第四章 食品的冷凍保藏

第四章食品的冷凍保藏第四章

食品的冷凍保藏參考書目概述

思考題第一節(jié)

食品低溫保藏的基本原理第二節(jié)

食品的冷卻第三節(jié)

食品的凍結(jié)第四節(jié)

食品的回熱與解凍參考書目食品工藝學（上冊）食品工業(yè)制冷技術食品冷凍工藝學肉類食品工藝學水產(chǎn)品冷藏加工冷藏和凍藏工程技術各種食品類、制冷類的期刊概述冷凍食品和冷卻食品

冷凍和冷卻食品的特點低溫保藏食品的歷史冷凍食品和冷卻食品冷凍食品又稱凍結(jié)食品，是凍結(jié)后在低于凍結(jié)點的溫度保藏的食品冷卻食品不需要凍結(jié)，是將食品的溫度降到接近凍結(jié)點，并在此溫度下保藏的食品冷凍食品和冷卻食品可按原料及消費形式分為果蔬類、水產(chǎn)類、肉禽蛋類、調(diào)理方便食品類這四大類。冷凍和冷卻食品的特點易保藏，廣泛用于肉、禽、水產(chǎn)、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生產(chǎn)、運輸和貯藏營養(yǎng)、方便、衛(wèi)生、經(jīng)濟市場需求量大，在發(fā)達國家占有重要的地位，在發(fā)展中國家發(fā)展迅速低溫保藏食品的歷史公元前一千多年，我國就有利用天然冰雪來貯藏食品的記載。凍結(jié)食品的產(chǎn)生起源于19世紀上半葉冷凍機的發(fā)明。1834年，JacobPerkins（英）發(fā)明了以乙醚為介質(zhì)的壓縮式冷凍機。1860年，Carre（法）發(fā)明以氨為介質(zhì)，以水為吸收劑的吸收式冷凍機。1872年，DavidBoyle（美）和CarlVonLinde（德）分別發(fā)明了以氨為介質(zhì)的壓縮式冷凍機，當時主要用于制冰。1877年，CharlesTellier（法）將氨-水吸收式冷凍機用于冷凍阿根廷的牛肉和新西蘭的羊肉并運輸?shù)椒▏?，這是食品冷凍的首次商業(yè)應用，也是冷凍食品的首度問世。20世紀初，美國建立了凍結(jié)食品廠。20世紀30年代，出現(xiàn)帶包裝的冷凍食品。二戰(zhàn)的軍需，極大地促進了美國凍結(jié)食品業(yè)的發(fā)展。戰(zhàn)后，冷凍技術和配套設備不斷改進，出現(xiàn)預制冷凍制品、耐熱復合塑料薄膜包裝袋和高質(zhì)快速解凍復原加熱設備，冷凍食品業(yè)成為方便食品和快餐業(yè)的支柱行業(yè)。20世紀60年代，發(fā)達國家構(gòu)成完整的冷藏鏈。冷凍食品進入超市。冷凍食品的品種迅猛增加。冷凍加工技術從整體凍結(jié)向小塊或顆粒凍結(jié)發(fā)展。我國在20世紀70年代，因外貿(mào)需要冷凍蔬菜，冷凍食品開始起步。80年代，家用冰箱和微波爐的普及，銷售用冰柜和冷藏柜的使用，推動了冷凍冷藏食品的發(fā)展；出現(xiàn)冷凍面點。90年代，冷鏈初步形成；品種增加，風味特色產(chǎn)品和各種菜式；生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)量大幅度增加。Ｐerkins的乙醚壓縮制冷機壓縮機吸氣管排氣管冷凝器膨脹閥蒸發(fā)器水制冰箱蒸汽吸收式冷凍機蒸汽壓縮式冷凍機原理冷凝器蒸發(fā)器高壓高溫區(qū)低壓低溫區(qū)膨脹閥壓縮機等溫等壓等壓等熵等焓第一節(jié)

食品低溫保藏的基本原理

概述低溫對微生物的影響低溫對酶活性的影響低溫對非酶作用的影響概述食品原料有動物性和植物性之分。食品的化學成分復雜且易變。食品因腐爛變質(zhì)造成的損失驚人。引起食品腐爛變質(zhì)的三個主要因素。一、低溫對微生物的影響

微生物對食品的破壞作用。微生物在食品中生長的主要條件：液態(tài)水分pH值營養(yǎng)物溫度

分類

最低溫度舉例

低溫的作用降溫速度

微生物類型溫度℃最低

最適

最高

嗜冷微生物-7~515~2025~30嗜溫微生物10~1530~4040~50嗜熱微生物30~4550~6075~80微生物按生長溫度分類部分微生物生長和產(chǎn)生毒素的最低溫度

微生物最低生長溫度℃產(chǎn)毒素最低溫度℃食物中毒性微生物肉毒桿菌A10.010.0肉毒桿菌B肉毒桿菌C---肉毒桿菌D3.03.0梭狀莢膜產(chǎn)氣桿菌15~20---金黃色葡萄球菌6.76.7沙門氏桿菌6.7不產(chǎn)外毒素糞便指示劑微生物埃希氏大腸桿菌3~5產(chǎn)氣桿菌0大腸桿菌類3~5腸球菌0低溫對微生物的作用低溫可起到抑制微生物生長和促使部分微生物死亡的作用。但在低溫下，其死亡速度比在高溫下要緩慢得多。一般認為，低溫只是阻止微生物繁殖，不能徹底殺死微生物，一旦溫度升高，微生物的繁殖也逐漸恢復。降溫速度對微生物的影響

凍結(jié)前，降溫越迅速，微生物的死亡率越高；凍結(jié)點以下，緩凍將導致剩余微生物的大量死亡，而速凍對微生物的致死效果較差。二、低溫對酶活性的影響

酶作用的效果因原料而異酶活性隨溫度的下降而降低一般的冷藏和凍藏不能完全抑制酶的活性三、低溫對非酶因素的影響

各種非酶促化學反應的速度，都會因溫度下降而降低第二節(jié)

食品的冷卻一、冷卻的目的二、冷卻的方法三、冷卻過程的冷耗量四、冷卻速度與冷卻時間（自學）五、氣調(diào)貯藏六、冷藏中的變化及技術管理一、冷卻的目的植物性食品的冷藏保鮮肉類凍結(jié)前的預冷分割肉的冷藏銷售水產(chǎn)品的冷藏保鮮魚肌肉組織在自溶作用時主要的生化反應：（C6H10O5）n+nH2O→2n（C3H6O3）

+58.061cal肌酸~P+ADP→ATP+肌酸ATP→ADP+Pi+7000cal這些反應產(chǎn)生的大量熱量可使魚體溫度上升2~10℃，如不及時冷卻，就會促進酶的分解作用和微生物的繁殖。二、冷卻的方法（一）固體物料的冷卻（二）液體物料的冷卻（三）其它冷卻方法（一）、固體物料的冷卻1.冷風冷卻2.冷水冷卻3.碎冰冷卻4.真空冷卻各種冷卻方法的適用1、冷風冷卻用于果蔬類的高溫庫房肉類的冷風冷卻裝置

隧道式冷卻裝置

冷風機的各種進出風類型冷風冷卻系統(tǒng)示意圖（1~5）

冷藏運輸高溫庫房冷風機的各種進出風類型：冷風冷卻系統(tǒng)示意圖冷藏運輸：2、冷水冷卻浸入式噴霧式淋水式優(yōu)缺點3、碎冰冷卻特點冰的種類操作要點適用4、真空冷卻原理構(gòu)造示意操作特點（生菜冷卻曲線）（二）液體食品物料的冷卻特點—間接冷卻冷卻介質(zhì)冷卻器：間歇式、連續(xù)式（三）、其它冷卻方法接觸冷卻輻射冷卻低溫學接觸冷卻三、冷卻過程的冷耗量食品冷卻過程中總的冷耗量，即由制冷裝置所帶走的總熱負荷QT：QT=QF+QV

QF：冷卻食品的冷耗量；

QV：其它各種冷耗量，其它各種冷耗量QV如外界傳入的熱量，外界空氣進入造成的水蒸氣結(jié)霜潛熱，風機、泵、傳送帶電機及照明燈產(chǎn)生的熱量等。食品的冷耗量QFQF=QS+QL+QC+QP+QW

QS：食品的顯熱；QL：脂肪的凝固潛熱；QC：生化反應熱；QP：包裝物冷耗量；QW：水蒸氣結(jié)霜潛熱；

食品的顯熱QS=GCO（TI－TF）G：食品重量；CO：食品的平均比熱；TI：冷卻食品的初溫；TF：冷卻食品的終溫。四、冷卻速度與冷卻時間自學。理論基礎：傳熱。方式：按照食品的形狀和冷卻裝置的形式，分別研究平板狀食品、圓柱狀食品和球狀食品的傳熱過程，從而計算食品的冷卻速度和冷卻時間。五、氣調(diào)貯藏0.

發(fā)展史、定義及機理1、氣調(diào)貯藏的生理基礎2、氣調(diào)貯藏方法

0.發(fā)展史、定義及機理發(fā)展史：參見《冷藏和凍藏工程技術》定義：食品原料在不同于周圍大氣（21%O2、0.03%CO2）的環(huán)境中貯藏。通常與冷藏結(jié)合使用。用途：延長季節(jié)性易腐爛食品原料的貯藏期。機理：采用低溫和改變氣體成分的技術，延遲生鮮食品原料的自然成熟過程。1、氣調(diào)貯藏的生理基礎降低呼吸強度，推遲呼吸高峰；抑制乙烯的生成，延長貯藏期；控制真菌的生長繁殖；若氧氣過少，會產(chǎn)生厭氧呼吸；二氧化碳過多，會使原料中毒。2、氣調(diào)貯藏方法自然降氧法（MA）快速降氧法（CA）混合降氧法包裝貯藏法自然降氧法（ModifiedAtmosphereStorage）果蔬原料貯藏于密封的冷藏庫中（氣調(diào)庫），果蔬本身的呼吸作用使庫內(nèi)的氧量減少，二氧化碳量增加。用吸入空氣來維持一定的氧濃度。用氣體洗滌器來除去過多的二氧化碳。堿式，讓氣體通過4~5%的NaOH；水式，讓氣體通過低溫的流動水；干式，讓氣體通過消石灰填充柱?？焖俳笛醴ǎ–ontrolledAtmosphereStorage）

在氣體發(fā)生器中用燃燒C3H8的方法來制取低O2高CO2的氣體；將氣體通入冷藏庫中；庫中常保持負壓。待藏原料入庫時，即處于最適貯藏氣體氛圍，特別適用于不耐藏但經(jīng)濟價值高的原料，如草莓。吸附器7、10通過閥門6、8，輪流工作與再生。丙烷通過閥13進入發(fā)生器?；旌辖笛醴ㄏ扔每焖俳笛醴▽⒗洳貛靸?nèi)的氧氣降低到一定程度；原料入庫，利用自然降氧法使氧的含量進一步降低。既可控制易腐原料的初期快速腐爛，又降低生產(chǎn)成本。包裝貯藏法生理包裝：將原料放進聚乙烯套袋，并密封。利用原料的呼吸作用和氣體透過袋壁的活動，維持適宜的氣體氛圍。硅氣窗包裝：用帶有硅橡膠的厚質(zhì)袋包裝原料，并密封。因氣體的交換只通過硅窗進行，所以改變硅窗的面積，就可以維持不同的氣體氛圍。六、冷藏中的變化及技術管理

0.簡述1、冷藏時的變化

2、冷藏技術管理

0.簡述由于原料性質(zhì)不同，組成成分不同，冷藏前的加工工藝不同，食品在冷藏時所發(fā)生的變化也不盡相同。除了肉類在冷藏過程中的成熟作用外，其它所有變化均會使食品的品質(zhì)下降。采取一定的措施可以減緩變化速度（控制溫度和濕度，采用合適的包裝，采用冷藏結(jié)合氣調(diào)儲藏等）。1、冷藏時的變化

水分蒸發(fā)

冷害

串味

生理作用

脂類變化

淀粉老化

微生物增殖

（1）水分蒸發(fā)

食品在冷卻時及冷藏中，因為溫濕度差而發(fā)生表面水分蒸發(fā)。水分蒸發(fā)不僅造成重量損失（俗稱干耗），而且使果蔬類食品失去新鮮飽滿的外觀。減重達到5%時，水果、蔬菜會出現(xiàn)明顯的凋萎現(xiàn)象。肉類食品因水分蒸發(fā)而發(fā)生表面收縮硬化，形成干燥皮膜，肉色也有變化。雞蛋因水分蒸發(fā)而造成氣室增大。

一些果蔬的水分蒸發(fā)特性冷卻及貯藏中食肉胴體的干耗（1）水分蒸發(fā)

水果蔬菜的水分蒸發(fā)特性

水分蒸發(fā)特性水果蔬菜的種類A型(蒸發(fā)量小)蘋果、橘子、柿子、梨、西瓜、葡萄(歐洲種)、馬鈴薯、洋蔥B型(蒸發(fā)量中等)白桃、李子、無花果、番茄、甜瓜、萵苣、蘿卜C型(蒸發(fā)量大)櫻桃、楊梅、龍須菜、葡萄(美國種)、葉菜類、蘑菇

冷卻及貯藏中食肉胴體的干耗(θ=1℃，φ=80%~90%，ν=0.2m/s)

時間牛(%)小牛(%)羊(%)豬(%)12小時2.02.02.01.024小時2.52.52.52.036小時3.03.03.02.548小時3.53.53.53.08天4.04.04.54.014天4.54.65.05.0在冷藏時，果蔬的品溫雖然在凍結(jié)點以上，但當貯藏溫度低于某一溫度界限時，果蔬的正常生理機能受到障礙，稱為冷害。冷害的各種癥狀見后頁表。（2）冷害

雖然在外觀上沒有癥狀，但冷藏后再放至常溫中，就喪失了正常的促進成熟作用的能力，這也是冷害的一種。需要在低于界限溫度的環(huán)境中放置一段時間，才會出現(xiàn)冷害。（2）冷害

表4-6水果蔬菜冷害的界限溫度和癥狀種類界限溫度(℃)癥狀種類界限溫度(℃)癥狀香蕉11.7-13.8果皮變黑馬鈴薯4.4發(fā)甜、褐變西瓜4.4凹斑、風味異常番茄(熟)7.2-10軟化、腐爛黃瓜7.2凹斑、水浸狀斑點腐敗番茄(生)12.3-13.9催熟果顏色茄子7.2表皮變色、腐敗

不好、腐爛

（3）串味

具有強烈氣味的食品與其它的食品放在一起進行冷卻和貯藏，這些易揮發(fā)的氣味就會被吸附在其它的食品上。甚至存放過有強烈氣味的食品（如洋蔥）的庫房中再貯藏其它的食品時，仍會有串味現(xiàn)象發(fā)生。（4）生化作用

水果、蔬菜在收獲后仍是有生命的活體。在冷藏過程中，果蔬的呼吸作用和后熟作用仍在繼續(xù)進行，機體內(nèi)所含的成分也不斷發(fā)生變化。淀粉、糖、酸間的比例，果膠物質(zhì)的變化，維生素C的減少等。

肉類在冷藏中的成熟作用。（5）脂類的變化

冷卻貯藏過程中，食品中所含的油脂會發(fā)生水解，脂肪酸氧化、聚合等復雜的變化，使得食品的風味變差，味道惡化，出現(xiàn)變色、酸敗、發(fā)粘等現(xiàn)象。這種變化進行得非常嚴重時，俗稱為“油燒”。

（6）淀粉老化

微晶形式存在的（20%直鏈/80%支鏈）普通淀粉（

-淀粉）較高溫度下（食品加工）糊化在水中溶脹形成均勻糊狀溶液

（

-淀粉）

接近0℃的低溫范圍中自動排列成序形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子

化/老化。老化的淀粉不易為淀粉酶作用，所以也不易被人體消化吸收。（6）淀粉老化含水量為多少最易老化？

含水量30～60%最易老化。什么條件下淀粉不易老化？

A。含水量在10%以下的干燥狀態(tài)

B。大量水中（6）淀粉老化淀粉老化作用的最適溫度是：2～4℃。例如面包在冷卻貯藏時淀粉迅速老化，松軟的質(zhì)感不復存在；土豆在冷藏陳列柜中貯存時，也會有淀粉老化現(xiàn)象發(fā)生。（6）淀粉老化什么溫度不發(fā)生老化？當貯存溫度低于-20℃或高于60℃時，均不會發(fā)生淀粉老化的現(xiàn)象。因為低于-20℃時，淀粉分子間的水分急速凍結(jié)，形成的冰結(jié)晶阻礙了淀粉分子間的相互靠近而不能形成氫鍵。（6）淀粉老化（7）微生物增殖

2、冷藏技術管理

冷藏溫度冷藏間相對濕度

冷藏間空氣流速貯藏溫度冷藏溫度應根據(jù)具體的原料來確定。冷藏溫度越接近原料的凍結(jié)溫度，貯藏期越長（香蕉、瓜類、馬鈴薯等在臨界溫度下有冷害的除外）。應嚴格控制冷藏室溫度。溫度波動會使空氣中的水分冷凝在食品表面，導致發(fā)霉?？諝庀鄬穸热魸穸冗^高，食品表面就會有水分冷凝，不僅容易發(fā)霉也容易腐爛。若濕度過低，則食品因水分迅速蒸發(fā)而發(fā)生萎蔫。冷藏時適宜的濕度：水果，85-90%蔬菜，90-95%堅果，70%干燥制品，＜

50%空氣流速為了保證貯藏室內(nèi)溫度均勻，應保持最低速度的空氣循環(huán)?？諝饬魉僭酱螅称匪终舭l(fā)率越高。帶包裝的食品不受空氣相對濕度和空氣流速的影響。第三節(jié)

食品的凍結(jié)一、凍結(jié)點與凍結(jié)率二、凍結(jié)曲線三、凍結(jié)時放出的熱量四、凍結(jié)速度五、凍結(jié)時間六、凍結(jié)方法簡介七、凍結(jié)與凍藏時的變化及技術管理

思考題

課堂練習

一、凍結(jié)點與凍結(jié)率凍結(jié)點：冰晶開始出現(xiàn)的溫度食品凍結(jié)的實質(zhì)是其中水分的凍結(jié)食品中的水分并非純水Raoult稀溶液定律：ΔTf=KfbB，Kf為與溶劑有關的常數(shù)，水為1.86。即質(zhì)量摩爾濃度每增加1mol/kg，凍結(jié)點就會下降1.86℃。因此食品物料要降到0℃以下才產(chǎn)生冰晶。一、凍結(jié)點與凍結(jié)率溫度-60℃左右，食品內(nèi)水分全部凍結(jié)。在-18~-30℃時，食品中絕大部分水分已凍結(jié)，能夠達到凍藏的要求。低溫冷庫的貯藏溫度一般為-18℃~-25℃。凍結(jié)率：凍結(jié)終了時食品內(nèi)水分的凍結(jié)量（%），又稱結(jié)冰率K=100（1－TD/TF）TD和TF分別為食品的凍結(jié)點及其凍結(jié)終了溫度

一、凍結(jié)點與凍結(jié)率一、凍結(jié)點與凍結(jié)率二、凍結(jié)曲線凍結(jié)曲線表示了凍結(jié)過程中溫度隨時間的變化。過冷現(xiàn)象，過冷臨界溫度。冷凍曲線的三個階段：初始階段，從初溫到冰點，中間階段，此階段大部分水分陸續(xù)結(jié)成冰，終了階段，從大部分水結(jié)成冰到預設的凍結(jié)終溫。二、凍結(jié)曲線二、凍結(jié)曲線上圖顯示凍結(jié)期間不同深度食品層溫度均隨時間的變化（屬于非穩(wěn)態(tài)傳熱）二、凍結(jié)曲線圖中多條曲線表示食品不同深度處溫度隨凍結(jié)時間的變化。在任一時刻食品表面的溫度始終最低，越接近中心層溫度越高。顯示出在不同的深度，溫度下降的速度是不同的。二、凍結(jié)曲線冷凍曲線平坦段的長短與冷卻介質(zhì)的導熱性有關。在冷凍操作中，采用導熱快的冷卻介質(zhì)，可以縮短中間階段的曲線平坦段。圖中顯示，在鹽水中凍結(jié)曲線的平坦段要明顯短于在空氣中。二、凍結(jié)曲線三、凍結(jié)時放出的熱量凍結(jié)終溫熱量的三個組成部分：冷卻時的熱量qc

形成冰時放出的熱量qi

自冰點至凍結(jié)終溫時放出的熱量qe

三、凍結(jié)時放出的熱量單位質(zhì)量食品的總熱量：q=qc+qi+qe

Gkg食品凍結(jié)時的總熱量：Q=Gq

或用焓差法表示：Q=G（i2-i1）i1及

i2分別為食品初始和終了狀態(tài)時的焓值在凍結(jié)過程中，若食品某一部位的溫度高于冰點，而其他部位低于冰點，則上述三部分放出熱量同時存在；若食品任何部位的溫度均處于冰點，則凍結(jié)時只有后二部分熱量放出；若食品任何部位的溫度都在冰點以下，則所放出的熱量僅是第三部分。三、凍結(jié)時放出的熱量凍結(jié)時三部分熱量不相等，以水變?yōu)楸鶗r放出的熱量為最大，第二部分的降熱過程是制冷機負荷最高的過程(圖示)。凍結(jié)時總熱量的大小與食品中含水量密切有關，含水量大的食品其總熱量亦大。

三、凍結(jié)時放出的熱量四、凍結(jié)速度1.速凍的定性表達：

外界的溫度降與細胞組織內(nèi)的溫度降不等，即內(nèi)外有較大的溫差；而慢凍是指外界的溫度降與細胞組織內(nèi)的溫度降基本上保持等速。2.速凍的定量表達：以時間劃分和以推進距離劃分兩種方法。四、凍結(jié)速度(1)按時間：食品中心溫度從-1℃降到-5℃所需的時間，在3~30min內(nèi)，快速凍結(jié)，在30~120min內(nèi)，中速凍結(jié)，超過120min，慢速凍結(jié)。四、凍結(jié)速度(2)按推進距離：以-5℃的凍結(jié)層在單位時間內(nèi)從食品表面向內(nèi)部推進的距離為標準：緩慢凍結(jié)V=0.1~1cm/h，中速凍結(jié)V=1~5cm/h，快速凍結(jié)V=5~15cm/h，超速凍結(jié)V>15cm/h。四、凍結(jié)速度3.國際制冷學會的凍結(jié)速度定義：

食品表面與中心點間的最短距離，與食品表面達到0℃后至食品中心溫度降到比食品凍結(jié)點低10℃所需時間之比。四、凍結(jié)速度v=食品表面與中心點的最短距離表面0℃到中心比凍結(jié)點低10℃所需時間四、凍結(jié)速度例如：食品中心與表面的最短距離為10cm，食品凍結(jié)點為-2℃，其中心降到比凍結(jié)點低10℃即-12℃時所需時間為15h，其凍結(jié)速度為V=10/15=0.67cm/h。

根據(jù)這一定義，食品中心溫度的計算值隨食品凍結(jié)點不同而改變。如凍結(jié)點-1℃時中心溫度計算值需達到-11℃，凍結(jié)點-3℃時其值為-13℃。4.各種凍結(jié)器的凍結(jié)速度：通風的冷庫，0.2cm/h送風凍結(jié)器，0.5~3cm/h流態(tài)化凍結(jié)器，5~10cm/h液氮凍結(jié)器，10~100cm/h四、凍結(jié)速度5.凍結(jié)速度與冰晶凍結(jié)速度快，食品組織內(nèi)冰層推進速度大于水移動速度，冰晶的分布接近天然食品中液態(tài)水的分布情況，冰晶數(shù)量極多，呈針狀結(jié)晶體。四、凍結(jié)速度凍結(jié)速度慢，細胞外溶液濃度較低，冰晶首先在細胞外產(chǎn)生，而此時細胞內(nèi)的水分是液相。在蒸汽壓差作用下，細胞內(nèi)的水向細胞外移動，形成較大的冰晶，且分布不均勻。除蒸汽壓差外，因蛋白質(zhì)變性，其持水能力降低，細胞膜的透水性增強而使水分轉(zhuǎn)移作用加強，從而產(chǎn)生更多更大的冰晶大顆粒。四、凍結(jié)速度四、凍結(jié)速度6.最大冰晶生成帶(圖示)：指-1~-5℃的溫度范圍，大部分食品在此溫度范圍內(nèi)約80%的水分形成冰晶。研究表明，食品凍結(jié)應以最快的速度通過最大冰晶生成帶。四、凍結(jié)速度7.凍結(jié)速度對食品品質(zhì)影響速凍形成的冰結(jié)晶多且細小均勻，水分從細胞內(nèi)向細胞外的轉(zhuǎn)移少，不至于對細胞造成機械損傷。冷凍中未被破壞的細胞組織，在適當解凍后水分能保持在原來的位置，并發(fā)揮原有的作用，有利于保持食品原有的營養(yǎng)價值和品質(zhì)。緩凍形成的較大冰結(jié)晶會刺傷細胞，破壞組織結(jié)構(gòu)，解凍后汁液流失嚴重，影響食品的價值，甚至不能食用。四、凍結(jié)速度五、凍結(jié)時間1.平板凍結(jié)(圖示)。(1)因凍結(jié)產(chǎn)生的熱量

對于厚度為dx，表面積為F

的凍層，凍結(jié)時應放出的熱量dQ為：

dQ=F.dx.

.qi

F：平板面積（m2)；

：食品密度（kg/m3）；qi：凍結(jié)潛熱（kJ/kg）（2）由溫差引起的熱量傳遞

在（TP－T）溫差作用下，經(jīng)厚度x的凍層在dt時間內(nèi)傳至冷卻介質(zhì)的熱量為： dQ’=KF

T.dt

式中，K=1/（1/

+x/

）

T=TP－T

五、凍結(jié)時間五、凍結(jié)時間（3）平板凍結(jié)時間的計算式

由于dQ=dQ’，確定邊界條件后進行積分可得平板狀食品的凍結(jié)時間計算式：式中，L--厚度（m），t---凍結(jié)時間（h），

α---食品表面放熱系數(shù)（kJ/m2h℃），

λ---已凍結(jié)食品的導熱系數(shù)（kJ/mh℃）2.圓柱狀及球狀食品的凍結(jié)時間

同理，圓柱狀及球狀食品的凍結(jié)時間計算式分別為：

式中，d分別為圓柱及球的直徑。

圓柱狀球狀五、凍結(jié)時間3.通用凍結(jié)時間計算式（普朗克方式）

將上述公式引入適當?shù)南禂?shù)就能得到適用于三種幾何形狀的通用計算式：式中，P和R為被凍物的幾何形狀參數(shù)。五、凍結(jié)時間普朗克方程的局限性只考慮了形成冰時放出潛熱的時間，而未考慮從物品初溫到凍結(jié)點的時間計算式推導中凍結(jié)區(qū)內(nèi)導熱系數(shù)

值為常數(shù)，實際上隨著凍層溫度降低，凍結(jié)水量增加，凍層內(nèi)導熱系數(shù)在不斷變化假定傳熱情況在兩側(cè)溫度不變的穩(wěn)定條件下進行，而實際凍結(jié)中兩側(cè)溫差往往會發(fā)生變化五、凍結(jié)時間4.國際制冷學會推薦的冷凍時間計算公式

為改進精度，把普朗克方程中的qi用食品初溫和終溫時的焓差

i代替，即為：

焓差值

i可查有關手冊。五、凍結(jié)時間4.縮短凍結(jié)時間的途徑

從上式看，對于一種確定的食品及其加工工藝，其

i，γ，λ和Tp（ΔT=Tp-T）都可看作常數(shù)，而x，α和T是可以改變的。因此，縮短凍結(jié)時間就應從這三方面加以考慮：減小食品厚度，增大放熱系數(shù)（采用強制循環(huán)，采用液體介質(zhì)等），降低冷凍溫度。五、凍結(jié)時間

設表面平坦厚度為L的物料，預冷到0℃后置于介質(zhì)溫度為T的環(huán)境中，其溫度降到冰點TP時開始凍結(jié)。經(jīng)時間t后凍結(jié)層離表面的距離為x。又經(jīng)dt時間后凍層向內(nèi)推進dx。LTTP平板凍結(jié)的圖示

五、凍結(jié)時間如何獲取幾何形狀參數(shù)P、R？三種幾何體的

P、R形狀參數(shù)方塊狀/長方塊狀食品的P、R值圖方塊狀/長方塊狀食品的P、R值表三種幾何體的P、R形狀參數(shù)平板圓柱球狀P1/21/41/16R1/81/161/24方塊狀/長方塊狀食品的P、R值圖設長方形的

長邊為a（45）

次長邊為b（30）

短邊為c（15）計算:β1=b/c（2）β2=a/c（3）根據(jù)計算值從右圖查P值

（0.27）和R值

（0.077）RP六、凍結(jié)方法1.凍結(jié)器分類(按生產(chǎn)方式）2.有規(guī)律間斷與半連續(xù)式的區(qū)別3.凍結(jié)方式的三種基本類型1.凍結(jié)系統(tǒng)的操作方式分類（按生產(chǎn)過程特性）批量式凍結(jié)器：先裝載一批產(chǎn)品，然后凍結(jié)一個周期，凍結(jié)完畢后，設備停止運轉(zhuǎn)并卸貨。半連續(xù)式凍結(jié)器：將批量式凍結(jié)器的一個較大的批量分成幾個較小的批量，在同一個凍結(jié)器內(nèi)進行相對連續(xù)的處理。連續(xù)式凍結(jié)器：產(chǎn)品連續(xù)地或有規(guī)律間斷地通過凍結(jié)器，采用機械化而且經(jīng)常是全自動化的系統(tǒng)。連續(xù)式凍結(jié)器：產(chǎn)品連續(xù)地或有規(guī)律間斷地通過凍結(jié)器，采用機械化而且經(jīng)常是全自動化的系統(tǒng)。六、凍結(jié)方法2.有規(guī)律間斷與半連續(xù)式的區(qū)別：一次裝運產(chǎn)品的數(shù)量有規(guī)律間斷時是一袋、一紙盒或一盤，

半連續(xù)式則是含許多袋、盤、紙盒的一輛車或一個貨架

裝貨與等待的時間有規(guī)律間斷往往只有幾秒鐘，不影響流水線的運行，而半連續(xù)式則需要較長的時間，形成明顯的中斷

。六、凍結(jié)方法3.凍結(jié)方式的三種基本類型(產(chǎn)品除熱方式）吹風凍結(jié)表面接觸凍結(jié)低溫凍結(jié)組合方式（如先經(jīng)過低溫處理，然后經(jīng)機械制冷裝置完成凍結(jié)過程）。六、凍結(jié)方法吹風凍結(jié)吹風式凍結(jié)裝置用空氣作為傳熱介質(zhì)。早期的裝置:一個帶有冷風機及制冷系統(tǒng)的冷庫?，F(xiàn)在有了各種水平的凍結(jié)設備?？煞譃榕渴剑ɡ鋷?，固定的吹風隧道，帶推車的吹風隧道）和連續(xù)式（直線式、螺旋式和流化床式凍結(jié)器）

六、凍結(jié)方法1）冷庫2）固定的吹風隧道3）帶推車的吹風隧道4）直線式凍結(jié)器

4）直線式凍結(jié)器5）螺旋式凍結(jié)器風機蒸發(fā)器制冷盤管螺旋輸送帶轉(zhuǎn)筒垂直氣流螺旋速凍裝置6）流化床凍結(jié)器（盤式)②金屬表面接觸凍結(jié)原理：產(chǎn)品與金屬表面接觸進行熱交換，金屬表面則由制冷劑的蒸發(fā)或載冷劑的吸熱來進行冷卻。優(yōu)點：傳熱效果好；不需配置風機。局限性：只適用于規(guī)則形狀產(chǎn)品的凍結(jié)。類型：帶式，板式和筒式。六、凍結(jié)方法六、凍結(jié)方法1）鋼帶凍結(jié)器結(jié)構(gòu)原理：（圖1）(圖2)適用：未包裝的魚片、咖啡提取物、熟土豆泥、漢堡牛排、各種調(diào)味汁和蔬菜泥。主要要優(yōu)點：連續(xù)運行；便于清洗和保持衛(wèi)生；能分段控制溫度（如對于咖啡提取物)；干耗較少。產(chǎn)品只是一面接觸金屬表面食品層應當薄一些(?？刂圃?0~25mm)噴淋鹽水(氯化鈣或丙二醇)的溫度通常為-35~-40℃凍結(jié)時間約為30min2）平板凍結(jié)器：廣泛用于形狀為扁平狀且厚度也有限制的小包裝水產(chǎn)品和肉類制品。

3）圓筒凍結(jié)器：

通常用于凍結(jié)液體食品，產(chǎn)品在圓筒的內(nèi)表面或外表面凍結(jié)，并被連續(xù)地刮除，因而具有強烈的熱交換和很高的凍結(jié)速度。

回轉(zhuǎn)圓筒凍結(jié)器

用于濃縮葡萄汁的圓筒凍結(jié)器

冰淇淋凝凍器

回轉(zhuǎn)圓筒凍結(jié)裝置上圖為適用于蝦仁等水產(chǎn)品單體快速凍結(jié)（IQF）的新型連續(xù)回轉(zhuǎn)式凍結(jié)裝置。蝦仁的進料溫度為10℃，出料溫度為-18℃時，凍結(jié)時間約為15~20min。用于濃縮葡萄汁

的圓筒凍結(jié)器

（屬于冷卻濃縮

凍結(jié)裝置）③低溫凍結(jié)低溫凍結(jié)采用液氮或液態(tài)二氧化碳作為制冷劑，常用于：1）小批量生產(chǎn)，2）新產(chǎn)品開發(fā)，3）季節(jié)性生產(chǎn)，和4）臨時的超負荷狀況。相對較低的溫度可以使產(chǎn)品快速凍結(jié)，對保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低干耗都是十分有利的；但設備投資和運行費用較高。低溫凍結(jié)設備則可以是箱式，直線式，螺旋式或浸液式。

通常為直線型，-195℃的液氮在產(chǎn)品出口端直接接觸產(chǎn)品，產(chǎn)生的低溫蒸汽向物料進口端流動，變暖的氣體（約-4.5℃）排放到大氣中。液氮凍結(jié)器

液體二氧化碳凍結(jié)器：與液氮凍結(jié)器基本相仿，但二氧化碳的沸點為-79℃，如果直接排放，運行成本比液氮凍結(jié)器更大，因此也有可回收二氧化碳的裝置。同時采用吹風凍結(jié)的二氧化碳凍結(jié)系統(tǒng)七、凍結(jié)與凍藏中的變化及技術管理凍結(jié)時，因為冰晶體的形成，食品的物理性質(zhì)發(fā)生了變化，并進而影響到食品的其它性質(zhì)。因為凍藏的時間長，其間發(fā)生的一系列變化會顯著影響到食品的品質(zhì)。1、凍結(jié)與凍藏中的變化

2、凍藏技術管理1、凍結(jié)與凍藏中的變化體積膨脹，內(nèi)壓增加

比熱下降

導熱系數(shù)增大溶質(zhì)重新分布溶液濃縮冰晶體成長滴落液干耗脂肪氧化變色（1）體積膨脹與內(nèi)壓增加4.4℃時，水的密度γ=1g/ml；0℃時，水的密度γ=0.9999g/ml，冰的密度γ=0.9168g/ml。即0℃時冰比水的體積增加約9%。冰的溫度每下降1℃，其體積約收縮0.01~0.005%。膨脹比收縮大得多，故水分含量越多，食品凍結(jié)時體積膨脹越明顯。（1）體積膨脹與內(nèi)壓增加凍結(jié)時表面水分首先成冰，然后冰層逐漸向內(nèi)部延伸。當內(nèi)部水分因凍結(jié)而膨脹時受到外部凍結(jié)層的阻礙，就產(chǎn)生內(nèi)壓，又稱為凍結(jié)膨脹壓。根據(jù)理論計算，凍結(jié)膨脹壓可達到8.5MPa。（1）體積膨脹與內(nèi)壓增加當食品外層承受不了凍結(jié)膨脹壓時，便通過破裂的方式來釋放，造成食品的龜裂現(xiàn)象。一般認為食品厚度大、含水率高和表面溫度下降極快時易產(chǎn)生龜裂。（1）體積膨脹與內(nèi)壓增加結(jié)晶后體積的膨脹使液相中溶解的氣體從液體中分離出來，加劇了體積膨脹現(xiàn)象，亦加大了食品內(nèi)部壓力。（2）比熱下降水和冰的比熱分別為4.2kJ/kg.℃和2.1kJ/kg.℃，即冰的比熱僅是水的1/2。食品的比熱隨含水量而異，含水量多的食品比熱大，含脂量多則比熱小。（2）比熱下降食品比熱的近似計算式：

在冰點以上時，c=w+0.2b；

冰點以下時，c’=0.5w+0.2b。式中，w為食品含水率（%