工艺技术冷冻工艺学冻结

1、rm lite .w t reHIBIillll【最新卓越管理方案您可自由编辑】写| 理 . 上 ” I （工艺技术帰六章冷冻工艺学冻结2020年了月第四章 食品的低温保藏绪论掌握食品低温保藏的原理掌握食品冷却与冷藏方法及其质量控制掌握食品冻结与冻藏方法及其质量控制了解食品解冻过程、方法及其质量控制第一节绪论我国占代的冷藏技术制冷技术的发展历史国内外冷冻食品的发展现状食品冷藏与冻结技术的发展是一门使用人工制冷技术来降低温度以保藏食品和加工食品的科学，即它是专门研 究如何使用低温条件来达到最佳地保藏仪品和加工食品的方法，以使各种食品达到最人保鲜 程度。冷冻工艺学我国占代的冷藏技术战国时期一一铜冰

2、鉴1977 年于湖北随县曾侯乙墓出土一件冰酒器。汉朝一一人们已经掌握了用地窖来贮藏天然冰的技术。大富人家，地下有冰室，室有数井，井深十五丈，用于藏冰及石墨。由此可见，在 一千七百多年前的三国时代，利用天然冰雪来降温和保藏食品的规模已经相当可观，这在当 时世界上是首屈一指的。唐朝之后一一天然冰雪作为冷源已经被广泛利用马可波罗行记13世纪明代运河两岸修建冰库清代光绪年间，北京已专设冰窖我国北方某些地方仍有采用。制冷技术的发展历史1834 年英国人 JacobPerliking 发明了以乙瞇为冷媒的压缩式冷冻机， 他是世界上第一部实用 的冷冻机。1860 年法国人发明以氨为制冷剂，以水为吸收剂的压缩

3、式冷冻机。1872 年美国人 David. Bovle与德国人 Cail Von Lnde 分别单独发明以氨为冷媒的压缩式冷冻 机。这些冷冻机当时为制冰机使用，代替天然冷源。18777878年法国人 Charles Tellier 为解决把牛羊肉从新西兰和阿根廷等国运回法国，开始 用氨吸收式冷冻机。1930 年以来，在家用冰箱上，大量使用无毒、无味的氟利昂制冷剂，它不像氨气那样有爆 炸的危险。但氟利昂易破坏臭氧层，所以又推出了漠化锂、含氢氟坯等冷媒。20世纪 70年代，出现了液态氮和液态二氧化碳作为冷媒的制冷技术，它可以直接喷洒在食 品的表面，不仅可以急冷，而且可以进行深冷，如果用液氮利用得到

4、-196C 的低温。食品冷藏与冻结技术的发展 冷冻食品的形式不断得到改进冻结方式的改进冷源的制冷装置也有新的突破对于各种食品的冷冻、冷藏、运输、销售等各个坏节的温度条件有了进一步的认识国内外冷冻食品的发展现状中国1891 年在上海制造人造冰19151916 年，上海、南京、汉 I I等地先后建成了由外国资本经营的冻蛋、冻肉、冻家禽厂。到 1933年，这类冷库增加到 30-35座。20世纪 60年代和 80年代两个重要的发展阶段制冷自 1999年起，全国连锁超市中销售的食品口用品中，速冻食品销售额均名列第一。速冻食品从 1995年起， 我国速冻食品的年产量每年以 20%的幅度递增， 成为 90年

5、代发展最快的食 品加工业，速冻食品年产量接近 1000万吨。近年来，我国现有各类速冻食品生产厂家近 2000 家，年销售额达 100亿元。20世纪 70年代初速冻蔬菜20世纪 80年代初速冻点心速冻调理食品20世纪 90年代初速冻饺子速冻馄饨速冻汤圆国内速冻食品存在的问题产品品种亟待增加中国，150多个品种美国，速冻食品多达 2700多种口本的速冻食品据说有 3100多种质量、风味有待提高慢冻食品粘连现象购买者购买的首要原因是因为方便，至于对于产品口味的评价，只有 9%的购 买者表示“好吃”或“很好吃”。打折促销包装有待升级塑料袋包装已不符合当今世界負品包装潮流，纸盒包装是新的发展趋势。美国用

6、于速冻食品包装的纸盒内外表层都涂有一种可耐 249摄氏度高温的塑料膜, 这种包装可在微波炉和普通烤箱中加热，其成本也较低。美国人均年消费冷冻食品2000 年已达 63.6kg世界第一位口本韩国台湾省10kg 以上英、法、德等欧盟国家2040kg如何理解冷冻食品比新鲜食品更新鲜，冷冻被认为是保存食物的最佳方式这是因为商业化冷冻的农产品是在成熟度和营养价值最高时候采收，直接送到最近的冷冻工 厂立即处理而得以保存其营养成分。第二节食品冷冻保藏原理新鲜的食品在常温卞存放，由于附着在食品表面的微生物作用和食品内所含酶的作 用，使食品的色、香、味和营养价值降低，如果久放，能促使食品腐败或变质，以致完全不

7、能食用，这种变化叫做食品变质。1引起食品腐败变质的主要因素生物学因素化学因素其他因素微生物酶的作用非酶作用氧化作用温度水分光乙烯外源污染物物理因素害虫和啮齿动物誉虫对于 15品储藏的危害性很人某些食品储藏损耗加大的直接原因由于害虫的繁殖、迁移，以及他们所遗弃的排泄物、皮壳和尸体等还会严重污染食 品，使食品丧失商品价值。目前对食品危害性大的害虫有甲虫类、蛾类、5螂类和蛹类。酶的作用多聚半乳糖醛酸酶：催化果胶中多聚半乳糖醛酸残基之间的糖苛键水解，导致组织软化 酯氧合酶：催化脂肪氧化，导致臭味和异味产生呆胶甲酯酶：催化果胶中半乳糖醛酸酯的脱酯作用，可导致组织硬化抗坏血酸酶：催化抗坏血酸氧化，导致营养

8、素的损失叶绿素酶：催化叶绿醇坏从叶绿素中移去，导致绿色的丢失酶的作用非酶作用美拉德反应焦糖化反应抗坏血酸氧化抗坏血酸氧化脱氢抗坏血酸氨基酸美拉德反应红褐色产物抗坏血酸缺氧酸性条件糠醛聚合褐色物质+温度范特霍夫(Vaiit Hoff)规则即温度每升高 10C,化学反应的速度增加 24倍。Q10=u(t+10)/ut(temperature coefficient)反应速度常数与绝对温度成指数关系故降低食品的环境温度，就能降低食品中化学反应速度，延缓食品的质量变化，延长储藏寿命。温度系数2.栅栏技术2.1 栅栏技术的提出变质食品食品加工、储运、销售和消费低温保藏、罐藏、浓缩保藏、化学保藏、发酵保藏

9、、辐照保藏栅栏因子(hurdle fhctor)高温处理(F)低温冷藏(f)降低水分活度(AW)酸化(pH值)低氧化还原电势(Eh)添加防腐剂(Pres)竞争性菌群辐照德国肉类研究中心 Leistiirer (1976)提出的障碍因子栅栏效应从微生物学角度考虑，栅栏效应(hurdle effect)是指在保藏食品的数个栅栏因子 中，它们单独或相互作用，形成特有的防止食品腐败变质的“栅栏”(hurdle),使存在于食 品中的微生物不能逾越这些“栅栏”。这种食品即是稳定和安全的。栅栏效应的例子理想化栅栏效应模式较为实际型栅栏效应模式初始菌数低的食品栅栏效应模式初始菌数多或营养丰富的食品栅栏效应模式

10、栅栏效应的例子栅栏效应的例子经过热处理而又杀菌不完全的食品栅栏效应模式栅栏顺序作用模式 栅栏效应的例子 栅栏协同作用模式 栅栏效应是食品保藏性的根本所在 栅栏效应揭示了食品保藏的基本原理食品防腐可利用的栅栏因子很多，但就每一类食品而言，起重要作用的因子可能只 有几个，因通过科学分析和经验积累，准确地把握其中的关键因子。研究的思路对于一种稳定性高、保藏性好的食品，AW、pH值、t、Pres 等栅栏因子的联合或 复杂的交互作用，对抑制微生物生长、繁殖、产毒起着关键的作用，任何单一因子都不足以 抑制微生物的危害。栅栏技术的应用用于食品加工和保藏中的微生物控制用于食品加工、保藏中的工艺改造新产品开发3

11、.食品低温保藏原理微生物繁殖和酶的活动都与温度有关，随着温度降低，特别是食品在冻结时，生成 的冰晶体使微生物细胞受到破坏，使微生物丧失活力不能繁殖，甚至死亡；同时酶反应受到 严重抑制，失去催化能力，甚至被破坏。其他反应如呼吸作用、氧化等也随温度的降低而显 著减慢。因此，食品就可在低温条件下长期储藏而不会腐败变质。3.1低温对微生物的影响60-8055-754045嗜热微生物(thermoplule)405025-4010-15嗜温微生物(mesophile )20-401020-10-5嗜冷微生物（psvcliiophile）举例最咼温度最适温度最低温度类群微生物的适应生长温度（C）温泉、堆肥

12、中微生物腐败菌、病原菌水和冷库中的微生物微生物对于低温的敏感性较差。绝大多数微生物处于最低生长温度时，新陈代谢已 减弱到极低的程度，呈休眠状态。进一步降温，就会导致微生物的死亡，不过在低温下，它们的死亡速度比在高温下 缓慢得多。低温对微生物影响的一般情况低温对微生物影响的特殊情况少数微生物能在一定的低温范 I 制还可以缓慢生长。温度在 6C时几乎能阻止所有食物 中病原菌的生长，但有一些嗜冷菌尚能缓慢生长。3.2 低温对酶活性的影响食品中的许多反应都是在酶的催化下进行的，而酶的活性（即催化能力）和温度有密切 关系。人多数酶的适宜活动温度为 3O5OC。随着温度的升高或降低，酶的活性均下降。 温度

13、系数Q10温度系数 Q10可衡量因温度而发生变化的酶的活性：Q1O=K2/K1K2 为温度增加到 T+10K 时酶活性所导致的化学反应率。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；几种水果呼吸速率的温度系数 Q10部分蔬菜呼吸速率的温度系数 Q10低温对酶活性影响的情况酶活性在冷冻、冷藏中虽有显著卞降，但并不说明酶完全失活，即低温对酶并不起完 全的抑制作用，在长期冷藏中，酶的作用仍可使食品变质。3.3 低温对其他变质因素的影响氧化作用、生理作用、蒸发作用、机械损害、低温冷害等。无论是细菌、霉菌、酵母菌等微生物引起的食品变质，还是

14、由酶引起的变质以及其他 因素引起的变质，在低温的环境下，可以延缓、减弱它们的作用，但低温并不能完全抑制它 们的作用，即使在冻结点以下的低温，仅品进行长期储藏，其质量仍然有所卞降。 低温保藏对食品贮藏的影响 第三节食品冷藏工艺技术 食品的冷却 食品的冷藏 食品在冷藏过程中的质量变化 食品冷藏工艺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。冷藏是冷却后的食品在冷藏温度(常在冰点以上)下保持食品品质的一个储藏方法。3.1 食品的冷却 冷却的目的 冷却速度和冷却时间 冷却方法 冷却的目的食品冷却的目的就是快速排出食品内部的热量，使食品温度在尽可能短的时

15、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，延长食品的储藏期。食品冷却一般是在食品的产地进行产地加工车间冷藏库市场低温环境保持食品原有品质阻止微生物的繁殖采摘后24h冷却96h后冷却0C 下储藏 5 周不腐烂梨30%的梨腐烂甜玉米糖分贮藏过程中的丧失情况冷却速度和冷却时间食品在冷却过程中，内部热量传递(Q)依傅里叶定律：Q= -XFgradTgradT 为温度梯度(K m-1)； 入为导热系数(W m-1 K-1)；F 为导热面积(m2)。食品的冷却速度物料内部温度环境温度物料形状食品的冷却速度就是食品温度卞降的速度

16、，由于食品内各部位的温度不一样，所以 食品温度的下降速度只能以食品平均温度的下降速度来表示。物料内部温度表面温度 0 s中心温度 0c表面与中心之间的温度差 Om平均温度一 0食品内部温度的分布是向上方凸的曲线，离表面越近，温度梯度越大，因此冷却速度 也越人。从图 2-3 中可看出，表面温度 Os 下降的速度最快，中心温度 Oc F 降最慢，特别 是冷却的开始阶段，食品中心部位的温度下降得特别缓慢。当食品厚度很小时，冷却速度与对流放热系数 K 成正比，而与导热系数入无关。在 这种情况下，对流放热速度 K 是影响冷却速度的主要因素，因此增人冷却介质的流动速度, 提高 K 的数值就可以增大冷却速度

17、，缩短冷却时间。平板状食品 1当食品厚度很厚时，冷却速度与导热系数入成正比，而与对流放热系数 A 无关。在 这种情况下，导热的快慢是决定冷却速度的关键，企图通过增大空气流速来加快冷却速度是 困难的，只有减小食品的厚度来增大冷却速度。平板状食品 2半径为 R 的圆柱状食品，它的圆周面都一样的被冷却。圆柱状食品的冷却与平板状 食品不同的是，它内部的传热面积与半径 R 成正比，其他均相同。圆柱状食品球状食品半径为 R 的球状食品，它的表面都一样的被冷却。球状食品的冷却与平板状食品不 同的是，它内部的传热面积与半径 R 成正比，其他均相同。食品的冷却时间冷却方法空气冷却法冷水冷却法碎冰冷却法真空冷却法

18、利用强制流动的低温冷空气流过食品表面使食品的温度卞降的一种冷却方法。空气冷却法方法空气冷却冰块或机械制冷风道吹出冷却间或冷藏间热量降温循环冷空气冷风机食品五种不同吸吹风形式的冷风机冷风机肉类冷风冷却装置冷风冷却系统示意图循环吊钩风道冷风机冷风冷却系统示意图（3）冷风冷却系统示意（4）冷风冷却系统示意图（5）工艺条件的选择要根据食品的种类、有无包装、是否易干缩、是否快速冷却等来确定。空气冷却法工艺参数空气冷却法的工艺效果温度相对湿度流速空气可对于未包装食品，采用空气冷却时会产生较大的干耗损失。空气冷却法适用范围水果蔬菜鲜蛋乳品肉类家禽预冷处理冻藏食品冻结使用范围较广，广泛地用于不能用水冷却的食品

19、。优点缺点呆蔬的空气冷却果蔬冷却间冷藏库初期空气流速l2nVs末期空气流速InVs空气相对湿度冷藏温度冷却间温度oc85%95%根据水果、蔬菜等品种的不同，将其冷却至各自适宜的。畜肉的空气冷却 1传统方法：全部在冷却间完成冷却空气温度oc 左右风速0.5l 5m/s2nrs相对湿度90%98%胴体后腿肌肉最厚部中心的温度4C冷却时间2411畜肉的空气冷却 2改进方法：变温快速两段冷却法，整个时间 14-1811第一阶段快速冷却隧道冷却间空气流速2nVs空气温度-5-15C相对湿度90%24h时间胴体表面温度后腿中心温度0-2C1620 C特征散热快，肉胴体表面温度达 0C 以下，形成了 “冰壳

20、”：第二阶段自然循坏冷却间温度17C相对湿度90%10-1411半白条肉内外温度基本趋于一致，达到平衡温度 4C 时，即可认为冷却结束。时间优点：食品干耗小，平均干耗量为 1%;肉类的表面干燥，外观好，肉味佳，在分割时汁液 流失量少。禽肉的空气冷却空气温度23C相对湿度80%-85%风速l 0l 2m/s禽胴体温度5C 以下冷却时间7h左右提高风速4h左右鲜蛋的空气冷却在专用的冷却间内完成蛋箱堆垛冷却开始蛋空气温度一般低于蛋体温度 23C过程每隔 12h将冷却间空气温度降低 1C 左右相对湿度75%85%0.3 0 5m/s24h蛋体温度13C空气流速冷却时间通过低温水把被冷却的食品冷却到指定温度 冷水冷却法预冷水箱现代冰蓄冷技术 方式 喷淋式 浸渍式冷水冷却方法混合式被冷却的衣品直接浸在冷水中冷却，并有搅拌器不停地搅拌冷水，提高传热速度和均匀性, 加快食品的冷却。混合式冷却装置一般采用先浸渍后喷淋的步骤。冷水冷却的范围和特性因为产品的外观会受到损害，而且失去了冷却以后的储藏能力。鱼类、家禽水果、蔬菜和包装食品易变质的食品器器槽器发品水拌却发品水水蒸食冷搅冷蒸食冷大部分食品应用范围优点缺点传热系数高冷却速度快避免干耗被冷却衣品之间易交叉感染碎冰冷却法冰块融化时会吸收人量的热量，其相变潜热为 334.9KJ/kg当冰块和食品接触时，冰的融化可以直接从食品中吸取热量使食品迅速