食品冷冻工艺学ppt课件

食品冷冻工艺学轻工食品学院成坚,1,第一章食品低温保藏原理第一节引起食品腐败变质的因素一、微生物1.细菌2.真菌：霉菌、酵母,2,二、化学变化1.酶促化学反应2.非酶促进化学反应三、物理变化1.水分蒸发2.机械损伤,3,第二节温度对微生物生长繁殖速度的影响一、微生物的最适生长温度1.嗜热菌：最适生长温度为4560（1）极端嗜热菌：最适生长温度在65以上，最低生长温度在40以上。在美国黄石国家公园的含硫热泉中，曾经分离到一株嗜热的兼性自养细菌酸热硫化叶Sulfolobus），它们可以在高于90的温度下生长。（2）专性嗜热菌：最适生长温度在50以上，40以下则生长很差，甚至不能生长。（3）兼性嗜热菌：最高生长温度在4050之间，但最适生长温度仍在中温范围内，故又称为耐热菌。,4,2.嗜温菌：最适生长温度为2040最适温度为人体的体温，即37，故实验室一般采用37培养细菌。3.嗜冷菌：最适生长温度为1020*在-1520C之间最适宜生长，由于这个温度段与其它菌最适宜生长的温度段相比要冷许多（普通细菌适应生长温度为2540C），故此得名嗜冷菌。*嗜冷菌种最常见的品种有李斯特菌（0-42C）、耶氏菌（4C）和假单胞菌二、温度对微生物生长繁殖的影响：1.最高生长温度：902.最低生长温度：-8,5,第三节温度对化学反应速度的影响一、温度对非酶促化学反应速度的影响化学反应速度常数K：对于吸热反应，K随温度降低而减小二、温度对酶促化学反应速度的影响1.酶的最适作用温度：*大多数动物酶的最适作用温度为37-40；*植物酶的最适作用温度为50-602.低温对酶促化学反应速度的影响：温度系数Q10Q10：温度升高10或降低10时，化学反应速度常数的变化率Q10=K10+T/KT=23,6,第四节低温对鲜活食物的影响一、冷害：在冻结点以上由于降温引起的生理性伤害1.现象：香蕉不能后熟；番茄不能后熟；木瓜不能后熟；青椒溃烂；红薯变甜；土豆变甜；冻疮等2.原因：酶系中各种酶的温度系数差异导致代谢紊乱，代谢产物积累中毒；油脂相变影响代谢异常；二、冻害：水分结冰引起的生理性伤害第五节温度对水分的影响一、温度与压蒸汽T,P,水分蒸发速度,7,二、温度变化与水分变化的关系：1.冷藏食品的水分蒸发与冷凝:*温度升高时,水分向空气中蒸发,造成失水萎蔫;*温度降低时空气中的水分在食品表面冷凝,造成”出汗”,微生物易生长.2.冻藏食品的解冻与重结冰:*温度升高时,解冻:化学反应速度加快;蒸汽压升高,水分向空气中蒸发,造成失水失重和多孔层的形成;*温度降低时,空气中的水分在食品表面冷凝和冻结,造成起霜.内部水分缓慢冻结形成粗大冰晶,使冷冻食品有沙粒感.3.控制措施：尽量减少温度波动的频率和幅度,8,第六节食品低温保藏的温度选择原则一、对于有生命的鲜活食品1.在不引起冷害和冻害的前提下温度越低越好.2.温度范围：-215，常用26；在此温度范围的贮存库称为高温库或冷藏库。二、对于无生命的食品：1.对于微生物：-8可以完全抑制微生物的生长，-10-12称为生物安全温度；2.对于化学反应：温度越低越好。-20时，85%以上的水分已经冻结，化学反应已经非常缓慢；-40时，99%以上的水分已经冻结，化学反应已经几乎停止；,9,3.考虑经济因素*-20左右称为实用贮藏温度或商业冻藏温度；常用温度为-18-23；*-40左右称为高品质贮藏温度；*在此温度范围的贮藏库：称为低温库或冻藏库；在此温度范围的贮藏称为冻藏,10,第二章食品的冷却和冻结一、食品的冷却：1.食品在冷却过程中的变化：（1）水分蒸发：（2）冷害：后熟型果蔬（3）比热的变化*低脂食品（果蔬类）：C=C水*W+C干（1W）=4.184W+1.464（1W）；*高脂食品（肉类）：CT=4.184+0.209A蛋+0.418脂+（0.006A干+0.015A脂）（T273）-2.929A干C=4.184+0.209A蛋+0.418脂+（0.003A干+0.007A脂）（T初T终）-2.929A干,11,2.食品在冷却过程中的冷耗量的计算（1）显热Q1的计算：Q1=GC（T初T终）（2）生化反应热和呼吸热Q2的计算肉类的生化反应热：Q2=0.628*G*tt-冷却时间（小时）果蔬类的呼吸热：Q2=G*H*tH-呼吸热KJ/kg.hH与温度有关。（3）总冷耗QQ=Q1+Q2,12,3.食品的冷却速率（1）降温速度：dT/dt=-K（TT0）（2）散热速度：dQ/dt=-KC（TT0）（3）考虑冷却速率因素的冷耗量：Q=1.5（Q1+Q2）4.冷却时间t=2.320.37+lgT初T0/T初-T终*lgT初T0/T初-T终/K5.食品的冷却方法（1）接触式冰块冷却法：带皮、鱼类冷却，机械损伤,13,（2）空气冷却法：水分蒸发（3）水冷却法：清洗、稀释（4）真空冷却法：比表面积、水分蒸发、二、食品的冻结1.起始冻结点（1）水的冻结点：0；（2）溶液的冻结点：0，浓度，23%的盐水，冻结点为-21.1；（3）食品的冻结点：0，大多数天然食品：-1-2.6，有些可低至-5；2.冻结规律：冻结过程中的温度变化规律（1）水的冻结规律：（2）溶液的冻结规律：低共融点（-55-65）（3）食品的冻结规律：,14,15,3.水分冻结率（1）水分冻结量：（2）水分冻结率：（3）水分冻结率随温度变化规律：*最大冰结晶生成带：0-4；*对于大部分鲜活食品，当温度降至-20，90%以上的水分可发生冻结；当温度降至-40时，99%的水分可发生冻结；*食品的低共融点：-55-65；*=A冰/1+B冰/lg（273-T）（%）A冰、B冰为常数，对于肉类：A冰=110.5、B冰=0.31,16,17,18,4.食品在冻结过程中的变化（1）食品品质的变化：*体积的变化：冰的密度小于水的密度，膨胀，胀裂；*冰晶体造成的机械损伤：不可逆；*水分和溶质重新分布：冷冻浓缩效应（胶体变性、蛋白质盐析、pH下降等）；*汁液流失。（2）物理特性的变化*比热CT：水的比热4.18，冰的比热2.09；CT=C0-4.18A比/1+B比/lg273-TA比、B比为常数，对于肉类：A比=0.4、B比=0.35*导热系数：水的导热系数0.54，冰的导热系数2.39；T=0-4.18A导/1+B导/lg273-TA导、B导为常数，对于肉类：A导=0.94、B导=0.19,19,*温度传导系数=3.6/C：随冻结进行而升高。T=0-4.18A温/1+B温/lg273-TA温、B温为常数，对于肉类：A温=0.0024、B温=0.455食品冻结的冷耗量q（1）冻结前食品冷却时的冷耗量q1q1=C1（T初T冻）（kJ/kg)（2）冰晶体形成时的冷耗量q2q2=W（kJ/kg)（3）冻结食品降温时的冷耗量q3q3=C3（T冻T终）（kJ/kg)（4）总冷耗q=q1+q2+q3（kJ/kg),20,冻结速度（1）冻结速度的表示方法：*降温速度：*冰晶体形成速度：*界面位移速度：dx/dt=3.6（T冻T0）/（X/T1/）q冻（2）影响冻结速度的因素:（3）缓冻与速冻的划分：*-1-5所经历的时间：30分钟内为速冻；*界面位移速度：5-20cm/h为速冻，1-5cm/h为中速冻结，0.1-1cm/h为慢速冻结,21,（4）冻结速度对食品品质的影响*冰晶大小；*水分和溶质重新分布；*汁液流失；*对微生物的抑制。6.冻结方法（1）空气冻结：干耗（2）间接接触冻结：（3）直接接触冻结：*液氮冻结：-196；*液态二氧化碳冻结：-79；*食用级氟利昂冻结：-23；*甘油+水：67%浓度，-46.7,22,*甘油+水：67%浓度，-46.7，甜味；*丙二醇+水：60%浓度，-51，辛辣味；*盐水：氯化钠（23%，-21.1）；氯化钙（,23,24,25,26,27,28,29,第二章食品的冷藏和冻藏第一节食品冷藏一、食品冷藏的工艺条件1.适宜品种：（1）有生命食品（果、蔬、蛋等）长期贮藏；、无生命食品（经加工）的短期贮藏（2）干货的长期贮藏；（3）无生命食品（经加工）的短期贮藏。2.温度：不发生冷害和冻害的前提下，温度越低越好。一般-215，常用26；3.湿度：不宜过干也不宜过湿，过干易失水萎缩，过湿易出汗长菌，水果85-90%，蔬菜90-95%，坚果70%；,30,4.气体成分：需要吸入氧气和排除二氧化碳及有害气体以维持生命。气体贮存：减少O2和增加CO2均有利于延缓呼吸作用和生理变化。对某些水果：O2：从21%降低到3%、CO2：从0.03%增加到2-5%、其余用N2或其它惰性气体填充可取得较好的贮存效果。5.空气流速：有利于散热和气体交换，也会带来水分损失。需保持一定速度的强制对流。6.包装方法：有一定透气性。7.堆放方法：离墙、离地、呈“品”字堆放。8.混合贮藏：温度就高不就低，防止“串味”。,31,二、食品在冷藏中的变化1.冷害和冻害：2.失水：3.长菌：4.氧化：5.串味：,32,第二节食品冻藏一、食品冻藏的工艺条件1.适宜品种：所有无生命食品的长期贮藏。控制微生物的生长和化学变化。2.温度：一般-18-23，常用-20。3.湿度：越高越好。4.空气流速：需及时将外围进入的热量带到换热器。自然对流。5.包装：密封包装。6.堆放方法：离墙离地紧密堆放，防止水分散失、氧化、串味等。7.混合贮藏：独立密封包装。,33,二、食品在冻藏中的变化1.物理变化：（1）失重：（2）脱水多孔层的形成：（3）水分和溶质重新分布：（4）重结晶：产生沙粒感。2.化学变化：氧化、褐变冻结烧：经过长期冻藏的食品在表面或中心出现的褐变现象。,34,第三节食品的冷链一、食品冷链的定义和组成1.定义：2.组成：原料冷冻加工冷冻贮藏冷冻运输冷冻销售二、食品经过冷链中的品质变化评估1.食品在冷链中品质变化评估指标（1）实用贮存期（PSL）：在一定温度下冻藏的食品，保持一般食用或加工原料使用无妨的品质指标所经历的贮藏时间。（2）高品质寿命（HQL）：在一定温度下冻藏的食品与-40冻藏的同种食品比较，当用科学的感官鉴定标准可以判别出两者差异时，所经历的贮藏时间。（3）TTT（temperature-time-tolerance)曲线：不同冻藏温度条件下的PSL曲线,35,36,2.食品在冷链中品质变化测算及耐贮藏期预测（1）平均每日品质变化率Bi=1/PSLi（2）品质变化量Ai=ti*B(3)总品质变化量A=Ai，当A1时，在保质期内；A1时，过保质期。(4)预计耐贮藏期t=(1A)/Bit=(10.27191)*200=145.6（天）,37,第四章低温技术在食品加工保藏中的应用第一节果蔬冷却、冷藏技术一、果蔬的特性与分类1.果蔬的特性（1）生命特性：抗病力；（2）呼吸作用：消耗基质、产生热量；（3）自身催熟：乙烯的产生。2.果蔬的分类（1）水果的分类：坚果类（如核桃、板栗等）、核果类（如桃、李、杏等）、仁果类（如苹果、梨、山楂等）、浆果类（如草莓、葡萄等）、柑橘类（如柑、橙等）。,38,（2）蔬菜的分类：叶菜类（如菠菜、大白菜、韭菜等）、茎菜类（如姜、葱、蒜、笋等）、根菜类（萝卜、山药等）、花菜类（如花椰菜、韭菜花等）、果菜类（如番茄、茄子等）二、果蔬的预冷与冷藏工艺1.预处理：分级（按大小、品质等分级）清洗、吹干、上蜡、包装。2.冷却：空气温度0-5，湿度85-90%，流速0.5m/s，24小时内冷却至5。3.冷藏：不同温度的果蔬要分库冷藏，温湿度维持稳定，空气自然循环，定期检查。4.几种果蔬的冷藏工艺：（1）橙类冷藏：*预处理：0.5%硼砂溶液浸泡1-2分钟，吹干，蜡液浸泡1-2秒，晾干，单果包纸，装箱。*冷却：不经预冷。*冷藏：温度1-3，湿度90%，进库10天内，每隔2小时通风30分钟,39,（2）鸭梨冷藏：*冷却：分段降温冷却：10，7天；45-60天降2-4。（防止黑心病）*冷藏：温度0左右，湿度85-90%，进库10天内，通风由1天2次到1天1次到3天1次到7天1次（3）土豆的冷藏冷却：防止冻伤冷藏：温度1-3左右，湿度85-90%，进库10天内，通风由1天2次到1天1次到3天1次到7天1次三、果蔬的气调贮藏1.气体成分调节方法：自然降氧、人工控制、混合方法。2.气体成分控制：氧气3%，二氧化碳3-5%，氮气92%。3.贮藏温度：3,40,四、果蔬的速1.工艺流程：原料分级预处理（去皮、去籽等）清洗热烫冷却装容器加糖水速冻包装冻藏2.工艺要点：热烫：90-100热水速冻：-35,41,第二节鲜蛋冷却、冷藏技术一、鲜蛋的构造及其特性1.鲜蛋的构造:,42,2.鲜蛋的特性:生命活动，新陈代谢，呼吸作用二、鲜蛋的变质和质量鉴别1.鲜蛋的变质（1）蛋内容物的物理化学变化：重量、气室、蛋白内CO2逸散和蛋白pH值的变化、蛋白水样化（2）胚胎的生理学变化；（3）微生物引起的腐败变质。2.鲜蛋的质量鉴别方法（1）感官鉴定法：（2）气室大小的测定:（3）哈夫单位的测定：根据蛋白的高度与蛋重的回归关系计算的蛋白高度(mm)HU=100Log（H-1.7W0.37+7.6),43,(4)灯光透照法:(5)蛋黄指数法：三、鲜蛋的冷却和冷藏（冷藏法贮蛋是利用低温来延缓蛋内的蛋白质分解，抑制微生物生长繁殖）1.鲜蛋的冷却：（1）在冷库的穿堂、过道进行预冷，每隔1-2h(小时)降温1，待蛋温降到1-2时入冷库；（2）在冷库附近设预冷库，预冷库温度为0-2，相对湿度为75-85，预冷20-40小时，蛋温降至2-3时转入冷藏库。2.鲜蛋的冷藏：（1）合理码垛：改善库内通风，均匀冷却库内温度，便于检查贮藏效果，码垛应间隔适宜，准备保存较长时间的蛋品放在里面，短期保存的放在外面，以便出库。每批蛋进库后应挂上货牌、入库日期、数量、类别、产地和温度变化情况,44,（2）恒定温度和湿度鲜蛋冷藏最适宜温度为-2-1，相对湿度为85-90，一般可冷藏6-8个月。在鲜蛋冷藏期内，库温应保持稳定均匀，不能有忽高忽低现象，24h(小时)内温差不超过05，否则易影响蛋品质量。冷藏间温度过高，应鼓入冷风；温度过低，应鼓入干风并保证24h(小时)不停风。应按时换入新鲜的空气，排除污浊的气体。新鲜空气的换入量一般是每昼夜2-4个库室的容积。（3）出库逐步升温经过冷藏的鲜蛋出库前，需逐步升温，否则蛋品若突然遇热，蛋壳表面会凝结一层水珠，蛋壳外膜遭破坏，易感染微生物，从而加速蛋品库外变质。冷藏蛋的升温可在专设的升温间进行，也可在冷库的穿堂、过道进行，每隔2-3h(小时)室温升高1，当蛋温比外界温度低35时，升温工作即可结束。,45,四、冰蛋的冷加工1工艺流程蛋液搅拌过滤预冷（巴氏杀菌）装听急冻包装冷藏2工艺操作要点（1）装听（桶）杀菌后蛋液冷却至4以下即可装听。装听的目的是便于速冻与冷藏，一般优级品装入马口铁听内，一、二级冰蛋品装入纸盒内。（2）急冻蛋液装听后，送入急冻间，并顺次排列在氨气排管上进行急冻。放置时听与听之间要留有一定的间隙，以利于冷气流通。冷冻间温度应保持在-20以下。冷冻36小时后，将听（桶）倒置，使听内蛋液冻结实，以防止听身膨胀，并缩短急冻时间。在急冻间温度为-23以下，速冻时间不超过72小时。听内中心温度应降到-18-15，方可取出进行包装。在日本采用-30以下的冻结温度进行急冻，以更好地抑制微生物的繁殖。,46,（3）包装急冻好的冰蛋品，应迅速进行包装。一般马口铁听用纸箱包装，盘状冰蛋脱盘后用蜡纸包装。（4）冷藏冰蛋品包装后送至冷库冷藏。冷藏库内的库温应保持在-18，同时要求冷藏库温不能上下波动过大。,47,第三节肉类冷却、冻结和冻藏技术,48,1.肉的的组成,49,2.肉的特性：无生命，微生物的控制是关键。屠宰后的变化：尸僵自溶成熟腐败3.肉的品质指标：（1）肉的颜色：（2）肉的风味：（3）肉的嫩度：肌动蛋白+肌球蛋白=肌动球蛋白，寒冷收缩导致嫩度下降，0附近较明显。（4）肉的保水性：二、分割肉加工工艺1.工艺流程：预冷分割快速冷却包装冻结2.工艺要点（1）预冷肉鸡：屠宰后要求40分钟内温度降至10以下,一般0-7。,50,猪肉、牛肉：3小时左右，中心温度降至20，平均温度10。牛、羊肉屠宰后10小时之内，温度不低于8，pH值6.0以上不会产生肌纤维寒冷收缩的现象。（2）分割：环境温度10。（3）快速冷却：2小时内，温度降至4-6（4）包装：环境温度10。（5）冻结：冻结工艺分为一次冻结和二次冻结一次冻结:宰后鲜肉不经冷却,直接送进冻结间冻结。冻结间温度为-25,风速为12m/s,冻结时间1618h,肉体深层温度达到-15,即完成冻结过程,出库送入冷藏间贮藏。二次冻结:宰后鲜肉先送入冷却间,在04温度下冷却812h,然后转入冻结间,在-25条件下进行冻结,一般1216h完成冻结过程,51,三、肉的冻藏冻结肉冷藏间的空气温度通常保持在-18以下,在正常情况下温度变化幅度不得超过1。在大批进货、出库过程中一昼夜不得超过4。冻结肉类的保藏期限取决于保藏的温度、入库前的质量、种类、肥度等因素,其中主要取决于温度。因此对冻结肉类应注意掌握安全贮藏,执行先进先出的原则,并经常对产品进行检查。,52,第四节速冻食品加工技术一、冰淇淋和雪糕加工技术1.冰淇淋的生产(1)冰淇淋的种类和组成a.冰淇淋的种类:按原料乳脂种类分:全乳冰淇淋、半乳脂冰淇淋、植脂冰淇淋；按形状分：砖状、杯状、蛋卷、蛋糕状按添加的配料分：果仁、布丁、水果、糖果、巧克力、酸奶、豆乳、蔬菜冰淇淋,53,b.冰淇淋的组成：乳脂（6-16%）、非脂乳固体（8-11%）、甜味剂（13-16%）、乳化稳定剂（0.15-0.5%）总固形物（28-45%）、水分（55-75%）c.冰淇淋的构造：气泡包围冰晶,54,（2）冰淇淋的生产工艺a.工艺流程原料混合杀菌均质冷却老化凝冻注模冷冻冻藏b.工艺要点*原料混合：低黏度的原料（牛乳、脱脂乳等）先与水混合，再加入中等黏度的原料（糖、乳粉、乳化稳定剂等）并加热，后加高黏度的原料（奶油、炼乳、糖浆等）；温度控制在40-50。*杀菌：巴氏杀菌：65-68，30分钟；79.5，20秒；*均质：温度63-74，二级均质，一级压力20MPa，二级5MPa；*冷却：至2-4；*老化：0-4，2-4小时；*凝冻：混入空气（使膨胀率达到150%）、50%水分结冰，出料温度小于-15；*冷冻：速冻至水分80%以上的水分发生冻结，硬化定型。二、速冻点心的加工技术,55,（3）冰淇