食品工艺学-第四章-食品冷冻.

第四章食品冷冻组长：李云捷成员：蒋加树、章翔、宋萍、陶蕊娟、余磊、陶文东、杨志强、任梦影11食品第四章食品冷冻第一节食品冷冻保藏原理第二节食品的冷却和冷藏第三节低温气调贮藏第四节食品的冻结和冻藏第五节冻制品的包装和贮藏参考书目食品工艺学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、制冷类的期刊概述冷冻食品和冷却食品冷冻和冷却食品的特点低温保藏食品的历史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。第一节食品冷冻保藏原理概述低温对反应速度的影响低温对微生物的影响低温对酶活性的影响概述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、低温对反映速度的影响温度是物质分子或原子运动能量的度量，当物质中热量被去除后，物质的动能便减少，其组成物质的分子运动变缓。由于物质生化和化学反应速度主要取决于反应物质分子的碰撞速度，因此，反应速度取决于温度。反应速率随温度的变化可用温度系数Q10表示：许多化学和生物反应中，Q10值在2和3之间。在广泛的温度范围内，Q10值是有变化的。产品的稳定性并不随温度的降低而增加，比如面包，其新鲜度在8℃以上随温度的下降迅速下降，这主要是由于淀粉老化的结果。1010kQk二、低温对微生物的影响(一)低温与微生物的关系A、任何微生物都有一定的正常生长和繁殖的温度范围。温度越低，它们的活动能力也越弱。故降温就能减缓微生物生长和繁殖的速度。温度降低到最低生长点时，它们就停止生长并出现死亡。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。二、低温对微生物的影响B、大多数食物的致毒性微生物类和粪便污染性菌都属于嗜温菌类。通常食物致毒性菌在温度低于5℃的环境中即不易生长，而且不产生毒素；毒素一旦产生后，是不能用降低温度来使之失去活性的。C、微生物菌落能在冷藏期间繁殖的，大多数属于嗜冷性菌类。大多数动物性食品的嗜冷菌主要是好氧性的。大多数蔬菜的嗜冷菌为细菌和霉菌，水果则是霉菌和酵母。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。这种微生物对低温的适应性可以从微生物生长时出现的滞后期缩短的情况加以判断。微生物类型温度℃最低最适最高嗜冷微生物-7~515~2025~30嗜温微生物10~1530~4040~50嗜热微生物30~4550~6075~80微生物按生长温度分类部分微生物生长和产生毒素的最低温度微生物最低生长温度℃产毒素最低温度℃食物中毒性微生物肉毒杆菌A10.010.0肉毒杆菌B肉毒杆菌C---肉毒杆菌D3.03.0梭状荚膜产气杆菌15~20---金黄色葡萄球菌6.76.7沙门氏杆菌6.7不产外毒素粪便指示剂微生物埃希氏大肠杆菌3~5产气杆菌0大肠杆菌类3~5肠球菌0（二）低温导致微生物活力减弱和死亡的原因。微生物的生长繁殖是酶活动下物质代谢的结果。1、降温时，由于各种生化反应的温度系数不同，破坏了各种反应原来的协调一致性，影响了微生物的生活机能。2、温度下降时细胞内原生质黏度增加，胶体吸水性下降，蛋白质分散度改变，还可能导致蛋白质变性，破坏正常代谢。3、冷冻时介质中冰晶体的形成会促使细胞内原生质或胶体脱水。同时冰晶体的形成还会使细胞遭受机械性破坏。（三）影响微生物低温致死的因素。（1）温度的高低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的菌逐渐增长，但最后也会导致食品变质。-8~-12℃，尤其-2~-5℃（冻结温度）：此时微生物的活动就会受到抑制或几乎全部死亡。-20~-25℃：微生物的死亡比-8~-12℃时缓慢；当温度急剧下降到-20~-30℃时，所有生化变化和胶体变性几乎停顿，以致细胞能在较长时间内保持其生命力。（2）降温速度冻结前，降温越快，微生物的死亡率越大。冻结时，缓冻将导致大量微生物死亡，而速冻则相反（缓慢冻结对微生物影响大同时对品质也影响大）。（3）结合状态和过冷状态急冷时，如果水分能迅速转化成过冷状态，避免结晶，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，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。环境中的pH值对微生物主要作用在于：引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收；影响代谢过程中酶的活性；改变生长环境中营养物质的可给性以及有害物质的毒性。在高渗溶液中，水将通过细胞膜从低浓度的细胞内进入细胞周围的溶液中，造成细胞脱水而引起质壁分离，使细胞不能生长甚至死亡。相反。。。。(5)贮期低温贮藏时微生物一般总是随着贮存期的增加而有所减少；但贮藏温度越低，减少的量越少，甚至没有减少；贮藏初期微生物减少的量最大，其后死亡率下降。（6）交替冻结和解冻理论上讲会加速微生物的死亡，但实际效果并不显著。三、低温对酶活性的影响温度对酶的活性有很大影响，大多数酶的适应活动温度为30~40℃。高温可使酶蛋白变性、酶钝化，低温可抑制酶的活性，但不使其钝化。大多数酶活性化学反应的Q10值为2~3。虽然有些酶类（脱氢酶)，在冻结中受到强烈抑制，但大量的酶类即使在冻结的基质中仍然继续活动，例如转化酶、脂酶、脂肪氧化酶，甚至在极低温状态下还能保持轻微活性。如某些脂酶在-29℃时还能产生游离脂肪酸。低温对酶活性的影响温度越低和贮藏期越长的规律并不是对所有原料都适用。有些原料会产生生理性伤害，如马铃薯、香蕉、黄瓜等。由于冷冻或冷藏不能破坏酶的活性，冻制品解冻后酶将重新活跃，使食品变质。有些速冻制品为了将冷冻、冻藏和解冻过程中食品内不良变化降低到最低限度，会采用先预煮，破坏酶活性，然后再冻制。第二节食品的冷却和冷藏一、概述二、食品的冷却三、食品的冷藏一、概述基本概念：食品的冷却是将食品或食品原料从天然的常温或者高温状态，经过一定的工艺处理降低到适合后续加工或者贮藏的温度冷藏是将食品的品温降低到接近冰点，而不冻结的一种食品保藏方法。冷藏温度一般为-2~15℃，而4~8℃则为常用的冷藏温度。此冷藏温度的冷库通常称为高温库。若冷藏适当，在一定的贮藏期内，对食品的风味、质地、营养价值等不良影响很小。比其他保藏加工手段如热处理、干藏等带来的不良影响小得多。对大多数食品来说，冷藏实际上是一种效果比较弱的保藏技术。易腐食品如成熟番茄的贮藏期为7~10天，耐藏食品的可长达6~8个月。有些热带和亚热带水果及部分蔬菜如果在它们的冰点以上3-10℃内储藏，会发生冷害。面包在低温下会老化。冷藏制品是否能成功地推向消费者除了本身质量以外，最重要的是冷藏链是否完善。一、食品的冷却（一）冷却的方法（二）食品冷却时的冷耗量（一）冷却的方法（一）冷却方法食品常用的冷却方法有冷风冷却、冷水冷却、接触冰冷却、真空冷却等，人们根据食品的种类及冷却要求的不同，选择其适用的冷却方法。（1）接触冰冷却这种冷却效果是靠冰的融解潜热。用冰直接接触从产品中取走热量，冷却速度快，融冰还可一直使产品表面保持湿润。这种方法经常用于冷却鱼、叶类蔬菜和水果食品冷却的速度取决于食品的种类和大小、冷却前食品的原始温度、冰块和食品的比例以及冰块的大小。冷却时的用冰量可以根据食品放热量进行推算。食品的原始温度、气候状况、运输距离、冷却方法，以及对食品质量的要求等在确定用冰量时都是必须考虑的因素。（2）空气冷却法降温后的冷空气作为冷却介质流经食品时吸取其热量。在应用空气冷却时，主要的空气参数是温度、速度和相对湿度。温度视食品的具体要求而定。相对湿度因种类、是否有包装而异。在食品无包装的情况下，因为存在干耗问题，空气的相对湿度应当尽可能高。风速一般1.5~5.0m/s。空气冷却法中的热交换速率是随着风速的提高而增加的，但动力消耗也与风速成正比，所以高风速所需要的动力明显增加。但厚的产品因为有较高的占控制地位的内部热阻，所以冷却时单纯强调提高风速未见得能奏效，故一般风速不大于2-3米/秒。空气冷却一般适合于冷却果蔬、肉及其制品、蛋品、脂肪、乳制品、冷饮半制品及糖果等。为了抑制霉菌，必要时冷却前或冷却时可在设施中进行果蔬烟熏。冷空气降温方法机械制冷冰冷（3）水冷法冷水冷却是通过低温水将需要冷却的食品冷却到指定温度的方法。冷水冷却比空气冷却有一些重要的优点，如避免干耗，冷却速度快得多，需要的空间减少，对于某些产品，成品质量较好。但是大多数产品不允许用冷水冷却，因为外观会受到损害，同时冷却以后难以储藏。冷水冷却通常用于禽类、鱼类、某些水果和蔬菜。冷却水中的微生物可以通过加杀菌剂如含氧化合物的方法进行控制。（4）真空冷却真空冷却的依据是水在低压下蒸发时要吸取汽化潜热（约2520kJ/kg），并以水蒸汽状态，按质量传递方式转移此热量的，所蒸发的水可以是食品本身的水分，或者是事先加进去的。真空冷却主要用于叶类蔬菜和蘑菇。消毒牛奶和烹调后的土豆丁的瞬间冷却也要靠真空冷却。这种方法是目前所有冷却方法中最迅速的。（二）食品冷却时的冷耗量如果食品内无热源存在，周围介质的温度稳定不变，物体内各点的温度相同，即它们处于简单冷却的情况下，冷耗量的计算如下：Q=mc（T初-T终）Q——冷却过程中食品的散热量或冷耗量（千焦）m——被冷却食品的质量（千克）c——冻结点以上食品的比热（千焦/千克，K）T初——冷却开始时食品的初温（K）T终——冷却完成时食品的终温（K）食品内热源存在：生化反应热呼吸热还在考虑的因素：冷却率因素安全系数如果食品预处理数量很大，呼吸热的影响也随之增加，此时估算冷耗量时就应该将呼吸热考虑在内。计算式如下：Q呼=mXQHXtQ呼-----果蔬呼吸时总散热量或生化反映热（kJ)m----开始冷却时食品的质量（kg)QH---