青島農(nóng)業(yè)大學(xué)果蔬加工學(xué)-第3章-蔬菜速凍

第三章果蔬速凍1本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解果蔬速凍的基本原理及速凍對果蔬的影響；2.掌握果蔬速凍的工藝流程及操作要點；3.了解果蔬速凍的生產(chǎn)應(yīng)用；4.對速凍、冰點、晶核、冰晶體、解凍等專業(yè)術(shù)語活學(xué)活用。2

概述

食品冷藏：預(yù)冷后的食品在稍高于冰點溫度（0℃）中進(jìn)行貯藏的方法。常用冷藏溫度在4℃～8℃，貯藏期一般為幾天～幾周。食品凍藏：先將食品凍結(jié)，而后在能保持凍結(jié)狀態(tài)的溫度下貯藏的保藏方法。是將產(chǎn)品中的熱能有效的釋放，直到其中的游離水分子的融化潛熱被排除，水分都變成了固體的冰晶結(jié)構(gòu)。在這種低能狀態(tài)下，可以很大程度的抑制微生物和生物酶的活性，因而長期保存食品。常用凍藏溫度為-12℃～-23℃，貯藏期可達(dá)數(shù)日～數(shù)年。差別：微生物具有不同的活性。大多數(shù)食品腐敗菌在10℃以上生長旺盛，但有些微生物在0℃以下仍能生長，只要體系中有非凍結(jié)水。3

速凍是近代食品工業(yè)中發(fā)展迅速的一種新技術(shù)，在食品保存方法中占重要地位。速凍比其它方法更能保持食品的新鮮色澤、風(fēng)味和營養(yǎng)成分。速凍是以迅速結(jié)晶的理論為基礎(chǔ)，在幾分鐘或更少的時間內(nèi)將果蔬及其加工品，于-35℃下速凍，使果蔬快速通過冰晶體最高形成階段(0℃--5℃)而凍結(jié)，是現(xiàn)代食品冷凍的最新技術(shù)和方法。4速凍食品1928年起源于美國，1948-1953年美國系統(tǒng)研究了速凍食品，并提出了著名的T.T.T（time-temperature-tolerance)概念，即速凍食品的質(zhì)量取決于時間和溫度兩個因素，繼而又發(fā)展了這一理論，提出了P.P.P（product-processing-package)理論，即產(chǎn)品的質(zhì)量還取決于產(chǎn)品的原料、加工工藝和包裝等因素20世紀(jì)下半葉，單體速凍技術(shù)（IQF）和設(shè)備的完善，使整塊凍結(jié)發(fā)展到小塊或顆粒凍結(jié)，迅速實現(xiàn)了速凍食品的大規(guī)模高質(zhì)量生產(chǎn)目前速凍食品增長迅速，銷售量在發(fā)達(dá)國家占一半左右，取代罐頭食品的壟斷地位。速凍食品在我國20世紀(jì)90年代進(jìn)入迅速發(fā)展階段，目前已成為我國蔬菜出口的主要產(chǎn)品，占蔬菜出口量的60%。5速凍食品的主要優(yōu)點就是對成品的細(xì)胞組織危害輕，解凍后對食用品質(zhì)影響小，是對果蔬組織質(zhì)地、結(jié)構(gòu)破壞最小，對感官質(zhì)量影響最小的果蔬類制品。第一節(jié)冷凍原理6水的凍結(jié)包括降溫和結(jié)晶兩個過程。常壓下水的冰點是0℃，實際上純水冷卻到0℃時并不開始結(jié)冰而是首先被冷卻到過冷狀態(tài)當(dāng)溫度足夠低到水中開始出現(xiàn)穩(wěn)定性晶核時，水分子立即釋放潛熱，并向冰晶體轉(zhuǎn)化，放出的潛熱使其溫度回升到水的冰點降溫過程中水中開始形成穩(wěn)定性晶核時的溫度或溫度開始回升時的最低溫度，稱為過冷溫度。水全部結(jié)冰后，溫度下降，并逐漸接近冷凍介質(zhì)的溫度純水凍結(jié)78水結(jié)成冰的過程，主要由晶核的形成和冰晶體的增長兩個過程組成水的溫度降低到冰點，分子熱運動減慢，形成稱為生長點的分子集團(tuán)生長點增長為晶核水分子不斷有序地結(jié)合到晶核上面，使冰晶體不斷增大冰晶體的大小和數(shù)量：與水分子運動特性和降溫速度有關(guān)，緩慢凍結(jié)時間長，形成較大的冰晶體，快速凍結(jié)形成數(shù)量多、個體小的冰晶體純水凍結(jié)9與純水不同，食品原料中的水屬于復(fù)雜的溶液體系。水溶液的冰點與純水不同．果蔬中的水可分為自由水和結(jié)合水兩大類，這兩類水在凍結(jié)時表現(xiàn)出不同的特性。根據(jù)拉烏爾第二法則，溶液冰點的降低與其物質(zhì)的濃度成正比。所以果蔬原料凍結(jié)時要降低到0℃以下才會形成冰晶體。隨著原料中水分的凍結(jié)，溶質(zhì)濃度增加，冰點持續(xù)下降而不穩(wěn)定。食品的凍結(jié)10種類冰點溫度/℃

種類冰點溫度/℃最高最低蘋果梨杏桃李酸櫻桃葡萄草莓甜橙-1.40-1.50-2.12-1.31-1.55-3.38-3.29-0.85-1.17-2.78-3.16-3.25-1.93-1.83-3.75-4.64-1.08-1.56番茄圓蔥豌豆花椰菜馬鈴薯甘薯青椒黃瓜蘆筍-0.9-1.1-1.1-1.1-1.7-1.9-1.5-1.2-2.2

幾種果蔬的冰點溫度11ABC最大冰晶生成區(qū)凍結(jié)點一般是－18～－5℃SD

食品的凍結(jié)曲線12低溫對微生物的影響一般細(xì)菌在-5~-10℃,酵母在-10~-12℃，霉菌在-15~-18℃下生長極為緩慢防止微生物繁殖的臨界溫度是－12℃。冷凍食品的凍藏溫度一般要求低于－12℃，通常都采用－18℃或更低溫度。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(rèn)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(fù)。13低溫對酶的影響酶活性隨溫度的下降而降低。不少酶耐凍性強(qiáng)，如脂肪氧化酶、氧化酶、過氧化物酶、果膠酶等在凍結(jié)的果蔬中仍繼續(xù)活動。低溫下食品的主要變化是脂肪酸敗。

防止微生物繁殖的臨界溫度（－12℃）還不足以有效地抑制酶的活性及各種生物化學(xué)反應(yīng)，要達(dá)到這些要求，還要低于－18℃。一般的冷藏和凍藏不能完全抑制酶的活性。14第二節(jié)冷凍速度與產(chǎn)品質(zhì)量冷凍速度對速凍產(chǎn)品質(zhì)量十分重要，冷凍速度可以用兩種方法劃分：定量法：以時間劃分：食品中心溫度從-1℃降到-5℃所需時間在30分鐘內(nèi)為快速凍結(jié)，超過這個時間為慢速凍結(jié)。

以距離劃分：單位時間內(nèi)-5℃的冰層從食品表面伸向內(nèi)部的距離，每小時大于等于5厘米為快速凍結(jié)，小于5厘米為慢速凍結(jié)。

15定性法：低溫生物學(xué)認(rèn)為，速凍是指外界的溫度降低速度與細(xì)胞組織內(nèi)的溫度降低速度不相等，并有較大的溫差；而慢凍是指外界的溫度降低與細(xì)胞組織內(nèi)的溫度降低基本保持等速；認(rèn)為速凍是指以最快的凍結(jié)速度通過食品的最大冰晶生成帶（-1~-5℃）的凍結(jié)過程大部分食品在-1~-5℃的溫度范圍內(nèi)幾乎80%的水分凍結(jié)成冰，此溫度范圍稱為最大冰晶生成帶16凍結(jié)速度的快慢與凍結(jié)過程中形成的冰晶顆粒的大小有直接的關(guān)系緩慢凍結(jié)：果蔬細(xì)胞組織內(nèi)外的水分凍結(jié)速度不同，細(xì)胞內(nèi)外存在蒸汽壓差，冰晶體大且分布不均勻。且死組織細(xì)胞膜透性增大，水分轉(zhuǎn)移加強(qiáng)，冰晶更大，刺傷組織細(xì)胞造成機(jī)械傷速凍：食品冰層由外向內(nèi)推進(jìn)速度遠(yuǎn)大于水的自由逸動速度，冰晶分布接近食品中液態(tài)水的分布速凍：抑制冰晶大顆粒的有效方法1718優(yōu)質(zhì)速凍食品應(yīng)具備以下五個要素（1）－18℃~－30℃凍結(jié)，20分鐘內(nèi)完成（2）速凍后食品中心溫度要達(dá)到－18℃下。（3）針狀小冰晶，其直徑應(yīng)小于100um.（4）冰晶體分布合理。（5）食品解凍時，不產(chǎn)生汁液流失。19凍結(jié)率：凍結(jié)終了時食品內(nèi)水分的凍結(jié)量（%）。一般要求把食品中90％的水分凍結(jié)才能達(dá)到目的。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(dá)到凍藏的要求。低溫冷庫的貯藏溫度一般為－18℃~－25℃。20第三節(jié)冷凍對果蔬的影響

一、物理性變化1.機(jī)械性損傷(mechanicaldamagetheory)

在冷凍過程中，細(xì)胞間隙中的游離水一般含可溶性物質(zhì)較少，其凍結(jié)點高，所以首先形成冰晶，而細(xì)胞內(nèi)的原生質(zhì)體仍然保持過冷狀態(tài)

水結(jié)成冰后，冰的體積比水增大約9％，冰在溫度每下降1℃時，其體積則會收縮0.01～0.005%，二者相比，膨脹比收縮大。凍結(jié)時，表面的水首先結(jié)冰，然后冰層逐漸向內(nèi)伸展。當(dāng)內(nèi)部水分因凍結(jié)而膨脹時，會受到外部凍結(jié)了的冰層的阻礙，因而產(chǎn)生內(nèi)壓，這就是所謂“凍結(jié)膨脹壓”；如果外層冰體受不了過大的內(nèi)壓時，就會破裂。結(jié)果：原來相互結(jié)合的細(xì)胞引起分離，解凍后不能恢復(fù)原來的狀態(tài)，不能吸收冰晶融解所產(chǎn)生的水分而流出汁液，組織變軟。212.細(xì)胞的潰解(cellrupturetheory)植物組織的細(xì)胞內(nèi)有大的液泡，水分含量高，易凍結(jié)成大的冰晶體，產(chǎn)生較大的“凍結(jié)膨脹壓”，而植物組織的細(xì)胞具有的細(xì)胞壁比動物細(xì)胞膜厚而又缺乏彈性，因而易被大冰晶體刺破或脹破，即細(xì)胞受到破裂損傷，解凍后組織軟化流水。冷凍處理增加了細(xì)胞膜或細(xì)胞壁對水分和離子的滲透性。在慢凍的情況下，冰晶體主要在細(xì)胞間隙中形成，胞內(nèi)水分不斷外流，原生質(zhì)體中無機(jī)鹽濃度不斷上升，使蛋白質(zhì)變性或不可逆的凝固，造成細(xì)胞死亡，組織解體，質(zhì)地軟化。223.氣體膨脹(gasexpansiontheory)

組織細(xì)胞中溶解于液體中的微量氣體，在液體結(jié)冰時發(fā)生游離而使體積增加數(shù)百倍，這樣會損害細(xì)胞和組織，引起質(zhì)地的改變。

果蔬的組織結(jié)構(gòu)脆弱，細(xì)胞壁較薄，含水量高，當(dāng)凍結(jié)進(jìn)行緩慢時，就會造成嚴(yán)重的組織結(jié)構(gòu)的改變。234.干縮與凍害食品經(jīng)冷凍、凍藏期間都會由于表面冰晶升華而失水發(fā)生干縮，且隨著凍藏時間延長，干縮越突出由于升華放熱使食品表面溫度進(jìn)一步降低，產(chǎn)生凍害現(xiàn)象，如葉綠素黃褐變。245.冰晶體長大與重結(jié)晶剛結(jié)束速凍的果蔬制品，其內(nèi)部冰晶體大小不一致，在長時間的凍藏期間，微細(xì)的冰晶體逐步合并形成大冰晶體凍藏過程中，由于環(huán)境溫度的波動，造成速凍食品內(nèi)部反復(fù)解凍和再結(jié)晶后出現(xiàn)冰晶體體積增大，即重結(jié)晶措施：采用深溫速凍方式，貯藏溫度要低，減少溫度波動25二、化學(xué)性變化1.鹽析作用引起的蛋白質(zhì)變性產(chǎn)品中的結(jié)合水是與原生質(zhì)、膠體、蛋白質(zhì)、淀粉等結(jié)合，在凍結(jié)時，水分從其中分離出來而結(jié)冰，這也是一個脫水過程，這過程往往是不可逆的，尤其是緩慢的凍結(jié)，其脫水程度更大，原生質(zhì)膠體和蛋白質(zhì)等分子過多失去結(jié)合水，分子受壓凝集，結(jié)構(gòu)破壞；或者由于無機(jī)鹽過于濃縮，產(chǎn)生鹽析作用而使蛋白質(zhì)等變性。這些情況都會使這些物質(zhì)失掉對水的親和力，以后水分即不能再與之重新結(jié)合。這樣，當(dāng)凍品解凍時，冰晶體融化成水，如果組織又受到了損傷，就會產(chǎn)生大量“流失液”（drip），流失液會帶走各種營養(yǎng)成分，因而影響了風(fēng)味和營養(yǎng)。262.與酶有關(guān)的化學(xué)變化

果蔬在凍結(jié)和貯藏過程中出現(xiàn)的化學(xué)變化，一般都與酶的活性和氧的存在相關(guān)。

蔬菜在凍結(jié)前及凍結(jié)凍藏期間，由于加熱、H+、葉綠素酶、脂肪氧化酶等作用，使果蔬發(fā)生色變，如葉綠素變成脫鎂葉綠素，由綠色變?yōu)榛揖G色等。冷凍過程對果蔬的營養(yǎng)成分也有影響。一般來說，冷凍對果蔬營養(yǎng)成分有保護(hù)作用，溫度越低，保護(hù)作用越強(qiáng)，因為有機(jī)物化學(xué)反應(yīng)速率與溫度呈正相關(guān)。產(chǎn)品中一些營養(yǎng)素的損失也是由于冷凍前的預(yù)處理如切分、熱燙造成的。27冷凍可殺死許多細(xì)菌，但不是所有細(xì)菌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(dǎo)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。緩凍對微生物的危害大。包裝前將原料冷卻到接近冰點溫度再冷凍，避免中心溫度降慢而導(dǎo)致微生物敗壞。冷凍可殺死許多細(xì)菌，但不是所有細(xì)菌。28第四節(jié)果蔬速凍工藝與設(shè)備29原料清洗漂燙冷卻冷藏預(yù)處理、加填充液冷卻挑選、整理、切分瀝水IQF凍結(jié)裝箱凍結(jié)包裝裝盤凍結(jié)包裝凍藏加冰衣及包裝30二、果蔬速凍操作要點

1.原料選擇：選擇適宜冷凍加工的果蔬品種，含纖維少，蛋白質(zhì)、淀粉多，含水量低，對冷凍抵抗力強(qiáng)，按食用成熟度采收。2.洗滌：

冷凍前認(rèn)真清洗，去除污物雜質(zhì)。3.去皮、切分：根據(jù)產(chǎn)品要求進(jìn)行去皮切分。314.護(hù)色：

有些原料如馬鈴薯、蘋果在去皮后常常會引起褐變，這類產(chǎn)品在去皮切分后應(yīng)立即浸泡在溶液中進(jìn)行護(hù)色。常使用0.2%~0.4%的SO2

溶液，2％的鹽水溶液，0.3%~0.5%的檸檬酸溶液等等，既可抑制氧化，又可降低酶促反應(yīng)。

5.燙漂：

燙漂能鈍化酶的活性，使產(chǎn)品的顏色、質(zhì)地、風(fēng)味及營養(yǎng)成分穩(wěn)定；殺滅微生物；軟化組織，有利于包裝。適合于熱燙的品種：含纖維素較多的，如豆角、芹菜、蘑菇等；不宜燙漂的品種：青椒、黃瓜、角瓜、西紅柿燙漂溫度：90~100℃，品溫70℃以上燙漂時間：1~5min

菜水比：1:3冷水降溫至10~12℃326.冷卻：

燙漂后應(yīng)立即冷卻，否則產(chǎn)品易變色。試驗證明，燙漂后的蒜苔在25℃情況下6小時變黃。此外，如不能及時冷卻也會使微生物繁殖，影響產(chǎn)品質(zhì)量。冷卻方法是立即浸入到冷水中，水溫越低，冷卻效果越好。一般水溫在5~10℃，冷卻后應(yīng)將水瀝干或甩干。包裝前將原料冷卻到接近冰點溫度再冷凍，避免中心溫度降慢而導(dǎo)致微生物敗壞。7.速凍果品的速凍，要求在1小時以內(nèi)迅速降溫至-15℃以下，而后在-18℃左右的溫度下長期凍結(jié)貯藏。338.包裝通過對速凍果蔬包裝，可以有效地控制速凍果蔬在長期貯藏過程中發(fā)生的冰晶升華，即水分由固體的冰蒸發(fā)而造成產(chǎn)品干燥；防止產(chǎn)品長期貯藏接觸空氣而氧化變色；便于運輸、銷售和食用；防止污染，保持產(chǎn)品衛(wèi)生。

在分裝時，工廠應(yīng)保證在低溫下進(jìn)行工作。同時要求在最短時間內(nèi)完成，重新入庫。工序要安排緊湊。一般凍品在－2～－4℃時即會發(fā)生重結(jié)晶。9.凍藏產(chǎn)品貯于－18℃以下的冷庫內(nèi)，要求貯溫控制在－18℃以下，而且要求溫度穩(wěn)定，少波動。并且不應(yīng)與其他有異味的食品混藏。34三、運銷在流通上，要應(yīng)用能制冷及保溫的運輸設(shè)施，在－15℃～－18℃條件下進(jìn)行運輸,銷售時也應(yīng)有低溫貨架和貨柜。整個商品供應(yīng)程序也是采用冷鏈流通系統(tǒng)。零售市場的貨柜應(yīng)保持低溫，一般仍要求在-15℃～－18℃。35四、解凍與食用

速凍果品在食用之前要進(jìn)行解凍復(fù)原，上升凍結(jié)食品的溫度，融解食品中的冰結(jié)晶，回復(fù)凍結(jié)前的狀態(tài)稱為解凍。

果品冷凍過程中并沒有殺死所有微生物，只起抑制作用。當(dāng)食品解凍時，組織松馳，內(nèi)容物滲出，加之溫度的升高，很易受微生物活動的危害。因此冷凍食品在食用之前不宜過早解凍，也不能在解凍后長時間擱置待用，應(yīng)解凍后即食用。36一般來說，解凍的過程愈短愈好