第四章 食品冷加工原理与冷冻保藏技术

第四章食品低温保藏学习目标掌握低温对酶活性的影响，掌握影响微生物低温下活性降低的因素。掌握食品在冷藏过程中发生的变化及冷藏食品回热的目的。掌握冷冻食品加工前的原料选择和预处理方法、常用包装材料的性质及常用的解冻处理方法。了解冷冻干燥的原理及冻干食品的干燥工艺处理。掌握冷藏库围护及冷藏库中设备的工作原理。掌握冷藏运输设备、冷藏销售设备的类型及特点。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。第一节低温防腐的基本原理低温对酶活性的影响酶的活性和温度的关系低温能降低酶的活性，但不能使酶完全失活，在长期的冷藏过程中，酶的作用仍可引起食品的变质。温度降至－18℃才能有效抑制酶活，但温度回升后，活性会重新恢复，甚至更高。酶的最适温度：一般40-50℃，继续加热，活性下降，一般加至热100℃以上，大部分酶活性丧失，但少部分耐热酶依然能保持活性。酶的活性与温度的关系常用温度系数Q10来衡量：Q10表示温度每升高（或降低10℃）时反应速度所增加（或降低）的倍数。食品中Q10大约为2-3，即温度每降低10℃，酶活降低至原来的1/3或1/2。低温对微生物的影响任何微生物都有其适宜的生长活动温度范围。温度越低，它们的生长与繁殖速率也越低。当温度处于其最低生长温度时，绝大多数微生物的新陈代谢已减弱到极低的程度，呈休眠状态。微生物对低温有较强的抵抗力，孢子对低温的抵抗力更强。低温下死亡速度比在高温下缓慢得多。微生物对低温的抵抗力因菌种、菌龄、培养基、污染量和冻结等条件而有所不同。长期处于低温中的微生物能产生新的适应性，二、低温与微生物的关系降低温度可以减缓微生物生长和繁殖的速度。不同微生物对低温的敏感性不同。低温并不能全部杀死微生物。微生物具有一定的低温适应性。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。在低温贮藏的实际应用中，嗜温菌、嗜冷菌是最主要的。对于引起食品腐败和食物致毒的嗜温菌，在低于3℃情况下即不产生毒素，个别菌种例外。对于嗜冷菌，一般在－10～－12℃时停止生长。最低生长温度：细菌为－5～－10℃；酵母为－10～－12℃；霉菌为－15～－18℃。－18℃以下即可长期贮藏冻结食品。在实际工作中，不能指望利用冻结低温对污染食品进行杀菌。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少能适应低温的菌种所得的结果。2.低温导致微生物活力减弱和死亡的原因微生物代谢失调——酶活力下降细胞内原生质稠度增加冰晶体引起的机械伤害3.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。-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.低温对芽孢的活力影响较小。（2）降温速度冻结前，降温越快，微生物的死亡率越大。冻结时，降温速率越慢，形成的冰结晶越大。缓冻将导致大量微生物死亡，而速冻则相反。（3）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。（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。低温对其它的变质因素的影响引起食品变质的原因:油脂的酸败，油脂本身黏度增加，出现“哈喇”味。维生素C被氧化；番茄色素氧化；胡萝卜色素类氧化等.无论是细菌、霉菌、酵母菌等微生物引起的食品变质，还是由酶引起的变质以及其他因素引起的变质，在低温的环境下，可以延缓、减弱它们的作用。低温并不能完全抑制它们的作用，即使在冻结点以下的低温，食品进行长期储藏，其质量仍然有所下降。注意：低温出现淀粉的老化（不溶性的淀粉分子）现象（2~4℃）。冷藏是将食品在略高于冻结点的温度下贮藏，一般冷藏温度在-2~15℃，以4~8℃最为常用。冷藏是最方便、最经济、对食品品质影响最小的贮藏方法。但贮藏期较短，一般为几天到数周。食品冷藏的基本工艺：预冷（冷却）冷藏第二节食品的冷藏冷却对象植物性食品短期储藏的动物性食品冷却食品的温度范围一般：0~15℃冷却肉：4℃鱼类：0℃果蔬类：品种较多，差别较大柑橘1~2℃，苹果-1~1℃，香蕉12~16℃，黄瓜7~10℃，胡萝卜0℃，马铃薯3~10℃冷藏食品物料的选择和前处理对于冷藏的植物性食品物料的选择应特别注意原料的成熟度和新鲜度。成熟度愈低，贮藏寿命愈长；原料越新鲜，贮藏时间愈长。此外，冷藏的植物性食品物料还应无机械伤、无病虫害。同一批冷藏的食品物料的成熟度、个体大小等应尽量均匀一致。动物性食品物料一般应选择动物屠宰或捕获后的新鲜状态进行冷藏。植物性食品的前处理包括：挑选、去杂、分级和包装等。动物性食品物料在冷藏前需要清洗去除血污以及其他一些在捕获和屠宰过程中带来的污染物，同时降低原料中初始微生物数量，以延长贮藏期。预冷或冷却预冷是指在贮藏运输之前将食品冷却到冷藏温度，从而能及时地抑制食品中的微生物的生长繁殖和生化反应速度，以较好地保持原有产品品质，延长食品贮藏期的一种措施。冷却可以通过传导、对流、辐射或蒸发冷却来达到目的。冷却方式的选择主要取决于产品的类型，即液体食品、固体食品或半干半湿食品。固体食品的冷却空气冷却法冷水冷却法冰冷法真空冷却法固体食品的冷却空气冷却法自然通风冷却：将采收后的果蔬放在阴凉通风的地方，使产品所带的田间热散去。这种方法冷却的时间较长，而且难以达到产品所需要的预冷温度。强制通风冷却：让低温空气流经包装食品或未包装食品的表面，将产品散发的热量带走，达到冷却的目的。强制通风冷却可先用冰块或机械制冷使空气降温，然后冷风机将被冷却的空气从风道吹出，在冷却间或冷藏间中循环，吸收食品中的热量，促使其降温。空气冷却法的使用范围很广，常用于冷却果蔬、鲜蛋、乳品以及畜禽肉等冷藏、冻藏食品的预冷处理。冷水冷却法冷水冷却法：用冷水喷淋产品或将产品浸泡在冷却水（淡水或海水）中，使产品降温的一种冷却方式。冷却水的温度一般在0℃左右，冷却水的降温可采用机械制冷或碎冰降温。喷水冷却多用于鱼类、家禽，有时也用于水果、蔬菜和包装食品的冷却。冷却水可循环使用，必须加入少量次氯酸盐消毒。盐水用做冷却介质不宜和一般食品直接接触。用海水冷却鱼类，冷却速度快，鱼体冷却均匀，成本也可降低。冷水和冷空气相比有较高的传热系数，可以大大缩短冷却时间，而不会产生干耗，费用也低。适合采用水冷法冷却的蔬菜有甜瓜、甜玉米、胡萝卜冰冷法冰冷法：在装有蔬菜、水果、鱼、畜禽肉等的包装容器中直接放入冰块使产品降温的冷却方法。冰是比冷水更好的预冷介质。冰块冷却时食品温度不可能低于0℃。碎冰冷却法特别适宜于鱼类的冷却，它不仅能使鱼冷却、湿润、有光泽，而且不会发生干耗现象。①碎冰冷却(干式冷却)：该法要求在船舱底部和四周先添加碎冰，然后再一层冰一层鱼装舱，这样鱼体温度可降至1℃，一般可保鲜7-10天不变质。②水冰冷却(湿式冷却)：先将海水预冷到1.5℃，送入船舱或泡沫塑料箱中，再加入鱼和冰，要求冰完全将鱼浸没，用冰量一般是鱼与冰之比为2：l或3：1。水冰冷却法易于操作、用冰量少，冷却效果好，但鱼在冰水中浸泡时间过长，易引起色肉变软、变白，因此该法主要用于鱼类的临时保鲜。真空冷却法定义：真空冷却也叫减压冷却是把食品物料放在可以调节空气压力的密闭容器中，使产品表面的水分在真空负压下迅速蒸发，带走大量汽化潜热，从而使食品冷却。特点：降温冷却速度快、冷却均匀，30分钟内可以使蔬菜的温度从30℃左右降至0~5℃，而其他方法需要约30小时。适用范围：真空冷却法适用于叶菜类，对葱蒜类、花菜类、豆类和蘑菇类等也可应用，某些水果和甜玉米也可用此方法预冷。叶菜具有较大的表面积，实际操作中，只要减少产品总质量的1％，就能使叶菜温度下降6℃。作法：先将食品原料湿润，为蒸发提供较多的水分，再进行抽空冷却操作。缺点：食品干耗大、能耗大，设备投资和操作费用都较高。液体食品的冷却原理：大多数液体冷却系统采用热交换器，热量的传递通过热交换器两面的液体对流和金属壁的传导作用进行。热传递系数取决于对流和传导的大小。设备：应用于液体食品冷却的热交换器可以是板式的、套管式的、降膜(或表面)式的、刮板式的，或者是夹层式的盘管冷却器。最常见的类型是板框式的。在板框式热交换器的设计中，许多板片被堆集在框架上，板片之间保留一定的空间，由橡胶垫片进行流体的导流。被冷却的液体和冷媒分别流经相隔的板片，这类换热器热交换面积大和占地面积小，具有能量守恒或能量回收的特点，通过对冷、热流体不同流动过程的安排可以达到节省能量的目的表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○○○○○○○○○○○○○○○食品冷藏工艺传统冷藏法是用空气作为冷却介质来维持冷藏库的低温，在食品冷藏的过程中，冷空气以自然对流或强制对流的方式与食品接触。食品冷藏的工艺效果主要决定于储藏温度、空气湿度和空气流速等。储藏温度食品的储藏期是储藏温度的函数，在保证食品不至于冻结的情况下，冷藏温度越接近冻结温度则储藏期越长。有些食品对储藏温度持别敏感，如果温度高于或低于某一临界温度，常会有冷藏病害出现。冷藏室内温波动，会引起空气水分在食品表面凝结，并导致发霉。空气相对湿度及其流速冷藏室内空气既不宜过干也不宜过于潮湿。如果空气过于潮湿，低温的食品表面与高湿空气相遇，就会有水分冷凝在其表面上，导致食品容易发霉、腐烂。如空气的相对湿度过低，食品中水分又会迅速蒸发并出现萎缩。空气流速的确定原则是及时将食品所产生的热量带走，保证室内温度均匀分布，同时将冷藏食品脱水干耗现象降到最低程度。冷藏食品若覆有保护层，室内的相对湿度和空气流速则不再成为影响因素。冷藏技术管理（1）贮藏温度——重要因素冷藏温度应根据具体的原料来确定。冷藏温度越接近原料的冻结温度，贮藏期越长（香蕉、瓜类、马铃薯等在临界温度下有冷害的除外）。应严格控制冷藏室温度。温度波动会使空气中的水分冷凝在食品表面，导致发霉。34（2）空气相对湿度冷藏时适宜的湿度：水果，85-90%蔬菜，90-95%坚果，70%干燥制品，＜50%35（3）空气流速为了保证贮藏室内温度均匀，应保持最低速度的空气循环。空气流速越大，食品水分蒸发率越高。带包装的食品不受空气相对湿度和空气流速的影响。36二、食品在冷藏过程中的质量变化水分蒸发冷害生理作用移臭和串味肉的成熟寒冷收缩脂肪的氧化微生物的增殖水分蒸发食品在冷却冷藏过程中，食品表面的