第2章食品的冷藏原理

第二章食品的低温保藏低温保藏食品的历史公元前一千多年，我国就有利用天然冰雪来贮藏食品的记载。冻结食品的产生起源于19世纪上半叶冷冻机的发明。1834年，JacobPerkins（英）发明了以乙醚为介质的压缩式冷冻机。1860年，Carre（法）发明以氨为介质，以水为吸收剂的吸收式冷冻机。1872年，DavidBoyle（美）和CarlVonLinde（德）分别发明了以氨为介质的压缩式冷冻机，当时主要用于制冰。1877年，CharlesTellier（法）将氨-水吸收式冷冻机用于冷冻阿根廷的牛肉和新西兰的羊肉并运输到法国，这是食品冷冻的首次商业应用，也是冷冻食品的首度问世。20世纪初，美国建立了冻结食品厂。20世纪30年代，出现带包装的冷冻食品。二战的军需，极大地促进了美国冻结食品业的发展。战后，冷冻技术和配套设备不断改进，冷冻食品业成为方便食品和快餐业的支柱行业。20世纪60年代，发达国家构成完整的冷藏链。冷冻食品进入超市。冷冻食品的品种迅猛增加。冷冻加工技术从整体冻结向小块或颗粒冻结发展。我国在20世纪70年代，因外贸需要冷冻蔬菜，冷冻食品开始起步。80年代，家用冰箱和微波炉的普及，销售用冰柜和冷藏柜的使用，推动了冷冻冷藏食品的发展；出现冷冻面点。90年代，冷链初步形成；品种增加，风味特色产品和各种菜式；生产企业和产量大幅度增加。第一节食品低温保藏原理概述低温对微生物的影响低温对酶活性的影响低温对非酶作用的影响概述食品原料有动物性和植物性之分。食品的化学成分复杂且易变。食品因腐烂变质造成的损失惊人。引起食品腐烂变质的三个主要因素。一、低温对微生物的影响任何微生物都有一定正常生长和繁殖的温度范围。温度越低，它们的活动能力也越弱。8•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。•由于各种生化反应的温度系数不同，降温破坏了原来的协调一致性，影响微生物的生活机能。影响微生物低温致死的因素1.温度冰点以上：微生物仍然具有一定的生长繁殖能力，虽然只有部分能适应低温的微生物和嗜冷菌逐渐增长，但最后也会导致食品变质。9-8～-12℃，尤其-2～-5℃（冻结温度）,微生物的活动会受到抑制或几乎全部死亡。当温度急剧下降到-20～-30℃时，所有生化变化和胶体变性几乎完全处于停顿状态.影响微生物低温致死的因素2.降温速度冻结前，降温越快，微生物的死亡率越大。在迅速降温过程中，微生物细胞内的新陈代谢所需的各种生化反应的协调一致性被迅速破坏。冻结时，缓冻将导致大量微生物死亡，而速冻则相反。103.结合状态和过冷状态急速冷却时，如果水分能迅速转化成过冷状态，避免结晶形成固态玻璃体，就有可能避免因介质内水分结冰所遭受的破坏作用。微生物细胞内原生质含有大量结合水分时，介质极易进入过冷状态，不再形成冰晶体，有利于保持细胞内胶体稳定性。4.介质高水分和低pH值的介质会加速微生物的死亡，而糖、盐、蛋白质、胶体、脂肪对微生物则有保护作用。5.贮存期低温贮藏时微生物一般随贮存期的增长而减少；但贮藏温度越低，减少量越少，有时甚至没减少。贮藏初期微生物减少量最大，其后死亡率下降。二、低温对酶的影响11ttkkQ)10(10k(t+10)、kt分别表示在(t+10)℃和t℃时的反应速率常数。温度系数Q10衡量酶的活性随温度的变化。多数酶活性化学反应的Q10值在2-3。意义：温度下降10k,酶活性减弱1/2-1/3。0-10℃温度变化对呼吸速率影响较大。P47二、低温对酶的影响低温可抑制酶的活性，但不使其完全失活。故冻制品解冻后酶将重新活跃，使食品变质。通常采用预煮，破坏酶活性，然后再冻制。12三、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。13第二节食品的冷却冷却是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。冷藏是将、经过冷却的食品在稍高于冰点的温度下贮藏的方法。植物性食品的冷藏保鲜分割肉的冷藏销售水产品的冷藏保鲜14一、食品的冷却冷却目的：•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。15二、冷却方法a.空气冷却法利用低温冷空气流过食品表面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。冷风冷却系统示意图二、冷却方法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。例：冷鲜肉宰杀→降温至18～20℃→排酸→冷藏链90min内4℃24h二、冷却方法b.冷水冷却法浸渍式：浸没在冷水中，不停地搅拌冷水，提高传热速度和均匀性。喷淋式：食品在传送带上，冷却水从上方喷淋而下二、冷却方法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。二、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。e.热交换器冷却法二、冷却方法二、冷却方法表3-3冷却方法及其适用范围冷却方法肉禽蛋鱼水果蔬菜烹调食品冷风冷却冷水冷却碎冰冷却真空冷却○○○○○○○○○○○○○○○22三、食品的冷藏1、空气冷藏法a.冷藏的方法自然空气冷藏法：利用自然的低温空气储藏食品。机械空气冷藏法：制冷剂机械冷藏法冷藏——经过冷却的食品在稍高于冰点的温度下贮藏的方法。B.蒸汽压缩式制冷机原理制冷原理图常温高压液态高温高压气态冷藏库蒸发器压缩机冷凝器储液器膨胀阀低温低压气液混合气态P↑，T↑T↓P↓，T↓T↑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)C.冷藏工艺参数的选择与控制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。第三章食品的低温保藏技术2、气调冷藏法a.定义在冷藏的基础上，通过调节贮藏环境气体，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%2、气调冷藏法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。C.特点缺点适用品种又限，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3、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电子保鲜法自然降氧法果蔬原料贮藏于密封的冷藏库中（气调库），果蔬本身的呼吸作用使库内的氧量减少，二氧化碳量增加。人工调节维持一定的氧分压。用气体洗涤器来除去过多的二氧化碳。碱式，让气体通过4-5%的NaOH；水式，让气体通过低温的流动水；干式，让气体通过消石灰填充柱。快速降氧法短时间内将二氧化碳和氧气的比例调节到适宜比例，并保持调整不变。两种方式：在气体发生器中用燃烧的方法来制取低O2高CO2的气体，将气体通入冷藏库中。用制氮机直接对储藏室冲入氮气，造成低氧环境。待藏原料入库时，即处于最适贮藏气体氛围，特别适用于不耐藏但经济价值高的原料，如草莓。混合降氧法先用快速降氧法将冷藏库内的氧气降低到一定程度；原料入库，利用自然降氧法使氧的含量进一步降低。既可控制易腐原料的初期快速腐烂，又降低生产成本。减压降氧法对储藏室抽真空，形成部分真空，室内空气各组分的分压相应下降，达到调节气体成分含量。气调冷藏工艺果蔬产品种类、品种不同而气调工艺各有不同。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。食品在冷藏过程重点质量变化水分蒸发（干耗）冷害后熟串味肉的成熟寒冷收缩脂肪氧化38第三节食品的冻结食品的冻结就是指将食品的温度降低到食品冻结点以下的某一预定温度（一般要求食品的中心温度达到-18℃或以下），使食品中的大部分水分冻结成冰晶体。39一、食品的冰点（一）冰点1、冰点（冻结点)：冰晶开始出现的温度。一般食品的冻结点为-0.6～－3.8℃。食品的冻结点较纯水低。40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结冰包括：晶核的形成：少数水分子有规则的结合在一起，形成结晶的核心。冰晶体的增长：周围水分子不断地结合到晶核上面去，形成大冰晶体。41二、冻结过程与冻结曲线冻结曲线表示冻结过程中温度随时间的变化过程。冷冻曲线的三个阶段：初始阶段：从初温到冰点，这时食品放出的热量是显热，此热量与全部放出的热量比较，其值较小，所以降温速度快，冻结曲线较陡。中间阶段：食品的温度从食品的冻结点降低至其中心温度为-5℃左右，这时食品中的大部分水结成冰，放出大量的潜热。食品在该阶段的降温速度慢，冻结曲线平坦。（时间短，冻结产品质量好）终了阶段：从大部分水结成冰到预设的冻结终温。-5℃--18℃4243温度\℃冻结时间/h冻结温度曲线和冻结水分量4445最大冰晶生成区：大部分食品中心温度从-1℃降至-5℃时，近80%水分可冻结成冰。这种大量形成冰结晶的温度范围称为最大冰晶生成区。快速通过此区域，保证冻品的质量。温度-60℃左右，食品内水分全部冻结，此温度称为共晶点。冻结率：在冻结点与共晶点之间的任意温度下，食品内水分的冻结比例（%），又称结冰率，其近似值可用下式计算：ω=100（1－tp/t）×100%tp和t分别为食品的冻结点及其冻结终了温度。三、冻结速度与冻结时间速冻的表达：以食品中心温度下降的时间划分和冻结层延伸的距离划分两种方法。46按时间：食品中心温度从-1℃降到-5℃所需的时间在3-30min内，快速冻结，在30-120min内，中速冻结，超过120min，慢速冻结。47按推进距离：以单位时间内-5℃的冻结层从食品表面向内部延伸的距离为标准：缓慢冻结V=0.1-1cm/h，中速冻结V=1-5cm/h，快速冻结V≥5-20cm/h，国际制冷学会（IIC）的冻结速度定义：食品表面与中心点间的最短距离，与食品表面达到0℃后至食品中心温度降到比食品冻结点低10℃所需时间之比。各种冻结器的冻结速度：通风的冷库，0.2cm/h送风冻结器，0.5-3cm/h流态化冻结器，5-10cm/h液氮冻结器，10-100cm/h48冻结时间影响冻结时间的因素：①大小、形状②初、终温度③冷却介质温