第七章-冷冻食品

第七章冷冻食品冷冻食品分为冷却食品和冻结食品，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；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。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。冻结食品：是冻结后在低于冻结点的温度保藏的食品。冷却食品和冻结食品合称冷冻食品，分为各类生鲜冷冻食品、调理食品、冷冻饮品。调理食品是指以农产、畜禽、水产品等为主要原料，经前处理及配制加工后，采用速冻工艺，并在冻结状态下（产品中心温度在18摄氏度以下）储存、运输和销售的包装食品冷冻食品的特点易保藏；营养、方便、卫生；成本低一、食品低温保藏基本原理低温处理可抑制化学反应和酶反应、阻止微生物生长，因而能够延长食品的保藏时间。冷却食品：-2~15℃冻结食品：-12~-45℃(一)低温对酶活性的影响酶是生物机体组织内的一种具有催化特性的特殊蛋白质。酶是活性与温度有关，在一定的温度范围内(0~40℃)，酶的活性随温度上升而增大，但是酶也是一种蛋白质，其本身也会因温度过高而变性，失去其催化特性。在酶促反应中，这两个相反的影响是同时存在的，因此在某一温度时，酶促反应速度最大，这个温度就称为酶的最适温度。大多数酶是最适温度为30~40℃。当温度超过酶的最适温度时，酶的活性就开始受到破坏。当温度达到80~90℃时，几乎所有的酶的活性都遭受到破坏。酶的活性因温度而发生的变化常用温度系数Q10来衡量：Q10=K2/K1式中K1—温度为t时酶促反应的化学速率常数K2—温度为t+10℃时酶促反应是化学反应速率常数在一定的温度范围内，大多数酶的Q10值为2~3，也就是说温度每下降10℃，酶的活性就会削弱至原来的1/2~1/3。低温并不会破坏酶的活性，但可以在一定程度上抑制酶的活性。温度越低，对酶的活性的抑制作用越强。例如将食品的温度维持在-18℃以下，食品中酶的活性就会受到很大程度上的抑制，从而有效的延缓了食品的腐败变质的发生。然而，酶在低温下往往仍有部分活性，因而其催化作用仍在非常缓慢地进行。例如蛋白酶在-30℃下仍有微弱的活性，脂肪水解酶在-20℃仍能引起脂肪的缓慢水解。特别应该引起注意的是，食品在解冻时酶的活性将会重新活跃起来，加速食品的变质。为了将食品在冻结，冻藏和解冻过程中由于酶活性而引起的不良变化降低到最低温度，食品常经过短时间热烫(或预煮)，预先将酶的活性钝化，然后在冻结。热烫处理的程度应控制在恰好能够破坏食品中各种酶的活性。由于过氧化物酶是最耐热的酶，当过氧化物失活时，可以保证所以其他酶也受到破坏，因此常采用检验食品中过氧化物酶的残余活性的方法，来确定食品热烫处理的工艺条件。(二)低温对微生物的影响1.低温导致微生物活力降低和死亡的原因温度降低到微生物的最低生长温度时，微生物就会停止生长。许多嗜温菌和嗜冷菌的最低生长温度低于0℃，有的甚至可低达-8℃。温度降至微生物的最低生长温度以下，就会导致微生物死亡。不过在低温下，微生物的死亡速度比在高温下缓慢的多。冻结或冰冻介质容易促使微生物死亡，冻结导致大量的水分转变成冰晶体，对微生物有较大的破坏作用。例如微生物在-8℃的冰冻介质中死亡速率比在-8℃过冷介质中的死亡速率明显快得多。2.影响微生物低温致死的因素温度的高低温度在冰点左右或冰点以上，部分能适应低温的微生物会逐渐生长繁殖，最后也会导致食品变质。这是冷却贮藏的食品不耐久藏的原因。冻结温度对微生物的威胁性很大，尤其是-2~-5℃的温度对微生物的威胁性最大。温度下降到-20~-25℃时，微生物的死亡速度反而缓慢的多。因为温度低至-20~-25℃时，微生物细胞内的生化反应几乎完全停止。降温速度在冻结温度以上时，降温越快，微生物的死亡率也越大。这是因为在迅速降温过程中，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迅速破坏。食品冻结时的情况恰恰相反，缓冻会导致大量微生物死亡，而速冻则相反。因为缓冻时形成量少粒大的冰晶体，不仅对微生物细胞产生机械性破坏作用，还促使蛋白质变性。速冻时食品在对细胞威胁性最大的-2~-5℃的温度范围内停留的时间甚短，而且温度会迅速下降到-18℃以下，能及时终止微生物细胞内酶的反应和延缓胶质体的变性，故微生物的死亡率较低。一般来说，食品速冻过程中的微生物的死亡率仅为原菌数的50%左右。介质高水分和低PH的介质会加速微生物的死亡，而适当的糖、盐、蛋白质、脂肪等对微生物有保持作用。储藏时间微生物数量随储藏期增加而减少冷冻冻藏工艺：食品冻藏，就是采用缓冻或速冻方法先将食品冻结，而后再在能保持地食品冻结状态的温度下贮藏的保藏方法。常用贮温(-12～-23°C)而以-18°C最适用。它的冷库被称之低温库或冻库。任何冻制食品最后品质及其耐藏性决定于下列各种因素。①冻制用原料的成分和性质②冻制用原料的严格选用，处理和加工。③冻结方法④贮藏情况二、食品冻结的技术原理食品的冻结就是运用现代冻结技术(包括设备和工艺)在尽可能短的时间内，将食品的温度降低到食品冻结点以下的某一预定温度，使食品中的大部分水分形成冰晶体，以减少微生物活动和食品生化变化所必需的液态水分。1.速冻迅速冷冻使食物形成极小的冰晶,不严重损伤细胞组织,从而保存了食物的原汁与香味,且能保存较长时间2.食品冻结理论(一)冻结曲线在低温介质中，随着冻结的进行，食品的温度逐渐下降。冻结曲线表示了冻结过程中温度随时间的变化。曲线分三个阶段：第一阶段，食品的温度从初温降低至食品的冻结点，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。第二阶段，食品的温度从食品的冻结点降低至-5℃左右，这时食品中的大部分水结成冰，放出大量的潜热。整个冻结过程中食品的绝大部分热量在此阶段放出，因此食品在该阶段的降温速度慢，冻结曲线平坦。第三阶段，食品的温度从-5℃左右继续下降至终温，此时放出的热量一部分是由于冰的降温，另一部分是由于残余少量的水继续结冰。这一阶段的冻结曲线也比较陡峭。以冷盐水为传热介质的食品冻结速度快。食品在冻结过程中，同一时刻的温度始终是食品表面最低，越接近中心层越高。在食品的不同部位，食品温度下降的速度是不一样的。大多数食品的水分含量都比较高，而且大部分水分都在-1～-5℃的温度范围内冻结。这种大量形成冰结晶曲温度范围称为冰结晶最大生成带(二)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。食品物料要降到0℃以下才产生冰晶。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(%)K=100(1-TD/TF)TD和TF分别为食品的冻结点及其冻结终了温度结晶条件当液体温度降到冻结点时，液相与结晶相处于平衡状态。而要使液体转变为结晶体就必须破坏这种平衡状态，也就是必须使液相温度降至稍低于冻结点，造成液体的过冷。因此过冷现象是水中有冰结晶生成的先决条件。水在降温过程中开始形成稳定性晶核时的温度或在开始回升的最低温度称为过冷临界温度或过冷温度。过冷温度总是比冰点低，当温度回升到冰点后，只要液态水仍在不断地冻结，并放出潜热，水冰混合物的温度就不会低于0℃，只有全部水分都冻结后，其温度才会迅速下降。各种食品的过冷温度并不相同，如禽、肉、鱼为-4～5℃，牛奶为-5～6℃，蛋类为-11～13℃。冻结速度与冰晶大小的关系急速冷却和缓慢冷却两者通过最大冰结晶生成带的时间非常不同，越慢则时间越长，形成的结晶大而少；急速冻结，则食品细胞中的冰结晶小而多。3.影响速冻食品质量的关键因素1、冻结速度对面制品质量的影响冻结速度对食品组织中形成的冰晶大小的影响当快速冻结时使食品以最短的时间通过最大冰晶生成带，食品内的水分形成无数针状小冰晶均匀分布于食品的细胞内与细胞间隙中，采用慢速冻结，则使食品细胞间形成柱状或块粒状大冰晶。冻结速度对蛋白质变性影响食品在冻结过程中，蛋白质变性、淀粉老化等，均会降低冻结食品的质量。就速冻面制品而言，其蛋白质主要为面筋蛋白，它是高分子的亲水化合物，具有疏水基和亲水基。制作面团时，蛋白质胶体遇水，水分子与蛋白质的亲水基相互作用形成湿面筋，逐渐形成坚实的面筋网。这种水化作用不但在胶粒表面而且在蛋白质分子内进行。胶粒表面吸水量少，水分子则扩散到蛋白质分子中去，形成一定的渗透压，使其胶粒的吸水量增加，体积增大，因而具有特别的粘性及延展性。速冻后，结合水较难形成冰晶体。但是，若速冻过程较慢，结合水会结冰析出，蛋白质分子被冰晶挤压而发生位移，彼此之间接近，发生凝聚而沉淀，解冻后不能恢复到原来的胶体状态，破坏了产品的结构，失去了应有的风味。冻结速度对淀粉老化的影响淀粉在1~-1度时老化速率最快，如采用速冻，当温度低于-20度时淀粉分子间的水分快速冻结形成冰晶，阻碍了淀粉分子间的相互靠近，形成氢键，所以老化现象难于发生，而慢冻则会促进淀粉的老化。2、品温波动对速冻面制品质量的影响如果冻藏室空气温度波动幅度大而且频繁会致使冻结食品表面出现干燥现象，致使产品失重，表皮开裂或脱落，严重影响产品的外观和内在品质。3、卫生状况对速冻面制品质量的影响速冻食品并不能将微生物彻底杀死也不能使酶失活，一旦解冻或温度上升，微生物数量将急剧增加。此外，还有设备方面的因素，如有些厂家用冷藏库或冰柜代替速冻机进行冻结，完全不符合速冻要求，这并不是真正意义上的速冻食品，当然不会有好的品质。4.冻藏食品的贮存期对于已冻结的食品来说，冻藏温度越低，品质保持也越好。-18℃对于大部分冻结食品来讲是最经济的冻藏温度，在此温度下大部分冻结食品可作约一年的冻藏而不失去商品价值。我国目前对冻结食品采用的冻藏温度大多为-18℃。随着人们对食品质量的要求越来越高，近年来国际上冻结食品的冻藏温度逐渐趋向低温化，一般都是-25～-30℃，特别是冻结水产品的冻藏温度更低。美国学者认为冻结水产晶的冻藏温度应在-29℃以下。三.食品冷链食品冷链由冷冻加工、冷冻贮藏、冷藏运输及配送、冷冻销售四个方面构成。根据冷藏链中食品贮藏温度的不同，将食品冷藏链分为冷却食品的冷藏链（0℃~15℃）、冰鲜冷藏链（0℃以下至各自冻结点的范围内）、冻结食品冷藏链（-18℃）及超低温冷藏链（-45℃以下）等。（1）冷冻加工：包括肉禽类、鱼类和蛋类的冷却与冻结，以及在低温状态下的加工作业过程；也包括果蔬的预冷；各种速冻食品和奶制品的低温加工等。在这个环节上主要涉及冷链装备是冷却、冻结装置和速冻装置。（2）冷冻贮藏：包括食品的冷却储藏和冻结储藏，以及水果蔬菜等食品的气调贮藏，它是保证食品在储存和加工过程中的低温保鲜环境。在此环节主要涉及各类冷藏库/加工间、冷藏柜、冻结柜及家用冰箱等等。（3）冷藏运输：包括食品的中、长途运输及短途配送等物流环节的低温状态。它主要涉及铁路冷藏车、冷藏汽车、冷藏船、冷藏集装箱等低温运输工具。在冷藏运输过程中，温度波动是引起食品品质下降的主要原因之一，所以运输工具应具有良好的性能，在保持规定低温的同时，更要保持稳定的温度，远途运输尤其重要。（4）冷冻销售：包括各种冷链食品进入批发零售环节的冷冻储藏和销售，它由生产厂家、批发商和零售商共同完成。随着大中城市各类连锁超市的快速发展，各种连锁超市正在成为冷链食品的主要销售渠道，在这些零售终端中，大量使用了冷藏/冷冻陈列柜和储藏库，它们成为完整的食品冷链中不可或缺的重要环节。3.冷链的特点由于食品冷链是以保证易腐食品品质为目的，以保持低温环境为核心要求的供应链系统，所以它比一般常温物流系统的要求更高，也更加复杂。首先，比常温物流的建设投资要大很多，它是一个庞大的系统工程。其次，易腐食品的时效性要求冷链各环节具有更高的组织协调性。四食品在冻结时的变化食品在冻结过程中会发生各种各样的变化，如物理变化（体积、导热性、比热、干耗变化等）、化学变化（蛋白质变性、色变等）、细胞