食品冷冻工艺学

1、食品冷冻工艺学 成 坚,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,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,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

2、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。,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：90 2.最低生长温度：-8,第三节 温度对化学反应速度的影响 一、温度对非酶促化学

3、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50-60 2. 低温对酶促化学反应速度的影响：温度系数q10 q10：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,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

4、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,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

5、. 3. 控制措施：尽量减少温度波动的频率和幅度,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2 6； 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；,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- 1

6、8 - 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,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 （1 w ） = 4.184w + 1.464（ 1 w ）； *高脂食品（肉类）： ct = 4.184 + 0.209a 蛋+ 0.418脂 +（0.006a干 + 0.015a脂）（t 273）- 2.929a干 c = 4.184 + 0.209a 蛋+ 0.418脂

7、 +（0.003a干 + 0.007a脂）（t 初 t终）- 2.929a干,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 * t t - 冷却时间（小时） 果蔬类的呼吸热： q2 = g * h * t h - 呼吸热 kj/ kg. h h 与温度有关。 （3）总冷耗q q = q1 + q2,3.食品的冷却速率 （1）降温速度：dt/dt = - k （t t 0） （2）散热速度：dq/dt = - k c （t t 0） （3）考虑冷却速率因素的冷耗量

8、：q =1.5（ q1 + q2） 4. 冷却时间 t = 2.320.37 + lg t初 t0/t初 - t终* lgt初 t0/t初 - t终 / k 5.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,（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：

9、 （2）溶液的冻结规律：低共融点（- 55 - 65 ） （3）食品的冻结规律：,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 =0.31,4.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

10、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 / lg 273 - t a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 / lg 273 - t a导、b导 为常数，对于肉类： a导 = 0.94、 b导 = 0.19,* 温度传导系数

11、= 3.6 / c ：随冻结进行而升高。 t = 0 -4.18a温/ 1 + b温 / lg 273 - t a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q1 q1 = c1 （t初 t冻） （kj / kg) （2）冰晶体形成时的冷耗量q2 q2 = w （kj / kg) （3）冻结食品降温时的冷耗量q3 q3 = c3 （t冻 t终） （kj / kg) （4）总冷耗 q = q1 + q2 + q3 （kj / kg),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： *

12、界面位移速度： dx / dt = 3.6（t冻 t0 ）/ （x / t 1 / ）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：5-20 cm / h为速冻，1-5 cm / h为中速冻结，0.1-1 cm / h为慢速冻结,（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

13、； * 甘油 + 水：67%浓度，-46.7 ,* 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（,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-2 15，常用2 6 ； 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

14、90- 95%，坚果70%；,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”。,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：,第二节 食品冻藏 一、

15、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。,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。,第三节 食品的冷链 一、食品冷链的定义和组成 1.

16、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,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

17、变化量ai = ti * b (3) 总品质变化量a = ai，当a 1时，在保质期内；a 1时，过保质期。 (4) 预计耐贮藏期 t = (1 a) / bi t = ( 1 0.27191 ) * 200 = 145.6 （天）,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

18、等）。,（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

19、度1-3 ，湿度90%，进库10天内，每隔2小时通风30分钟,（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 ,四 、果蔬的速 1. 工艺流程： 原料分级 预

20、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 ,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:,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=10

21、0log（h-1.7w0.37 +7.6) ,(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

22、日 期、数量、类别、产地和温度变化情况,（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

23、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3 5时，升温工作即可结束。,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

24、，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。,（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。,第三节 肉类冷却、冻结和冻藏技术,1.肉的的组成,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

25、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 。,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

26、 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,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 。,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)

27、 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,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,（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%）、