食品加工与保藏食品的低温处理与保藏之二

食品加工与保藏食品的低温处理与保藏之二Ⅳ.食品的冻藏一、食品冻结过程的基本规律二、冻结前食品物料的前处理三、冻结方法四、食品在冻结、冻藏过程中的变化五、食品冻结与冻藏工艺及控制六、冻结食品的解冻第2页,共53页，2024年2月25日，星期天一、食品冻结过程的基本规律（一）水的冻结过程（二）食品的冻结过程和冻结曲线（三）冻结速率第3页,共53页，2024年2月25日，星期天水的冻结过程在降温过程中，水的分子运动逐渐减慢，导致其内部结构在定向排列的引力下逐渐趋向于形成近似结晶体的稳定性聚集体；当温度降至过冷点时，水就会向冰晶体转变并放出潜热，使温度回升到水的冰点。第4页,共53页，2024年2月25日，星期天水的冰点和过冷点水在降温过程中开始形成稳定性晶核时的温度为过冷临界温度或过冷温度，即过冷点。水的冰点是指敞露于空气中的冰－水两相平衡时的温度，通常认为是0℃（273.15K）。第5页,共53页，2024年2月25日，星期天食品的冻结点（初始冻结点）冻结点（freezingpoint）：指一定压力下食品物料由液态转变成固态时的温度点。随着溶液浓度的升高，溶液的冻结点下降。一般所指的溶液或食品物料的冻结点是它们的初始冻结点。第6页,共53页，2024年2月25日，星期天蔗糖水溶液的液固相图第7页,共53页，2024年2月25日，星期天食品的低温共熔点溶液或食品物料在初始冻结点开始冻结，随着冻结过程的进行，水分不断地转化为冰结晶，冻结点也随之不断下降，这个过程持续进行，直至所有的水分都冻结，此时溶液中的溶质、水（溶剂）达到共同固化，这一状态点被称为低温共熔点或冰盐冻结点。第8页,共53页，2024年2月25日，星期天食品的低温共熔点低温共熔点是在降温过程中，食品组织内的溶液浓度增加到一定程度后不再改变（即不再有冰晶体析出），水和它所溶解的盐类共同结晶并冻结成固体时的温度。第9页,共53页，2024年2月25日，星期天食品的低温共熔点食品的低温共熔点为-55～-65℃，而冻结食品的温度为-12～-30℃，因此冻结食品中的水分并未完全被冻结。第10页,共53页，2024年2月25日，星期天（二）食品的冻结过程和冻结曲线冻结过程是指食品物料由降温到完全冻结的整个过程。冻结曲线（freezingcurve）是描述冻结过程中食品物料的温度随时间变化的曲线

。第11页,共53页，2024年2月25日，星期天1、食品的冻结过程任何食品都不会在转瞬间同时均匀地冻结。一般来说，冻结过程是一个由表及里的过程。液体食品的冻结过程固体食品的冻结过程第12页,共53页，2024年2月25日，星期天液体食品冻结过程中的溶质分层现象(1)随着外界冷量的不断供给，食品本身的热量不断散失，温度逐渐降低，当食品温度降至其初始冻结点时，液体食品开始冻结；此时，理论上只有纯溶剂在食品的外层周围冻结，并形成脱盐（或较纯）的冰结晶；这就相应提高了冻结层附近的溶质的浓度，这样就会在尚未冻结的溶液内产生浓度差和渗透压力差。第13页,共53页，2024年2月25日，星期天液体食品冻结过程中的溶质分层现象(2)在浓度差的作用下，溶质会向溶液中心扩散，而溶剂则在渗透压力差的作用下，逐渐向冻结层附近溶质浓度较高的溶液中扩散。由于扩散作用是在溶液开始冻结后才发生的，因此冻结分界面的位移速度必然大于溶质的扩散速度；这样，溶质在冻结食品中的重新分布或分层化，取决于冻结层分界面的位移速度和溶质的扩散速度的对比关系。第14页,共53页，2024年2月25日，星期天液体食品冻结过程中的溶质分层现象(3)冻结层分界面的位移速度越快，冻结食品中溶质的分布就越均匀；然而在冻结引起的扩散作用下，即使冻结层分界面高速向食品中心方向迁移，也难以使冻结食品内的溶质达到完全均匀的分布。这就是液体食品冻结后会出现溶质分层的原因。第15页,共53页，2024年2月25日，星期天食品冷冻浓缩过程溶质损失的原因冻结层分界面的位移速度越慢，冻结食品中溶质分布就越不均匀；同样，即使冻结层分界面非常缓慢地向食品中心方向迁移，也难以使最初形成的冰晶体达到完全脱盐（或无溶质）的程度。正是由于上述规律，在冷冻浓缩果汁时，就会造成果汁的损失。第16页,共53页，2024年2月25日，星期天固体食品的冻结过程（1）动植物组织的水分存在于细胞和细胞间隙，或呈结合状态，或呈游离状态。在冻结过程中，一般是细胞间隙内的游离水先形成冰晶体。这样冰晶体附近的溶液浓度会增加，渗透压会升高；同时由于水结成冰，体积膨胀，对细胞产生挤压作用；此外细胞内汁液的蒸汽压大于冰晶的蒸汽压。第17页,共53页，2024年2月25日，星期天固体食品的冻结过程（2）上述因素都会使细胞内的水分不断地向细胞外转移，并聚积在细胞间隙内的冰晶体的周围。这样存在于细胞间隙内的冰晶体就不断增大。第18页,共53页，2024年2月25日，星期天冻结速度对冰结晶的影响缓慢冻结时，冰结晶大多在细胞的间隙内形成，冰晶量少而粗大；而快速冻结时，冰结晶大多在细胞内形成，冰晶量多而细小。第19页,共53页，2024年2月25日，星期天冻结速度对冰结晶大小、数量等的影响通过0～-5℃的时间冰结晶大小(直径Х长度)μm形状数量分布位置数秒(1~5)Х(5~10)针状无数细胞内1.5min(0~20)Х(20~50)杆状大量细胞内40min(50~100)Х100以上柱状少量细胞内90min(50~200)Х200以上块粒状少量细胞外第20页,共53页，2024年2月25日，星期天2、食品的冻结曲线第21页,共53页，2024年2月25日，星期天食品冻结曲线的三个阶段第一阶段，食品的温度从初温降至食品的冻结点，这时食品放出的热量是显热，此热量与整个冻结过程放出的全部热量比较，其值较小，所以这一阶段降温速度快，曲线较陡。第22页,共53页，2024年2月25日，星期天食品冻结曲线的三个阶段第二阶段，食品的温度从冻结点降至-5℃左右，这时食品中的水大部分结成冰，放出大量的潜热。此阶段放出的热量占整个冻结过程放出的全部热量的绝大部分，因此食品在此阶段降温速度慢，曲线平坦。第23页,共53页，2024年2月25日，星期天食品冻结曲线的三个阶段第三阶段，食品的温度从-5℃左右继续下降至终温，此时放出的热量一部分是冰的降温所放出的热量，另一部分是由于残余的少量水继续结冰所放出的潜热；所以这一阶段降温的速度也比较快，曲线也比较陡峭。第24页,共53页，2024年2月25日，星期天冰结晶最大生成带一般食品的冻结点为-0.6～-3℃。大多数食品的水分含量都比较高，而且大部分水分都在的温度-1～-5℃的范围内冻结。这种大量形成冰结晶的温度范围称为冰结晶最大生成带。第25页,共53页，2024年2月25日，星期天（三）冻结速率冻结速率是指食品物料内某点的温度下降速率或冰峰前进的速率。目前用于表示冻结速率的方法有以下几种：时间－温度法冰峰前进速率国际冷冻协会定义其他方法第26页,共53页，2024年2月25日，星期天速冻一般认为，食品的中心温度在冰结晶的最大生成带的温度范围内停留的时间不超过30min，就达到了快速冻结的要求。第27页,共53页，2024年2月25日，星期天二、冻结食品物料的前处理1热烫（Blanching）2加糖(Syruping)3加盐（Salting）4浓缩5加抗氧化剂6冰衣处理7包装处理第28页,共53页，2024年2月25日，星期天三、冻结方法1空气冻结法（Airfreezing）2间接接触冻结法3直接接触冻结法第29页,共53页，2024年2月25日，星期天四、食品在冻结、冻藏过程中的变化（一）食品在冻结过程中的变化（二）食品在冻藏过程中的变化第30页,共53页，2024年2月25日，星期天（一）食品在冻结过程中的变化体积变化水分重新分布机械损伤溶质分层（非液相组分被浓缩）第31页,共53页，2024年2月25日，星期天1、体积的变化0℃的纯水结成冰体积增大约8.7％。食品物料在冻结后也会发生体积膨胀，但膨胀的程度较纯水小。影响冻结食品体积膨胀的因素有：食品的组成。结合水的比例。冻结的温度范围。第32页,共53页，2024年2月25日，星期天2、水分的重新分布液体食品会出现溶质分层现象。固体食品细胞内的水会向细胞外迁移。速冻可以减少冻结食品水分的重新分布。第33页,共53页，2024年2月25日，星期天3、机械损伤（冻结损伤）食品物料冻结时冰结晶的形成、体积的变化和物料内部存在的温度梯度等会导致机械应力的产生，并对食品物料产生机械损伤。第34页,共53页，2024年2月25日，星期天食品的冻结膨胀食品冻结时表面水分首先冻结成冰，然后冰层逐渐向内部延伸。当内部的水分冻结膨胀时会受到外部冻结层的阻碍，产生内压，即冻结膨胀压。当外层受不了这样的内压时就会破裂。第35页,共53页，2024年2月25日，星期天食品的冻结膨胀第36页,共53页，2024年2月25日，星期天食品的冻结膨胀第37页,共53页，2024年2月25日，星期天影响冻结膨胀的因素食品厚度大、含水率高时冻结膨胀严重；食品冻结时表面温度下降越快，越容易产生龟裂。第38页,共53页，2024年2月25日，星期天牛肉冻结时冻结曲线与冻结膨胀压曲线第39页,共53页，2024年2月25日，星期天4、非水相组分被浓缩由于冻结使食品物料内绝大部分水结成冰，并导致了水的重新分布，实际上就会导致食品物料内出现局部溶质被浓缩的现象。浓缩的程度主要受冻结速率的影响。冻结浓缩现象可用于液态食品物料的浓缩，冻结过程辅以搅拌对冻结浓缩有益。第40页,共53页，2024年2月25日，星期天（二）食品在冻藏过程中的变化重结晶冻干害脂肪氧化及水解蛋白质变性其它变化（如色泽、风味和营养等）第41页,共53页，2024年2月25日，星期天1、重结晶重结晶是指冻藏过程中食品物料中冰结晶的大小、形状、位置等都发生了变化，冰结晶的数量减少、体积增大的现象。同分异质重结晶(iso-massrecrystallization)迁移性重结晶(migratoryrecrystallization)

连生性重结晶(accretiverecrystallization)

第42页,共53页，2024年2月25日，星期天2、冻干害冻干害又称冻烧（freezeburn）、干缩，是由于冻结食品物料表面水分升华后形成多孔干化层，使食品物料表面出现氧化、变色、变味等品质明显降低的现象。采取适当（阻隔性好、坚固）的包装，控制好冻藏室的温度、空气流速等，可以降低冻干害的发生程度。第43页,共53页，2024年2月25日，星期天3、脂类氧化和降解乳和冰淇淋中的固形物含量与脂类氧化的敏感性有关。浓缩乳中加入螯合剂可以减少脂肪的自动氧化。乳和乳制品的冷冻前的加热和均质对抑制脂肪氧化有一定的作用。第44页,共53页，2024年2月25日，星期天4、蛋白质溶解性下降冻结的浓缩和脱水效应会导致蛋白质变性，从而使蛋白质絮凝、沉淀。冻结速率快、冻藏温度低可以减轻冻结导致的蛋白质的变性，有助于蛋白质的冻藏稳定性。冷冻前牛乳的冷藏和冷冻处理对蛋白质的冻藏稳定性有不利影响，但冷藏前的加热处理可减少这一影响；加热还可减少冷藏时乳糖结晶的形成。第45页,共53页，2024年2月25日，星期天5、其他变化pH值的变化色泽和风味的变化营养成分的变化第46页,共53页，2024年2月25日，星期天五、食品冻结与冻藏工艺及控制（一）冻结速率的选择（二）冻藏的温度与时间（三）食品物料冻结与冻藏工艺及控制第47页,共53页，2024年2月25日，星期天（一）冻结速率的选择一般认为，速冻食品的质量高于缓冻