食品的冷冻技术.

食品的冷冻技术一.冷冻食品的发明伯兹埃发明了冷冻食品。英国17世纪的作家和哲学家培根试图将雪塞进一只鸡里冷冻它，不料受了寒，不久就病倒了。甚至在培根不幸的实验之前，人们就知道极端的寒冷能阻止食用肉类“变坏”。这使得富有的地主们纷纷在自己的庄园里设置了可以保存食品的冰窖。这些早期冷冻食品的尝试都没有抓住问题的关键。与其说是冷冻的程度，不如说是冷冻的速度，才是使肉冷冻的关键。直到20世纪50年代和60年代，当家用冰箱日益普及时，冷冻食品才开始大量销售。随后不久，伯兹埃伊著名的红、白、蓝包装存在于全世界许多地方的商店，就成了人们熟悉的景观。伯兹埃伊在第一次世界大战后几年，在加拿大旅行时进行了一次野生植物的普查。他注意到天气是如此的寒冷，以至他捉住一条鱼后一会儿鱼就冻硬了。他很想知道，这究竟是不是食品保藏的关键所在。与培根不同，伯兹埃伊生活在冷冻机时代。1923年回家后，他就在自己的厨房里用冷冻机来做实验。接着，伯兹埃伊在一个较大的冷冻厂试冻了各种不同类型的食用肉。伯兹埃伊最终发现，冷冻食品的最快途径就是将肉紧压在两个冷冻的金属板之间。到20世纪30年代，他已准备好开始销售他马萨诸塞州斯普林菲尔德工厂生产的冷冻食品了。二.什么是冷冻食品？1.概念：冷冻食品是指选用营养、优质的食品原料，进行形态处理、半成品或调理食品等前处理加工后，采用快速冻结的方法将产品温度控制在一18℃以下，并在低于一15℃条件下运输、销售、流通的安全卫生的预包装食品。2.分类冷却食品冻结食品3.冷冻食品特点：1.冷冻食品易保藏，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；2.营养、方便、卫生、经济；3.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。三.冷冻食品具有良好的食品品质1.食品经过速冻加工，能降低食品基质中水分的活性，抑制微生物和许多酶的活性，降低各种化学、生化反应的速度，减缓食品腐烂变质速度，从而最大限度地保持了天然食品原有的新鲜程度、色泽、风味和营养成分，并延长食品的保质期。2.冷冻食品的工业化生产，要经过原料进厂验收控制、加工现场卫生控制、产品出厂检验控制，厂检验控制、冷冻保鲜储存流通控制等程序，从而无需添加任何防腐剂和抗氧化剂等物质。3.企业在产品设计时，由营养学、工艺学方面的专业人士从原辅料营养搭配、风味特征保持、速冻工艺选用、家庭加热蒸煮技术条件等多方面因素综合考虑，从而保证了冷冻食品产品具有良好品质的特性。四.食品的冷冻工艺1.前处理a.热烫处理：主要针对蔬菜，又称杀青、预煮，通过热处理，使蔬菜里等食品物料内的酶失活。常用热水或蒸汽对蔬菜进行热烫，热烫后应注意沥净蔬菜上附着的水分，是蔬菜以较为干爽状态进入冻结。b.加糖处理：主要针对水果。加水果进行必要的切分后渗糖，糖分是水果中游离水分的含量降低，减少冻结时冰结晶的形成；糖液还可以减少食品物料和氧的接触，降低氧化作用。渗糖后可以沥干糖液，也可以和糖液一起冻结，糖液中加入一定量的抗氧化剂可以增加抗氧化的作用效果。加糖处理也可用于一些蛋品，有利于对蛋白质的保护。c.加盐处理：主要针对水产品和肉类，类似于盐腌。加入盐分也可以减少食品物料和氧的接触，降低氧化作用。这种处理多用于海产品。d.浓缩处理：主要用于液体食品，如乳、果汁等。液态食品在不经浓缩而进行冻结时，会产生大量的冰结晶，是液体的浓度增加，导致蛋白质等物质的变性、失稳等不良结果。浓缩后液态食品的冻结点大为降低，冻结时结晶的水分减少，对胶体物质的影响小，解冻后易复原。e.加抗氧化剂处理：主要针对虾、蟹等水产品。此类产品在冻结时容易氧化二变色、变味，可以加入水溶性或脂溶性的抗氧化剂，以减少水溶性物质或脂质的氧化。f.冰衣处理：可以在冻结、冻藏食品表面形成一层冰膜，可起到包装的作用，这种小狐狸形式被称为包冰衣。净水做的冰衣质脆、易脱落，常用一些增稠物质做糊料，提高冰衣在食品物料表面的附着性和完整性，还可以在冰衣液中加入抗氧化剂或防腐剂，以提高贮藏的效果。g.包装处理：主要为了减少食品物料的氧化、水分蒸发和微生物污染等，通常采用不透气的包装材料。2.冻结方法1.空气冻结法2.间接冻结法3.直接冻结法空气冻结法间接冻结法直接冻结法1.静止空气冻结法搁架式2.鼓风空气冻结法隧道式小推车式、输送带式、吊篮式螺旋式流化床式斜槽式、一段带式、两段带式、往复振动式1.平板式卧式、立式2.回转式3.钢带式1.制冷剂接触式液氮、液态CO2、R122.载冷剂接触式3.食品冷冻工艺控制点1.冻结速率的选择一般认为，速冻食品的质量高于缓冻食品。至于多大的冷冻速率才是速冻，目前尚没有统一的概念，实际应用中多以食品类型或设备性能划分、冻结的速率与冻结的方法、食品物料的种类、大小、包装情况等许多因素有关。一般认为冻结食品的物料从常温冻到中心温度低于-18℃。，果蔬类不超过30min、肉食类不超过6h为速冻。2.冻藏的温度与冻藏的时间冻藏温度的选择主要考虑食品物料的品质和经济成本。温度：-10℃以下抑制微生物的生长繁殖-18℃以下控制酶反应大多数食品的冻藏温度都在-18℃成本：减少冻藏过程中冷库温度的波动进出口设有缓冲间每次食品进出量不能太大冻藏时间冻藏时间与食品物料的种类、冻藏温度有关。TTT的计算确定食品物料贮藏期限。TTT：指时间-温度-品质耐性，表示相对于品质的允许时间与温度的程度。用以衡量在冷链中食品的品质变化，并可根据不同环节及条件下冻藏食品品质的下降情况，确定食品在整个冷链中的贮藏期限。4.食品在冻结过程中的变化1.体积发生变化2.水分重新分布3.机械损伤4.非水相组分被冻结5.食品在冻藏过程中的变化1.重结晶2.冻干害3.脂类的氧化与降解4.蛋白质溶解性下降5.其他变化，如食品的风味、色泽等五.解冻1.空气解冻2.水或盐水解冻3.冰块解冻4.板式加热解冻5.微波解冻6.高压静电解冻六.食品冷冻技术进展1.超声波冷冻技术超声波冷冻技术是将功率超声技术和食品冷冻相互藕合，利用超声波作用改善食品冷冻过程。其潜在的优势在于超声可以强化冷冻过程传热，促进食品冷冻过程冰结晶，改善食品品质等方面。超声波作用引发的各种效应，能使边界层减薄，接触面积增大传热阻滞减弱，有利于提供传热速率，强化传热过称。另外，超声波技术不需要添加任何添加剂改善食品品质，符合现代食品工业发展绿色食品的方向。2.高压食品冷冻技术在不同压力环境中，相变形成的冰晶密度不同。在大气压下水冷冻形成的冰晶，即Ⅰ型冰晶，其密度低于液态水的密度；儿水在高压冷冻时，可以形成密度比水大Ⅱ-Ⅴ型冰晶结晶构造也复杂。高压食品冷冻技术利用压力的改变控制食品中的水的相变行为在高压条件下（200-400MPa），将食品冷却到一定的温度此时水仍不结冰，然后迅速解除压力在食品内部形成粒度小儿均匀的冰晶体，而且冰晶体积不会膨胀能够减少对食品组织内部的损伤获得能保持食品原有品质的冷冻食品。3.冰核细菌和生物冷冻蛋白技术生物冷冻蛋白单体加速冰核形成的能力(冰核活性)低，当其形成多聚体后，则具有很强的冰核活性，这种蛋白多聚体可以作为水分子冷冻结晶的模板，在略低于0℃的较高冷冻温度下诱发和加速水的冷冻过程。能产生这种生物冷冻蛋白的细菌被称为冰核细菌．常见的冰核细菌包括丁香假单胞菌属、欧文氏菌属、黄单胞菌属。采取在食品物料中直接添加胞外生物冷冻蛋白聚体取代添加冰核细菌的方法在食品冷冻方面也取得了较好的成效。有研究表明，细菌胞外冰蛋向的活性比整个冰核细胞更高．而且所获得的冰晶体变成了有序的纤维状薄片结构。有效改善了质地和提高了冷冻效率㈣。Zasypkin和Lee[蛔利用Pantoeaananas的胞外冰核冷冻蔗糖液和乳浊液中，也证明了胞外冰核能够提高核温．缩短冻结时间和改善冰晶结构。4.CAS冻结系统和冰温技术CAS(CellAliveSystem)是一种与以往的冻结系统不同的新型冻结系统。食品在CAS中即使冻结，细胞也不至坏死，解冻后其鲜度可最大限度回复到冻结前的状态。CAS冻结系统是由动磁场与静磁场组合．从壁面释放出微小的能量．使食品中的水分子呈细小且均一化状态，然后将食品从过冷却状态立即降温到一230C以下而被冻结。由于最大限度抑制了冻晶膨胀，食品的细胞组织不被破坏，解冻后能回复到食品刚制作时的色、香、味和鲜度。且无液汁流失现象，口感和保水性都得到较好保持。七.食品冷冻技术的展望冷冻食品符合“绿色食品”、“方便食品”、“保健食品”的三大食品发展趋势，冷冻食品行业发展势头良好。但是，与冷冻食品相关的理论和新发展的冷冻食品技术还需不断完善。在冷冻理论方面，能够准确描述冷冻传热和冰晶成核生长的模型尚未建立，食品冷冻工艺的确定还需借助于经验。新型冷冻技术要广泛应用于生产实际还需解决理论与实际问题，例如，超声食品冷冻技术还需深入探讨存在于复杂溶液体系中的水转变为冰晶的过程中超声的作用机理；高压食品冷冻技术还需解决高压作用对食品营养物质(特别是蛋白质)可能存在的影响；而冰核细菌和生物冷冻蛋白在食品物料中残留影响及其消除方法还得进一步研究。当然，随着冷冻食品产量和种类的日益增大。相关科学技术的不断进步，冷冻食品理论和技术必将有长足发展。