第四章 食品的冷加工原理与冷冻保藏技术

第三章食品的低温处理与保藏食品冷冻保藏的基本原理食品的冷却与冷藏食品的冻结与冻藏食品的回热与解冻参考书目食品工业制冷技术食品冷冻工艺学肉类食品工艺学水产品冷藏加工冷藏和冻藏工程技术各种食品类、制冷类的期刊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，出现预制冷冻制品、耐热复合塑料薄膜包装袋和高质快速解冻复原加热设备，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的基本原理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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降温速度微生物按生长温度分类最低温度℃最适温度℃最高温度℃嗜冷微生物-7~515~2025~30嗜温微生物10~1530~4040~50嗜热微生物30~4550~6575~80表3-1：部分微生物生长和产生毒素的最低温度生长产毒素肉毒杆菌10.010.0肉毒杆菌10.010.0肉毒杆菌---10.0肉毒杆菌3.03.0梭状荚膜产气杆菌1520---金黄色葡萄球菌6.76.7食物中毒性微生物沙门氏杆菌6.7不产外毒素埃希氏大肠杆菌3~5不产外毒素产气杆菌0不产外毒素大肠杆菌类3~5不产外毒素粪便指示剂微生物肠球菌0不产外毒素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。二、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第二节食品的冷却冷却的目的冷却的方法冷却过程的冷耗量冷却速度与冷却时间（自学）气调贮藏一、冷却的目的植物性食品的冷藏保鲜肉类冻结前的预冷分割肉的冷藏销售水产品的冷藏保鲜表3-2鳕鱼死后僵直随温度的变化鱼体温度（℃）35151051僵直开始时间3~10min2h4h16h35h僵直持续时间30~40min10~24h36h48~60h72~96h鱼肌肉组织在自溶作用时主要的生化反应：（C6H10O5）n+nH2O→2n（C3H6O3）+58.061cal肌酸~P+ADP→ATP+肌酸ATP→ADP+Pi+7000cal这些反应产生的大量热量可使鱼体温度上升2~10℃，如不及时冷却，就会促进酶的分解作用和微生物的繁殖。二、冷却的方法固体物料的冷却冷风冷却冷水冷却碎冰冷却真空冷却液体物料的冷却其它表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○○○○○○○○○○○○○○○1、冷风冷却用于果蔬类的高温库房肉类的冷风冷却装置隧道式冷却装置2、冷水冷却浸入式喷雾式淋水式优缺点3、碎冰冷却特点冰的种类操作要点适用4、真空冷却原理构造示意操作特点5、液体食品物料的冷却特点—间接冷却冷却介质冷却器：间歇式、连续式6、其它冷却方法接触冷却辐射冷却低温学接触冷却三、冷却过程的冷耗量食品冷却过程中总的冷耗量，即由制冷装置所带走的总热负荷QT：QT=QF+QVQF：冷却食品的冷耗量；QV：其它各种冷耗量，如外界传入的热量，外界空气进入造成的水蒸气结霜潜热，风机、泵、传送带电机及照明灯产生的热量等。食品的冷耗量：QF=QS+QL+QC+QP+QWQS：显热；QL：脂肪的凝固潜热；QC：生化反应热；QP：包装物冷耗量；QW：水蒸气结霜潜热；食品的显热：QS=GCO（TI－TF）G：食品重量；CO：食品的平均比热；TI：冷却食品的初温；TF：冷却食品的终温。四、冷却速度与冷却时间自学。理论基础：传热。方式：按照食品的形状和冷却装置的形式，分别研究平板状食品、圆柱状食品和球状食品的传热过程，从而计算食品的冷却速度和冷却时间。五、冷藏中的变化及技术管理由于原料性质不同，组成成分不同，冷藏前的加工工艺不同，食品在冷藏时所发生的变化也不尽相同。除了肉类在冷藏过程中的成熟作用外，其它所有变化均会使食品的品质下降。采取一定的措施可以减缓变化速度（控制温度和湿度，采用合适的包装，采用冷藏结合气调储藏等）。1、冷藏时的变化水分蒸发冷害串味生理作用脂肪哈败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。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（2）冷害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。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。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。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普通淀粉由20%直链淀粉和80%支链淀粉构成，以微晶形式存在（-淀粉）。-淀粉在较高温度下，在水中溶胀形成均匀糊状溶液（-淀粉），称为糊化。糊化作用实质上是淀粉分子间的氢键断开，水分子与淀粉形成氢键，形成胶体溶液。经过热加工食品中的淀粉以-淀粉的形式存在。在接近0℃的低温范围中，糊化了的-淀粉分子又自动排列成序，形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子，称为淀粉的化，或淀粉的老化。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。水分含量在30～60%的淀粉最容易老化，含水量在10%以下的干燥状态及在大量水中的淀粉不易老化。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。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。（7）微生物增殖2、冷藏技术管理冷藏温度冷藏间相对湿度冷藏间空气流速贮藏温度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。空气相对湿度若湿度过高，食品表面就会有水分冷凝，不仅容易发霉也容易腐烂。若湿度过低，则食品因水分迅速蒸发而发生萎蔫。冷藏时适宜的湿度：水果，85-90%蔬菜，90-95%坚果，70%干燥制品，＜50%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。第三节食品的冻结冻结点与冻结率冻结曲线冻结时放出的热量冻结速度冻结时间冻结方法简介冻结与冻藏时的变化及技术管理一、冻结点与冻结率冻结点：冰晶开始出现的温度食品冻结的实质是其中水分的冻结食品中的水分并非纯水Raoult稀溶液定律：ΔTf=KfbB，Kf为与溶剂有关的常数，水为1.86。即质量摩尔浓度每增加1mol/kg，冻结点就会下降1.86℃。因此食品物料要降到0℃以下才产生冰晶。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℃。冻结率：冻结终了时食品内水分的冻结量（%），又称结冰率K=100（1－TD/TF）TD和