冷却时间短 冷冻功能较强 广泛应用于船舶上 230吨冷冻托渔船 接触式冷冻机 36 d 液化气式 液化气式是用网状传送带将食品传入冷冻室 利用液态氮 液态二氧化碳汽化冷冻 冷冻过程的速度可决定性地影响产品质量和产品安全 液化气式可以达到很低的温度 但费用很高 适用于高价食品和超快速冷冻范围 37 气体是以液态形式存储在储气罐里的 被喷射到冷冻设备里时它们会转化成其它状态 液氮会蒸发 其沸点为 196 C液态CO2会转化成干冰 而非气化 然后干冰会升华成气体 CO2的升华温度为 78 C 干冰微粒和液氮 相变所需热量会从产品中吸收 为了进一步改善热量的传导 可用风扇促进冷冻设备里的低温气体的对流 然后将变热的气体释放到空气中 冷冻过程是如何工作的 38 在冷冻过程中 在产品细胞内会产生小的冰晶 低速冷冻过程中 由于在最大冰晶生成带停留时间较长 小的冰晶逐渐聚集成较大的冰晶而破坏食品的细胞结构 并在以后导致汁液渗出 水果 肉类 快速冷冻时 冰晶会保持较小的尺寸并快速通过最大冰晶生成带 从而将汁液损失减到最小 在冷却或者冷冻过程中食物内部发生了什么 39 由于液氮的 196 的极低温的特性 因此它能快速使冷冻食品渡过冰晶生成带 10 50 防止大冰晶在食品细胞内的形成破坏细胞壁 完美的保持产品原有的风味和质 是其它传统氨机制冷所无法比拟的 能大幅度降低因传统机械式冷冻所需的强风而损失的水份 3 5 从而提高产品的自成率和成品率 延长冷冻产品的货架保存期 提高企业形象 同时它又能灵活调节产品产量 大大减少设备的维护工作 并极易清洗 液氮冷冻 40 解冻 冻结过程中食品的内部结构发生变化 因此在冻结产品利用前需要经过解冻 冻结食品如果在解冻时处理不当 不仅会造成食品的营养流失 食品的风味和品质也会大打折扣 冻结食品风味变化的主要原因解冻过程中食品内部发生了一系列变化 产品在短时间内体积膨胀并且内部压力增加 肉体组织软化 内部水分容易蒸发 解冻后汁液外流 产品容易氧化变色 微生物容易繁殖 41 解冻 解冻就是冷冻食品的温度回升 使食品内冰晶转化为液态 是产品恢复原有品质和风味的过程 解冻过程与冻结过程类似 5 0 是最大冰晶生成带 这个温度带也是解冻时间最长的温度带 在此温度范围内食品内部极易变质 应该尽快通过此温度带 解冻过程中 解冻速度随着解冻的进行逐渐下降 总体来说 解冻时间大于冻结时间 42 解冻温度 解冻终温由解冻食品的用途决定 有些冻结食品再加工时只需要降温至 5 就可以了 这种解冻方式叫做半解冻 还有一种解冻是把冻结食品的温度降至0 这是完全解冻 解冻时 食品中液体的流失 微生物繁殖 酶活性的变化都是造成食品品质降低 风味变化的主要原因 为了使食品的解冻过程更均匀 尽量要冻结食品厚度小 表面积大 解冻介质温度不要过高 最好不要超过10 15 43 空气解冻法 空气解冻法是靠空气介质与冷冻食品进行热交换进行解冻 空气的温度 湿度和流速都影响解冻后肉品的质量 解冻时冻结食品环境湿度一般控制在85 100 特别是对用于售卖的食品 高湿度有利于产品保持自己的外观 减少了蒸发造成的损失 空气解冻在商业应用中 一般保持4 5 但是这种降温方式降温速率低 降温时间长 分类 空气解冻按空气温度分类在0 5 空气中解冻称缓慢解冻在16 20 空气中解冻称快速解冻空气解冻又可分为自然解冻和流动空气解冻 44 空气解冻法 为了减少解冻时间 可以采取一种隧道式解冻 这种解冻方式主要分两段进行第一阶段解冻室中空气温度在16 20 湿度设置为100 风速为2 3m s 当食品温度回升至0 时 冷空气温度降至4 5 此时设置相对湿度为60 这样食品表面可以维持低温并且保持肉类表面干燥 一块重50kg厚度为15cm的肉如果使用这种解冻方式解冻需要24小时 如果采用5 的空气进行解冻需要50小时 45 真空解冻法 真空解冻法是在真空环境下对冻结食品进行解冻 压力越低 沸点越低 在真空环境中 水在低温下沸腾 冻结食品放在解冻箱中 真空环境下箱内温度为5 30 时生成大量蒸汽 对冻结食品进行解冻 真空解冻法的解冻过程均匀 解冻时间较短 防止食品的氧化变质并且干耗小 解冻后食品的营养物质流失少 产品没有过熟部位 46 水解冻法 水解冻法是使用不超过20 的水对冻结食品进行浸泡或喷淋的方式解冻 这种方法适用于肌肉组织未被破坏的半胴体或1 4胴体 不适合于分割肉 在水解冻装置中 静水式解冻是最简单的解冻方法 将冷冻食品放在装满水的水槽中 主要用水给冷冻食品解冻 如果采用流水解冻 流水的速度不低于0 5cm s 水解冻法设备简单 操作方便 成本低 缺点是冷冻时间较长 汁液损失大 营养流失严重 易被微生物污染 影响食品解冻后的风味及色泽 为避免食品风味及色泽等品质的降低 一般采用水解冻的产品需要先进行真空包装 47 内部加热解冻 利用空气 水或者碎冰等介质来解冻主要是从冷冻食品表面到中心进行解冻 这种解冻方式解冻时间往往较长 要想提高解冻速度 主要是考虑采用内部加热 利用电阻 超声波 红外辐射等都是内部加热的范畴 一般情况下把1 50MHz称为高频 300 3000MHz称为微波 国际上惯用的频率只有915MHz和2450MHz两个波段 48 微波解冻技术 微波技术中冻结食品解冻过程中温度均匀 不会出现一般解冻方法中再结晶的现象 优点微波解冻时间短 可以减少解冻过程中微生物的繁殖 解冻厚度4 5cm的冻结食品 使用2450MHz的微波仅需要不到3分钟 微波解冻的最终温度一般为 2 4 在这个温度区间冻结产品易于进行再次切割加工 微波解冻技术不会产生热惯性 解冻速度是由微波的输出功率控制 两者之间具有同步性 微波解冻技术减少了食品加工损耗 提高了产品的品质 缺点微波解冻技术耗电量大 费用高 并且可能出现局部过热 49 高压解冻 高压解冻 随着压力的上升 水的冻结点逐渐下降 当压力为210MPa时 水的冻结点下降至 21 因此 将待解冻物料置于高压环境下 水的冻结点迅速下降 这样就可以在低温环境下解冻 优点 高压解冻不需要加热 降温速度快 高压解冻法是在最低有效温度下解冻大量肉制品的最有效的方法 可以避免加热解冻造成的食品热变性和解冻时最大冰晶带停留时间过长 并且还有杀菌的作用 有效地保证了食品解冻后的品质 解决了传统解冻方式中解冻时间长 易污染 汁液流失量大的问题 缺点目前高压解冻方式最大的问题还在于如何保持食品的色泽 50 速冻食品 我们应该区分2个概念 即冷冻食品和速冻食品 我国1988年批准的 速冻食品技术规程 中规定 冻结温度低于 30 的食品称为速冻食品 而冻结温度在 18 23 的食品称为冷冻食品 一般说来 冷冻过程中产生的冰晶是影响冷冻食品品质的主要因素 冷冻食品及速冻食品就是将经预处理过的食品 在30分钟内迅速通过 1 5 的最大冰晶区 然后在低于 18 的环境下保藏和运输的食品 由于冷冻食品和速冻食品有很多共同之处 人们常常笼统地称之为 速冻食品 通俗地讲 速冻食品就是在零下30至35度的环境下 在15分钟左右 完成冻结过程 使被冻的食品达到零下18度 速冻食品和缓冻食品的差别在于速冻食品的细胞更不易变形 食品组织中的水分 汁液不流失 速冻处理避免了缓冻食品长时间冻结过程中造成的食品品质下降 51 速冻食品 我国较大规模地发展冷冻食品是近几年的事 相关法规 标准及生产设备等都不完善 导致现在市场上的许多冷冻食品存在着各种各样的问题 冷冻食品的质量与冻结质量有很大关系 质量低劣的产品不但会影响其营养价值 有的还存在着一定的卫生问题 冷冻速率太慢 冻结温度不够低等均会造成食品细胞不同程度的破坏 从而造成营养成分的损失 速冻食品的生产 加工 运输 销售过程对温度有着严格的要求 必须保持在零下18度进行 因为只有在零下18度以下 细菌和各种酶才会处于完全的抑制状态 防止食品变质 保持食品原有的新鲜度和营养成分不流失 生产和运输过程中如果温度不能达到要求 会使食品的各种微生物滋生 保存期限缩短 冷冻用水的卫生 产品的外包装等对产品的质量也有较大影响 52 果蔬类的冷冻加工法 蔬菜的前处理为防止冷藏中发生品质降低 大多需要经过杀菁 blanching 即使用热水或蒸汽進行加热处理 使蔬菜中酵素 主要是氧化酶 不活化水果的前处理水果的前处理与蔬菜最大不同是以加糖代替杀菁 因水果经杀菁后风味 质地都容易劣化加糖可减少冰晶对水果质地的损伤 亦可包糖衣減少香气逸散 水分蒸发及表面氧化的效果为防止褐变 糖液中可添加抗坏血酸防止 53 调理冷冻食品 调理食品的冷冻经加热或煮熟甚至仅需解冻即可食用之冷冻食品称调理冷冻食