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1、第二章 食品的低温保藏,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
2、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，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。,第一节 食品低温保藏原理,
3、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。,一、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。,8,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。,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。,9
4、,-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.,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。,10,3.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
5、体稳定性。,4.介质 高水分和低pH值的介质会加速微生物的死亡，而糖、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。,二、低温对酶的影响,11,k(t+10)、kt分别表示在(t+10)和t时的反应速率常数。,温度系数Q10衡量酶的活性随温度的变化。,多数酶活性化学反应的Q10值在2-3。意义：温度下降10k,酶活性减弱1/2-1/3。0-10 温度变化对呼吸速率影响较大。P47,二、低温对酶的影响,低温可抑制酶的活性，但不使其完全失活。故冻制品解冻后酶将
6、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。,12,三、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。,13,第二节 食品的冷却,冷却是在尽可能短的时间内，利用低温介质降低食品温度的一种热交换过程。冷藏是将、经过冷却的食品在稍高于冰点的温度下贮藏的方法。植物性食品的冷藏保鲜 分割肉的冷藏销售 水产品的冷藏保鲜,14,一、食品的冷却,冷却目的：转移生化反应热；阻止微生物繁殖；抑制酶的活性和呼吸作用；为后续加工提供合适的温度条件。,15,二、冷却方法,a.空气冷却法 利用低温冷空气流过食品表面降低食品温度的方法。可控参数：空气的温度、相对湿度和流速。,冷风冷
7、却系统示意图,二、冷却方法,特点冷却过程易控制；可实现连续化作业；易引起水分蒸发产生干耗。,例：冷鲜肉宰杀 降温至1820排酸冷藏链,二、冷却方法,b.冷水冷却法浸渍式：浸没在冷水中，不停地搅拌冷水，提高传热速度和均匀性。喷淋式：食品在传送带上，冷却水从上方喷淋而下,二、冷却方法,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,c.碎冰冷却法利用冰块融化吸收相变热，降低食品的温度的方法。特点简便易行；冷却后品温 0；可避免干耗；过程控制困难。适用范围水产品、某些果蔬。,二、冷却方法,d.真空冷却法降低环境压力，促使食品表面水分蒸
8、发而降温的方法。特点冷却迅速，品质好；可以处理散装食品；设备投资大，运行成本高。e.热交换器冷却法,二、冷却方法,二、冷却方法,22,三、食品的冷藏,1、空气冷藏法 a.冷藏的方法自然空气冷藏法：利用自然的低温空气储藏食品。机械空气冷藏法：制冷剂机械冷藏法,冷藏经过冷却的食品在稍高于冰点的温度下贮藏的方法。,b.蒸汽压缩式制冷机原理,制冷原理图,T,c.影响空气冷藏效果的因素,贮藏温度以稍高于食品的冻结点温度为佳。空气的相对湿度相对湿度维持在适当的水平，同时考虑温度的影响。空气的流速在有效转移生化反应热和均匀温度的前提下，气流速度越低越好。（一般不超过0.30.7m/s),c.冷藏工艺参数的选
9、择与控制,通风换气自然通风、机械通风；空气清洁无污染，温度与库温相近。包装普通包装、真空包装、充气包装；安全、稳固、方便堆垛。产品的相容性分库存放，合理堆放。,第三章 食品的低温保藏技术,2、气调冷藏法,a.定义在冷藏的基础上，通过调节贮藏环境气体，以适应食品贮藏要求的方法。,正常情况下的空气成分：氮气78.08%、氧气20.96%、氩气0.92、二氧化碳0.04%,2、气调冷藏法,以果蔬的呼吸作用为例 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+2817kJ C6H12O6=2CO2+2C2H5OH+117kJ,必须寻找平衡点！,必须寻找平衡点！,必须寻找平衡点！,b.原理,在一定的封闭体系
10、内，采用低温和改变气体成分的技术，抑制微生物的活动，延缓食品劣变的生理生化过程。适用范围果蔬、肉禽、焙烤类食品等,c.特点,优点降低呼吸强度，延缓果蔬的后熟；减轻果蔬的冷害，减少损耗；保持色泽、风味、和原有形态，减少营养成分的损失；抑制好氧菌的生长繁殖，防止老鼠和昆虫的危害；利于推行绿色保藏。,c.特点,缺点适用品种又限，不同品种需单独存放；投资成本较高。,一次气调法（Modified Atmosphere Storage）连续气调法（Controlled Atmosphere Storage）,d.分类,3、气调方法,自然降氧法（MA贮藏）聚乙烯薄膜包装法、硅窗法。快速降氧法（CA贮藏）气调
11、冷藏库、置换气调法。混合降氧法垛封法减压保藏法涂膜保鲜法电子保鲜法,自然降氧法,果蔬原料贮藏于密封的冷藏库中（气调库），果蔬本身的呼吸作用使库内的氧量减少，二氧化碳量增加。人工调节维持一定的氧分压。用气体洗涤器来除去过多的二氧化碳。碱式，让气体通过4-5%的NaOH；水式，让气体通过低温的流动水；干式，让气体通过消石灰填充柱。,快速降氧法,短时间内将二氧化碳和氧气的比例调节到适宜比例，并保持调整不变。两种方式：在气体发生器中用燃烧的方法来制取低O2高CO2的气体，将气体通入冷藏库中。用制氮机直接对储藏室冲入氮气，造成低氧环境。,待藏原料入库时，即处于最适贮藏气体氛围，特别适用于不耐藏但经济价值
12、高的原料，如草莓。,混合降氧法,先用快速降氧法将冷藏库内的氧气降低到一定程度；原料入库，利用自然降氧法使氧的含量进一步降低。既可控制易腐原料的初期快速腐烂，又降低生产成本。,减压降氧法,对储藏室抽真空，形成部分真空，室内空气各组分的分压相应下降，达到调节气体成分含量。,气调冷藏工艺果蔬产品种类、品种不同而气调工艺各有不同。,第三章 食品的低温保藏技术,气调冷藏库,气调冷藏库模式图,5,1.气密门2.CO2吸收装置3.加热装置4.冷气出口5.冷风管6.呼吸袋7.气体分析装置8.冷风机9.制氮机或催化燃烧装置10.空气净化器,在短时间内，将密闭体系内的O2和CO2的含量调节到适宜的比例，并经常调节
13、保持不变。,食品在冷藏过程重点质量变化,水分蒸发（干耗）冷害后熟串味肉的成熟寒冷收缩脂肪氧化,38,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-18或以下），使食品中的大部分水分冻结成冰晶体。,39,一、食品的冰点,（一）冰点1、冰点（冻结点)：冰晶开始出现的温度。一般食品的冻结点为-0.63.8。食品的冻结点较纯水低。,40,结冰包括：晶核的形成：少数水分子有规则的结合在一起，形成结晶的核心。冰晶体的增长：周围水分子不断地结合到晶核上面去，形成大冰晶体。,41,二、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
14、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。（时间短，冻结产品质量好）终了阶段：从大部分水结成冰到预设的冻结终温。-5-18,42,43,温度,冻结时间/h冻结温度曲线和冻结水分量,44,45,最大冰晶生成区：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区。快速通过此区域，保证冻品的质量。,温度
15、-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：=100（1tp/t）100%tp和t分别为食品的冻结点及其冻结终了温度。,三、冻结速度与冻结时间,速冻的表达：以食品中心温度下降的时间划分和冻结层延伸的距离划分两种方法。,46,按时间：食品中心温度从-1降到-5所需的时间在3-30 min内，快速冻结，在30-120 min内，中速冻结，超过120 min，慢速冻结。,47,按推进距离：以单位时间内-5的冻结层从食品表面向内部延伸的距离为标准：缓慢冻结 V=0.1-1 cm/h，中速冻结
16、V=1-5 cm/h，快速冻结 V 5-20 cm/h，,国际制冷学会（IIC）的冻结速度定义：食品表面与中心点间的最短距离，与食品表面达到0后至食品中心温度降到比食品冻结点低10所需时间之比。各种冻结器的冻结速度：通风的冷库，0.2 cm/h送风冻结器，0.5-3 cm/h流态化冻结器，5-10 cm/h液氮冻结器，10-100 cm/h,48,冻结时间,影响冻结时间的因素：大小、形状初、终温度冷却介质温度产品传热系数、热导率、热焓等,49,冻结对冻品质量的影响,体积膨胀，内压增加比热下降导热系数增大溶质重新分布溶液浓缩冰晶体成长冷耗及干耗脂肪氧化变色,50,食品冻结时的干耗,食品冻结时的干
17、耗：在冷却、冻结和冷冻贮藏过程中因温差引起食品表面的水分蒸发而产生的重量损失。干耗量与制冷装置的性能有密切关系，性能优良的仅有0.51%，而性能不佳的装置干耗可达5 7%。干耗可造成很大的经济损失，如按出肉率40 kg/头，250工作日/年计，日处理2000头猪的肉联厂，干耗以3%计算，年损失肉重量达600 T，相当于15000头猪。,51,二、冻结方法,按生产过程的特性分，冻结系统可分为批量式、半连续式和连续式三类。按使用的冷冻介质与食品的接触状况，可分为：间接冻结：吹风冻结；金属表面接触冻结。直接冻结：冰盐混合物冻结；液氮及液态二氧化碳冻结,52,（一）间接冻结,1、低温静置空气冻结用空气
18、作为冻结介质，是早期的冻结方式。效果差，效率低，劳动强度大。目前在小冷库应用。2、送风冻结、强风冻结注意原料表面风速均匀。,53,54,1）静置空气冻结装置,55,2）隧道式,56,3）传送带式,57,4）螺旋式冻结器,58,6）悬浮式冻结器,3、金属表面接触冻结,产品与金属表面接触进行热交换，金属表面则由制冷剂的蒸发或载冷剂的吸热来进行冷却。按照结构形式，金属表面接触冻结装置可分为三种主要类型：带式，板式和筒式。,59,60,1）钢带冻结器,2）平板冻结器,61,62,3）圆筒冻结器,（二）直接冻结,1、低温液体冻结 用高浓度低温盐水浸渍原料，原料与冷媒接触，传热系数高，热交换强烈，故速冻快
19、，但盐水很咸，只适应于水产品，不能用于果蔬制品。2、超低温液体冻结 采用液氮(-196)或液态二氧化碳(-79)作为制冷剂。低温可以使产品快速冻结，对保证产品质量和降低干耗都是十分有利的；但设备投资和运行费用较高。低温冻结设备则可以是箱式，直线式，螺旋式或浸液式。,63,液氮冻结器：通常为直线型，-196的液氮在产品出口端直接接触产品。,64,食品经冻结后，需在保持其冻结状态的温度下贮藏。由于低温控制了微生物的生长，抑制了酶的活性，且食品中90%以上的水分冻结成冰，因而制品的质量比较稳定，能够达到长期保藏的目的。,第三节 食品的冻藏,1、冻结食品的包装,包装的目的防止干耗脱水；防止氧化造成的损
20、失；防止微生物及其他污染。对包装材料的要求 透气性能低的材料（聚乙烯薄膜、铝箔）,2、冻结食品的储藏,冻藏温度我国冷冻食品的贮藏温度一般选择-18。,理论值越低越好，国外有20、30。,空气相对湿度一般应接近饱和湿空气。空气流速自然对流循环,冻结食品的冷藏链,重结晶的形成干耗现象冻结烧化学变化氧化、营养损失、变色、变味。汁液流失,3、食品在冻藏藏过程中的质量变化,重结晶的形成温度回升高浓度区域解冻产生液态水温度降低水分再结晶细胞间隙中冰晶体长大。防止措施提高控温水平，以降低冻藏室内温度波动的幅度和频率。,干耗现象冻品、库温与蒸发管之间的温差水蒸气压差冻品表面冰晶升华形成细微空穴 冻结烧：冻结食
21、品在冻藏期间脂肪氧化酸败和羰氨反应所引起的结果，不仅使食品产生哈喇味，而且发生黄褐色的变化，感官、风味、营养价值都变差。,控制措施适当提高介质的湿度、适当的包装、减少温度波动。控制干耗低温、隔氧措施。防止冻结烧,化学变化氧化、营养成分的损失变色、变味。控制措施冻前灭酶低温隔氧,是考查冻制品质量的重要指标。,汁液流失解冻时，冻结食品内部冰结晶融化后，不能回复到原细胞中被吸收，变成液汁流出来。产生原因冰晶危害，蛋白质变性。危害色香味形、营养成分损失。控制措施速冻、提高冻藏控温水平、解冻方法。,4、冻结食品的TTT概念,影响冻结食品早期质量的因素：Product（产品原料)Processing（加工
22、过程)Package（包装)影响冻结食品最终质量的因素：Time(经历的时间)Temperature(经受的温度)Tolerance(对质量的容许限度),食品的TTT概念,冻结食品在生产、贮存及流通各个环节中，经历的时间（Time)和经受的温度（Temperature)对其品质的容许限度（Tolerance)有决定性的影响。,TTT曲线,1.多脂肪鱼和炸仔鸡 2.少脂肪鱼3.四季豆和汤菜 4.青豆和草莓 5.木梅,大多数冷冻食品的品质稳定性，是随着食品温度的降低而呈指数关系增大。,TTT 的计算,高品质冻藏期（HQL）冻结食品与参照样品比较，如果食品质量发生了能被识别出来并在统计学上有意义的较
23、大变化时，冻结食品贮藏的持续时间。实用冻藏期（PSL）冷冻食品质量的降低尚未失去商品价值的冻藏持续时间。,冻结食品的冻藏温度与实用冻藏期,TTT 的计算,假定某冻结食品在某一贮藏温度下的（HQL）值为t天，那么该冻品每天的品质下降量q为：q=1/t如果食品在该温度下贮藏了B天，则其品质下降量Q为：Q=B/t=Bq如果该冻品在不同的贮藏温度下贮藏了不同的时间，则其累计品质下降量Q为：Q=Bi/ti Bi qi,例：,冻结牛肉在生产地冻藏、运输和销售各阶段的品温、经历的天数和q值如下：,解：Q=Bi/ti=0.0017300+0.0113+0.00450=0.743累计品质下降量小于1，可认为品质
24、优良。,第四节 食品的解冻,一、概述解冻：冻结食品的温度回升至冻结点以上的过程，是冻结的逆过程。二、解 冻 方 法1、空气解冻2、水解冻3、内部加热式解冻4、组合式解冻,82,1、空气解冻,定义：由空气将热量传给冻品，使冻品升温、解冻。（1）间歇式解冻：相对湿度95 98，采用风速为2 m/s、温度为0-5 的加湿空气，解冻时间约1415 h。（2）连续式解冻：有调温调湿装置，解冻量达1 t/h；风量600M3/min,设备占地面积大。（3）加压解冻：通入压力为(23)105 Pa、温度为1520 的空气，因为压力升高，食品的冻结点降低，缩短了解冻时间，食品质量较好。（4）气液接触式：经过处理
25、的洁净低温高湿空气与冻品接触后，水蒸气即在表面凝结成水，放出潜热使冻品解冻。无表面干燥或失重。,83,84,2、水解冻,水解冻适用于带皮或有薄膜包装的食品。静水解冻：解冻终温较低。流水解冻：水流定时换向流动。喷淋水解冻：卫生质量较好。盐水解冻：盐水浓度23%，可防止某些海鱼的鱼皮褪色。碎冰解冻：用于大型鱼类，防止已解冻部分腐败变质。水蒸气解冻：用减压控制水在1520 沸腾，水蒸气在温度更低的冻品表面冷凝并放出热量。,85,86,3、内部加热式解冻,电阻解冻：利用食品具有的导电性，通过5060Hz的交流电，产生热能Q=I2R。适用于薄层、内实的食品。高频解冻：利用50MHz电流的电磁场极性的高速变化，驱动食品内的极性分子作高速运动,相互碰撞，产生摩擦热量，用于解冻。微波解冻：机理同高频解冻，使用的电流中心频率为915MHz和2450MHz。,87,88,4、组合式解冻,以电解冻为核心，再结合空气或水解冻。微波、空气解冻：在微波解冻装置中加上冷风装置，可防止微波所产生的局部过热现象。水、电阻解冻：先用水解冻，增加食品的导电性，降低耗电量。微波、液氮解冻：用喷淋液氮来消除微波解冻过程中食品的过热现象。,89,90,三、冻结过程中的质量变化,解冻时食品的变化食品软化；产生汁液流失；微生物的活动可能使食品腐败变质；表面水分蒸发，使氧化加速。,
