绪论、食品的低温处理技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,食品技术原理,绪论,0-1,食品技术原理研究的内容,2,1.,食品产业在世界各国中占有重要地位,（,1,）世界主要国家的食品产业,食品工业在美国是第一大产业。,法、德、英、日等国的食品产业也居于第二、三位。,0-1,食品技术原理研究的内容,3,（,2,）食品产业已成为我国第一大产业,2011,年，我国食品产业的总产值达到,6.25,万亿美元，占国民生产总值的,12%,以上。,2012,年前三个季度，我国工业平均增速只有,10.3%,，而食品工业的增速却达到,23%,，预计全年产值可以达到,8.5,万亿以上，占,GDP,的比重超过,15%,，成为真正的支柱产业。,0-1,食品技术原理研究的内容,4,（,3,）我国食品产业中存在的问题, 整体装备水平较差，仍以劳动密集型为主。,食品产业从业者的整体专业技术水平较低。, 存在低水平相互竞争、利润率低的问题。, 企业自主创新能力不足，创新科研意识不强。,0-1,食品技术原理研究的内容,5,2.,食品技术原理要学习的内容,包括十四章的内容，具体如下：,第一章 食品的低温处理技术,内容包括：,基本原理、食品的冷却、食品的冻结、食品的冷藏和冻藏、以及食品的回热和解冻。,0-1,食品技术原理研究的内容,6,第二章 食品的热处理技术,内容包括：,食品热处理原理、食品的热传递、食品热处理条件的判定、食品加热杀菌时间的推算,、以及,食品热处理的方法与装置。,第三章 食品的干燥技术,内容包括：,食品干燥基础、干制过程中食品物料的主要变化和食品干燥方法。,0-1,食品技术原理研究的内容,7,第四章 食品加工的化学技术,内容包括：,食品防腐、食品抗氧化和食品涂膜。,第五章 食品加工的生物技术,内容包括：,发酵技术、酶技术。,0-1,食品技术原理研究的内容,8,第六章 食品的包装技术,内容包括：,食品包装概论、食品包装材料及容器、 食品包装技术。,第七章 食品的货架寿命,内容包括：,食品质量与贮藏的关系、食品质量变化规律。,0-1,食品技术原理研究的内容,9,第八章 食品加工技术的进展,内容包括：,微波技术、高压技术、其它技术。,第九章 乳品工艺,内容包括：,乳品加工单元操作、液体乳的加工、炼乳的加工、乳粉的加工、发酵乳品工艺。,0-1,食品技术原理研究的内容,10,第十章 肉制品工艺,内容包括：,肉的概念、肉的化学组成、肉的成熟、肉在加热过程中的变化、肉的腌制、肉制品加工的其他工艺、鱼肉蛋白的提取与应用。,0-1,食品技术原理研究的内容,11,第十一章 果蔬工艺,内容包括：,果蔬原料的分类与要求、果蔬的保鲜、果蔬原料的处理、果酱加工工艺、果蔬的罐藏、番茄制品、果蔬的速冻、果汁工艺。,0-1,食品技术原理研究的内容,12,第十二章 饮料工艺,内容包括：,饮料用水的处理、碳酸饮料、果蔬汁饮料、蛋白饮料及茶饮料。,第十三章 油脂工艺,内容包括：,油料、植物油的提取、植物油的精炼、油,脂的深加工。,0-1,食品技术原理研究的内容,13,第十四章 粮谷品工艺,内容包括：,焙烤食品工艺、面条工艺、蒸煮挤压食品工艺。,0-2,食品技术原理的学习方法,14,1.,课堂讲授与自修相结合。,2.,课后作业、小论文相结合。,3.,通过参阅相关专业书籍丰富相关知识。,4.,通过实践加深对知识的理解。,0-2,食品技术原理研究的内容,15,祝：,学习顺利、快乐成长！,食品技术原理,第一章 食品的低温处理技术,张民 博士 教授,食品工程与生物技术学院,1-1,概述,2,1.,食品冷冻的目的,（,1,）保藏,保藏是食品冷冻的主要目的。,食品通过冷冻，就可以较长时间的保存。,（,2,）加工手段, 使加工处理易于操作,比如：,焙烤食品软面团成型；半冻结状态肉的切片等。,1-1,概述,3, 改善食品的性状，提高食品的食用价值,比如：,用低温处理使牛肉、干酪、冰淇淋成熟；低温处理使清酒、啤酒、葡萄酒的发酵条件得到控制。, 改变原来食品的物理状态，制得新型食品,比如：,低温制作鱼排、冰淇淋、冻豆腐、冷冻干燥食品等。,1-1,概述,4,2.,食品冷冻的温度范围,（,1,）冷冻的温度范围,食品的冷冻保藏可分为冷却贮藏和冻结贮藏。,冷却贮藏温度范围：,-2,15,。,冻结贮藏温度范围：,-12,-30,。,1-1,概述,5,图：冷冻及解冻温度划分示意图（以肉类为例）,（,2,）冷冻及解冻过程温度范围, 冷凉,肉体刚宰后温度（,40,）借自然冷却降至室温（,20,）左右的过程（图中,A-B,段）。,1-1,概述,6,图：冷冻及解冻温度划分示意图（以肉类为例）, 冷却,肉体温度由宰后温度或室温借助人工致冷的方法降至略高于冰点温度（,0,4,）的过程（图中,A-B-C,段）。,1-1,概述,7,图：冷冻及解冻温度划分示意图（以肉类为例）, 过冷,肉体温度由冰点下降至形成冰结晶的临界温度而尚不冻结的现象称之为过冷现象。肉类的过冷临界温度为,-5,-,6,（图中,C-D,段）。,1-1,概述,8,图：冷冻及解冻温度划分示意图（以肉类为例）, 冻结,肉体温度由临界温度降至冰点以下温度，并形成冰结晶的过程（图中,E-F-G,段）。,1-1,概述,9,图：冷冻及解冻温度划分示意图（以肉类为例）, 继续冻结,由任何冰点以下温度继续下降至低熔共晶点的过程（图中,F-G,段）。,1-1,概述,10,图：冷冻及解冻温度划分示意图（以肉类为例）, 继续冷却,肉体温度由低熔共晶点继续下降的过程，称之为继续冷却（图中,G-H,段）。,1-1,概述,11,图：冷冻及解冻温度划分示意图（以肉类为例）, 冷藏,将肉体温度维持在恒定的某一冰点以上温度（一般指,0,4,）的保藏过程（图中,B-C,段或,C,点）。,1-1,概述,12,图：冷冻及解冻温度划分示意图（以肉类为例）, 冻藏,将肉体温度维持在恒定的某一冰点以下温度（一般为,-15,-18,）的保藏过程（图中,E-F-G-H,段）。,1-1,概述,13,图：冷冻及解冻温度划分示意图（以肉类为例）, 解冻,将肉体温度由冰点以下温度提高到冰点以上的温度，并使冰结晶融化为水的过程（图中,I-J,段）。,1-1,概述,14,图：冷冻及解冻温度划分示意图（以肉类为例）, 回热,肉体温度由冰点以上温度开始升温至室温以下的过程（图中,J-K,段）。,1-1,概述,15,3.,低温对酶活性的作用,高温可以使酶失活；低温的条件下，可以抑制酶的活性。,大多数酶的,Q,10,=2,3,例,1,：,动物宰后僵直解僵成熟,1-1,概述,16,鲽鱼开始僵直和僵直持续时间与温度的关系表,鱼体温度,35 ,15 ,10 ,5 ,-1 ,僵直开始时间,3,10min,2h,4h,16h,3.5d,僵直持续时间,30,40min,10,24h,36h,2,2.5d,3,4d,1-1,概述,17,例,2,：,蔗糖酶的活性与温度的关系,1-1,概述,18,注意：,低温虽不能完全使酶失去活性，但可以抑制酶的活性，使酶促反应的速度大大降低，由酶参与的食品变质的速度大大延缓，从而使食品获得了保藏能力。,1-1,概述,19,对于冻制的植物性食品，在解冻时保持着活性的酶将重新活跃，加速食品变质。为了将冷冻（或速冻）、冻藏和解冻过程中食品内不良变化降低到最低的程度，植物性食品常经漂烫，预先将酶灭活，再进行冻制。由于过氧化物酶的耐热性比较强，预煮时常以过氧化物酶活性的破坏程度作为漂烫效果的评价依据。,1-1,概述,20,4.,低温对微生物的作用,（,1,）低温与微生物的关系,高温可以杀死微生物；低温下，微生物的活动受到抑制，温度越低，活动能力越弱，温度低到最低生长温度时，它们就停止生长，出现死亡。,1-1,概述,21,低温抑制（甚至致死）微生物的原因：,温度降低，微生物细胞内的酶活性削弱，使物质代谢过程中的各种反应速度减缓，微生物生长繁殖的速度也随之减慢；,降温时，各种化学反应的,Q,10,不同，破坏了微生物细胞内原来协调的新陈代谢；,1-1,概述,22,温度降低时，微生物细胞内原生质粘度增加、胶体吸水性降低、蛋白质分散度改变及最终导致蛋白质的凝固等；,冻结时冰结晶对微生物细胞的机械损伤及冻结造成的蛋白质变性。,1-1,概述,23,（,2,）影响微生物低温致死的因素,温度降低的程度,温度降得越低，微生物的死亡率越高。,例,1.,不同温度对荧光菌死亡率的影响（低温作用,30min,）,温度,/,0,-3,-6.5,-10,-16,死亡率,/%,26,27,35,93,98,1-1,概述,24,降温（冷却和冻结）的速度,冷却,冷却速度越快，死亡率越高。,例如：,大肠杆菌，若从,45,突然降温至,10,，此时大肠杆菌的死亡率达到,95%,；若从,45,缓慢降温至,10,，此时其死亡率近乎为,0,。,1-1,概述,25,冻结,冻结速度越快，死亡率越低。,原因如下：,不同的冻结速度，冻结时形成的冰晶大小不同，对微生物的作用也不同。,冻结速度慢，冻结时微生物内形成的冰结晶体积大，大的冰结晶对微生物细胞的机械性损伤严重，死亡率就高。,冻结速度快，形成的冰晶小或形成无定形的玻璃体状，这样的冰晶对细胞的损伤小，死亡率也就低了。,1-1,概述,26,低温（冷却和冻结的）持续时间,冷却,持续的时间越长，死亡率越低。,表：食品中微生物的数量随贮藏时间的变化,贮藏天数,贮藏温度,/,5,0,0,1600,1600,6,6600,3600,17,66500,4100,24,1600000,8900,1-1,概述,27,冻结,持续的时间越长，死亡率越高。,表：荧光菌在低温下的持续时间与死亡率的关系,持续时间,/,天,8,16,32,64,128,256,死亡率,/%,71,70,89,96,98,99.9,1-1,概述,28,微生物的种类和原始菌数的影响,微生物种类的影响,类 群,最低温度,/,最适温度,/,最高温度,/,举 例,嗜冷菌,-105,1020,2040,水和冷库中的微生物,嗜温菌,1015,2540,4050,腐败菌、病原菌,嗜热菌,4045,5575,6080,某些引起罐头食品腐败的微生物,1-1,概述,29,微生物初始数量的影响,原始菌数越多，死亡率越低。,表：萤光菌的死亡率与原始菌数的关系（海水中的萤光菌，在,-16,冻结,4,分钟）,原始菌数（个）,/ml,81,10,6,79,10,4,78,10,2,死亡率,/%,11,30,50,1-2,食品的冷却,2,1.,影响食品冷却过程的因素,（,1,）食品的物理性质,食品的比热,比热：,指,1kg,食品温度变化,1,（升高或降低）时所吸收或释放的热量。,比热越大，冷却时所消耗的冷能就越多。,比热越小，冷却时所消耗的冷能就越少。,1-2,食品的冷却,3, 热导率（导热系数）,热导率：,指,1,米厚的块状物体，两面温差为,1,时，在,1,小时内垂直传过,1,平方米面积的热量千焦数。,热导率越大，食品放热越快，冷却越迅速；,热导率越小，食品放热越慢，冷却越慢。,1-2,食品的冷却,4,水的,：,2.18,千焦,/,米,时,度,冰的,：,7.95,千焦,/,米,时,度,空气的,：,0.08,千焦,/,米,时,度,1-2,食品的冷却,5,（,2,）食品的几何形状,F,/,V,值：,食品的表面积,F,与体积,V,之比。,F,/,V,值越大，传热越迅速。,不同形状的食品，其,F,/,V,值不同。,（,3,）食品对于周围介质的给热系数,给热系数越大，冷却进行得越迅速。,1-2,食品的冷却,6,（,4,）表面状况,表面积大小与几何形状有关，表面积越大，冷却就快。, 表面粗糙散热快，冷却速度就快。,粗糙的表面实质上具有较大的表面积，有利于食品的散热；, 表面光滑或表面有蜡质层覆盖，不利于食品内部热量的散发，冷却速度就慢。,1-2,食品的冷却,7,（,5,）食品的初温和终温,食品初温越高，冷却所需时间越长；食品终温越高，冷却所需时间越短。,（,6,）冷却介质的种类和性质（温度、湿度、给热系数等）,液体（淡水、盐水等）、气体（空气）和固体（冰）三种，它们的给热系数的大小依次是：液体,气体,固体。,1-2,食品的冷却,8,2.,冷却方法,（,1,）冷风冷却,冷却效果受温度、湿度、空气流速的影响。,空气温度,应控制在食品所允许的最低温度。,1-2,食品的冷却,9,食品所允许的温度：,食品不发生冻结，不出现冷害时的最低温度。,冷害：,在冷却、冷藏时，某些果蔬的品温虽然在冰点以上，但当温度低于某一温度界限时，果蔬的正常生理机能受到障碍，失去平衡，称之为冷害。,注意：,出现冷害的果蔬品质很快下降。,1-2,食品的冷却,10,表：部分果蔬的冷害界限温度和症状,果蔬的种类,界限温度,/,症状,香蕉,11.3,13.8,果皮变黑（熟）；催熟不良（生）,西瓜,4.4,凹斑，风味异常,黄瓜,7.2,凹斑，水浸状斑点，腐败,茄子,7.2,表皮变色，腐败,马铃薯,4.4,发甜，褐变,西红柿,熟,7.2,10,软化，腐烂,生,12.3,13.92,催熟果颜色不好，腐烂,1-2,食品的冷却,11,空气的湿度,湿度越大，对热传导有利；,湿度过高，微生物容易污染食品；,湿度过低，则又会造成食品中水分的大量蒸发而促使食品干缩 。,1-2,食品的冷却,12,空气的流动速度,加快空气的流动速度，可以加速冷却过程，缩短冷却时间。,例如：,用,-2,的冷空气将猪半胴体冷却到,0,，空气自然循环，需要,24,小时；空气强制循环，需要,16,小时。,1-2,食品的冷却,13,又如：,猪半胴体冷却到,3,，其他条件相同的情况下，空气流动速度为,0.1 m/s,时，需要,32,小时；空气流动速度为,0.55 m/s,时，需要,21,小时；一般空气流速控制在,0.5-3 m/s,，又以,2 m/s,流速为最佳。,1-2,食品的冷却,14,（,2,）碎冰冷却,影响冷却效果的主要因素：,食品,种类：多脂鱼的冷却速度比少脂鱼的冷却速度慢；,食品大小：大型鱼的冷却速度比小型鱼的冷却速度慢；,鱼体从,20,冷却到,1,时需要的时间和鱼体厚度的关系表（用冰量为鱼重的,200%,）,鱼体厚度,/cm,5,6,7,8,需要的时间,/min,110,150,235,325,1-2,食品的冷却,15,初、终温,鱼体初温越高，冷却所需要的时间越长；,鱼体终温越高，冷却所需要的时间越短。,用冰量,用冰量增加，冷却时间缩短；,用冰量为,75%,时冷却效果最佳。,1-2,食品的冷却,16, 冰破碎的程度,表：冰块大小与冷却速度的关系,冰块立体面三边的平均长度,/cm,1,2,4,8,由,20,冷却到,2,所需时间,/min,89,108,134,154,结论：,冰块越小，冷却所需的时间越短。,一般采用每边长为,2cm,的冰块。,1-2,食品的冷却,17,（,3,）冷水及其它液体介质中冷却,浸透式：,被冷却食品直接浸在冷水中进行冷却，并有搅拌器不停地搅拌冷水；, 喷冷式：,在被冷却食品的上方装有喷嘴，具有一定压力的冷水直接喷淋被冷却食品；, 降水式：,被冷却的水果在传送带上移动，上部的水盘均匀地像降雨一样地降水，这种形式适用于处理量大的。,1-2,食品的冷却,18,优点：,冷水冷却速度较快（比风冷快），无干耗，可以连续作业。,缺点：,有水溶性物质的损失；会相互传染。,1-2,食品的冷却,19,（,4,）真空冷却,冷却原理：,利用食品中水分蒸发时，要消耗热量，而这些被消耗的热量的来源只有来自食品自身，食品由于提供了这部分热量而使自身的温度降低，达到冷却的目的。,1-2,食品的冷却,20,优点：,冷却时间短；,贮藏时间长；,改善质量；,损耗少：真空冷却损耗,0-4%,，普通冷却损耗,4%-10%,。,缺点：,冷却品种有局限性；,成本高。,1-2,食品的冷却,21,总结：,冷却方法与使用范围见下表,冷却方法,肉,禽,蛋,鱼,水果,蔬菜,烹调食品,冷风冷却,冷水冷却,碎冰冷却,真空冷却,1-2,食品的冷却,22,3.,食品冷却过程中的冷能消耗,冷能消耗：,食品冷却时所放出的热量要由制冷设备吸收，这部分热量称为冷却过程中食品的冷能消耗。,冷能消耗量计算方法如下：,1-2,食品的冷却,23,（,1,）一般情况,（食品由,t,H,下降至,t,K,时的冷能消耗,Q,0,）,Q,0,=,mC,0,(,t,H,-,t,K,),式中：,Q,0,冷却时的冷能消耗,(kcal),；,m,被冷却食品的质量,(kg),；,t,H,食品初温,(K),；,t,K,食品终温,(K),；,C,0,食品的质量热容,kJ/(kg,K),；,C,0,=,C,水,W,+,C,干,（,1-,W,）；,W,食品中的含水量（,%,）；,C,水,食品中水的质量热容,4.184kJ/(kg,K),；,C,干,食品中干物质的质量热容。,1-2,食品的冷却,24,（,2,）考虑附加热量（反应热、呼吸热）,对于刚宰后的肉类,Q,01,=,mC,O,(,t,H,-,t,K,)+,m,0.6276,t,=,m,C,O,(,t,H,-,t,K,)+0.6276,t,式中：,0.6276,刚宰动物肉在冷却时释放的反应热，,kJ/kg,h,；,t,冷却所需时间，,h,。,1-2,食品的冷却,25,对于果蔬,Q,02,=,mC,O,(,t,H,-,t,K,)+,m,H,t,=,m,C,O,(,t,H,-,t,K,)+ H,t,式中：,H,果蔬的呼吸热，,KJ/kg,h,（可查表得到）。,1-2,食品的冷却,26,（,3,）考虑到冷却过程中水分的相变,若设：,L,u,蒸发潜热，（气,液，,2514 KJ/kg,）,L,k,凝结潜热，（气,固，,2841 KJ/kg,）,m,食品中蒸发出来的水量，也称为绝对干缩量（,kg,）,1-2,食品的冷却,27,此时，由于,m,kg,水由液相变成气相，又由气相变成固相而引起的热量变化如下：,m,kg,水分蒸发时从食品中吸收的热量为：,m,L,u,m,kg,水蒸汽凝结成霜冻时释放给冷却器的热量为：,m,L,k,：,则，冷却器由于水分的相变而额外多吸收的热量为：,m,L,k,- ,m,L,u,= ,m,（,L,k,-L,u,）,1-2,食品的冷却,28,此时总的冷能消耗应为：,Q,03,=,mC,O,(,t,H,-,t,K,)+ ,m,（,L,k,-L,u,）,g,概念：,是相对干缩量，为实际蒸发水量与食品重量之比。即：,g,=,m,/,m,。,此时，上式可表示为：,Q,03,=,mC,0,(,t,H,-,t,K,)+,gm,（,L,k,-L,u,）,=,m,C,0,(,t,H,-,t,K,)+ ,g,（,L,k,-L,u,）,1-2,食品的冷却,29,总结：,食品冷却过程中计算冷能消耗时的三种情况,一般情况（不考虑放热反应和水分的相变）,Q,0,=,m,C,O,(,t,H,-,t,K,),考虑到冷却过程的放热反应,肉类：,Q,01,=,m,C,O,(,t,H,-,t,K,)+0.628,t,果蔬：,Q,02,=,m,C,O,(,t,H,-,t,K,)+H,t,考虑到冷却过程中的水分相变,Q,03,=,m,C,O,(,t,H,-,t,K,)+ ,g,（,L,k,-L,u,）,1-2,食品的冷却,30,注意：,在整个冷却过程中耗冷量具有不均匀性，一般冷却初期耗冷量大，为保证制冷设备都能满足冷负荷量要求，提出冷却率因素，修正耗冷量,Q,。即：,1-2,食品的冷却,31,冷却这个热交换过程是比较复杂的，是通过传导、辐射、对流来完成的，在冷却过程中的辐射热损失及食品包装的冷能消耗等问题在此都没有考虑，通常增大,5%,10%,安全系数。,1-2,食品的冷却,32,4.,食品冷却过程所需冷却时间的计算（自学）,（,1,）平板状食品冷却时间的计算公式：,见,P20,公式,1-1-28,。,（,2,）圆柱状食品冷却时间的计算公式：,见,P22,公式,1-1-29,。,（,3,）球状食品冷却时间的计算公式：,见,P23,公式,1-1-30,。,1-3,食品的冻结,2,食品的冻结：,就是指将食品的温度降低到食品冻结点以下的某一温度（一般要求食品的中心温度达到,-15,或以下），使食品中的大部分水分冻结成冰结晶体。,1-3,食品的冻结,3,1.,冻结曲线,概念：,是物质冻结时的温度曲线，以温度为纵坐标，以冻结时间为横坐标，在普通坐标图上作得的一条曲线。,（,1,）纯水的冻结曲线,1-3,食品的冻结,4,（,2,）溶液的冻结曲线,1-3,食品的冻结,5,（,3,）食品冻结曲线,概念：,是食品冻结时的温度曲线，以食品的温度为纵坐标，以冻结时间为横坐标，在普通坐标图上作得的一条曲线。,注意：,这条曲线直观的反映了食品的温度随冻结时间的变化情况。,1-3,食品的冻结,6, 食品快速冻结和缓慢冻结时的温度曲线,图：食品的冻结曲线,1-3,食品的冻结,7,冻结曲线特征：,冻结曲线可分为三个阶段：,降温阶段,食品的温度从初温降低到食品的冻结点，此时食品放出的热量较小，所以降温速度快，冻结曲线较陡。,1-3,食品的冻结,8,大部分水分转变成冰的阶段,食品的温度从食品的冻结点降低到,-5,左右，这时食品中的大部分水结成冰，放出大量的潜热。整个冻结过程中食品的绝大部分热量在此阶段放出，因此食品在该阶段的降温速度慢，冻结曲线平坦。,1-3,食品的冻结,9,继续降温、冻结阶段,食品的温度从,-5,左右继续下降到终温，此时放出的热量一部分是由于冰的降温，另一部分是由于残余少量的水继续结冰。这一阶段的冻结曲线也比较陡峭。,1-3,食品的冻结,10,缓慢冻结与速冻的主要区别：,区别在于第二阶段（大部分水转变成冰）所需时间的长短。缓慢冻结时，大部分水转变成冰所需的时间长；速冻时，大部分水转变成冰所需的时间短。,1-3,食品的冻结,11, 食品在不同介质中的冻结曲线,图：以盐水为冷冻介质的冻结曲线,图：以空气为冷冻介质的冻结曲线,1-3,食品的冻结,12,结论：,冻结曲线的平坦段的长短与传热介质的传热快慢关系很大。传热介质的传热快，则第二阶段的曲线平坦段短。,冷盐水为传热介质时传热速度要比以空气为传热介质时的传热速度快。,在食品的不同部位，食品温度下降的速度是不一样的。食品在冻结过程中，同一时刻的温度始终是食品表面最低，越接近中心层越高。,1-3,食品的冻结,13,2.,结晶条件和结晶曲线,（,1,）结晶条件,食品只有处于过冷状态时，食品中的水才会形成冰结晶。,过冷临界温度：,水在降温过程中开始形成稳定性晶核时的温度或开始回升的最低温度称为过冷临界温度，或称为过冷温度。,1-3,食品的冻结,14,图：,牛肉薄片冻结时的过冷状态和冻结水量,多数要进行冻结处理的食品含水量比较高，因此它们的冻结和水结冰的情况大致接近。但是食品中还含有可溶性溶质，故实际上更复杂。,1-3,食品的冻结,15,（,2,）结晶曲线,概念：,以晶核的生成速度及成长速度为纵坐标，温度为横坐标，定性反映冰结晶过程中晶核的生成及成长情况的曲线。,注意：,结晶曲线定性的反映在各种不同冻结温度下冰晶形成的情况。,1-3,食品的冻结,16,图：晶体生长曲线,水的冻结就是水的结晶过程，该过程中有两种现象发生：一是晶核的形成；二是以晶核为中心的晶体的成长。,冰结晶形成的过程中，随着温度的降低，晶核生成数和晶体的成长有着各不相同的速度。,1-3,食品的冻结,17,图：晶体生长曲线,当温度比较高时，产生的晶核数少，如在温度为,a,时的,aa,线上，晶核数少，而结晶成长的速度较快，晶核产生的速度落后于晶体成长的速度。结果形成了少量的大型结晶。,1-3,食品的冻结,18,图：晶体生长曲线,bb,线上，晶核生成数很多，晶体成长速度也很快，所以这时的冰结晶状态将是大量的晶核和由晶核成长起来的大小参差不齐的结晶。,1-3,食品的冻结,19,图：晶体生长曲线,水,cc,线上，则是晶核数相当多，而晶体成长慢，结果是较小的冰晶占有较大的数量。,1-3,食品的冻结,20,图：晶体生长曲线,dd,线上是温度降低到一定的低温后逐渐转变为玻璃体状态。因此，仅形成极少量的晶核，不存在晶核的成长。,1-3,食品的冻结,21,3.,冻结水量和冰结晶最大生成带,（,1,）冻结水量,冻结水量经验公式,=A,/,（,1+B,/lg,t,）,式中：,温度,t,时的冻结水的百分率；,t,冻结食品的温度（取绝对值）；,A,、,B,常数，,A,=110.5,，,B,=0.31,。,应用范围：,温度,t,在,-30,以上；冰点接近于,-1,。,1-3,食品的冻结,22, Heiss,法,M,=1-,i,/,式中：,M,冻结率；,i,食品的冻结点；,食品的冻结终温。,1-3,食品的冻结,23,举例：,计算牛肉从,-1,冻结到,-5,时的冻结水量。,方法,1,：,=A,/(1+B,/lg,t,),=11.05/(1+0.31/lg5),=110.5/1.4435=76.55%,方法,2,：,M,=1-,i,/,=1-,（,-1/-5,）,=0.8=80%,1-3,食品的冻结,24,（,2,）冰结晶最大生成带,概念：,食品中大部分水发生冻结而形成冰结晶的温度范围 。,图：食品的冻结曲线,1-3,食品的冻结,25,大多数食品中大部分的水分都在,-1,-5,的温度范围内冻结。,一般，食品的中心温度在冰结晶最大生成带的温度范围内（,-1,-5,）停留的时间不超过,30min,就达到了快速冻结的要求。,1-3,食品的冻结,26,4.,冰结晶的形成和分布,溶质,溶液浓度,凝固点,冻结时间,细胞内,多,高,低,晚,细胞外（间）,少,低,高,早,当细胞间的水首先发生冻结后，出现同温度下固液两相（水与冰）共存，就导致水与冰之间蒸汽压差的出现，从而引起水蒸汽的转移。,1-3,食品的冻结,27,温度,/,0,-5,-10,-15,-20,-25,饱和蒸,汽压,冰,4.58,3.01,1.95,1.24,0.77,0.47,水,4.58,3.16,2.14,1.43,0.94,0.6,表：水和冰的饱和水蒸汽表（,mmHg),1-3,食品的冻结,28,冻结方法,冻结介质的温度,/,冻结速度顺序,冰结晶的大小,/m,长度,宽度,厚度,液氮,-196,（,1,）,5,15,0.5,5,0.5,5,干冰,-80,（,2,）,29.2,18.2,6.1,盐水,-18,（,3,）,29.7,12.8,9.1,平板,-40,（,4,）,320.0,163.0,87.6,空气,-18,（,5,）,920.0,544.0,324.4,表：龙须菜的冻结速度对冰晶大小的影响,1-3,食品的冻结,29,冻结速度,0,-5,通过时间,冰晶体,冰层推进速度,I,与水移动速度,W,位置,形状,大小（直径,m,长度,m,）,数量,5s,细胞内,针状,(1,5),(5,10),极多,IW,1.5min,细胞内,杆状,(0,20),(20,50),多数,IW,40min,细胞内,柱状,（,50,100),100,以上,少数,IW,90min,细胞外,块粒状,（,50,200),200,以上,少数,IW,表：食品的冻结速度对冰晶大小、数量等的影响,1-3,食品的冻结,30,（,1,）缓慢冻结时冰晶的分布,由于外界吸收热量的能力小，细胞内水分的冻结发生得很迟，所以水分的这种转移就进行的充分，形成的冰晶体积大，数量少，分布不均匀，主要分布在细胞间，这样的冰结晶对食品组织细胞的破坏作用大，食品的品质就差。,1-3,食品的冻结,31,（,2,）速冻时冰晶的分布,由于外界吸收热量的能力大，细胞内水分还来不及转移或转移量很少就发生了冻结，所形成的冰晶体积小，数量多，分布均匀，对食品组织细胞的破坏作用小，食品的品质好。,1-3,食品的冻结,32,结论：,冻结温度越低，冻结速度越快，形成的冰晶的数量越多，体积越小，对食品品质越有利，即可逆性越好。,1-3,食品的冻结,33,5.,冻结对食品品质的影响,（,1,）冻结造成体积膨胀,冻结膨胀压：,食品冻结时表面水分首先冻结成冰，然后冰层逐渐向内部延伸。当内部的水分冻结膨胀时会受到外部冻结层的阻碍，从而产生内压，即冻结膨胀压。,1-3,食品的冻结,34,龟裂现象：,当外层无法承受内部的压力时会产生破裂（龟裂），影响食品品质。,影响龟裂的因素：,食品厚度大、含水率高、表面温度下降极快时易产生龟裂。,1-3,食品的冻结,35,（,2,）冻结造成蛋白质变性,造成蛋白质变性的原因：,盐析作用,氢离子浓度的影响,胶体结合水的冻结,1-3,食品的冻结,36,（,3,）冻结时食品的干缩,食品在冷却时，不仅食品的温度下降，而且食品中的汁液的浓度会有所增加，食品表面水分蒸发，出现干燥现象。, 影响,当食品中的水分减少后，不但造成质量损失（俗称干耗），而且使植物性食品失去新鲜饱满的外观，当减重达到,5%,时，水果、蔬菜会出现明显的凋萎现象。,1-3,食品的冻结,37,肉类食品在冷却储藏中也会因水分蒸发而发生干耗，同时肉的表面收缩、硬化，形成干燥皮膜，肉色也有变化。,鸡蛋在冷却储藏中，因水分蒸发而造成气室增大，使蛋内组织挤压在一起而造成质量下降。, 防止方法,根据各种食品的水分蒸发性，控制适宜的温度、湿度和风速。,1-3,食品的冻结,38,（,4,）冷却收缩,概念：,宰后的牛肉在短时间内快速冷却，肌肉会发生显著收缩现象，以后即使经过成熟过程，肉质也不会十分软化，这种现象叫冷却收缩。,1-3,食品的冻结,39,易发条件：,宰后,10h,内，肉温降低到,8,以下，容易发生寒冷收缩现象，但这温度与时间并不固定。,影响因素：,成牛与小牛，或者同一头牛的不同部位的肉都有差异。例如成牛肉温低于,8,，而小牛则肉温低于,4,时发生冷却收缩。,1-3,食品的冻结,40,6.,食品冻结时热力学性质的变化,（,1,）质,量,热容, 冻结前食品的质,量,热容,C,0,C,0,=,C,水,W,+,C,干,（,1-,W,）, 冻结食品的质量热容,C,M,C,M,=,C,干,（,1-,W,）,+,C,冰,W,+,C,水,（,1-,）,W,式中：,C,M,食品冻结至,t,时的质,量,热容；,t,时食品中的水分冻结率（,%,）；,W,品中的含水,量,（,%,）。,1-3,食品的冻结,41,经验公式 ：,C,M,=,C,0,-A,C,/,（,1+B,C,/lg,t,),式中：,C,M,、,C,0,、,t,同上；,A,C,、,B,C,常数。,C,0,A,C,B,C,肉类,0.805,0.396,0.343,鱼类,0.800,0.415,0.369,1-3,食品的冻结,42,（,2,）热导率,(,热导率,), 冻结前食品的热导率,0,0,=,干,（,1-,W,）,+,水,W,式中：,干,食品中干物质的热导率；,水,水的热导率；,W,食品的含水量。,1-3,食品的冻结,43, 冻结后食品的热导率,M,=,干,（,1-,W,）,+,水,（,1-,）,W,+,冰,W,经验公式：,M,=,0,+A,/,（,1+B,/lg,t,),式中：,t,冻结食品的温度（取绝对值）；,A,、,B,常数。,0,A,B,肉类,0.390,0.938,0.186,鱼类,0.370,0.699,0.148,1-3,食品的冻结,44,（,3,）热扩散率,（导温系数）, 冻结前食品的热扩散率,0,0,=,0,/,C,0, 冻结食品的热扩散率,M,M,=,M,/,C,M,1-3,食品的冻结,45,经验公式：,M,=,0,+A,/,（,1+B,/lg,t,）,式中：,t,冻结食品的温度（取绝对值）；,食品的密度；,A,、,B,常数。,0,A,B,肉类,0.00045,0.00244,0.445,鱼类,0.00214,0.00045,0.482,1-3,食品的冻结,46,7.,食品冻结过程中的冷能消耗,（,1,）,食品冻结前冷却时放热量,Q,1,Q,1,=,mC,O,(,t,H,-,t,KP,),式中：,t,KP,食品的冻结点；,C,O,食品的质量热容；,t,H,食品的初温。,1-3,食品的冻结,47,（,2,）形成冰结晶时放出的潜热,Q,2,Q,2,=,m,W,L,式中：,m,食品的质量；,W,食品的水分含量；,冻结水的百分率；,水形成冰时所放出的潜热。,1-3,食品的冻结,48,（,3,）冻结食品继续降温时放出的热量,Q,3,Q,3,=,mC,M,(,t,KP,-,t,K,),式中：,C,M,冻结过程的平均质量热容；,t,KP,-,食品的冻结点；,t,K,食品的冻结终温。,1-3,食品的冻结,49,总的冷能消耗,Q,：,Q,=,Q,1,+,Q,2,+,Q,3,=,mC,O,(,t,H,-,t,KP,)+,m,W,L +,mC,M,(,t,KP,-,t,K,),=,m,C,O,(,t,H,-,t,KP,)+,W,L +,C,M,(,t,KP,-,t,K,),1-3,食品的冻结,50,其它计算方法：,总冷能消耗也可以根据食品冻结前热焓的变化情况来计算，公式如下：,Q,=,m,（,I,H,-I,K,）,式中：,I,H,最初状态下的热焓；,I,K,冻结终了时的热焓。,1-3,食品的冻结,51,8.,冻结的方法与装置,（,1,）常见的几种冻结方法,间接接触式冻结,冷空气冻结,冻结库：,将食品放置于冻结库中冻结的方法。,1-3,食品的冻结,52,送风冻结装置,包括：,隧道式冻结装置、传送带式冻结装置、螺旋带式冻结装置、流态化冻结装置。,1-3,食品的冻结,53,图：,隧道式冻结装置,隧道式冻结装置：,应用范围：,适用于产品繁多的生产单位。典型的产品有纸盒装的全鸡、菠菜和炖肉等包装产品，以及肉馅饼、肉丸等无包装产品。,1-3,食品的冻结,54,操作：,被冻食品放在托盘内，托盘放在带轮子的搁架车上。搁架车由液压推动机构在轨道上依次推进冻结隧道。位于冷却器上的风机使冷空气向下流经搁架车上的食品，与食品热交换过的空气从搁架车上折回到风机处。当搁架车离开冻结隧道后，可将冻好的食品从托盘中取出，把搁架车送回装料站。,1-3,食品的冻结,55,传送带式冻结装置：,图：,传送带式冻结装置,适用范围：,适用于场地狭小的工厂，其典型产品是鱼条、鱼块、各种土豆制品等。,1-3,食品的冻结,56,特点：,这是一种连续式的冻结装置，是利用垂直冷气流强制通过食品，与之进行良好的热交换。,操作：,由生产线来的食品应厚薄均匀地加到最上层的传送带上。冻结装置内的空气为,-35,-40,，食品由进料口输入该装置的最上层传送带，经受冷气流的快速冷却，到该层末端时跌到第二层传送带上，又往回传送，逐渐冻结，到末端滑入第三层传送带上，直至冻好后从出料滑槽输出。,1-3,食品的冻结,57,螺旋带式冻结装置 ：,图：螺旋带式冻结装置,适用范围：,适用于冻结时间为,10,180min,之内的各种食品，如肉馅饼、鱼糕、鱼条、鸡块、鱼块、盘菜、水果馅饼、汉堡鸡、纸杯冰淇淋等。,1-3,食品的冻结,58,特点：,这是一种连续式的冻结装置，占地面积小；冻结时，冷风可垂直向下吹过所有各层传送带，且直接从食品表面吹过，其干耗比一般冻结装置减少约,50%,。,操作：,被冻食品直接放在传送带上，根据需要也可采用冻结盘（铝盘、塑料盘或纸盘），食品随着传送带进入冻结装置后，由下盘旋传动而上，并在传送过程中冻结，冻好的食品从出料口排出。传送带从出料口又折回到进料口。,1-3,食品的冻结,59,流态化冻结装置 ：,图：流态化冻结装置,适用范围：,适用于直径约,40mm,或长约,125mm,的食品，如豌豆、豆角、胡萝卜丁、整蘑菇或蘑菇片以及切成块、片、条状的蔬菜，草莓、蓝莓、无核小红葡萄、苹果片和菠萝片，炸土豆条、虾仁、肉丁和米饭等。,1-3,食品的冻结,60,特点：,这是一种专用于食品单体速冻的装置，所谓单体速冻是把食品一个个地冻结，而不互相冻成一团，冻品的质量好，分装和销售都比较方便。,1-3,食品的冻结,61,操作：,在隔热的壳体中设置了长条形的金属制槽道，槽道底面开有许多小孔。槽道的侧面或下方设有蒸发器组和离心风机，,-30,左右的冷风以,6,8m/s,的风速从槽底小孔吹出，置于槽道内的待冻食品被上升的冷气流吹动，悬浮在气流中而彼此分离，呈翻滚浮游状态，出现流态化现象。同时向槽道较低的一端移动，一边移动一边冻结。,1-3,食品的冻结,62,平板冻结,图：卧式平板冻结装置,（,1,）冻结前 （,2,）冻结时,1-,冷却板,2-,螺栓,3-,底栓,4-,活塞,5-,水压升降机,6-,包装食品,7-,板架,适用范围：,适用于分割肉、鱼类、虾及其他小包装食品等的快速冻结。,1-3,食品的冻结,63,特点：,包括卧式和立式两种，对厚度小于,50mm,的食品来说，冻结快、干耗小,，,冻品质量高。,操作：,将食品放在各层金属平板之间，并借助油压系统使平板与食品紧密接触，此空心金属平板的通道内流动着低温工质（氨、氟利昂或盐水），由于金属平板有良好的导热性能，被夹紧的食品可被迅速冻结。,1-3,食品的冻结,64,直接接触式冻结,低温液体冻结装置,图：连续式盐水冻结装置,1-,冻结器,2-,出料口,3-,滑道（分离器）,4-,进料口,5-,盐水冷却器,6-,净化器,7-,盐水泵,适用范围：,适用于分割肉、鱼类、虾及其他小包装食品等的快速冻结。,1-3,食品的冻结,65,特点：,低温液体的传热性能很好，液态介质还能和形态不规则的食品如龙虾、蘑菇等密切接触，冻结速度很快，若对低温液体再加以搅拌，则冻结速度还可进一步提高。常用的低温液体有氯化钠、甘油和丙二醇溶液。,1-3,食品的冻结,66,操作：,物料在进料口同输送来的冷盐水一起进入冻结器的底部，经冻结后的物料因为相对密度减轻而上浮，随盐水流向冻结器的上部，由出料机构将鱼送至滑道，从出料口离开，而盐水则通过净化器，进入盐水冷却器再冷却。,1-3,食品的冻结,67,超低温液体冻结装置,图：喷淋式液氮冻结装置,适用范围：,适用于厚度小于,10cm,的食品，由于冷冻速度快，过厚的食品易产生龟裂，因此不宜采用该方法。,1-3,食品的冻结,68,操作：,待冻食品从传送带输入端输入，依次经过预冷区、冻结区和均温区，冻好后从另一端输出。预冷区采用,-5,-10,的氮气逆流预冷。食品在冻结区受到雾化管喷出的雾化液氮喷淋而被冻结。食品通过均温区时，其表面和中心温度渐趋均匀一致，即完成冻结。,1-3,食品的冻结,69,（,2,）冻结速度的表示方法,按时间划分,肉类,划分依据：,以猪的半胴体从,4,冻结到,-18,所需时间分为快速冻结、中速冻结和缓慢冻结。,快速冻结：,24,小时内冻结完毕。,中速冻结：,24,48,小时冻结完毕。,缓慢冻结：,48,小时以上完成冻结。,1-3,食品的冻结,70,果蔬,划分依据：,以果蔬中心温度通过冰结晶最大生成带所需要的时间分为超快速冻结、快速冻结和缓慢冻结。,超快速冻结：,在几分钟或更短的时间内完成。,快速冻结：,在,30min,以内完成。,缓慢冻结：,超过,30min,完成。,1-3,食品的冻结,71,按距离划分,划分依据：,以单位时间冰晶层位移的距离分为快速冻结、中速冻结和缓慢冻结。,快速冻结：,位移速度达到,5,20cm/h,。,中速冻结：,位移速度达到,1,5cm/h,。,缓慢冻结：,位移速度达到,0.1,1cm/h,。,1-3,食品的冻结,72,按冻结量划分,表示方法：,以冰晶体的形成速度来表示的。,冰晶体形成速度：,物体在任何单位容积内或任意点上单位时间内的水分冻结量（,dw/dt,）。,1-3,食品的冻结,73,9.,直接冻结,概念：,宰杀后的肉胴体不经预冷却而直接进行冻结的过程，也叫一次冻结、单相冻结。,（）优点, 节省时间：,可以缩短,38%,的冻结时间。, 减少干缩损耗：,直接冻结在整个冻结过程中及冻结后经,6,个月冷藏中，总的干缩损耗比非直接冻结减少,46%,。,1-3,食品的冻结,74,节省费用,降低能源的消耗：整个冻结过程能节省,8.5%,的用电量；,可以减少库房：直接冻结不需要冷却用库房，节省了冷库的建筑面积，节省了投资；,可以节省劳动力。,1-3,食品的冻结,75,（,2,）缺点,在冻藏过程中干耗量大于非直接冻结工艺；,会使肉体出现寒冷收缩现象，对牛、羊肉影响较大；,要求冻结间配置有较大的冻结设备和较复杂的操作技术；,因鲜肉未经冷却，温度较高，使冻结间热负荷加大，对冷库建筑寿命影响较大。,1-4,食品的冻藏和冷藏,2,1.,冷藏和冻藏的技术管理,（,1,）库房的温度, 冷藏,控制在食品所允许的最低温度；,温度要恒定，无较大幅度的变化。,1-4,食品的冻藏和冷藏,3, 冻藏,与食品的冻结终温越一致时最佳；,在整个冻藏过程中要求库房温度稳定，允许波动的幅度为在,1,。,库房温度波动的原因：,外界温度的变化；,人员流动及操作等：进出库、开门、开灯造成库温上升。,1-4,食品的冻藏和冷藏,4,（,2,）湿度, 冷藏,湿度大，微生物易生长；湿度小，食品的干缩损耗增加。, 冻结保藏,食品冻藏时，相对湿度越高越好，一般控制在,95%-100%,。,1-4,食品的冻藏和冷藏,5,（,3,）空气流动速度, 冷却保藏,要求：,有一定的空气流速，一般取,0.3,米,/,秒为好。,室内维持一定的流速的作用：,使冷库内的状态达到平衡；,补充一定的新鲜空气，以维持生鲜果蔬的生命活动， 避免果蔬的窒息；,排除不良气味，保证食品的品质。,1-4,食品的冻藏和冷藏,6,冻结保藏,不需要空气流动，只允许有微弱的空气自然循环。空气自然循环的流速一般为,0.04-0.08m/s,。,原因：,尽可能减少水分蒸发。,1-4,食品的冻藏和冷藏,7,（,4,）食品的堆放, 冷却保藏,食品与地面之间留有,0.3m,的空隙；,食品距离没有装置冷排管的墙,0.3m,；,距离没有冷排管的平顶,0.2m,；,距离冷却排管（墙管和平顶管）,0.4m,；,垛间距,1.2m,。,1-4,食品的冻藏和冷藏,8, 冻藏,堆垛越紧越好，只保证通道及与四壁的间隙，食品之间不需留空隙。,注意：,冷库的负载能力，不能超负载堆放；,有包装、无包装食品要分开保藏；,不同性质的食品要分开入库保藏，避免串味，影响品质。,1-4,食品的冻藏和冷藏,9,（,5,）库房的卫生消毒,库房内外要保持清洁；要经常检查，定期消毒；消毒前先取出食品将库内温度回升到,5,以上。,消毒剂：,2%,浓度的二苯钠水溶液（库温,-4,）；,含有效氯,25%,的漂白粉,2.5,份、碳酸钠,3.5,份溶于,100,份水中（库温低于,-4,）；,也可以用臭氧处理库房。,1-4,食品的冻藏和冷藏,10,库房的灭鼠工作：,采用二氧化碳灭鼠，一般二氧化碳浓度为,25%-35%,，每立方所需二氧化碳的数量为,0.5-0.7kg/m,3,。,1-4,食品的冻藏和冷藏,11,2.,食品在冷冻保藏中的变化,（,1,）物理变化, 冷藏,冷藏时，由于水分的蒸发使果蔬发生如下问题：,失去新鲜饱满的外观；,原有的脆度和硬度消失；,同时造成重量的减轻。, 冻藏,重量减轻；色泽变化；硬度增加。,1-4,食品的冻藏和冷藏,12,（,2,）组织变化,重结晶：,在冻藏过程中冰的结晶因为某些 原因而发生重新组合的现象。,导致重结晶的主要原因：, 温度的波动；, 微小冰晶上的蒸汽压恒大于大晶体上的蒸汽压。,1-4,食品的冻藏和冷藏,13,（,3,）化学变化, 冷藏,果蔬：,呼吸作用、后熟作用,后熟：果蔬离开母株后进行成熟的过程。,肉类：,成熟作用, 冻藏,脂肪的氧化；,蛋白质的变性。,1-4,食品的冻藏和冷藏,14,3.,冻结食品的,T.T.T,概念及,T.T.T,的应用,（,1,）,T.T.T,的概念,影响冻结食品品质的因素：, 原料的品质；, 冻结前后的处理和包装；,如：冻结前的热烫条件是否合理；冻结的方法、条件是否合理；选择的包装材料与方式是否科学合理等等。, 从产品的生产到检验过程中所经历的冻藏、运输以及销售等所经历的温度、时间。,1-4,食品的冻藏和冷藏,15,早期品质：,概念,是指从原料到冻结结束时的冻结食品的质量。,影响因素,原料（,product),的品质,冻结前后的处理,(processing),采用的包装,(package),1-4,食品的冻藏和冷藏,16,最终品质：,概念,消费者消费时或进行品质评定时冻结食品的品质，也就是冷冻食品从生产出来，经过贮藏、运输、分配、销售等流通环节，最终到达消费者手中的品质。,1-4,食品的冻藏和冷藏,17,影响品质因素,整个流通环节的条件，即所经历的温度、时间。,问题,冻结食品经历了某一温度,-,时间后还具有何种品质？,某一冻结食品在温度,T,下能有多长的贮