食品加工原理冷加工实用教案

1、第二章 食品(shpn)冷加工1.食品低温(dwn)保藏的原理2.食品的冷却保藏3.食品冻结保藏第1页/共45页第一页，共45页。1.食品低温(dwn)保藏原理 低温对微生物的影响 低温对酶活性的影响 低温对氧化还原作用的影响 低温对农产品生理作用（呼吸、蒸腾(zhngtng)、代谢）的影响第2页/共45页第二页，共45页。2.食品冷却(lngqu)保藏(1)食品冷却目的：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降低到接近食品适宜的低温储藏温度，以保证食品良好的品质和新鲜度，延长(ynchng)储藏期 。排热途径：食品热量通过对流传热或传导传热方式散发到冷却介质（空气、固体冰或水）

2、中。 对流传热速度 t=hA(Ts-Tr) (T1-T2)/是温度梯度对流放热系数（W/m2K）食品表面温度（K）食品表面积（m2）冷却介质温度（K）断面温度（K）两面距离（m）热导率（W/mK）食品表面积（m2）T Tr rT TS SAT T2 2T T1 1传导(chundo)传热速度c=A(T1-T2)/第3页/共45页第三页，共45页。 冷却速度和时间食品(shpn)冷却速度：单位时间食品(shpn)温度下降的速度，它不仅与传热速度有关，还与食品(shpn)的比热、密度、体积、形状有关。平板食品(shpn)V=(T0-Tr) 22e-22tTrT0 常数，与 有关h热扩散率= =cc

3、食品薄时： 2 2= =2h2hv v=(T0-Tr)C2h食品厚时： = = v v=(T0-Tr)C22第4页/共45页第四页，共45页。 冷却(lngqu)时间t t= (+ ) c4.56lgT0-TrT-Tr5.3例如：把初温为25的牛肉半胴体，放入空气温度为-2 的冷却库内，把牛肉半胴体看成是 厚度()16厘米的平板(pngbn)，牛肉密度()为960kg/m3，质量热容(c)为2.84kJ/(kgK), 热导率（）为0.523W/（mK),求室内空气静止时h1=6.97W/(m2K)和空气流速为 2m/s时h2=17.43W/m2K)，胴体温度降到平均温度（T）为2 所需时间。第

4、5页/共45页第五页，共45页。 圆柱(yunzh)食品t t= R (R+ ) c2.73lgT0-TrT-Tr3.0h例如：把初温为20的金枪鱼，放入温度为-1 的冷海水中冷却，金枪鱼看成是 半径(R)10厘米的圆柱体，金枪鱼与海水间的对流传热系数(h)为464.67W/m2K, 金枪鱼密度()为1000kg/m3，质量(zhling)热容(c)为3.26kJ/(kgK),热导率（） 为0.523W/（mK),求金枪鱼冷却到平均温度（T）为3 所需时间。t t= R (R+ ) c4.90lgT0-TrT-Tr3.7h例如：把初温为25的苹果，放入空气温度为0 ，空气流速为1m/s的冷却库

5、内，把 苹果看成(kn chn)是半径(R)4厘米的球体，没有包装，表面直接与冷空气接触，对流传 热系数为11.62W/(m2K)，苹果密度()为950kg/m3，质量热容(c)为 3.35kJ/(kgK), 热导率（）为0.755W/（mK),求苹果冷却到平均温度（T） 为3 所需时间。q球状食品第6页/共45页第六页，共45页。冷却(lngqu)方式冷却方式冷却方式冷却介质冷却介质冷却技术冷却技术适用食品适用食品优点优点 缺点缺点空气冷却冷空气控制冷空气的温度、相对湿度和流速；防冻害水果、蔬菜、肉类、蛋品等适应性广，易控制污染降温慢，食品干耗，失水冷水冷却低温水喷淋式、浸渍式鱼类、蔬菜、水

6、果冷却速度快，能耗低，不产生干耗易造成食品污染碎冰冷却冰干冰冷却、水冰冷却鱼类、水果、蔬菜冷却速度快，无干耗制冰设备，能耗大真空冷却食品水分降压至613.3Pa叶类蔬菜冷却速度快、降温均匀、使用方便食品干耗大，能耗高、投资大第7页/共45页第七页，共45页。（2 2）冷藏是指将冷却的食品放于高于食品冰冻结点的某一合适温度下储藏(chcng)(chcng)。冷藏方式冷藏方式冷藏方式恒冷介质恒冷介质冷藏技术冷藏技术适用食品适用食品优点优点 缺点缺点空气冷藏自然冷空气、机械制冷空气管理好储藏室温度、空气相对湿度及流速水果、蔬菜、肉类、蛋品等适应性广食品失水，气调冷藏组成气体调节的冷空气自然降氧、混合

7、降氧、快速降氧、减压降氧等方式，管理需控制温度、氧气含量蔬菜、水果等生鲜食物可抑制果蔬后熟、新陈代谢、呼吸及生物危害需精密控制气体成分比例、库房通用性差、投资和管理成本高第8页/共45页第八页，共45页。n冷藏管理n冷藏的温度管理（冷藏环境温度和食品的温度）n冷藏室的相对湿度n空气流速n食品冷藏中的变化n水分(shufn)蒸发、冷害、串味、果蔬后熟、肉类的成熟、脂肪变化、淀粉老化、微生物繁殖、肌肉冷缩第9页/共45页第九页，共45页。3.食品(shpn)冷冻保藏（1）食品冻结原理食品冻结：在尽可能短的时间内，将食品温度降低到食品冻结点一下的某一预定温度，使食品中的大部分水分形成冰晶体，以减少微

8、生物活动(hu dng)和食品生化变化所必需的水分。-20-101020420冻结时间/h温度/121086冰结晶最大生成带急速冻结慢速冻结25min350min冻结(dngji)曲线与冰结晶最大生成带初阶段中阶段终阶段第10页/共45页第十页，共45页。 经过t后，每侧冻结层厚度为x，在dt内推进dx，则 dQ先通过(tnggu)x厚的冻结层，再在表面以对流换热 方式传给冷却介质：食品(shpn)的冻结时间AdxqdQidtAxhATTdQ1解得：422LhLTTqtidxxL第11页/共45页第十一页，共45页。食品(shpn)的冻结时间 长圆柱(yunzh)食品 球状食品462LhLTT

9、qti2RLhPLTTqti通式(tngsh)442LhLTTqti影响冻结时间的因素影响冻结时间的因素：产品形状和大小；产品初温和终温；冷却介质温度：产品形状和大小；产品初温和终温；冷却介质温度；产品表面传热系数；热焓的变化；产品导热率；产品表面传热系数；热焓的变化；产品导热率第12页/共45页第十二页，共45页。食品的冻结(dngji)时间P、R为形状(xngzhun)系数大平板：P=1/2,R=1/8；长圆柱：P=1/4,R=1/16；球：P=1/6,R=1/24对方形或长方形食品，设abc, 定义L=c, 1=b/c, 2=a/c, 根据1, 2值，由图或表查P,R第13页/共45页第

10、十三页，共45页。 若带有包装材料，则：食品(shpn)的冻结时间ppihPLRLTTqt12第14页/共45页第十四页，共45页。冻结(dngji)速度 冻结速度：在冻结过程中，外部冻结层界面向内部非冻结区扩张推进的速度，有两种表示方法： 以时间划分，指食品(shpn)中心温度从-1下降至-5 所需的时间。 以位移距离划分，指单位时间内-5 的冻结层从食品(shpn)表面延伸向内部的距离。 冻结速度对食品(shpn)质量的影响 影响冰晶的大小与分布破坏组织结构，蛋白质变性 影响微生物和酶的活力V=5-10cm/hV=5-10cm/h快速快速(kui s)(kui s)； V=1-5cm/h

11、V=1-5cm/h中速；中速； V=0.1-1cm/h V=0.1-1cm/h慢速；慢速；30min30min30min慢速；慢速；第15页/共45页第十五页，共45页。（2）食品(shpn)冻结方式送风式空送风式空气气(kngq)冻结法冻结法半送风半送风(sn fn)式空气冻结式空气冻结法法静止空静止空气冻结气冻结法法空气冻结法接触冻结法冻结方式喷淋式直喷淋式直接接触冻接接触冻结法结法间接接间接接触式冻触式冻结法结法浸渍式直浸渍式直接接触冻接接触冻结法结法第16页/共45页第十六页，共45页。冻结(dngji)方式冻结方式冻结方式冻结介冻结介质质冻结技术冻结技术适用食品适用食品优点优点 缺点

12、缺点强风冻结强风冻结冷空气冷空气隧道式、传送带隧道式、传送带式、螺旋带式、式、螺旋带式、流化床式流化床式体积小的体积小的食品食品适应性广，易适应性广，易控制污染控制污染降温慢，食降温慢，食品干耗，失品干耗，失水水低温液体低温液体冻结冻结低温盐低温盐水水 喷淋式、浸渍式喷淋式、浸渍式鱼类鱼类冻结速度快，冻结速度快，能耗低，不产能耗低，不产生干耗生干耗易造成食品易造成食品污染污染超低温液超低温液体冻结体冻结液氮、液氮、液体二液体二氧化碳氧化碳 喷淋式、浸渍喷淋式、浸渍式式鱼类、小鱼类、小食品食品冻结速度快，冻结速度快，结构简单、无结构简单、无干耗干耗介质损失大，介质损失大，成本高，食成本高，食品易

13、龟裂品易龟裂第17页/共45页第十七页，共45页。冷冻食品加工(ji gng)工艺第18页/共45页第十八页，共45页。冻鱼加工(ji gng)流程原料鱼进场冰水浸洗去皮去骨取片拭干分级急速冷冻真空包装蓄养入库出库第19页/共45页第十九页，共45页。速冻(s dn)水饺生产流程要求(yoqi)速冻温度达-34摄氏度，速冻时间30分钟，中心温度在-10摄氏度以下 第20页/共45页第二十页，共45页。 食品冻藏中的化学变化 冰晶成长和再结晶 干耗 冻结烧（脂肪氧化(ynghu)） 化学变化（酶褐变、氧化(ynghu)变色） 食品冻藏管理 冻藏前管理：PPP条件（原料、冻结加工、包装）的控制 冻

14、藏中管理：温度（稳定性和高低）、时间(TTT) 销售期间管理：温度（3 3）食品）食品(shpn)(shpn)冻藏冻藏技术技术第21页/共45页第二十一页，共45页。冻结(dngji)肉类的储藏期肉种类肉种类温度温度/冻藏时间冻藏时间/ /月月肉种类肉种类温度温度/冻藏时间冻藏时间/ /月月牛肉-125-8羊肉-123-6-156-9-188-10-188-12-236-10肉酱-125-8猪肉-122-3-188-12-184-6-238-12第22页/共45页第二十二页，共45页。（4）.食品(shpn)解冻解冻方式解冻方式解冻原理解冻原理优点优点 缺点缺点自然解冻与空气热交换成本低解冻慢

15、，影响因素多、易污染、食品易变质；汁液流失严重水解冻与水热交换，静水浸渍、流动水或喷淋解冻速度较空气快可溶物流失、食品吸水、微生物污染电解冻利用食品的电阻产热或交变电场对食品中极性基团运动产热的作用解冻快，无介质接触成本高、解冻不均高压静电解冻 高电压产热解冻速度快，均匀易控制真空解冻 气压低，冰水汽化再与冻结食品接触吸热无介质、低氧高湿、解冻速度快变形影响外观，成本高4.1 4.1 常见常见(chn jin)(chn jin)的解冻方式的解冻方式第23页/共45页第二十三页，共45页。4.2 食品(shpn)在解冻过程中的质量变化 1.汁液流失 影响因素：冻结速度；冻藏温度；生鲜食品的pH；

16、解冻速度 2.蛋白质变性和淀粉老化(lohu) 3. 微生物繁殖，酶活增强第24页/共45页第二十四页，共45页。本章(bn zhn)思考题 1.食品低温保藏的基本原理； 2.食品冷却的目的； 3.影响冷却速度的因素有哪些？ 4.食品冷却方式有哪几种？各有何利弊？ 5.冷冻速度对食品内部冰晶形成有何影响？ 6。影响食品冻结速度的因素有哪些？ 6.食品冻结方式有哪些？ 7.食品冻藏过程食品质量有何变化？ 8.影响冷冻食品质量的“PPP”条件(tiojin)和“TTT”条件(tiojin)各概念第25页/共45页第二十五页，共45页。半送风式冻结间示意图第26页/共45页第二十六页，共45页。送风

17、式送风式冻结装置冻结装置往复振往复振动动斜槽式斜槽式吊蓝式连吊蓝式连续冻结续冻结推盘式连续推盘式连续冻结冻结传送带式冻传送带式冻结隧道结隧道悬浮化悬浮化螺旋式螺旋式隧道式隧道式两段带两段带式式一段带一段带式式第27页/共45页第二十七页，共45页。传送带式冻结装置隧道式冻结特点特点(tdin):(tdin):投资费用较低，通用性强；投资费用较低，通用性强；自动化程度较高自动化程度较高第28页/共45页第二十八页，共45页。吊篮式冻结装置吊篮(dio ln)式连续冻结隧道目前主要用于冻结家禽等食品。第29页/共45页第二十九页，共45页。推盘式连续冻结装置推盘式连续冻结隧道主要用于冻结果蔬、虾、

18、肉类(ru li)副食品和小包装食品等。第30页/共45页第三十页，共45页。1.1.平带张紧装置平带张紧装置 2. 2.出料口出料口 3. 3.转筒转筒 4. 4.翅片蒸发器翅片蒸发器 5. 5.分隔气流通道的顶板分隔气流通道的顶板6.6.风扇风扇 7. 7.控制板控制板 8. 8.液压装置液压装置 9. 9.进料口进料口 10. 10.干燥传送带的风扇干燥传送带的风扇 11. 11.传送带清洗传送带清洗(qngx)(qngx)系统系统 螺旋式冻结装置螺旋式冻结装置第31页/共45页第三十一页，共45页。螺旋带式冻结螺旋带式冻结第32页/共45页第三十二页，共45页。物料悬浮与风速的关系临界

19、流化速度和操作速度根据AG费根的研究，果蔬食品流化床的临界速度Vk与食品颗粒的质量呈抛物线关系(gun x)，即而正常的操作速度为：式中 m 为冻品单体的质量，单位为g/个。mVklog95. 125. 1mVklog95. 125. 2第33页/共45页第三十三页，共45页。第34页/共45页第三十四页，共45页。间接接触间接接触(jich)冻结法冻结法间接冻结法指的是把间接冻结法指的是把食品放在由制冷剂食品放在由制冷剂( (或载冷或载冷剂剂) )冷却的板、盘、带或其冷却的板、盘、带或其他冷壁上，与冷壁直接接触，他冷壁上，与冷壁直接接触，但与制冷剂但与制冷剂( (或载冷剂或载冷剂) )间接间

20、接接触。对于固态食品，可将接触。对于固态食品，可将食品加工为具有平坦表面的食品加工为具有平坦表面的形状，使冷壁与食品的一个形状，使冷壁与食品的一个(y )(y )或二个平面接触；或二个平面接触；对于液态食品，则用泵送方对于液态食品，则用泵送方法使食品通过冷壁热交换器，法使食品通过冷壁热交换器，冻成半融状态。冻成半融状态。第35页/共45页第三十五页，共45页。直接接触直接接触(jich)冻结法冻结法对冻结剂的要求 直接接触冻结法由于要求食品与冻结剂直接接触，所以对冻结剂有一定的限制，特别是与未包装的食品接触时尤其如此。这些限制包括要求无毒、纯净、无异味和异样气体、无外来色泽或漂白剂、不易燃、不易爆等。另外，冻结剂与食品接触后，不应改变食品原有的成分(chng fn)和性质。第36