食品保藏与加工原理第三章食品冷冻保藏.ppt

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1、 第三章 食品的低温处理和保藏 第一节 概述 : 一 .食品低温保藏的定义、原理和内容 : 1.定义 :食品低温保藏就是利用低温技术 将食品温度降低并维持食品在低温（冷 却或冻结）状态以阻止食品腐败变质， 延长食品保存期。 2.原理 : 冷藏 :生机原理（如气调保藏） 冷藏是在高于食品物料的冻结点的温度下进行 保藏，其温度范围一般为 2 15 ，而以 4 8 为常用的冷藏温度。 (如气调保藏：新鲜 果蔬保藏 ) 冻藏 :假死原理 冻藏是指食品物料在冻结的状态下进行的贮藏 . 其温度范围一般为 12 30 ，而以 18 23 为常用的冻藏温度，最常用的为 18 。 (速冻食品 ) 这两者都是通过

2、控制温度来实现保藏目的。 3.内容 : 食品冷却、冻结、冷藏和冻藏的方法。 食品在冷却、冻结、冷藏和冻藏的过 程中所发生的变化。 回热、解冻技术和解冻过程中食品所 发生的的变化 。 二 .发展和趋势 : 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 ， Jacob Perkins（ 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 ， David Boyle（ 美 ） 和 Carl Von Linde （ 德 ） 分别发明了

3、以 氨为介质的压缩式冷冻机 ， 当时主要用于制冰 。 1877年 ， Charles Tellier（ 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

4、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。 erkins的乙醚压缩制冷机 压缩机 吸气管 排气管 冷 凝 器 膨胀阀 蒸发器 水 制冰箱 蒸汽吸收式冷冻机 蒸汽压缩式冷冻机原理 冷 凝 器 蒸 发 器 高压高温区 低压低温区 膨胀阀 压缩机 等 温 等 压 等 压 等熵 等焓 1.简史 :

5、冷冻食品的形式，不断得到改进 ： 食品从大块 小块。 包装从大包装 小包装。 冻结方式的改进（即制冷设备的改进） : 由间接生产到连续生产。 制冷剂的改进 (冷源 )： 冷冻食品形成了一条冷链（冷链的形 成）： 2.趋势： 世界上三大食品：罐头、饮料和速冻食 品 冷冻食品的品质是第一位，其次是热加 工（罐头），最差是干藏食品 三 .食品保藏的目的： 防止和延缓食品的腐败与变质，增加食 品的贮存期。 冷藏：食品贮藏期一般为几小时十几 天，但 气调保藏时间长可以达到半年 以上。 冻藏：食品贮藏期一般为十几天几百 天，有时一年以上。 第二节 低温防腐的基本原理 冷藏 :生机原理 冻藏 :假死原理 一

6、 .低温对酶活性的影响 : Q10 （温度系数） =K2/K1=23 温度下降 酶的活性受到抑制 一般在（ 15 ）以下食品中酶的活性就会受到很大程度 的抑制。 采用前处理工艺使酶活性钝化 热烫或预煮， 主要是使过氧化酶钝化。 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 二 .低温对微生物的影响 : 1.低温和微生物的关系 :每一种微生物都有最适宜的生长温度。 嗜温菌和嗜冷菌 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 分类 最低温度举例 低温的作用 降温速度 微生物按生长温度分类 微生物类型 温度 最低

7、 最适 最高 嗜冷微生物 -75 1520 2530 嗜温微生物 1015 3040 4050 嗜热微生物 3045 5060 7580 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。 2.低温导致微生物活力减弱或死亡的原因： 微生物的生长繁殖是酶活动下物质代 谢的结果 温度下降 酶的活性下降 S降低 各种生化反应降低 微生物繁殖速度 下降 。 由于各种生化反应的 Q10不相同 ,当温度下 降 ,各种生化反应协调一致性被破坏

8、 , 导致微生物代谢下降 ,从而死亡加快 . 温度下降 ,导致蛋白质的变性，破坏其 物质代谢的正常运行。 冰晶体的机械作用。 3.影响微生物活力下降或死亡的因素 : 温度的高低：可以用冰点（冻结点）来作为分 界线。 降温速度： 结合水和过冷状态： 介质：高水分，低 PH 贮藏期： 交替解冻 ： 4.低温对病原菌的影响 肉毒杆菌 肠毒素的葡萄球菌：前处理 热烫或 预煮 冻制食品中病原菌的如何控制 a)前处理： b)杜绝生产各个环节和销售过程中一切 可能的污染源。如生产环境卫生 、原料 清洗、个人卫生等。 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

9、 生物 肉毒杆菌 A 10.0 10.0 肉毒杆菌 B 肉毒杆菌 C - 肉毒杆菌 D 3.0 3.0 梭状荚膜产气杆 菌 1520 - 金黄色葡萄球菌 6.7 6.7 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 35 产气杆菌 0 大肠杆菌类 35 肠球菌 0 第三节 低温保藏食品的工艺要求： 一 .分类 : 工艺过程 : 冷（却冷）藏：食品前处理 预冷 冷 却 冷藏 回热 温度范围为 -212 ，常用范围为 48 ， 一般在 0 以上。食品内的水分没有冻结， H2o(l) . 冻（结冻）藏：食品前处理 预冷 冷 却 冻结 冻藏 解冻 温度范围为 -12 - 25

10、 ，常用范围为 (- 18 - 23 )。食品内的水分为冻结状态， H2o(s) 。 半冻结贮藏（ -2-3 ） 二 .低温保藏与食品的适应性 : 1.冷（却冷）藏：多用于保藏有生命力的 食品（如新鲜果蔬），生机原理。 2.冻（结冻）藏：多用于保藏无生命力的 食品（如肉类、鱼类和果蔬加工制品 等），假死原理。 3.冷藏和冻藏的比较： 相同点：温度降低（通过控制温度来实现） 不同点： 冷藏 冻藏 保藏温度不同 : -212 -12-25 原理不同： 生机原理 假死原理 食品中水分存在状态不同： 液态 (l) 固态 (s) 适应性不同： 有生命力 无生命力 保藏时间不同： 短 长 (几小时十几天

11、) (十几天几百天 ) 采用包装材料不同： 透气性材料 不透气性材料 第四节 食品的冷藏 一 .食品的冷却 1.目的及要求 :P6 目的就是使食品温度降低到高于食品 冻结温度或冷藏温度的预定温度（即冷 却终了温度）。 要求快速的降温至冻结点温度 冷却速度：快速 最终冷却温度 2.影响食品冷却过程的因素： P7 冷却介质的相态 冷却介质运动的状态和流速 冷却介质与食品的温差 (T食 -T介 ) 冷却介质的物理性质（热容、热导率 等）。 食品的厚度与物理性质（热容、热导 率等）。 二 .冷却的方法 : 碎冰冷却法 ,冷风冷却法 ,冷却水冷却法 ,真空冷 却法 1.碎冰冷却法 :P9 冷却速度取决于

12、 : 食品的种类和大小； 食品的初温 (T初 )； 食品与冰块的比例； 冰块的大小。 缺点： 食品的污染严重； 用冰量大； 冰晶体形状不一，食品的组织细胞结 构易被刺破而破坏。 2.冷风冷却法： P9 自然对流 : 强制对流：低温空气和高温空气 不同原料 -终温是不同的 如何防止食品干缩现象（ P14)： 对于水分不高的食品，采用高速冷空气 对于水分高的食品，先包装后冷却 增加相对湿度 3.冷却水冷却法（液体冷却法） 冷却速度大，冷却后温度大于 0度，适用 包装后的食品。 未包装直接喷淋水： 造成水溶性物质损失 造成食品风味的改变 造成食品受到微生物污染 4.真空冷却法 在高真空度（ 755m

13、mg Hg)条件下， 原理 构造示意 操作 特点（ 生菜冷却曲线 ） 三 .影响冷却过程的因素： P7 1.食品体系的物理性质 比热和导热性 因为食品中含有可溶性物质 ,所以食品中 水的比热为 0.51.0 2.食品的几何形状 传热速度不同 3.食品的初温、冷中温和终温 4.食品冷却的介质的种类、相态、温度、 相对湿度和介质的流度以及相对运动状 态 四 .冷耗量的计算 :P7,P11 第五节 食品冻藏 一般生产工艺：新鲜原料 前处理 预 冷 冻结 冻藏 解冻 消费或加工 一 .冻制或冻结前对原料加工的工艺要求 : 1.选择适宜的原料品种 : 不同原料 -成分不同 -性质不同 -比热 不同 2.

14、合理的前处理工艺： 3.选择适宜的冻结方法 :速冻 4.选择好冻藏的条件 :-18-23 二 .食品的冻结过程 首先是水分下降到冻结点温度以下；然 后是食品中的水分大量结晶 ,形成冰晶体； 最后是食品继续下降温度至冻藏温度。 1.食品的冻结点 (冰点 )： 冻结点 (冰点 )是食品中水分开始结晶的温度 Tf:-1-4 。冰晶开始出现的温度 ,食品中的 水分并非纯水。 共晶点 (低温共熔点 ) ：一直降温到共晶点 (低温共熔点 ) 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. 7 71 .

15、6 葡萄 - 2. 2 81 .5 猪肉 - 2. 8 60 苹果 - 2 87 .9 鱼肉 - 0. 6 - 2 70 85 青豆 - 1. 1 73 .4 牛奶 - 0. 5 88 .6 橘子 - 2. 2 88 .1 蛋白 - 0. 45 89 香蕉 - 3. 4 75 .5 蛋黄 - 0. 65 49 .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

16、 TF分别为食品的冻结点及其冻结终了温度 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- 25 52- 60 67- 73 72- 77 75- 80 77- 82 79- 84 80- 85 81- 86 82- 87 85- 89 87- 90 89- 91 鱼类 0- 45 0- 68 32- 77 45- 82 84 85 87 89 90 91 92 93 95 蛋类 ， 菜类 60 78 84. 5 81 89 90. 5 91. 5 92 93

17、 94 94. 5 95 95. 5 乳 45 68 77 82 84 85. 5 87 88. 5 89. 5 90. 5 92 93. 5 95 西红柿 30 60 70 76 80 82 84 85. 5 87 88 89 90 91 苹果 , 梨 , 土豆 0 0 32 45 53 58 62 65 68 70 74 78 80 大豆 ， 萝卜 0 28 50 58 64. 5 68 71 73 75 77 80. 5 83 84 橙 , 柠檬 , 葡萄 0 0 20 32 41 48 54 58. 5 62. 5 69 72 75 76 葱 ， 豌豆 10 50 65 71 75 7

18、7 79 80. 5 82 83. 5 86 87. 5 89 樱桃 0 0 0 20 32 40 47 52 55. 5 58 63 67 71 2.冻结曲线 P23 冻结曲线 表示了冻结过程中温度随时间的 变化。 冻结过程（冷冻曲线的三个阶段）： 第一阶段 :AC 冷却期（初始阶段，从初 温到冰点） 第二阶段 :C-D 冻结期（中间阶段，此阶 段大部分水分陆续结成冰） 第三阶段 D-E 冻结后期（终了阶段，从 大部分水结成冰到预设的冻结终温） 冻结曲线 上图显示冻结期间不同深度食品层温度均 随时间的变化（属于非稳态传热） 冷冻曲线平坦段的长短与冷却介质的导热 性有关。在冷冻操作中，采用导热

19、快的冷 却介质，可以缩短中间阶段的曲线平坦段。 图中显示，在盐水中冻结曲线的平坦段要 明显短于在空气中。 3.过冷现象 (结晶条件 )：过冷现象，过冷 临界温度。 4.低共熔点 (共晶点 )和结合水 5.结晶曲线 (冻结曲线 ) 6.结冰率和最大冰晶体生成带 (区 ) 指 -1 -5 的温度范围，大部分食品在此温度范 围内约 80%的水分形成冰晶。 研究表明，食品冻结应以最快的速度通过最大冰 晶生成带。 7.冻结过程 冻结过程和冻结曲线 : AC冷却期 快速降温 ,破坏嗜冷菌生化反应或酶的协 调性 C-D冻结期 快速冻结 ,快速通过冰晶最大生成带 ,减小 机械作用 ,且冰晶体细小均匀 D-E冻

20、结后期 快速冻结 ,减低酶的活性 冻结过程中出现的现象 冰晶体的形成和分 布 )P27 存在不均匀现象 :水从高浓度到低浓度 ,溶质从 低浓度到高浓度 导致冻藏品和新鲜产品品质下降 果汁浓缩行不通的原因 : 浓度达不到保藏浓度 冰快中含有可溶性溶质 ,造成损耗 三 .食品冻结时的热力学性质的变 化 1.冻结食品的比热 2.冻结食品的热导率 3.冻结食品的热扩散率 4.冻结食品的比重 四 .食品在冻结过程中的冷耗 1.平均温度 2.总冷耗量 冷却期 冻结期 冻结后期 安全系数 五 .冻结对食品品质的影响 1.理论解释 :肉质损伤 由蛋白质的变性而引起 蛋白质的冻结变性学说 2.引起蛋白质冻结变性

21、的因素 : 冻结时的食品温度与维持时间 食品种类 ,新鲜度与形态 脂肪的存在 盐类 +2价盐影响大 甲醛 :存在于水产类，三甲胺分解成甲醛引起蛋白质变 性 水分 ,钙离子，气体等 冻结前处理 :加磷酸盐增强持水性 六 .冻结工艺条件的选择 : 1.冻结速度 :界面位移速度 冰晶体形成速度 2.影响冻结速度的因素 : 热推动力 总热阻 空气流速 食品厚度 系统几何特性 食品的成分 食品的结构 W/O， O/W 水包油型，连续相为水， 导热快 加入乳化剂 3、常用的速冻表示法 食品的中心温度在冰结晶最大生成带的 温度要求保留的时间不超过 30分钟就达 到了速冻要求。 在 1小时内，食品的厚度为 5

22、-20厘米， 温度由 0度下降到 -5度时所形成的冰晶体 大小。小于 70微米成为速冻。 界面位移速度 4、冻结工艺条件的选择 快速冻结工艺（速冻） -18 -23 为了抑制酶的活性，提高蛋白质的可逆 性和考虑设备条件 。 选择 -18 -23 的原因有三： 曲线在 -12 -25 时，蛋白质的 可逆性最大； 在 -15 以下，酶活性较好的受到抑 制； 低于 -23 ，虽说水大量结晶，但蛋 白质可逆性降低，且生产周期长、成本 上升，设备利用率低； 七 .冻结装置 1.吹风冻结装置（空气） 1）冷库 2）固定的吹风隧道 3）带推车的吹风隧道 4）直线式冻结器 5）螺旋式冻结器 垂直气流螺旋速冻装

23、置 制冷盘管 螺旋输送带 转筒 钢带冻结器 结构原理： （图 1） (图 2) 适用：未包装的鱼片、咖啡提取物、熟土豆 泥、汉堡牛排、各种调味汁和蔬菜泥。 主要要优点：连续运行；便于清洗和保持卫 生；能分段控制温度（如对于咖啡提取物 )； 干耗较少。 食品层应当薄一些 (常控制在 2025 mm) 喷淋盐水 (氯化钙或丙二醇 )的温度通常为 -35-40 产品只是一面接触金属表面 冻结时间约为 30 min 2）平板冻结器：广泛用于形状为扁平状且 厚度也有限制的小包装水产品和肉类制品。 第六节食品在冷藏和冻藏中的品 质变化 1.干耗 :温度差 2.冷害 :冰点以上 温度不是越低越好 不同品种，

24、种类， 温度也不同 3.串味（移臭） 4.后熟 一 .食品在冷藏中的变化 二 .食品在冻藏中的变化 1.重结晶 2.干耗和冻结烧 3.变色 三个 T的概念 脂肪氧化 含较多不饱和脂肪酸的脂肪组织在空气中易被氧化。 水产类最不稳定，禽类次之，畜类最稳定。畜类中，猪脂肪 最不稳定。 氧化变质的最初表现是产生不正常的气味，表面出现 黄色斑点；随着氧化的继续，脂肪整体发黄，发出强 烈的酸味，并可能产生有毒物质（丙二醛）。 干耗 干耗可造成很大的经济损失，如按出肉 率 40 kg/头， 250工作日 /年计，日处理 2000头猪的肉联厂，干耗以 3 %计算，年 损失肉重量达 600 T，相当于 15000头猪。 变色 脂肪组织因氧化而黄变 肉类因肌红蛋白的氧化而褐变 果蔬的酶促褐变 虾的酪氨酸氧化黑变 红色鱼皮因类胡萝卜素氧化而褪色 第七节食品的回热和解冻 一 .冷藏食品的回热 二 .冷藏食品的解冻 缓慢解冻危害是：在过程中，最后冻结的溶质 最先解冻，会产生盐析，使胶体变性 ;同时温度 越高，使微生物和酶生长复苏，协调性恢复， 容易导致食品腐败变质。 快速解冻的优点是：冰晶体溶解性快，微生 物作用时间少