食品的低温保藏技术.ppt

1、食品的低温保藏技术,第三章,第三章 食品的低温保藏技术,第三章 食品低温保藏技术,1.食品的冷却和冷藏 2.食品的冻结 3.食品的冻藏 4.食品在低温保藏中的品质变化 本章复习题,第三章 食品的低温保藏技术,第三章 食品低温保藏技术,本章重要的知识点 食品冷却与冷藏方法； 气调保鲜原理与方法； 食品冻结过程基本规律； 食品冻结与冻藏方法； 食品在冷藏、冻藏过程中的变化及其质量控制。,第三章 食品的低温保藏技术,概述,适当降温，控制呼吸作用。,降低温度，控制微生物繁殖。,第三章 食品的低温保藏技术,食品低温保藏的定义： 借助于人工制冷技术，降低食品的温度，并维持低温水平或冻结状态，以阻止或延缓其

2、腐败变质的一种保藏方法。,食品低温保藏的定义： 借助于人工制冷技术，降低食品的温度，并维持低温水平或冻结状态，以阻止或延缓其腐败变质的一种保藏方法。,概述,分类,第三章 食品的低温保藏技术,低温保藏原理,降低温度，可使食品中的微生物丧失活力,不能繁殖甚至死亡；酶的催化作用受到抑制；化学反应的速度变慢。因此，低温下食品可以较长时间的贮藏而不腐败变质 。,第三章 食品的低温保藏技术,1.食品的冷却保藏技术,食品冷藏的定义 食品的冷藏是指经过冷却的食品在稍高于食品冰点的温度下贮藏的方法。,第三章 食品的低温保藏技术,1.食品的冷却保藏技术,问题： 冷藏、冻藏的食品为什么要进行冷却？ 怎样进行冷却？

3、如何控制冷藏的工艺条件？ 气调冷藏的原理与方法。,第三章 食品的低温保藏技术,1.食品的冷却保藏技术,1.1. 原料及其处理 1.2. 食品的冷却 1.2.1. 冷却的目的 1.2.2. 冷却速度和时间 1.2.3. 冷却方法 1.3. 食品的冷藏 1.3.1. 空气冷藏法 1.3.2. 气调冷藏法,第三章 食品的低温保藏技术,1.1.原料及其处理,1.1.2.动物性原料及其处理,畜禽原料：,1.1.1.植物性原料及其处理,水产原料：,清洗,放血,分级,剖除内脏,适当包装,涂膜、愈伤、辐照等,检疫、宰前休息、断食、淋浴,第三章 食品的低温保藏技术,1.2.食品的冷却,1.2.1.冷却 的目的,

4、转移生化反应热； 阻止微生物繁殖； 抑制酶的活性和呼吸作用； 为后续加工提供合适的温度条件。,冷却在尽可能短的时间内，利用低温介质降低食品温度的一种热交换过程。,第三章 食品的低温保藏技术,1.2.2.冷却速度和时间,食品内部传递的热量：,食品内部温度下降示意图,传出与传入热量差,a. 冷却速度,（傅立叶定律）,降温产生的能量变化,（1）,（2）,（3）,由（2）（3）得：,第三章 食品的低温保藏技术,a. 冷却速度,式中： 对流换热系数（kJ/m2h）； S 热传导的面积(m2)； V 长方体的体积(m3)； 长方体的密度(kgm3)； c 长方体的比热容（kJ(kg)； 某一时刻冷却食品的

5、平均温度()； 冷却介质的平均温度()。,平均冷却速度,第三章 食品的低温保藏技术,平板状食品,平板状食品冷却速度的计算公式：,第三章 食品的低温保藏技术,b.冷却时间,平板状食品冷却时间的计算公式：,第三章 食品的低温保藏技术,1.2.3.冷却方法,a.空气冷却法 利用低温冷空气降低食品温度的方法。 可控参数：空气的温度、相对湿度和流速。 特点 冷却过程易控制； 可实现连续化作业； 易引起水分蒸发产生干耗。,冷风冷却系统示意图,例：冷鲜肉 宰杀 降温至1820排酸冷藏链,90min内,4 24h,第三章 食品的低温保藏技术,1.2.3.冷却方法,b.水冷法 浸渍式、喷淋式 特点 冷却速度快而

6、均匀； 无干耗； 可连续化作业，所需空间小； 易引起微生物污染。 适用范围 家禽、水产、部分果蔬、罐头食品,冰水预冷机,第三章 食品的低温保藏技术,2.1.3.冷却方法,c.碎冰冷却法 利用冰块融化吸收相变热，降低食品的温度的方法。 特点 简便易行； 冷却后品温 0； 可避免干耗； 过程控制困难。 适用范围 水产品、某些果蔬。,第三章 食品的低温保藏技术,1.2.3.冷却方法,d.真空冷却法 降低环境压力，促使食品表面水分蒸发而降温的方法。 特点 冷却迅速，品质好； 可以处理散装食品； 设备投资大，运行成本高。 适用范围 新鲜果蔬、鲜切花、鲜肉、蒸煮熟食、面点等 。 e.热交换器冷却法,第三章

7、 食品的低温保藏技术,小结,冷却的目的 转移生化反应热； 阻止微生物繁殖； 抑制酶的活性和呼吸作用； 为后续加工提供合适的温度条件。,冷却的方法 空气冷却法 水冷法 碎冰冷却法 真空冷却法 热交换器冷却法,第三章 食品的低温保藏技术,1.3. 食品的冷藏,1.3.1. 空气冷藏法 a.冷藏的方法 自然空气冷藏法 机械空气冷藏法,冷藏经过冷却的食品在稍高于冰点的温度下贮藏的方法。,第三章 食品的低温保藏技术,b.蒸汽压缩式制冷机原理,制冷原理图,第三章 食品的低温保藏技术,c.影响空气冷藏效果的因素,贮藏温度 以稍高于食品的冻结点温度为佳。 空气的相对湿度 相对湿度维持在适当的水平，同时考虑温度

8、的影响。 空气的流速 在有效转移生化反应热和均匀温度的前提下，气流速度越低越好。（一般不超过0.30.7m/s),第三章 食品的低温保藏技术,c.影响空气冷藏效果的因素,通风换气 自然通风、机械通风； 空气清洁无污染，温度与库温相近。 包装 普通包装、真空包装、充气包装； 安全、稳固、方便堆垛。 产品的相容性 分库存放，合理堆放。,详见教材P80,第三章 食品的低温保藏技术,1.3.2.气调冷藏法,a.定义 通过调节贮藏环境的介质条件，以适应食品贮藏要求的方法。,正常情况下的空气成分： 氮气78.08%、氧气20.96%、氩气0.92、二氧化碳0.04%,第三章 食品的低温保藏技术,1.3.2

9、.气调冷藏法,b.气调保藏原理,以果蔬的呼吸作用为例 C6H12O6+6O2 = 6CO2+6H2O+2817kJ C6H12O6=2CO2+2C2H5OH+117kJ,必须寻找平衡点！,必须寻找平衡点！,必须寻找平衡点！,措施：,降温，调节环境气体成分。,第三章 食品的低温保藏技术,b.气调保藏原理,在一定的封闭体系内，采用低温和改变气体成分的技术，抑制微生物的活动，延缓食品劣变的生理生化过程。 栅栏因子 温度（t），氧化还原电势(Eh） 适用范围 果蔬、肉禽、焙烤类食品等,第三章 食品的低温保藏技术,c.特点,优点 降低呼吸强度，延缓果蔬的后熟； 减轻果蔬的冷害，减少损耗； 保持色泽、风味

10、、和原有形态，减少营养成分的损失； 抑制好氧菌的生长繁殖，防止老鼠和昆虫的危害； 利于推行绿色保藏。 缺点 适用品种有限，不同品种需单独存放； 投资成本较高。,一次气调法（Modified Atmosphere Storage） 连续气调法（Controlled Atmosphere Storage ）,d.分类,第三章 食品的低温保藏技术,5.气调方法,MA贮藏 聚乙烯薄膜包装法、置换气调法 CA贮藏 自然降氧法硅窗法 快速降氧法气调冷藏库 混合降氧法垛封法 减压保藏法 涂膜保鲜法 电子保鲜法,第三章 食品的低温保藏技术,利用硅橡胶对O2和CO2良好的透气性和适当的透气比，来调节袋内的气体成

11、分。,气体半透膜法 -硅窗法,硅窗薄膜封闭集装袋,第三章 食品的低温保藏技术,气调冷藏库,气调冷藏库模式图,5,1.气密门 2.CO2吸收装置 3.加热装置 4.冷气出口 5.冷风管 6.呼吸袋 7.气体分析装置 8.冷风机 9.制氮机或催化燃烧装置 10.空气净化器,在短时间内，将密闭体系内的O2和CO2的含量调节到适宜的比例，并经常调节保持不变。,第三章 食品的低温保藏技术,垛封法,塑料薄膜垛封法示意图,果蔬盛装、码垛、密封后，迅速降低氧气浓度，再利用适当的手段调节垛内气体成分。,第三章 食品的低温保藏技术,减压保藏法,概念 将食品置于低压、低温的环境中，并不断补给饱和的湿空气，以延长食品

12、保藏期的方法。 特点 可获得贮藏所需的低氧环境； 可及时排除有害气体； 低压可抑制微生物的生长； 换气成本低； 贮藏库的建筑难度大； 产品的风味稍受影响。,第三章 食品的低温保藏技术,减压保藏法,减压气流贮藏的基本设备,1-真空表 2-加水器 3-阀门 4-温度表 5-隔热墙 6-真空调节器 7-空气流量计 8-加湿器 9-水 10-减压贮藏室 11-真空节流阀 12-真空泵 13-制冷机冷却管,第三章 食品的低温保藏技术,涂膜保鲜法,定义： 将成膜物质溶解后，以适当的方式涂敷于食品表面，经过干燥，食品的表面便被涂覆一层极薄的涂层。,涂膜方法： 浸涂法 刷涂法 喷涂法,第三章 食品的低温保藏技

13、术,喷涂法,水果喷蜡机,第三章 食品的低温保藏技术,电子保鲜法,概念： 利用高压放电，在贮藏果蔬的空间产生一定浓度的臭氧和负离子空气，来提高保鲜效果的方法。,方法 负离子空气保鲜 臭氧保鲜,原理 负离子的作用可使酶钝化； 臭氧具有强氧化能力，可杀菌、抑制酶活。,第三章 食品的低温保藏技术,6.气调冷藏工艺,主要技术参数 温度 气体组成 气体指标的控制方式 双高指标控制 ，氧和二氧化碳的浓度总和约为 21%。 双低指标控制 ，氧和二氧化碳浓度总和小于 10% 。 氧单指标 ，大多数为 2%3 。 多指标和变指标。,参见教材P81,第三章 食品的低温保藏技术,2.食品的冻结保藏技术,2.1.食品的

14、冻结 2.2.食品的冻结保藏,第三章 食品的低温保藏技术,2.食品的冻结保藏技术,冻藏食品,调理食品类,主食类,速冻果蔬类,水产、肉类,第三章 食品的低温保藏技术,2.1.食品的冻结,问题一 食品冻结过程遵循什么规律？ 问题二 冻结速度对食品的品质产生哪些影响？ 问题三 如何实现食品的速冻？,第三章 食品的低温保藏技术,2.1.食品的冻结, 2.1.1.基本概念 a.食品的冰点(冻结点) 食品中液态物质与冰处于平衡状态时的最高温度。 b.过冷临界温度 液态物质在降温过程中，开始形成稳定晶核时的温度。,第三章 食品的低温保藏技术, 2.1.1.基本概念,c.低共熔点（共晶点） 在降温过程中，食品

15、组织内溶液的浓度增加到一个恒定值，溶质和水分同时结晶固化时的温度。,第三章 食品的低温保藏技术,d.水分冻结量,食品冻结时，水分转化为冰晶体的形成量。描述为：,G冰（G冰G水） （%）,水分冻结量与温度的关系： 其中：t 表示冻结食品的温度 tp表示食品的冰点温度 食品温度从-1降到-5 时的水分冻结量,第三章 食品的低温保藏技术,e.冻结过程中的冷耗量,定义：食品在其降温范围内所放出的热量。 计算：,QQ1Q2Q3,QG C0（T初T冻 ）+W q冰+CT（T冻T终）,C0、CT：食品冻结前、后的比热； G：食品的质量；W：食品的含水量； ：水分冻结量；q冰 ：水的冻结潜热； T初、T冻 、

16、T终：冻结前、冻结点和冻结终了温度。,第三章 食品的低温保藏技术,2.1.2. 冻结过程与冻结曲线,纯水的冻结曲线,/min,T / ,-1,B,C,-5,-18,10,20,E,D,A,介质,纯水,0,AB 过冷状态 BC 温度回升 CD 冰晶形成 DE 冰的降温,第三章 食品的低温保藏技术,2.1.2.冻结过程与冻结曲线,晶核形成 AS 过冷状态； SB 释放潜热； 冰晶成长 BC 大部分水分形成冰晶； 达到终温 CD 溶质组分浓缩，冻结温度不断下降。,a.食品的冻结曲线（一）,第三章 食品的低温保藏技术,冻结温度与水分冻结量的关系,达到终温时，食品中的水分并未全部冻结。,第三章 食品的低

17、温保藏技术,2.1.2.冻结过程与冻结曲线,冷却阶段() 最大冰晶生成阶段() 品温迅速降低阶段(),b.食品的冻结曲线（二）,c.冻结曲线在生产上的意义,第三章 食品的低温保藏技术,小结,食品冻结规律 冻结从过冷点开始，冻结开始后温度回升至冰点； 随着水分冻结量增大，溶质浓度增大，冻结温度不断下降； 要实现水分完全固化，必须达到共晶点温度。,第三章 食品的低温保藏技术,2.1.3. 冻结速度及其与冰晶状态和分布的关系, 2.1.3.1 冻结速度,定性描述 I 冰层移动速度； 水分移动的速度,第三章 食品的低温保藏技术, 2.1.3.1. 冻结速度,定量描述,以降温的时间区分： 食品中心从-1

18、降到-5所需的时间在30min以内的为速冻。,-5的冻结面,第三章 食品的低温保藏技术, 2.1.3.1. 冻结速度,以距离与时间之比区分： 食品表面到中心温度点的最短距离L与食品表面达到0后，至食品中心温度降到比冻结点温度低10所需的时间之比。,冷冻库 0.2cm/h 慢速冻结 送风冻结器 0.52cm/h 中速冻结 悬浮冻结器 510cm/h 快速冻结 液氮冻结器 10100cm/h 快速冻结,国际制冷协会对冻结速度的定义,第三章 食品的低温保藏技术, 2.1.3.2.冻结速度与冰晶的状态,缓慢冻结 冻结速度慢，细胞内水分向细胞外冰晶转移的时间长，结果形成较大的冰晶体。 快速冻结 冰层向内

19、推进的速度大于细胞内水分向外转移的速度，因而形成无数细小的冰晶体。,第三章 食品的低温保藏技术,不同冻结速度下的冰晶状态,第三章 食品的低温保藏技术,冻结速度对冰晶体大小的影响,第三章 食品的低温保藏技术,a.物理变化的影响 容积的改变 细胞溃解、气体膨胀， 产生内压出现龟裂(速冻)。 冰晶体的机械损伤 刺伤细胞组织、使食品失去复原性。,2.1.3.3. 冻结对冻品质量的影响,物性参数变化： 比热，导热系数，热传导系数。,第三章 食品的低温保藏技术,缓冻,速冻,2.1.3.3. 冻结对冻品质量的影响,溶质的重新分布 溶质呈不均匀分布； 冻结浓缩现象。 水分的蒸发,第三章 食品的低温保藏技术,b

20、.化学变化的影响,蛋白质变性 变色 黑变、褐变、退色； 营养成分损失 维生素C因氧化而减少。,第三章 食品的低温保藏技术,关于冻结速度的讨论,选择冻结速度并非越快越好 体积较大、对缓冻影响不敏感的食品不一定采用速冻； 冻结速度只是影响冻品质量的主要因素之一 不可忽略原料及其前处理方法以及冻藏环境条件的控制； 利用缓冻亦可改善食品的品质和加工性能 利用溶质的重新分布生产冷冻浓缩果汁 利用粗大冰晶体形成多孔结构油炸蚕豆的酥松质构、果脯渗糖效果的改进,第三章 食品的低温保藏技术,2. 1.4. 食品的冻结时间,利用普兰克公式预测冻结时间的假设： 冻结是在冰点Tf之下进行的恒温冻结，单位冻结热量只考虑

21、相变潜热qi（ qi q冰食品的含水量） ； 冻结食品的导热系数在冻结过程中不变； 冷却介质温度T和冻结表面放热系数不变。,2.1.4.1.冻结时间的计算,第三章 食品的低温保藏技术,2.1.4.1. 冻结时间的计算,食品的密度 K传热系数,面积为F，厚度为dx的冻结层在冻结过程中放出的热量为： dQ = qi F dx 在温度差的作用下， d时间内经厚度为x的冻层传递出的热量为： dQ = KF ( Tf - T ) d 显然：,第三章 食品的低温保藏技术,2.1.4.1. 冻结时间的计算,对于大平板状食品：P = 1 / 2 ；R = 1 / 8；L厚度,对于圆柱状食品： P = 1 /

22、4 ；R = 1 / 16 ； L直径,对于球状食品： P = 1 / 6；R = 1 / 24； L直径,对上式在0 L/2区间积分，得：,普兰克方程,第三章 食品的低温保藏技术,普兰克方程的局限性,方程忽略了食品冻结中放出的显热； 冻结过程中食品的热导率并非常数； 实际冻结温度是变化值； 对流放热系数与介质的温度及流速有关。,第三章 食品的低温保藏技术,修正的普兰克方程,t 食品的冻结时间（h）; h1 、h2 分别为食品冻结初温和终温时的焓值（kJ/kg）; 食品的密度（kg/m3）; Tf 食品冻结点温度（K），T 介质温度（K）； L 平板状食品的厚度或圆柱状、球状食品的直径（m）;

23、 食品表面的对流传热系数（W/m2 K）; 冻结食品的导热系数（W/m K）。,第三章 食品的低温保藏技术,2.1.4.2.缩短冻结时间的有效方法,影响冻结速度的主要因素： 食品成分的影响 食品的空隙率 食品的含水率、含脂量 非食品成分的影响 冻品的厚度及块片大小 介质的温度 冻品的初温和终温 冻品表面的传热系数 热焓的变化,问题：对于确定的食品，缩短冻结时间可选择的途径,第三章 食品的低温保藏技术,2.1.4.1. 间接冻结法 低温静止空气冻结 送风冻结 强风冻结 接触冻结 2.1.4.2. 直接冻结法 浸液式冻结法,2.1.4.食品常用的冻结方法,第三章 食品的低温保藏技术,强风冻结法,利

24、用高速流动的低温空气，促使食品快速散热迅速冻结的方法。,鼓风速冻室,第三章 食品的低温保藏技术,流化态冻结装置,强风冻结法,第三章 食品的低温保藏技术,流化态冻结装置,强风冻结法,第三章 食品的低温保藏技术,单体速冻产品,第三章 食品的低温保藏技术,浸液式冻结法,是用制冷剂直接喷淋于食品表面或用液态低温介质浸渍食品，使之冻结的方法。,第三章 食品的低温保藏技术,浸液式冻结法,是用制冷剂直接喷淋于食品表面或用液态低温介质浸渍食品，使之冻结的方法。,液氮喷淋冻结装置示意图 1-壳体 2-传送带 3-喷嘴 4-风扇,第三章 食品的低温保藏技术,间接接触冻结法,用制冷剂冷却的金属板与食品紧密接触，使食

25、品冻结的方法。,间歇式平板冻结装置,1-冻结平板 2-支架 3-连接铰链 4-液压元件 5-液压缸 6-食品 7-限位块,第三章 食品的低温保藏技术, 2.1.5.1.冻结前的原料处理 a.原料的选择 品种优良、成熟度适宜、质地坚脆、大小均匀。 b.预处理 清洗 去皮、去核、切分。 c.灭酶护色处理 热烫、冷却、沥干 d.其他前处理 浸渍、摆盘, 2.1.5. 速冻工艺,第三章 食品的低温保藏技术,2.1.5.2. 典型速冻工艺,速冻胡萝卜丝（段）加工工艺,第三章 食品的低温保藏技术,第三章 食品的低温保藏技术,速冻新工艺,被膜包裹冻结法,被膜形成,缓慢冷却,快速冷却,冷却保存,喷射液氮,制冷

26、机冷却,二次喷液氮,制冷机冷却,库温降至45,中心温度至0,快速通过05,中心温度降至18,第三章 食品的低温保藏技术,2.2.食品的冻结保藏,食品经冻结后，需在保持其冻结状态的温度下贮藏。由于低温控制了微生物的生长，抑制了酶的活性，且食品中90%以上的水分冻结成冰，因而制品的质量比较稳定，能够达到长期保藏的目的。,不良冻藏工艺将导致前功尽弃！,第三章 食品的低温保藏技术,2.2.食品的冻结保藏,问题一 冻藏食品为什么要包装？ 问题二 为何选择-18作为冻结食品的贮藏温度？ 问题三 什么是TTT，如何进行TTT计算？,第三章 食品的低温保藏技术,2.2.1.冻结食品的包装,包装的目的 防止干耗

27、脱水； 防止氧化造成的损失； 防止微生物及其他污染。 对包装材料的要求,第三章 食品的低温保藏技术,2.2.2.冻结食品的贮藏,冻藏温度 我国冷冻食品的贮藏温度一般选择-18 。,Why？,理论值越低越好，国外有20、30。,空气相对湿度 一般应接近饱和湿空气 。 空气流速 自然对流循环,第三章 食品的低温保藏技术,2.2.3.冻结食品的TTT概念,影响冻结食品早期质量的因素： Product（产品原料) Processing（加工过程) Package（包装) 影响冻结食品最终质量的因素： Time(经历的时间) Temperature (经受的温度) Tolerance (对质量的容许限度

28、),各因素反映了冻结食品质量的关键环节。,第三章 食品的低温保藏技术,2.2.3.冻结食品的TTT概念,冻结食品在生产、贮存及流通各个环节中，经历的时间（Time)和经受的温度（Temperature)对其品质的容许限度（Tolerance)有决定性的影响。 冻藏温度越低，则优秀品质保持的时间越长。 品质的稳定性随着食品温度的降低而呈指数关系增大。 由时间和温度综合影响导致的品质变化是不可逆的且逐渐积累，但与经历的顺序无关。,第三章 食品的低温保藏技术,TTT曲线,1.多脂肪鱼和炸仔鸡 2.少脂肪鱼 3.四季豆和汤菜 4.青豆和草莓 5.木梅,贮藏期/天,温度/,温度对品质的变化的影响可以用Q

29、10来描述， 在1525范围内，Q1025，,第三章 食品的低温保藏技术,TTT 的计算,高品质冻藏期（HQL） 冻结食品与参照样品比较，如果食品质量发生了能被识别出来并在统计学上有意义的较大变化时，冻结食品贮藏的持续时间。 实用冻藏期（PSL） 冷冻食品质量的降低尚未失去商品价值的冻藏持续时间。,第三章 食品的低温保藏技术,冻结食品的冻藏温度与实用冻藏期,第三章 食品的低温保藏技术,冻结食品的冻藏温度与实用冻藏期,第三章 食品的低温保藏技术,TTT 的计算,假定某冻结食品在某一贮藏温度下的（HQL）值为t天，那么该冻品每天的品质下降量q为： q = 1/t 如果食品在该温度下贮藏了B天，则其

30、品质下降量Q为： Q = B / t = Bq 如果该冻品在不同的贮藏温度下贮藏了不同的时间，则其累计品质下降量Q为： Q = Bi / ti Bi qi,第三章 食品的低温保藏技术,例：,冻结牛肉在生产地冻藏、运输和销售各阶段的品温、经历的天数和q值如下：,解： Q = Bi / ti =0.0017300+0.0113+0.00450=0.743 累计品质下降量小于1，可认为品质优良。,第三章 食品的低温保藏技术,3. 食品在低温藏中的品质变化,3. 1.食品在冷藏过程中的变化,水分蒸发 冷害 后熟作用 移臭（串味） 肉的成熟 寒冷收缩 脂肪的氧化 微生物的增殖,苹果的虎皮病,第三章 食品的低温保藏技术,重结晶的形成 干耗现象冻结烧 化学变化氧化、营养损失、变色、变味。 汁液流失,3. 2.食品在冻藏藏过程中的变化,第三章 食品的低温保藏技术,（1）重结晶的形成 温度回升高浓度区域解冻产