张伟食品工艺学第四章

食品冷冻第四章一、概述动物性食品无生命活动腐败变质微生物侵入生化反应反应热植物性食品有生命活动衰老死亡呼吸作用CO2＋呼吸热有氧环境适当降温，控制呼吸作用。降低温度，控制微生物繁殖。冷冻食品和冷却食品冷冻食品又称冻结食品，是冻结后在低于冻结点的温度保藏的食品冷却食品不需要冻结，是将食品的温度降到接近冻结点，并在此温度下保藏的食品冷冻食品和冷却食品可按原料及消费形式分为果蔬类、水产类、肉禽蛋类、调理方便食品类这四大类。冷冻和冷却食品的特点易保藏，广泛用于肉、禽、水产、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生产、运输和贮藏营养、方便、卫生、经济市场需求量大，在发达国家占有重要的地位，在发展中国家发展迅速二、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。低温导致微生物活力减弱和死亡的原因微生物的生长繁殖是和活动下物质代谢的结果。因此温度下降，酶活性随之下降，物质代谢减缓，微生物的生长繁殖就随之减慢。在正常情况下，微生物细胞内总生化变化是相互协调一致的。但降温时，由于各种生化反应的温度系数不同，破坏了各种反应原来的协调一致性，影响了微生物的生活机能。温度下降时，微生物细胞内原生质黏度增加，胶体吸水性下降，蛋白质分散度改变，并且最后还可能导致了不可逆性蛋白质变性，从而破坏正常代谢。冷冻时介质中冰晶体的形成会促使细胞内原生质或胶体脱水，使溶质浓度增加促使蛋白质变性。同时冰晶体的形成还会使细胞遭受机械性破坏。低温对微生物的影响微生物对食品的破坏作用。微生物在食品中生长的主要条件：液态水分pH值营养物温度分类最低温度举例低温的作用降温速度微生物类型温度℃最低最适最高嗜冷微生物-7~515~2025~30嗜温微生物10~1530~4040~50嗜热微生物30~4550~6075~80微生物按生长温度分类部分微生物生长和产生毒素的最低温度微生物最低生长温度℃产毒素最低温度℃食物中毒性微生物肉毒杆菌A10.010.0肉毒杆菌B肉毒杆菌C---肉毒杆菌D3.03.0梭状荚膜产气杆菌15~20---金黄色葡萄球菌6.76.7沙门氏杆菌6.7不产外毒素粪便指示剂微生物埃希氏大肠杆菌3~5产气杆菌0大肠杆菌类3~5肠球菌0低温对微生物的作用低温可起到抑制微生物生长和促使部分微生物死亡的作用。但在低温下，其死亡速度比在高温下要缓慢得多。一般认为，低温只是阻止微生物繁殖，不能彻底杀死微生物，一旦温度升高，微生物的繁殖也逐渐恢复。降温速度对微生物的影响冻结前，降温越迅速，微生物的死亡率越高；冻结点以下，缓冻将导致剩余微生物的大量死亡，而速冻对微生物的致死效果较差。低温对酶活性的影响酶作用的效果因原料而异酶活性随温度的下降而降低一般的冷藏和冻藏不能完全抑制酶的活性一般，温度在-18℃以下，酶的活性受到显著抑制，因此冻藏温度以-18℃为较适宜。低温对非酶因素的影响各种非酶促化学反应的速度，都会因温度下降而降低三、食品的冷却和冷藏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。食品的冷却冷却的目的•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——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。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18～20℃→排酸→冷藏链90min内4℃24hb.水冷法浸渍式、喷淋式特点冷却速度快而均匀；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。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。e.热交换器冷却法冷藏时的变化水分蒸发冷害串味生理作用脂类变化淀粉老化微生物增殖（1）水分蒸发食品在冷却时及冷藏中，因为温湿度差而发生表面水分蒸发。水分蒸发不仅造成重量损失（俗称干耗），而且使果蔬类食品失去新鲜饱满的外观。减重达到5%时，水果、蔬菜会出现明显的凋萎现象。肉类食品因水分蒸发而发生表面收缩硬化，形成干燥皮膜，肉色也有变化。鸡蛋因水分蒸发而造成气室增大。一些果蔬的水分蒸发特性冷却及贮藏中食肉胴体的干耗（1）水分蒸发水果蔬菜的水分蒸发特性水分蒸发特性水果蔬菜的种类A型(蒸发量小)苹果、橘子、柿子、梨、西瓜、葡萄(欧洲种)、马铃薯、洋葱B型(蒸发量中等)白桃、李子、无花果、番茄、甜瓜、莴苣、萝卜C型(蒸发量大)樱桃、杨梅、龙须菜、葡萄(美国种)、叶菜类、蘑菇冷却及贮藏中食肉胴体的干耗(θ=1℃，φ=80%~90%，ν=0.2m/s)时间牛(%)小牛(%)羊(%)猪(%)12小时2.02.02.01.024小时2.52.52.52.036小时3.03.03.02.548小时3.53.53.53.08天4.04.04.54.014天4.54.65.05.0在冷藏时，果蔬的品温虽然在冻结点以上，但当贮藏温度低于某一温度界限时，果蔬的正常生理机能受到障碍，称为冷害。冷害的各种症状见后页表。（2）冷害虽然在外观上没有症状，但冷藏后再放至常温中，就丧失了正常的促进成熟作用的能力，这也是冷害的一种。需要在低于界限温度的环境中放置一段时间，才会出现冷害。（2）冷害表4-6水果蔬菜冷害的界限温度和症状种类界限温度(℃)症状种类界限温度(℃)症状香蕉11.7-13.8果皮变黑马铃薯4.4发甜、褐变西瓜4.4凹斑、风味异常番茄(熟)7.2-10软化、腐烂黄瓜7.2凹斑、水浸状斑点腐败番茄(生)12.3-13.9催熟果颜色茄子7.2表皮变色、腐败不好、腐烂（3）串味具有强烈气味的食品与其它的食品放在一起进行冷却和贮藏，这些易挥发的气味就会被吸附在其它的食品上。甚至存放过有强烈气味的食品（如洋葱）的库房中再贮藏其它的食品时，仍会有串味现象发生。（4）生化作用水果、蔬菜在收获后仍是有生命的活体。在冷藏过程中，果蔬的呼吸作用和后熟作用仍在继续进行，机体内所含的成分也不断发生变化。（冷冻加速\）淀粉、糖、酸间的比例，果胶物质的变化，维生素C的减少等。肉类在冷藏中的成熟作用。（5）脂类的变化冷却贮藏过程中，食品中所含的油脂会发生水解，脂肪酸氧化、聚合等复杂的变化，使得食品的风味变差，味道恶化，出现变色、酸败、发粘等现象。这种变化进行得非常严重时，俗称为“油烧”。（6）淀粉老化微晶形式存在的（20%直链/80%支链）普通淀粉（-淀粉）较高温度下（食品加工）糊化在水中溶胀形成均匀糊状溶液（-淀粉）接近0℃的低温范围中自动排列成序形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子化/老化。老化的淀粉不易为淀粉酶作用，所以也不易被人体消化吸收。（6）淀粉老化含水量为多少最易老化？含水量30～60%最易老化。什么条件下淀粉不易老化？A。含水量在10%以下的干燥状态B。大量水中（6）淀粉老化淀粉老化作用的最适温度是：2～4℃。例如面包在冷却贮藏时淀粉迅速老化，松软的质感不复存在；土豆在冷藏陈列柜中贮存时，也会有淀粉老化现象发生。（6）淀粉老化什么温度不发生老化？当贮存温度低于-20℃或高于60℃时，均不会发生淀粉老化的现象。因为低于-20℃时，淀粉分子间的水分急速冻结，形成的冰结晶阻碍了淀粉分子间的相互靠近而不能形成氢键。（6）淀粉老化（7）微生物增殖水果、蔬菜、肉类、鱼类等在冷却贮藏的温度下微生物仍可生长繁殖。影响冷藏效果的因素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0.3－0.7m/s)三、低温气调贮藏气调贮藏通过适当降低环境空气中的O2分压和提高CO2分压，使果蔬产品和微生物的代谢活动受到抑制而延长贮藏时间。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%b.原理以果蔬的呼吸作用为例C6H12O6+6O2==6CO2+6H2O+2817kJC6H12O6==2CO2+2C2H5OH+117kJ有氧呼吸维持生命消耗养分加速衰老措施T↓、O2↓、CO2↑无氧呼吸腐烂b.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。适用范围果蔬、肉禽、焙烤类食品等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、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（ModifiedAtmosphereStorage）连续气调法（ControlledAtmosphereStorage）d.分类气调方法自然降氧法（MA贮藏）聚乙烯薄膜包装法、硅窗法。快速降氧法（CA贮藏）气调冷藏库、置换气调法。混合降氧法垛封法减压保藏法涂膜保鲜法电子保鲜法气调冷藏库气调冷藏库模式图51.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。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分。气体半透膜法——-硅窗法硅窗薄膜封闭集装袋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。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。涂膜保鲜法⑴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。⑵涂膜方法：浸涂法刷涂法喷涂法喷涂法水果喷蜡机电子保鲜法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。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。四、食品的冻结保藏冻藏食品调理食品类主食类速冻果蔬类水产、肉类1.基本概念a.冻结点：冰晶开始出现的温度表3-7：几种常见食品的冻结点品种冻结点（℃）含水率（%）品种冻结点（℃）含水率（%）牛肉-0.6~-1.771.6葡萄-2.281.5猪肉-2.860苹果-287.9鱼肉-0.6~-270~85青豆-1.173.4牛奶-0.588.6橘子-2.288.1蛋白-0.4589香蕉-3.475.5蛋黄-0.6549.5温度-60℃左右，食品内水分全部冻结。在-18~-30℃时，食品中绝大部分水分已冻结，能够达到冻藏的要求。低温冷库的贮藏温度一般为-18℃~-25℃。b.冻结率：冻结终了时食品内水分的冻结量（%），又称结冰率。可以近似地表示为K=100（1-td/ts）式中K－食品冻结率，％td－食品冻结点，℃ts－食品温度，℃食品的冻结率与温度、食品的种类