第四章--食品的冷加工原理与冷冻保藏技术

第四章食品的冷加工原理与冷冻保藏技术食品加工技术食品加工技术目的要求：1、掌握食品低温保藏的原理2、掌握食品冷却与冷藏方法及其质量控制3、掌握食品冻结与冻藏方法及其质量控制4、了解食品解冻过程、方法及其质量控制食品加工技术分类冷藏制品，主要指将食品原料和配料经过前处理例如清洗、分割、包装或加工处理后，在-1℃～8℃储藏的制品；冻藏制品，主要是指将食品原料经过前处理加工，在-30℃以下快速冻结，经包装后，在-18℃以下低温储藏和流通的食品。食品加工技术我国冷冻食品的发展较晚，70年代初开始上海生产速冻蔬菜和点心，80年代国内冷冻小包装分割肉、禽、水产和速冻点心等产品出口与内销陆续增加。随着我国经济发展，城镇化趋势加速，消费者对方便食品需求日益增加，食品工业开始重视方便食品开发，上海、天津、宁波、青岛、大连、广州相继成立冷冻食品专业公司，从事冷冻方便食品的生产和内外销，产量大增，品种也从传统的分割肉、禽、水产及传统中式点心、速冻水饺、包子、汤圆、烧卖等扩展到冷冻方便主食、各种菜肴、预制主副食及各类小吃等等。食品加工技术90年代以来，应超市发展的需要，冷冻食品迅速发展，企业数量和生产规模成倍增加。目前，全国有冷冻食品企业1000余家，产量约300万吨，品种发展到100余种。食品加工技术第一节食品低温保藏的基本原理食品原料有动物性和植物性之分。动物性食品，在储藏前容易被细菌污染，最终引起食品腐败变质。如把动物性食品放在低温条件下就可抑制微生物的繁殖和酶对食品的作用，因而使食品可以贮藏较长时间而不会腐败变质。植物性食品，在采摘后仍然会有呼吸作用，此时，将果蔬食品放置低温下，也能减弱果蔬的呼吸作用，从而延长其储藏的期限。食品加工技术一、低温对微生物的影响根据微生物的适宜生长温度范围可将微生物分为三大类，嗜热菌、嗜温菌和嗜冷菌。嗜冷菌最低生长温度-10～5℃，最适10～20℃；嗜温菌最低生长温度10～15℃，最适25～40℃；嗜热菌最低生长温度40～45℃，最适55～75℃；微生物菌落能在冷藏期间繁殖的，大多数属于嗜冷性菌类，由于大多数动物性食品(肉、禽、鱼)的嗜冷菌主要是好氧性的，如果加以包装或在厌氧条件下冷却贮存(装满包装袋、空隙部分抽真空或充二氧化碳、氮气等惰性气体)可显著地延长贮藏期。大多数蔬菜上的嗜冷菌为细菌和霉菌，而水果上主要是霉菌和酵母。食品加工技术但是，长期处于低温中的微生物能产生新的适应性，这是长期低温培育中自然选育后形成了多个能适应低温的菌种所得的结果。任何微生物都有一定的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。当微生物处于最低生长温度时，新陈代谢会减弱到极低的程度，呈休眠状态，停止生长；再继续降温，就会导致微生物的死亡。故降温就能减缓微生物生长和繁殖的速度，且其死亡速度比在高温下缓慢得多。食品加工技术二、低温对酶活力的影响1、温度对酶的活性有很大影响，大多数酶的适应活动温度为30-40℃。高温可使酶蛋白变性、酶钝化，低温可抑制酶的活性，但不使其钝化。2、大多数酶活性化学反应的Q10值为2～3。也就是说温度每下降10℃，酶活性就削弱1/2～1/3。（Q10表示温度每升高10℃时反应速度所增加的倍数。换言之，温度每下降10℃反应速度所减缓的倍数。）低温保藏的目的是抑制反应速度，所以温度商越高，低温保藏的效果就越显著。3、一般在-18℃以下，酶的活性才会受到较强的抑制。但是某些脂酶、胰蛋白酶甚至在-29℃时还能起催化作用产生游离脂肪酸。食品加工技术商业上一般采用-18℃作为储藏温度，对于多数的食品在数周至数月内是完全可行的。但由于冷冻或冷藏不能破坏酶的活性，当冻制食品解冻时，酶的活性会重新活跃，而加速食品变质。因此，在冻藏前常经短时间的预煮，预先将酶的活性完全破坏，再行冻藏。食品加工技术低温能使其他各类作用或反应的速率减小。如氧化作用、生理作用、蒸发作用、机械损害等。三、低温对其他变质因素的影响无论是微生物引起的食品变质，还是酶促反应引起的变质，亦或是其他反应引起的变质，在低温环境下，都只可能延缓或减弱它们的作用，而不能完全抑制，因此在低温下进行长期储藏的食品，其质量仍然有所下降的。食品低温保藏就是利用低温以控制微生物生长繁殖、酶活动及其他非酶变质因素的一种方法。食品加工技术第二节食品的冷却和冷藏冷却即是降温，冷藏是将食品的品温降低到接近冰点而不冻结的一种食品保藏方法。冷藏温度一般为-2～15℃，而4～8℃则为常用的冷藏温度。此冷藏温度的冷库通常称为高温库。过去它曾作为果蔬、肉制品短期贮藏的一种方法，在商业上也只是在适当延长易腐食品及其原料的供应时间及缓和季节性产品的加工高峰时起一定作用。近年来，随着其它保藏技术的发展，比如气调保藏，发酵，化学保藏，辐射保藏及包装等技术的推广，冷藏技术与这些单元操作结合，使很多制品如冷却肉、清洁菜、冷藏的四季鲜果、鲜牛奶等等，以其新鲜、方便的形象，逐渐在食品消费中占一席之地。在食品冷藏前必须首先进行冷却。食品加工技术一、食品的冷却1、食品冷却目的对动物食品有利于抑制分解蛋白质酶的作用，有利于抑制细菌的生长繁殖，速冷甚至能使部分细菌休克死亡。肉在低温下成熟，提高商品价值。有利于排除呼吸热和田间热，延长植物性食品的贮藏期。抑制生化反应和微生物的生长繁殖。食物采收后合成代谢停止而分解代谢继续进行。因此，食品在采摘、收割、屠宰之后应立即降温，以利于保存。食品加工技术2、冷却的方法食品冷却的方法常用的有空气冷却、接触式冷却、真空冷却、蒸发冷却法等，人们根据食品的种类及冷却要求的不同，选择其适用的冷却方法。（1)空气冷却法降温后的冷空气作为冷却介质流经食品时吸取其热量，促使其降温的方法称为空气冷却法。通常用冷风机。空气冷却一般适合于冷却果蔬、肉及其制品、蛋品、脂肪、乳制品、冷饮半制品及糖果等。空气冷却法中的热交换速率是随着风速的提高而增加的，但动力消耗也与风速成正比，所以高风速所需要的动力明显增加。食品加工技术冷水冷却是通过低温水将需要冷却的食品冷却到指定温度的方法。冷水冷却比空气冷却有一些重要的优点，如避免干耗，冷却速度快得多，需要的空间减少，对于某些产品，成品质量较好。但是大多数产品不允许用冷水冷却，因为外观会受到损害，同时冷却以后难以储藏。冷水冷却通常用于鱼类、某些水果和蔬菜。但容易造成食品间带病菌交叉感染，冷却水中的微生物可以通过加杀菌剂如含氧化合物的方法进行控制。冷水冷却一般采用喷淋式或浸渍式。（2）冷水冷却食品加工技术（3）碎冰冷却法这种冷却效果是靠冰的融解潜热（334.920kJ/kg）。用冰直接接触，从产品中取走热量，除了有高冷却速度外，融冰可一直使产品表面保持湿润，避免干耗。这种方法经常用于冷却鱼、叶类蔬菜和一些水果。实际应用时还会使用水冰冷却。食品冷却时的用冰量可以根据食品放热量进行推算。食品的原始温度、气候状况、运输距离、冷却方法，以及对食品质量的要求等在确定用冰量时都是必须考虑的因素。冰块越细碎，与食品接触面积越大，冷却效果越好。食品加工技术（4）真空冷却真空冷却的依据是水在低压下蒸发时要吸取汽化热（约2.49kJ/kg），并以水蒸汽状态，按质量传递方式转移此热量的，由于汽化热的作用使蔬菜自身的温度下降,一般冷却时间只需10～20min。所蒸发的水可以是食品本身的水分，或者是事先加进去的，因此也可能造成食品干耗。汽化要求使水沸腾。因为在常压下水的沸点100℃，低的沸腾温度只有用抽真空的办法才能取得。这种方法主要用于叶类蔬菜和蘑菇。消毒牛奶也要靠真空冷却。这种方法是目前所有冷却方法中最迅速的。食品加工技术（5）蒸发冷却法让干燥空气在湿润的食品表面上通过而使之冷却的简单过程。产品先用水雾喷湿，然后再用干燥空气通过。食品加工技术二、食品的冷藏1、空气冷藏法（2）机械空气冷藏法（1）自然空气冷藏法利用自然的低温空气来储藏食品。一般用来冷藏果蔬。利用蒸汽压缩式氨冷气机进行冷藏。（3）气调冷藏正常的空气是由78%的N2、21%的O2及少量CO2和其它气体组成。所谓气调冷藏即是人工调节储藏环境中O2及CO2的比例，以减缓新鲜制品的生理作用及生化反应的速度，比如呼吸作用，从而达到延长货架期的目的。食品加工技术2、空气冷藏工艺主要的空气参数是温度、速度和相对湿度。①冷藏温度：在保证食品不冻结的情况下，冷藏温度越接近冻结温度则储存期就越长。因此选择各种食品的冷藏温度时，食品的冻结温度极其重要。见表4－2，不同食品的冻结温度不同。贮藏温度是冷藏工艺中最重要的因素。冷藏室的温度必须严格控制。任何温度变化都可能对食品造成不良后果。另外，温差大，食品表面有冷凝水的缘故，易引起食品腐败。食品加工技术②空气相对湿度冷藏室内空气中水分含量对食品的耐藏性有直接的影响。空气相对湿度过大，会有水分冷凝在食品表面，易造成食品发霉、腐烂；空气相对湿度过小，食品中水分又会迅速蒸发造成食品萎缩。因此，含水食品宜在较高湿度，而干态食品则要求空气湿度很小。③空气流速空气流速越大，食品水分蒸发率也越高。如果过大，也会造成干耗。所以只要空气流速刚好能把食品产生的热量带走，并保证室内温度均匀分布即可。带包装的食品不受空气湿度和流速的影响食品加工技术三、食品在冷藏过程中的质量变化食品在冷却冷藏时，由于植物性食品、动物性食品及加工制品的性质不同，组成成分不同，所以发生的变化也不一样。食品冷藏过程中质量变化主要有以下几种：（1）水分蒸发（干耗）食品在冷却时，不仅食品的温度下降，而且食品中所含汁液的浓度增加，表面水分蒸发，出现干燥现象。当食品中的水分减少后，不但造成重量损失(俗称干耗)，而且使水果、蔬菜类食品失去新鲜饱满的外观。可以增加外包装加以避免。食品加工技术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、蘑菇食品加工技术（2）冷伤害在冷却贮藏时，有些水果、蔬菜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。冷害的各种现象，最明显的症状是在表皮出现软化斑点和心部变色，像鸭梨的黑心病，马铃薯的发甜现象都是低温伤害。表4－3列举的是一些果、蔬冷害的界限温度与症状。食品加工技术有些水果、蔬菜在外观上看不出冷害的症状，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。一般来说，产地在热带、亚热带的水果、蔬菜容易发生冷害。但是，有时候为了吃冷的水果、蔬菜，短时间的放入冷藏库内，即使在界限温度以下，也不会出现冷害，因为水果、蔬菜冷害的出现还需要一定的时间，症状出现最早的品种是香蕉，像黄瓜、茄子一般则需要10～14天。食品加工技术（3）后熟作用水果、蔬菜在收获后仍是有生命的活体。为了运输和贮存的便利，一般在收获时尚未完全成熟，因此收获后还有个后熟过程。后熟作用指的是果实离开母体或植株后向成熟转化的过程。通常，为了延长食品的储存期，可以延长后熟阶段。在冷却贮藏过程中，水果、蔬菜的呼吸作用，后熟作用仍能继续进行，体内所含的成分也不断发生变化。如维生素含量一般随贮藏期的延长而降低。肉类在冷藏时有成熟作用。食品加工技术（4）移臭和串味如果将强烈气味的食品与其它食品放在一起冷藏，这些强烈气味就会串给其它食品。因此，对于在冷藏中容易放出或容易吸收气味的食品，即使储存期很短，也不宜将它们和其它食品放在一个冷藏间内，应分开储藏，或包装后储藏。另外，冷藏库长期使用后，也会有特殊的冷藏臭，也会转移到食品中。食品加工技术（5）脂肪的氧化冷却贮藏过程中，食品中所含的油脂会发生水解，脂肪酸会氧化、聚合等复杂的变化，同时使食品的风味变差，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，就被人们称之为“油烧”。食品加工技术（6）淀粉老化普通的淀粉大致由20%直链淀粉和80%支链淀粉构成，这两种成分形成微小的结晶，这种结晶的淀粉叫-淀粉。它在适当温度下，在水中溶胀分裂形成均