第二章_食品的低溫處理與保藏BD.ppt

1、第二章 食品的冷凍保藏,參考書(shū)目,食品工藝學(xué)（上冊(cè)） 食品工業(yè)制冷技術(shù) 食品冷凍工藝學(xué) 肉類(lèi)食品工藝學(xué) 水產(chǎn)品冷藏加工 冷藏和凍藏工程技術(shù) 各種食品類(lèi)、制冷類(lèi)的期刊,概述,冷凍食品和冷卻食品 冷凍和冷卻食品的特點(diǎn) 低溫保藏食品的歷史,冷凍食品和冷卻食品,冷凍食品又稱(chēng)凍結(jié)食品，是凍結(jié)后在低于凍結(jié)點(diǎn)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(diǎn)，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(fèi)形式分為果蔬類(lèi)、水產(chǎn)類(lèi)、肉禽蛋類(lèi)、調(diào)理方便食品類(lèi)這四大類(lèi)。,冷凍和冷卻食品的特點(diǎn),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(yùn)輸和貯藏 營(yíng)養(yǎng)、方便、衛(wèi)生、經(jīng)

2、濟(jì) 市場(chǎng)需求量大，在發(fā)達(dá)國(guó)家占有重要的地位，在發(fā)展中國(guó)家發(fā)展迅速,低溫保藏食品的歷史,公元前一千多年，我國(guó)就有利用天然冰雪來(lái)貯藏食品的記載。 凍結(jié)食品的產(chǎn)生起源于19世紀(jì)上半葉冷凍機(jī)的發(fā)明。 1834年，Jacob Perkins（英）發(fā)明了以乙醚為介質(zhì)的壓縮式冷凍機(jī)。 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(jī)。,1872年，David Boyle（美）和Carl Von Linde（德）分別發(fā)明了以氨為介質(zhì)的壓縮式冷凍機(jī)，當(dāng)時(shí)主要用于制冰。 1877年，Charles Tellier（法）將氨-水吸收式冷凍機(jī)用于冷凍阿根廷的牛肉和新西蘭的羊肉并運(yùn)輸?shù)椒▏?guó)，這是食

3、品冷凍的首次商業(yè)應(yīng)用，也是冷凍食品的首度問(wèn)世。 20世紀(jì)初，美國(guó)建立了凍結(jié)食品廠。 20世紀(jì)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(jìn)了美國(guó)凍結(jié)食品業(yè)的發(fā)展。 戰(zhàn)后，冷凍技術(shù)和配套設(shè)備不斷改進(jìn)，出現(xiàn)預(yù)制冷凍制品、耐熱復(fù)合塑料薄膜包裝袋和高質(zhì)快速解凍復(fù)原加熱設(shè)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(jì)60年代，發(fā)達(dá)國(guó)家構(gòu)成完整的冷藏鏈。冷凍食品進(jìn)入超市。 冷凍食品的品種迅猛增加。冷凍加工技術(shù)從整體凍結(jié)向小塊或顆粒凍結(jié)發(fā)展。,我國(guó)在20世紀(jì)70年代，因外貿(mào)需要冷凍蔬菜，冷凍食品開(kāi)始起步。 80年代，家用冰箱和微波爐的普及，銷(xiāo)售用冰柜和冷藏柜的使用，推動(dòng)了冷凍冷藏食品的發(fā)

4、展；出現(xiàn)冷凍面點(diǎn)。 90年代，冷鏈初步形成；品種增加，風(fēng)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。,erkins的乙醚壓縮制冷機(jī),蒸汽吸收式冷凍機(jī),蒸汽壓縮式冷凍機(jī)原理,第一節(jié) 食品低溫保藏的基本原理,概述 低溫對(duì)微生物的影響 低溫對(duì)酶活性的影響 低溫對(duì)非酶作用的影響,概述,食品原料有動(dòng)物性和植物性之分。 食品的化學(xué)成分復(fù)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(gè)主要因素。,一、低溫對(duì)微生物的影響,任何微生物都有一定正常生長(zhǎng)和繁殖的溫度范圍。溫度越低，它們的活動(dòng)能力也越弱。,15,溫度下降，酶活性隨之下降，物質(zhì)代謝減緩，微生物的生長(zhǎng)繁殖就隨之減慢。 由于各種生化反

5、應(yīng)的溫度系數(shù)不同，降溫破壞了原來(lái)的協(xié)調(diào)一致性，影響微生物的生活機(jī)能。,降溫時(shí)，微生物細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)粘度增加，膠體吸水性下降，蛋白質(zhì)分散度改變，還可能導(dǎo)致不可逆性蛋白質(zhì)變性，從而破壞正常代謝。 冷凍時(shí)介質(zhì)中冰晶體的形成會(huì)促使細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)或膠體脫水，使溶質(zhì)濃度增加促使蛋白質(zhì)變性。同時(shí)冰晶體的形成還會(huì)使細(xì)胞遭受機(jī)械性破壞。,影響微生物低溫致死的因素,1.溫度 冰點(diǎn)以上：微生物仍然具有一定的生長(zhǎng)繁殖能力，雖然只有部分能適應(yīng)低溫的微生物和嗜冷菌逐漸增長(zhǎng)，但最后也會(huì)導(dǎo)致食品變質(zhì)。,16,-8-12，尤其-2-5（凍結(jié)溫度）,微生物的活動(dòng)會(huì)受到抑制或幾乎全部死亡。 當(dāng)溫度急劇下降到-20-30時(shí)，所有生化變化

6、和膠體變性幾乎完全處于停頓狀態(tài).,影響微生物低溫致死的因素,2.降溫速度 凍結(jié)前，降溫越快，微生物的死亡率越大。 在迅速降溫過(guò)程中，微生物細(xì)胞內(nèi)的新陳代謝所需的各種生化反應(yīng)的協(xié)調(diào)一致性被迅速破壞。 凍結(jié)時(shí)，緩凍將導(dǎo)致大量微生物死亡，而速凍則相反。,17,3.結(jié)合狀態(tài)和過(guò)冷狀態(tài) 急速冷卻時(shí)，如果水分能迅速轉(zhuǎn)化成過(guò)冷狀態(tài)，避免結(jié)晶形成固態(tài)玻璃體，就有可能避免因介質(zhì)內(nèi)水分結(jié)冰所遭受的破壞作用。 微生物細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)含有大量結(jié)合水分時(shí)，介質(zhì)極易進(jìn)入過(guò)冷狀態(tài)，不再形成冰晶體，有利于保持細(xì)胞內(nèi)膠體穩(wěn)定性。,4.介質(zhì) 高水分和低pH值的介質(zhì)會(huì)加速微生物的死亡，而糖、鹽、蛋白質(zhì)、膠體、脂肪對(duì)微生物則有保護(hù)作用。

7、,5.貯存期 低溫貯藏時(shí)微生物一般隨貯存期的增長(zhǎng)而減少；但貯藏溫度越低，減少量越少，有時(shí)甚至沒(méi)減少。 貯藏初期微生物減少量最大，其后死亡率下降。,二、低溫對(duì)酶的影響,低溫可抑制酶的活性，但不使其鈍化。 故凍制品解凍后酶將重新活躍，使食品變質(zhì)。 通常采用預(yù)煮，破壞酶活性，然后再凍制。,18,三、低溫對(duì)非酶因素的影響,各種非酶促化學(xué)反應(yīng)的速度，都會(huì)因溫度下降而降低。,19,第二節(jié) 食品的冷卻,冷卻，是將食品或食品原料的溫度降低到適合后續(xù)加工或冷藏溫度的過(guò)程。 冷藏是將食品溫度降低到接近冰點(diǎn)而不凍結(jié)的一種食品保藏方法。冷藏溫度一般為-215，而-18則為常用的冷藏溫度。 植物性食品的冷藏保鮮 肉類(lèi)凍

8、結(jié)前的預(yù)冷 分割肉的冷藏銷(xiāo)售 水產(chǎn)品的冷藏保鮮,20,一、食品的冷卻,冷卻目的：快速排出食品內(nèi)部的熱量，使食品溫度在盡可能短的時(shí)間（一般為幾小時(shí)）降低到冰點(diǎn)以上，從而能及時(shí)地抑制食品中微生物的生長(zhǎng)繁殖和生化反應(yīng)速度，保持食品的良好品質(zhì)及新鮮度，延長(zhǎng)食品的儲(chǔ)藏期。,21,二、冷卻方法,（一）固體物料的冷卻 接觸冰冷卻法 空氣冷卻法 水冷法 真空冷卻法,22,（二）液體食品物料的冷卻 特點(diǎn)間接冷卻 間歇式、連續(xù)式,三、影響冷藏效果的因素,1.影響新鮮制品冷藏效果的因素 食品原料的種類(lèi)、生長(zhǎng)環(huán)境 制品收獲后的狀況 運(yùn)輸、儲(chǔ)藏及零售時(shí)的溫度、濕度狀況 冷卻方法及冷藏工藝條件（貯藏溫度、空氣相對(duì)濕度、空

9、氣流速）,23,2.影響加工制品冷藏效果的因素 制品的種類(lèi)及冷卻方法 加工時(shí)微生物去除的程度及酶失活的程度 加工及包裝時(shí)的衛(wèi)生控制狀況 包裝的阻隔能力 運(yùn)輸、儲(chǔ)藏及零售時(shí)的溫度狀況 冷藏條件（貯藏溫度、相對(duì)濕度、流速）,四、食品在冷藏過(guò)程中的質(zhì)量變化,水分蒸發(fā) 冷害 串味 生理作用 脂肪哈敗 淀粉老化 微生物增殖,24,（1）水分蒸發(fā),食品在冷卻及冷藏中，因?yàn)闇貪穸炔疃l(fā)生表面水分蒸發(fā)。 水分蒸發(fā)不僅造成重量損失（俗稱(chēng)干耗），而且使果蔬類(lèi)食品失去新鮮飽滿的外觀。 減重達(dá)到5%時(shí)，水果、蔬菜會(huì)出現(xiàn)明顯的凋萎現(xiàn)象。 肉類(lèi)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)

10、而造成氣室增大。,25,26,水果蔬菜的水分蒸發(fā)特性,27,冷卻及貯藏中食肉胴體的干耗 (=1，=80%90%，=0.2 m/s),（2）冷害,在冷藏時(shí)，果蔬的品溫雖然在凍結(jié)點(diǎn)以上，但當(dāng)貯藏溫度低于某一溫度界限時(shí)，果蔬的正常生理機(jī)能受到障礙，失去平衡，稱(chēng)為冷害。 引起冷害發(fā)生的因素很多，主要有果蔬的種類(lèi)、儲(chǔ)藏溫度和時(shí)間。,28,29,表 水果蔬菜冷害的界限溫度和癥狀,（3）串味,具有強(qiáng)烈氣味的食品與其它的食品放在一起進(jìn)行冷卻和貯藏，這些易揮發(fā)的氣味就會(huì)被吸附在其它的食品上。甚至存放過(guò)有強(qiáng)烈氣味的食品（如洋蔥）的庫(kù)房中再貯藏其它的食品時(shí)，仍會(huì)有串味現(xiàn)象發(fā)生。,30,（4）生理作用,水果、蔬菜在收

11、獲后仍是有生命的活體。在冷藏過(guò)程中，果蔬的呼吸作用和后熟作用仍在繼續(xù)進(jìn)行，機(jī)體內(nèi)所含的成分也不斷發(fā)生變化，這就是后熟作用。 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(lèi)在冷藏中的成熟作用。,31,（5）脂類(lèi)的變化,冷卻貯藏過(guò)程中，食品中所含的油脂會(huì)發(fā)生水解，脂肪酸氧化、聚合等復(fù)雜的變化，使得食品的風(fēng)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(jìn)行得非常嚴(yán)重時(shí)，俗稱(chēng)為“油燒”。 （6）淀粉老化 在接近0的低溫范圍中，糊化了的-淀粉分子又自動(dòng)排列成序，形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子。水分含量在3060%的淀粉最容易老化，含水量在10%以下的干燥狀態(tài)及在大量水中的淀粉

12、不易老化。淀粉老化作用最適溫度24。 （7）微生物增殖,32,五、冷藏技術(shù)管理,（1）貯藏溫度 冷藏溫度應(yīng)根據(jù)具體的原料來(lái)確定。 冷藏溫度越接近原料的凍結(jié)溫度，貯藏期越長(zhǎng)（香蕉、瓜類(lèi)、馬鈴薯等在臨界溫度下有冷害的除外）。 應(yīng)嚴(yán)格控制冷藏室溫度。溫度波動(dòng)會(huì)使空氣中的水分冷凝在食品表面，導(dǎo)致發(fā)霉。,33,（2）空氣相對(duì)濕度,冷藏時(shí)適宜的濕度： 水果，85-90% 蔬菜，90-95% 堅(jiān)果，70% 干燥制品， 50%,34,（3）空氣流速,為了保證貯藏室內(nèi)溫度均勻，應(yīng)保持最低速度的空氣循環(huán)。 空氣流速越大，食品水分蒸發(fā)率越高。 帶包裝的食品不受空氣相對(duì)濕度和空氣流速的影響。,35,第三節(jié) 食品的凍結(jié)

13、,食品的凍結(jié)就是指將食品的溫度降低到食品凍結(jié)點(diǎn)以下的某一預(yù)定溫度（一般要求食品的中心溫度達(dá)到-15或以下），使食品中的大部分水分凍結(jié)成冰晶體。,36,一、食品凍結(jié)的理論,（一）凍結(jié)點(diǎn)與凍結(jié)率 1、凍結(jié)點(diǎn)或冰點(diǎn)（freezing point)： 冰晶開(kāi)始出現(xiàn)的溫度。 一般食品的凍結(jié)點(diǎn)為-0.63。,37,拉烏爾（Raoult）稀溶液定律： 與固態(tài)純?nèi)軇┏善胶獾南∪芤旱哪厅c(diǎn)Tf比相同壓力下純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)T*f低，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，凝固點(diǎn)降低的數(shù)值與稀溶液中所含溶質(zhì)的數(shù)量成正比，即 kf叫凝固點(diǎn)下降系數(shù)它與溶劑性質(zhì)有關(guān)而與溶質(zhì)性質(zhì)無(wú)關(guān)。 凍結(jié)點(diǎn)的降低，與其物質(zhì)的濃度成正比， 每增加1mol/L溶質(zhì)，凍

14、結(jié)點(diǎn)就會(huì)下降1.86。因此食品物料要降到0以下才產(chǎn)生冰晶。,38,39,2、凍結(jié)率,溫度-60左右，食品內(nèi)水分全部?jī)鼋Y(jié)，此溫度稱(chēng)為共晶點(diǎn)。 凍結(jié)率：在凍結(jié)點(diǎn)與共晶點(diǎn)之間的任意溫度下，食品內(nèi)水分的凍結(jié)比例（%），又稱(chēng)結(jié)冰率，其近似值可用下式計(jì)算： K=100（1TD/TF） TD和TF分別為食品的凍結(jié)點(diǎn)及其凍結(jié)終了溫度,40,41,溫度 ,凍結(jié)時(shí)間/h 凍結(jié)溫度曲線和凍結(jié)水分量,42,（二）冰結(jié)晶條件,過(guò)冷現(xiàn)象是水中有冰結(jié)晶生成的先決條件。 水或水溶液結(jié)冰時(shí)，被稱(chēng)為“冰結(jié)晶之芽“的晶核的形成是必要條件。,43,（三）凍結(jié)過(guò)程與凍結(jié)曲線,凍結(jié)曲線表示凍結(jié)過(guò)程中溫度隨時(shí)間的變化過(guò)程。 冷凍曲線的三個(gè)

15、階段： 初始階段，從初溫到冰點(diǎn)，這時(shí)食品放出的熱量是顯熱，此熱量與全部放出的熱量比較，其值較小，所以降溫速度快，凍結(jié)曲線較陡。 中間階段，食品的溫度從食品的凍結(jié)點(diǎn)降低至其中心溫度為-5左右，這時(shí)食品中的大部分水結(jié)成冰，放出大量的潛熱。食品在該階段的降溫速度慢，凍結(jié)曲線平坦。 終了階段，從大部分水結(jié)成冰到預(yù)設(shè)的凍結(jié)終溫。,44,45,46,最大冰晶生成帶：大部分食品中心溫度從-1降至-5時(shí)，近80%水分可凍結(jié)成冰。這種大量形成冰結(jié)晶的溫度范圍稱(chēng)為最大冰晶生成帶。,該階段的熱交換對(duì)食品凍結(jié)速度的影響很大。一般認(rèn)為，食品的中心溫度在冰結(jié)晶最大生成帶的溫度范圍內(nèi)（-1-5）停留的時(shí)間不超過(guò)30min就

16、達(dá)到了快速凍結(jié)的要求。,47,（四）凍結(jié)速度,1、定性表達(dá) 速凍：外界的溫度降與細(xì)胞組織內(nèi)的溫度降不等，即內(nèi)外有較大的溫差； 慢凍是指：外界的溫度降與細(xì)胞組織內(nèi)的溫度降基本上保持等速。 2、速凍的定量表達(dá)：以時(shí)間劃分和以推進(jìn)距離劃分兩種方法。,48,49,按時(shí)間：食品中心溫度從-1降到-5所需的時(shí)間 在330 min內(nèi)，快速凍結(jié)， 在30120 min內(nèi)，中速凍結(jié)， 超過(guò)120 min，慢速凍結(jié)。,按推進(jìn)距離：以單位時(shí)間內(nèi)-5的凍結(jié)層從食品表面向內(nèi)部推進(jìn)的距離為標(biāo)準(zhǔn)： 緩慢凍結(jié) V=0.11 cm/h， 中速凍結(jié) V=15 cm/h， 快速凍結(jié) V=515 cm/h， 超速凍結(jié) V15 cm/

17、h。,國(guó)際制冷學(xué)會(huì)（IIC）的凍結(jié)速度定義：食品表面與中心點(diǎn)間的最短距離，與食品表面達(dá)到0后至食品中心溫度降到比食品凍結(jié)點(diǎn)低10所需時(shí)間之比。 例如：食品中心與表面的最短距離為10cm，食品凍結(jié)點(diǎn)為-2，其中心降到比凍結(jié)點(diǎn)低10即-12時(shí)所需時(shí)間為15h，其凍結(jié)速度為V=10/15=0.67 cm/h。 各種凍結(jié)器的凍結(jié)速度： 通風(fēng)的冷庫(kù)，0.2 cm/h 送風(fēng)凍結(jié)器，0.53 cm/h 流態(tài)化凍結(jié)器，510 cm/h 液氮凍結(jié)器，10100 cm/h,50,3、凍結(jié)速度與冰晶,現(xiàn)象（1）凍結(jié)速度快，食品組織內(nèi)冰層推進(jìn)速度大于水移動(dòng)速度，水分從細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外的轉(zhuǎn)移少，冰晶的分布接近天然食品中液

18、態(tài)水的分布情況，冰晶數(shù)量極多且細(xì)小均勻， 不至于對(duì)細(xì)胞造成機(jī)械損傷。在適當(dāng)解凍后水分能保持在原來(lái)的位置，并發(fā)揮原有的作用，有利于保持食品原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和品質(zhì)。,51,（2）凍結(jié)速度慢，凍結(jié)速度慢，細(xì)胞外溶液濃度較低，冰晶首先在細(xì)胞外產(chǎn)生，而此時(shí)細(xì)胞內(nèi)的水分是液相。在蒸汽壓差作用下，細(xì)胞內(nèi)的水向細(xì)胞外移動(dòng)，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(xì)胞膜的透水性增強(qiáng)而使水分轉(zhuǎn)移作用加強(qiáng)，從而產(chǎn)生更多更大的冰晶大顆粒。緩凍形成的較大冰結(jié)晶會(huì)刺傷細(xì)胞，破壞組織結(jié)構(gòu)，解凍后汁液流失嚴(yán)重，影響食品的價(jià)值，甚至不能食用。,52,53,二、凍結(jié)對(duì)凍品質(zhì)量的影響,體積膨脹，內(nèi)壓增加 比熱下降 導(dǎo)熱系數(shù)增大 溶質(zhì)重新分布 溶液濃縮 冰晶體成長(zhǎng) 冷耗及干耗 脂肪氧化 變色,54,1、體積膨脹與內(nèi)壓增加,（1）當(dāng)內(nèi)部水分因凍結(jié)而膨脹時(shí)受到外部?jī)鼋Y(jié)層的阻礙，就產(chǎn)生內(nèi)壓，又稱(chēng)為凍結(jié)膨脹壓。（根據(jù)理論計(jì)算，凍結(jié)膨脹壓可達(dá)到8.5 Mpa） 當(dāng)食品外層承受不了凍結(jié)膨脹壓時(shí)，便通過(guò)破裂的方式來(lái)釋放，造成食品的龜裂現(xiàn)象。 一般認(rèn)為食品厚度大、含水率高和表面溫度下降極快時(shí)易產(chǎn)生龜裂。 （2）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(lái)，加劇了體積膨脹現(xiàn)象，亦加大了食品內(nèi)部壓力。,55,2、比熱下降,水和冰的比熱分別為4.2 kJ/kg.和2.1 kJ/kg.。