第一章低温处理食品

第一章食品低温处理和保藏教学目的和要求掌握低温对微生物及酶的影响掌握冻结速度与冰晶体关系，贮藏时间、贮藏温度与品质关系了解干耗产生的原因及预防措施了解食品的冷藏和冻藏的技术管理，在此期间发生的变化教学重点和难点重点：低温对酶活性及微生物的影响影响食品冷却过程的因素食品冻结理论食品在冷藏和冻藏期间发生的变化难点：冷却过程中能量消耗，冷却速度和时间的计算食品冻结过程中能耗计算冷藏食品回热时空气状态在H-d图上的变化主要内容低温处理对微生物及酶活性的影响食品的冷却食品的冻结食品的冷藏和冻藏食品的回热和解冻第一节食品的低温处理和保藏概述食品低温保藏降低食品温度，并维持低温水平或冻结状态，以延缓或阻止食品的腐败变质，达到食品远途运输和短期或长期贮藏的目的的保藏方法。定义食品低温处理的目的保藏手段加工处理手段制成新产品使食品加工处理比较方便改善食品性状，提高食品的价值延长食品货架期食品低温保藏也称冷冻保藏，分为冷却贮藏和冻结贮藏。冷却贮藏T＞冻结点温度范围：-2℃～15℃短期或长期贮藏冻结贮藏T＜冻结点温度范围：-12℃～-30℃长期贮藏冷藏：将食品温度维持在恒定的某一冰点以上温度的保藏过程（0～4℃）冻藏：将食品温度维持在恒定的某一冰点以下温度的保藏过程（-15℃～-18℃）解冻：将食品温度由冰点以下温度提高到冰点以上的温度，并使冰变为水的过程回热：食品温度由冰点以上温度升温至室温以下的过程低温对酶及微生物的影响低温对酶活性的影响在一定温度范围内，酶活性随温度升高而升高，温度过高，酶即变性失活。可以用温度系数Q10来衡量酶活性因温度而发生的变化1210kkQK1----温度为t时，酶促反应的化学反应速率常数K2----温度为t+10℃时，酶促反应的化学反应速率常数在一定温度范围内，大多数酶的Q值为2-3，即温度每下降10℃，酶的活性就会削弱至原来的1/2～1/3。低温可抑制酶活性。食品加工中，为了将酶活性引起的不良变化降到最低，食品常经短时间热烫（预煮），将酶活性钝化，然后再进行处理。检验酶是否钝化的标准为：过氧化物酶是否残留活性低温对微生物的影响任何微生物都有一定的正常系列的温度范围，温度降低，其活动能力变微弱，当温度降低到微生物最低生长温度，微生物停止生长。温度降低到微生物最低生长温度以下，微生物死亡。微生物低温致死的原因温度下降，微生物细胞内酶活性降低，物质代谢反应速度降低，微生物生长繁殖下降酶的温度系数（Q10）值不同，破坏各生化反应一致性，破坏微生物新陈代谢细胞内原生质上升，胶体吸水性降低，蛋白质分散度改变，最后导致不可逆蛋白质凝固，破坏其物质代谢正常运行，严重损害细胞。食品冻结时，冰形成，•使细胞内原生质/胶体脱水，细胞内溶质浓度上升，使蛋白质变性•使微生物细胞受到机械性的破坏影响微生物低温致死的因素温度降温速度结合水分和过冷状态介质贮藏期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。18-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.影响微生物低温致死的因素2.降温速度冻结前，降温越快，微生物的死亡率越大。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被迅速破坏。冻结时，缓冻将导致大量微生物死亡，而速冻则相反。213.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。思考题食品冷冻的目的有哪些？影响微生物低温致死的因素有哪些？如何影响？第二节食品的冷却食品冷却即通过人工或自然的方法将食品由较高温度降至食品冻结点以上的某一温度的过程。冷却是食品冷藏前的阶段。食品冷却过程中的冷却速度和冷却终了温度是抑制食品本身的生化变化和微生物的生长繁殖，防止食品质量下降的决定性因素。影响食品冷却过程因素冷却介质性质二者之间温差及接触方式食品物料性状食品的厚度与物理性质（质量热容，热导率）冷却介质的相态物理性质冷却介质的运动状态和速度冷却介质与食品的温差二、冷却方法（一）固体物料的冷却接触冰（碎冰）冷却冷风（空气）冷却冷水冷却真空冷却表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○○○○○○○○○○○○○○○26（二）液体食品物料的冷却•特点—间接冷却•间歇式、连续式冷却方法的特点冷风冷却使用范围广，缺点，易干耗碎冰冷却简易，冷却效果好，可避免干耗冷水冷却冷却速度快缺点：产品易受微生物污染真空冷却（减压冷却）蔬菜快速冷却缺点：投资大，操作成本高干耗食品无包装或用可透蒸汽的保护膜包装时，用冷空气冷却时，食品除散热，还向外蒸发水分，使食品失水干缩，俗称冷却干耗。总体来说，干耗是一种不良现象。但肉类快速冷却时，内层水分不易向表面扩散，表层水很快蒸发，在肉表面形成一层坚质的干燥膜，防止微生物入侵繁殖，而且可减少干耗。思考题影响食品冷却过程的因素有哪些？第三节食品的冻结食品冻结即将食品的温度降低到食品冻结点以下的某一预定温度。一般要求食品的中心温度达到-15℃或以下，使食品中的大部分水分冻结成冰晶体。一、食品冻结的理论1、冻结点或冰点（freezingpoint)：冰晶开始出现的温度称之为冻结点。一般食品的冻结点为-0.6～－3℃。34（一）冻结点与冻结率拉乌尔（Raoult）稀溶液定律：与固态纯溶剂成平衡的稀溶液的凝固点Tf比相同压力下纯溶剂的凝固点T*f低，实验结果表明，凝固点降低的数值与稀溶液中所含溶质的数量成正比，即kf叫凝固点下降系数它与溶剂性质有关而与溶质性质无关。冻结点的降低，与其物质的浓度成正比，每增加1mol/L溶质，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。35Bff*ffmkTTT＝36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-0.6549.52、冻结率冻结率（结冰率）：食品冻结过程中，在某一温度时（冻结点与共晶点之间的任意温度）食品中的水分转化成冰晶体的量与同一温度时食品内所含水分和冰晶体的总量之比。其近似值可用下式计算：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3738表3-8一些食品的冻结率（%）温度/C食品-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-12.5-15-18肉类，禽类0-2552-6067-7372-7775-8077-8279-8480-8581-8682-8785-8987-9089-91鱼类0-450-6832-7745-82848587899091929395蛋类，菜类607884.5818990.591.592939494.59595.5乳456877828485.58788.589.590.59293.595西红柿3060707680828485.58788899091苹果,梨,土豆003245535862656870747880大豆，萝卜028505864.5687173757780.58384橙,柠檬,葡萄00203241485458.562.569727576葱，豌豆1050657175777980.58283.58687.589樱桃000203240475255.558636771第一阶段（二）冻结过程与冻结曲线第二阶段第三阶段第一阶段冻结曲线第一阶段：温度由食品初温降至食品冻结点，放出显热，此热量较少，降温速度快，曲线较陡。冻结曲线第二阶段第二阶段，温度由食品冻结点降至-5℃，大部分水变成冰，放出潜热，此热较多，降温速度慢，曲线平坦。冻结曲线第三阶段第三阶段，温度由-5℃降至终温，少量水冻结，水放热降温热较少，降温速度快，曲线较陡。液体温度降至冻结点时，液相与结晶相处于平稳，液体如想结晶，必须破坏这种平衡，必须使液相温度降到稍低于冻结点，造成液体过冷。过冷现象是水中有冰结晶生成的先决条件。结晶过程物质温度由冰点降至形成冰结晶临界温度，但尚未冻结的现象。（三）冰结晶条件及结晶过程结晶过程降温过程中，水的分子运动逐渐减慢，其逐渐趋向于形成近似结晶体的稳定性聚集体。温度继续降至冰晶形成时或在振动促进下，水就成冰并释放出潜热，使温度回升至水的冰点。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过冷临界温度或过冷温度。过冷温度总比冰点低结晶过程当温度回升至冰点后，只要液态水仍冻结，并放出潜热，冰水混合物温度＞0℃，只有全部水分都冻结（低熔共晶点？）后，温度才会继续下降。在降温过程中，食品组织内溶液浓度增加到一定程度后不再改变，水和它所溶解的盐类共同结晶并冻结成固体时的温度。食品的低熔共晶点为-55℃～-65℃。47温度\℃冻结时间/h冻结温度曲线和冻结水分量水在结晶过程中有两种现象发生：1、晶核形成；2、以晶核为中心晶体生长。随着温度降低，晶核生成数和晶体的成长有着各不相同的速度。结晶曲线当温度较高时，产生晶核数少，结晶成长速度较快，晶体产生速度＜晶体成长速度，此温度下形成少量的大型结晶。大量较小的冰晶玻璃体状态，形成极少量晶核，不存在成长。大量晶核及大小不一结晶食品成分复杂，其温度低于0℃才有冰晶产生。一般食品冻结点为－0.6℃～-3℃。大量形成冰结晶的温度范围称为冰结晶最大生成带。大多数食品的水分在-1℃～-5℃的温度范围内冻结。总结：1、过冷现象是水中有冰结晶生成的先决条件。2、水或水溶液结冰时，被称为“冰结晶之芽”的晶核的形成是必要条件。51（四）冻结膨胀当0℃的水变成同温度的冰时，其体积会增大到4℃时水的1.09倍，增大9%。食品冻结时表面水分首先冻结成冰，然后冰层逐渐向内部延伸。当内部的水分冻结膨胀时，会受到外部冻结层阻碍，于是产生内压，即冻结膨胀压。当外层受不了这样的内压时，就会破裂。在食品通过-1℃～-5℃冰结晶最大生成带时，冻结膨胀压升高到最大值。食品厚度大，含水率高，表面温度下降极快时易产生龟裂。（五）冻结速度评价食品的冻结速度对食品品质影响很大。冻结速度快，食品组织细胞内向细胞外转移的水分少。使细胞内尚处于原来状态的汁液迅速形成大量细小的冰结晶。冻结速度慢，则食品组织细胞内向细胞外转移的水分多。形成冰结晶多存在于细胞间隙，且颗粒大，细胞内的溶液浓缩。对冻结食品而言，大粒冰结晶和浓缩引起的危害都很大，因此快速冻结是保证冻结食品质量的重要因素。快速冻结优点•食品冻结后形成的冰晶体颗粒小，对食品组织破坏性小•组织细胞内水分向外转移少，对细胞内汁液的浓缩程度较小•温度迅速降低至微生物的最低生长温度下，阻止微生物，酶活性，提高食品稳定性一般冻结时通过冰结晶最大生成带的时间在30min内就认为达到速冻要求。吹风冻结装置平板冻结装置低温液体冻结装置超低温液体冻结装置二、食品冻结装置吹风冻结装置平板冻结装置思考题名词：冻结点、冻结率、低熔共晶点、过冷现象、冰结晶最大生成带等结晶生长曲线----不同的结晶条件下形成的冰晶的形状及数量如何，冰晶如何分布。结晶过程第四节食品的冷藏和冻藏冷藏：将经过冷却的食品放在高于食品冻结点的某一合适温度下贮藏。冷藏温度一般为-2～15℃，而-1～