食品的低温处理与保藏

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,*,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,*,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,*,第二章 食品的冷冻保藏,参考书目,食品工艺学（上册）,食品工业制冷技术,食品冷冻工艺学,肉类食品工艺学,水产品冷藏加工,冷藏和冻藏工程技术,各种食品类、制冷类的期刊,概述,冷冻食品和冷却食品,冷冻和冷却食品的特点,低温保藏食品的历史,冷冻食品和冷却食品,冷冻食品又称冻结食品，是冻结后在低于冻结点的温度保藏的食品,冷却食品不需要冻结，是将食品的温度降到接近冻结点，并在此温度下保藏的食品,冷冻食品和冷却食品可按原料及消费形式分为果蔬类、水产类、肉禽蛋类、调理方便食品类这四大类。,冷冻和冷却食品的特点,易保藏，广泛用于肉、禽、水产、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生产、运输和贮藏,营养、方便、卫生、经济,市场需求量大，在发达国家占有重要的地位，在发展中国家发展迅速,低温保藏食品的历史,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,第一节 食品低温保藏的基本原理,概述,低温对微生物的影响,低温对酶活性的影响,低温对非酶作用的影响,概述,食品原料有动物性和植物性之分。,食品的化学成分复杂且易变。,食品因腐烂变质造成的损失惊人。,引起食品腐烂变质的三个主要因素。,低温对酶的影响,低温可抑制酶的活性，但不使其钝化。,故,冻制品解冻后酶将重新活跃，使食品变质。,通常采用预煮，破坏酶活性，然后再冻制。,17,低温对微生物的影响,任何微生物都有一定正常生长和繁殖的温度范围。温度越低，它们的活动能力也越弱。,19,温度下降，酶活性随之下降，物质代谢减缓，微生物的生长繁殖就随之减慢。,由于各种生化反应的温度系数不同，降温破坏了原来的协调一致性，影响微生物的生活机能。,降温时，微生物细胞内原生质粘度增加，胶体吸水性下降，蛋白质分散度改变，还可能导致不可逆性蛋白质变性，从而破坏正常代谢。,冷冻时介质中冰晶体的形成会促使细胞内原生质或胶体脱水，使溶质浓度增加促使蛋白质变性。同时冰晶体的形成还会使细胞遭受机械性破坏。,影响微生物低温致死的因素,1.温度,冰点以上,：微生物仍然具有一定的生长繁殖能力，虽然只有部分能适应低温的微生物和嗜冷菌逐渐增长，但最后也会导致食品变质。,20,影响微生物低温致死的因素,2.降温速度,冻结前，降温越快，微生物的死亡率越大。,在迅速降温过程中，微生物细胞内的新陈代谢所需的各种生化反应的协调一致性被迅速破坏。,冻结时，缓冻将导致大量微生物死亡，而速冻则相反。,3.结合状态和过冷状态,急速冷却时，如果水分能迅速转化成过冷状态，避免结晶形成固态玻璃体，就有可能避免因介质内水分结冰所遭受的破坏作用。,微生物细胞内原生质含有大量结合水分时，介质极易进入过冷状态，不再形成冰晶体，有利于保持细胞内胶体稳定性。,23,4.介质,高水分和低,pH,值的介质会加速微生物的死亡,.,糖、盐、蛋白质、胶体、脂肪对微生物则有保护作用。,5.贮存期,低温贮藏时微生物一般随贮存期的增长而减少；但贮藏温度越低，减少量越少，有时甚至没减少。,贮藏初期微生物减少量最大，其后死亡率下降。,-8-12,，尤其-2-5（冻结温度）,微生物的活动会受到抑制或几乎全部死亡。,当温度急剧下降到,-20-30,时，所有生化变化和胶体变性几乎完全处于停顿状态.,嗜冷微生物,5,30,嗜温微生物,10,45,嗜热微生物,25,95,共同温距：,25,30,低温保存,：,20,高温杀菌保存,食 品,微 生 物,生长最低温度,食 品,微 生 物,生长最低温度,猪 肉,细菌,-4,乳,细菌,0,-1,牛 肉,霉菌、酵母菌、细菌,-1,1.6,冰淇凌,细菌,-3,-10,羊 肉,霉菌、酵母菌、细菌,-1,-5,大 豆,霉菌,-6.7,火 腿,细菌,1,2,豌 豆,霉菌、酵母菌,-4,6.7,腊 肠,细菌,5,苹 果,霉菌,0,熏肋肉,细菌,-5,-10,葡萄汁,酵母菌,0,鱼贝类,细菌,-4,-7,浓桔汁,酵母菌,-10,草 莓,霉菌、酵母菌、细菌,-0.3,-6.5,食品中微生物生长的最低温度,Temperature,Figure 6.1,嗜冷菌,三、低温对非酶因素的影响,各种非酶促化学反应的速度，都会因温度下降而降低。,29,第二节 食品的冷却,冷却,，是将食品或食品原料的温度降低到适合后续加工或冷藏温度的过程。,冷藏,是将食品温度降低到接近冰点而不冻结的一种食品保藏方法。冷藏温度一般为-215，而,-1,8则,为常用的冷藏温度。,植物性食品的冷藏保鲜,肉类冻结前的预冷,分割肉的冷藏销售,水产品的冷藏保鲜,30,一、食品的冷却,冷却目的：,快速排出食品内部的热量，使食品温度在尽可能短的时间（一般为几小时）降低到冰点以上，从而能及时地抑制食品中微生物的生长繁殖和生化反应速度，保持食品的良好品质及新鲜度，延长食品的储藏期。,31,热传导,热对流,二、冷却方法,（一）固体物料的冷却,接触冰冷却法,空气冷却法,水冷法,真空冷却法,34,（二）液体食品物料的冷却,特点,间接冷却,间歇式、连续式,冷风冷却系统示意图,b,.,水冷法,浸渍式、喷淋式,特点,冷却速度快而均匀；,无干耗；,可连续化作业，所需空间小；,易引起微生物污染。,适用范围,家禽、水产、部分果蔬、罐头食品,冰水预冷机,食品内部传递的热量：,食品内部温度下降示意图,传出与传入热量差,a.,冷却速度,（,傅立叶定律,）,降温产生的能量变化,a.,冷却速度,式中：,对流换热系数,（,kJ/m,2,h,）；,S,热传导的面积,(m,2,),；,V,长方体的体积,(m,3,),；,长方体的密度,(kg,m,3,),；,c,长方体的比热容,（,kJ,(kg,),；,某一时刻冷却食品的平均温度,(,),；,冷却介质的平均温度,(,),。,平均冷却速度,平板状食品,平板状食品冷却速度的计算公式：,b.,冷却时间,平板状食品冷却时间的计算公式：,第三节 食品的冻结,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预定温度（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晶体。,63,问题一,食品冻结过程遵循什么规律？,问题二,冻结速度对食品的品质产生哪些影响？,问题三,如何实现食品的速冻？,一、食品冻结的理论,（一）冻结点与冻结率,1,、冻结点或冰点（,freezing point),：,冰晶开始出现的温度。,一般食品的冻结点为,-0.6,3,。,65,2.1.1.,基本概念,食盐水的二元相变图,固相,食盐和食盐水,食盐水,冰和食盐水,温度,含盐量,%,A,E,B,a,b,c.,低共熔点,（,共晶点,）,在降温过程中，食品组织内溶液的浓度增加到一个恒定值，溶质和水分同时结晶固化时的温度。,拉乌尔（,Raoult,）稀溶液定律：,与固态纯溶剂成平衡的稀溶液的凝固点,T,f,比相同压力下纯溶剂的凝固点,T,*,f,低，实验结果表明，,凝固点降低的数值与稀溶液中所含溶质的数量成正比，,即,k,f,叫,凝固点下降系数,它与溶剂性质有关而与溶质性质无关。,冻结点的降低，与其物质的浓度成正比，,每增加,1mol/L,溶质，冻结点就会下降,1.86,。因此食品物料要降到,0,以下才产生冰晶。,67,68,冻结过程与冻结曲线,冻结曲线,表示冻结过程中温度随时间的变化过程。,冷冻曲线的三个阶段：,初始阶段,，,从初温到冰点，,这时食品放出的热量是显热，此热量与全部放出的热量比较，其值较小，所以降温速度快，冻结曲线较陡。,中间阶段,，,食品的温度从食品的冻结点降低至其中心温度为,-5,左右，这时食品中的大部分水结成冰，放出大量的潜热。食品在该阶段的降温速度慢，冻结曲线平坦。,终了阶段,，从大部分水结成冰到预设的冻结终温。,69,70,71,最大冰晶生成带,：,大部分食品中心温度从,-1,降至,-5,时，近,80%,水分可冻结成冰。这种大量形成冰结晶的温度范围称为,最大冰晶生成带。,该阶段的热交换对食品冻结速度的影响很大。一般认为，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。,72,（二）冰结晶条件,过冷现象是水中有冰结晶生成的先决条件。,水或水溶液结冰时，被称为“冰结晶之芽“的晶核的形成是必要条件。,73,74,温度,冻结时间,/h,冻结温度曲线和冻结水分量,一、冰结晶条件,1.,液体过冷,当液体的温度降至冻结点时，液相与结晶相处于平衡状态。要使液相向结晶相转变，必须降温至稍低于冻结点，造成液体的过冷。,过冷现象是冰结晶的先决条件。,2,、冻结率,温度,-60,左右，食品内水分全部冻结，此温度称为,共晶点,。,冻结率,：在冻结点与共晶点之间的任意温度下，食品内水分的冻结比例（,%,），,又称结冰率,，其近似值可用下式计算：,K=100,（,1,T,D,/T,F,）,T,D,和,T,F,分别为食品的冻结点及其冻结终了温度,75,d.,水分冻结量,食品冻结时，水分转化为冰晶体的形成量。描述为：,G,冰,（,G,冰,G,水,）,（,%,）,水分冻结量与温度的关系：,其中,：,t,表示冻结食品的温度,t,p,表示食品的冰点温度,食品温度从,-1,降到,-5,时的水分冻结量,77,二、过冷度与晶核形成、晶体生长的关系,2.,晶核形成,当液体处于过冷状态时，由于某种刺激作用会产生结晶中心，形成晶核。例如溶液内局部温度过低，水溶液中的气泡、微粒及容器壁等。,3.,冰结晶生长,晶核形成后，冷却的水分子向晶核移动，凝结在晶核或冰结晶的表面，造成冰结晶生长。,冻结速度及其与冰晶状态和分布的关系,冻结速度,定性描述,I,冰层移动速度；,水分移动的速度,.,冻结速度,定量描述,0.1/h,1/h,5/h,20/h,慢速,中速,快速,以冰层推进的距离区分：,以降温的时间区分：,食品中心从,-1,降到,-5,所需的时间在,30min,以内的为速冻。,2.1.3.1.,冻结速度,以距离与时间之比区分,：,食品表面到中心温度点的最短距离,L,与食品表面达到,0,后，至食品中心温度降到