第十章 冷冻.ppt

1、第十章 蔬菜速冻,浙江工商大学,第一节 果蔬速冻原料,一、蔬菜：芦笋（mary washington 500,martha washington)长度17-22CM 青豆：皱皮种Dark perfection vinas, spring,光皮种Alaska 青刀豆：Blue lake, Italian。常温24H内加工。 菠菜：采后8H内加工。 花菜：芥蓝雪球Early snowboll 另外：胡萝卜、蘑菇、甜玉米、土豆、洋葱、红辣椒、大黄、番茄、南瓜。,原料,二、水果 1、草莓 2、桃 3、苹果 另外：樱桃、梨、葡萄、西瓜、杏、李、黑梅、杨梅、荔枝、龙眼等。,第二节 基本原理,速冻：将果蔬在

2、30分钟内快速通过最大冰晶区域（-1-5C）而迅速冻结的方法。 最大冰晶生产带：冻结开始，即使再继续降温，果温下降也很缓慢，在这其间，有80%水变成冰，此后果实温度再次快速下降，这个冻结曲线平坦的部分称最大冰晶形成带。果蔬大体在-0.55C范围。 一、速冻保藏原理 1、引起食品腐败变质的主要原因： 微生物和酶的作用 呼吸作用 化学作用,速冻保藏原理,2、低温对微生物的影响 （1）微生物生长最低温度：细菌-5-10C；酵母-10-12C；霉菌-15-18C（-10C下生长已经极慢） 低温引起微生物死亡原因：1）反应系数不一样，影响协同。2）低温导致蛋白质凝固。3）脱水。4）冰晶破坏。 （2）降温

3、速度：-2-5C形成冰晶多，微生物死亡多。缓冻微生物死亡大于速冻。 食品中毒微生物在4.5C以下不能生长，嗜冷菌可以在-10C以上生长，但是不产毒。 4.5C至-10C属于对健康无害的缓慢腐败区。,速冻保藏原理,3、低温对酶的影响 酶最适合：30-40C Q10 为2-3 冻结时酶活性部分钝化。只有小于-18C，酶活性,二、冷冻工艺的基本知识,食品冷冻工艺主要指食品的冷却、冻结、冷藏、解冻的方法，是利用低温最佳保藏食品和加工食品的方法。 食品的冷却（10C以下，其下限为4-2C）冷却是指将食品的温度降低到某一指定的温度，但不低于食品汁液的冻结点。,基本知识,食品的冻结（国际上推荐为-18C以下

4、）冻结是指将食品的温度降低到食品汁液的冻结点以下，使食品中的水分大部分冻结成冰。（可进行食品的长期贮藏） 食品的冷藏 冷藏是指食品保持在冷却或冻结终了温度的条件下，将食品低温贮藏一定时间。冷藏又可分为冷却物冷藏（0C以上）和冻结物冷藏 （-18C以下 ） 食品的解冻 解冻是指将冻结食品中的冰晶融化成水，恢复到冻结前的新鲜状态。,基本知识,食品的冷藏要求，主要指冷藏时的最佳温度和空气中的相对湿度 此处的贮藏期是指保持该食品新鲜与高的商品质量而言的贮藏时间，而不是基于营养成分变化而言的 贮藏温度是指长期贮藏的最佳温度，它是指食品的温度，而不是空气的温度 从冷间内取出食品时，必须注意防止水分凝结在低

5、温食品表面,当环境中空气露点高于冷却食品或包装材料的表面温度时，就会出现凝露现象，如果食品表面温度低于0时，就会出现结霜现象。,图 1食品表面凝露温度t1与环境中空气温度ta、相对湿度的关系。,例如：环境温度ta=20、相对湿度=80%，这时食品从冷间取出时表面凝露温度t1 =16.5。,基本知识,拉乌尔第二定律：冰点下降与物质浓度成正比。 冻结率=1-冻结点温度/最终温度 如果冻结点为-1C,当冻结至-5C，有80%水结冰。当T下降至-18C，则为94.5%水结冰。 近年来迅速崛起的两种冷加工新方法：冰温冷藏（一般在-0.5-2C ）和微冻冷藏（-3C的空气或食盐水或冷海水）,基本知识,耗冷

6、量：一定量的食品在速冻过程中释放出来的热量。 1、冷却时的热量 2、冰晶形成时放热 3、从冰点到冻结点放出的热量。 冷却过程的热交换：Q=GC0（T初-T终） Q耗冷量，G质量，C0冻结点以上的比热。 C0=A/100+0.2B/100 A为果蔬含水率 B为果蔬固形物率,第三节 食品的冷却方法与装置,食品冷却的方法 冷却是将食品的品温降低到接近食品的冰点，但不发生冻结 食品的冷却方法有真空冷却、差压式冷却、通风冷却、冷水冷却、碎冰冷却等,表 2冷却方法与使用对象,食品冷却的原理与设备 食品真空冷却的原理与设备 空气冷却方式及其装置 冷水冷却及其设备 碎冰冷却,图2真空冷却设备原理图,真空冷却设

7、备原理图,原理：根据水在不同压力下有不同的沸点 适用于：叶莱类，如白菜、甘蓝、菠莱、韭菜、莱花、春菊，生莱等 优点：冷却速度快、冷却均匀、品质高、保鲜期长、损耗小、干净卫生、操作方便等 不足：设备初次投资大，运行费用高，以及冷却品种有限,Ps ：真空冷却对表面水分容易蒸发的叶菜类可发挥较好的作用，但对难以蒸发水分就不能发挥作用了只能利用得利用后面介绍的空气冷却及冷水冷却等。,2空气冷却方式及其装置 冷藏间冷却 这种冷却主要以冷藏为目的，库内制冷能力小，由自然对流或小风量风机送风，冷却速度慢，但操作简单，冷却与冷藏同时进行。一般只限于苹果，梨等产品，对易腐和成分变化快的水果、蔬菜不合适。 通风冷

8、却 又称为空气加压式冷却。它与自然冷却的区别，在于配置了较大风量、风压的风机，所以又称为强制通风冷却方式。这种冷却方式的冷却速率较上述有所提高，但不及差压式冷却,差压式冷却,装置图 强制通风式与差压式冷却的比较 优点：能耗小、冷却速度快（相对于其他空气冷却方式）、冷却均匀、可冷却的品种多、易于由强制通风冷却改建 缺点：食品干耗较大、货物堆放（通风口要求对齐）麻烦、冷库利用率低,图 6-5差压式冷却装置,将食品放在吸风口两侧，并铺上盖布，使高、低压端形成24kPa压差，利用这个压差，使-510的冷风，以0.30.5ms的速度通过箱体上开设的通风孔，顺利地在箱体内流动，用此冷风进行冷却,图 4 强

9、制通风式与差压式冷却的比较 a）强制通风式冷却 b）差压式冷却 1通风机2箱体间设通风空隙3风从箱体外通过 4风从箱体上的孔中通过5差压式空冷回风风道6盖布,冷水冷却及其设备 冷水冷却是用03的低温水作为冷媒，把被冷却食品冷却到要求温度。水和空气相比热容量大，冷却效果好。 冷水冷却设备一般有三种型式 喷水式（又分为喷淋式和喷雾式） 浸渍式 混合式（喷水和浸渍） 优点：冷却速度较快，无干耗 不足：会因为水的污染而污染食品,图 10喷水式冷水冷却设备,碎冰冷却 冰是一种很好的冷却介质 可以用于水果、蔬菜等的冷却 应使冰尽量细碎 可以用淡水冰，也可以用海水冰 但碎冰使用中易重新结块,第四节冻结方法与

10、装置,食品的冻结方法,食品冻结是为了移去食品中的显热和潜热，在规定的时间内将食品的温度降低到冻结点以下，使食品中的可冻水分全部冻结成冰，从而可以长期贮藏食品的目的。 国际上推荐的冻结温度一般为-18或-40 。,冻结的基本方式 鼓风式冻结（空气作冷却介质，目前应用最广泛 ） 接触式冻结（冻结速度快 ） 液化气体喷淋冻结 沉浸式冻结,图 纵向强制空气循环冻结法示意图 1冻结室的隔热外壳2冷风机3冷风机水盘4吊顶5门,图 半接触式冻结法示意图,液化气体喷淋冻结 又称为深冷冻结。这种冻结方法的主要特点，是将液态氮或液态二氧化碳直接喷淋在食品表面进行急速冻结。用液氮或液态二氧化碳冻结食品时，其冻结速度

11、很快，冻品质量也高，但要注意防止食品的冻裂。,沉浸式冻结 沉浸式冻结的主要特点是将被冻食品直接沉浸在不冻液（盐水、乙二醇、丙二醇、酒精溶液或糖溶液）中进行冻结。由于液体的表面传热系数比空气的大好几十倍，故沉浸式冻结法的冻结速度快，但不冻液需要满足食品卫生要求。,快速冻结与慢速冻结 食品冻结速度的定义 ：食品表面至热中心点的最短距离与食品表面温度达到0后，食品热中心点的温度降至比冻结点低10所需时间之比，称为该食品的冻结速度v（cmh）。 快速冻结v520 cmh 中速冻结v15 cmh 慢速冻结v0.1l cmh,食品的冻结装置,鼓风式冻结装置,带式（不锈钢网带或塑料带）流态化冻结装置 振动式

12、流态冻结装置 斜槽式（固定板式）流态冻结装置,钢带连续式冻结装置 气流上下冲击式冻结装置 流态化冻结装置,图 钢带连续式冻结装置 1主动轮2不锈钢传送带3隔热外壳4空气冷却器 5从动轮6钢带清洗器7平板蒸发器8调速装置,钢带连续式冻结装置,为了提高冻结速度，在钢带的下面加设一块铝合金平板蒸发器(与钢带相紧贴) 另一种结构型式是用不冻液(常用氯化钙水溶液)在钢带下面喷淋冷却，代替平板蒸发器 由于网带或钢带传动的连续冻结装置占地面积大，进一步研究开发出多层传送带的螺旋式冻结装置,图 6-15螺旋冻结装置（单螺旋式结构） 1蒸发器 2轴流风机 3转筒 4隔热外壳 5出冻口 6变频调速装置 7电器控制

13、箱 8进冻口 9传送带清洗器,螺旋冻结装置（单螺旋式结构）,图 双螺旋式结构 1上升转筒 2下降转筒 3不锈钢网带（传送带） 4、7出冻链轮 5固定轮 6张紧轮,螺旋冻结装置（双螺旋式结构）,图 气流上下冲击式冻结装置 1,4静压箱 2喷嘴 3不锈钢网带(传送带) 5蒸发器 6轴流风机,图 带式流态化冻结装置,流态化单体速冻结装置,流态化单体速冻结装置示意图 1围护结构2传动装置3电控柜4速冻传送网带5均风板6蒸发器7风机8下水管,图 往复振动式流态冻结装置 1布料振动器 2冻品槽 3出料挡板 4出冻口 5蒸发器 静压箱 7离心式风机 8隔热箱体 9观察台,图 斜槽式（固定板式）流态冻结装置示

14、意图,接触式冻结装置 平板冻结装置是接触式冻结方法中最典型的一种 平板冻结装置按平板放置方向，分为卧式和立式,图 卧式平板冻结装置示意图,铝合金平板冻结器,液氮喷淋冻结装置 优点：冻结设备简单、操作方便、维修保养费用低、冻结装置功率消耗很小、冻结速度快（约比平板冻结装置快56倍）、冻品脱水损失少、冻品质量高 缺点：冻结成本高,图 液氮喷淋冻结装置示意图,SSD系列LN2LCO2速冻装置,还有一种液氮喷淋与空气鼓风相结合的冻结装置，被冻食品先经液氮喷淋，使其表层很快冻结，这样可减少脱水损耗；然后再进入鼓风式冻结装置，完成产品冻结过程。这样的冻结装置，可使冻结能力增大，液氮的消耗量也可减少。,第五

15、节 果蔬速冻工艺,一、冻前预处理 1、清洗：要很干净 2、驱虫：2%盐水，浸泡20-30分钟，再漂洗。 3、去皮切分 4、烫漂：100C沸水3-5分钟。 5、甩干水分 6、加糖：40-50%，VC 0.03-0.15%,糖浆:水果=1:3,要淹没水果。 7、包装：铁罐、涂塑纸杯、铝珀纸盒、塑料,二、速冻方法,1、间接冻结 1）隧道式（-30-40C，3-5M/S，生产能力1T/H，时间40-60分钟。） 2）悬浮冻结（流化床冻结）适合小颗粒物质，-40C，向上风 6-8M/S，5-10分钟。 IQF（单体快速冻结） 3）螺旋带式连续冻结：-3540C，风向下吹，40分钟。 2、直接冻结 1）液

16、氮喷淋 2）液CO2喷淋,三、冻结对品质影响,1、物理变化（体积变大、比热变小、导热系数变大、体液流失、干耗） 2、组织变化（细胞膜破坏、酶活性上升） 3、生物化学变化（淀粉老化、矿物质流失、维生素变化少、变色变味需要热烫处理） 贮藏：-18，一年,第六节 食品的解冻方法与装置,食品的解冻方法,解冻过程变化（主要是复水过程） 冻结食品在消费或加工前必须解冻，视解冻后的用途来选择解冻可分为半解冻（-3 至-5 ）（此时食品中的冰没有完全融化，但是食品硬度减少到可以用刀切）和完全解冻（果蔬冰完全融化成水。 解冻过程虽然是冻结过程的逆过程，但解冻过程的温度控制却比冻结过程困难得多，也很难达到高的复温

17、速率,表 0水和冰的某些热物理性质,由表可见，冰的比热容只有水的一半，热导率却为水的4倍，导温系数为水的8.6 倍。因此，冻结过程的传热条件要比融化过程好得多，在融化过程中，很难达到高的复温速率。,解冻是食品冷加工后不可缺少的环节 在解冻的终温方面，作为加工原料的冷冻肉和冷冻水产品，只要求其解冻后适宜下一加工工序（如分割）的需要即可 解冻后，食品的品质主要受两方面的影响 一是食品冻结前的质量 二是冷藏和解冻过程对食品质量的影响,表 解冻方法的分类,其它分类方法： 如按照解冻速度不同，可以分为慢速解冻、快速解冻； 按照是否有热源，分为加热解冻、非热解冻，或称为外部加热解冻，内部加热解冻等。 解冻

18、方法 1、外部加热解冻 热空气 30C 对水果 液体 10C对水果 ； 液体100C，对青豆、玉米，防止淀粉老化。 2、内部加热解冻 微波解冻 915MHz，2450MHz,食品的解冻装置,空气解冻 以空气为传热介质的解冻方法，它又分为以下几种类型： 静止空气解冻（低温微风型空气解冻） 流动空气解冻 高湿度空气解冻 加压空气解冻,静止空气解冻（低温微风型空气解冻） 它是将冷冻食品（如冻肉）放置在冷藏库（通常库温控制在4左右）内，利用低温空气的自然对流来解冻。一般冻牛胴体在这样的库内45天可以完全解冻。,流动空气解冻装置 解冻一般也在冷藏库内进行，用05、相对湿度90左右的湿空气（可另加加湿器）

19、，利用冷风机使气体以m/s左右的速度流过冻品，解冻时间一般1424h，可以全解冻也可以半解冻。,图 低温加湿流动空气解冻装置,高湿度空气解冻装置 这是利用高速、高湿的空气进行解冻的方法。 该方式采用高效率的空气与水接触装置，让循环空气通过多层水膜，水温与室内空气温度相近，充分加湿，空气湿度可达98以上，空气温度可在-320范围调节，并以2.53.0ms的风速在室内循环。 这种解冻方法，使解冻过程中的干耗大大减少，而且可以防止解冻后冻品色泽变差,图 高湿度空气解冻装置,图 高湿度空气解冻装置原理图 1解冻室2加湿塔3空气净化器4气液接触装置 5换热器6泵7风机8手推车,加压空气解冻 铁制的筒形容

20、器内，通入压缩空气，压力一般为0.20.3MPa，容器内温度为1520，空气流速为11.5m/s 这种解冻方法的原理是：由于压力升高，使冻品的冰点降低，冰的溶解热和比热容减小，而热导率增加,水解冻 以水为传热介质，与空气相比，有解冻速度快，无干耗等优点 水浸渍解冻 水喷淋解冻 水浸渍和喷淋相结合的解冻,水浸渍解冻 一种为低温流水解冻（将解冻品浸没于流动的低温水中，使其解冻。解冻时间由水温、水的流速决定 ） 另一种为静水解冻（将解冻品浸没于静止水中进行解冻。其解冻速度与水温、解冻品量和水量有关 ）,水喷淋解冻 利用喷淋水所具有的冲击力来提高解冻速度 影响解冻速度的因素除喷淋冲击力外，还有喷淋水量

21、、喷琳水温。 喷淋解冻具有解冻快（块状鱼解冻3060min）、解冻后品质较好，节省用水等优点。 但这种方法只适合于盘冻的小型鱼类冻块，不适用于大型鱼类的解冻。,图 喷淋解冻装置的示意图 1喷淋器2冻虾块3冰4虾5移动盘 6水槽7水泵8进水口9滑道10加热器,图 浸渍和喷淋组合解冻装置,水蒸气减压解冻 水蒸气减压解冻又称为真空解冻。 这种解冻方法适用的品种多 、解冻快、无解冻过热等优点。 图6-29是该种解冻装置示意图,图 水蒸气减压解冻装置,电解冻 以空气或水为传热介质进行解冻，热量是从冷冻食品表面导入的，而电解冻属于内部加热。 远红外解冻 高频解冻 微波解冻 低频解冻 高压静电解冻,远红外解

22、冻 构成物质的分子总以自己的固有频率在运动 当投射的红外辐射频率与分子固有频率相等时，物质就具有最大的吸收红外辐射的能力 根据肉类食品红外吸收光谱的特点，投射到冻品表面波长225m的红外辐射，促使冻品解冻 目前多用于家用远红外烤箱中食品解冻。,高频解冻 原理：食品中极性分子在高频电场中高速反复振荡，分子间不断摩擦。 高频解冻使用的频率，一般是10MHz左右（150MHz）高频波的穿透深度是微波的514倍，比微波解冻的速度还要快不会发生如微波解冻那样，使冻品局部过热的现象。,图 高频解冻装置原理图,微波解冻,原理：与高频解冻原理一样 工业上用较小频率的微波，只有2450MHz或915MHz两个波带 微波对食品的穿透深度较小 热能转化率较低,图 微波加热解冻装置示意图,低频解冻 原理：将冻品作为电阻，靠冻品的介电性质产生热量。 所用电源为5060Hz的交流电； 加热穿透深度不受冻品厚度的影响