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食品科学与工程食品工艺学概论食品工艺学概论主讲：王加华电话：2968813E-mail:w.jiahua@163.com食品科学与工程食品工艺学概论第一节冷冻食品加工原理第二节食品的冷却装置与冻结装置第三节肉的冷藏与冻藏第四节鱼的冷藏与冻藏第五节其他冷冻食品加工第五章冷冻食品加工工艺冷冻食品加工工艺食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering冷冻食品具有营养、方便、卫生和经济等特点，是50、60年代发展起来的新型加工食品。70年代迅速发展。80年代在世界上普及，成为发展最迅速的食品产业，90年代，冷冻方便食品的产量和销量在有的发达国家如美国已占全部食品的50%以上，逐步取代罐头食品的首要地位，跃居加工食品榜首。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering我国冷冻食品的发展现状起步较晚，品种较少。发展迅速，品种多样，包括分割肉、禽、水产、传统中式点心、速冻水饺、包子、汤圆、烧卖、冷冻方便主食、各种菜肴、预制主副食及各类小吃等等。特别是90年代以来，应超市发展的需要，冷冻食品的企业数和生产规模成倍增加。目前，全国有冷冻食品企业1000余家，产量约300万吨，品种发展到100余种。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering冷冻食品按保藏原理可分为两大类：冷藏（coolingorchillingstorage）：指在高于食品冻结点的温度下贮藏。冷藏制品：指将食品原料和配料经过前处理，例如清洗、分割、包装或加工处理后，在-1℃~8℃储藏的制品；冻藏（freezingstorage）是在能使食品保持冻结状态的温度下贮藏。冻藏制品：指将食品原料经过前处理加工，在-30℃以下快速冻结，经包装后，在-18℃以下低温储藏和流通的食品。冷藏一般能把易腐食品保藏数天或数星期，视食品性能而定，冻藏能保藏数星期至数年。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering第一节冷冻食品加工原理引起食品变质因素：微生物、酶、非酶化学反应。低温处理的作用：抑制微生物生长、降低酶活性、降低非酶因素引起的化学反应速率。食品冷冻保藏就是利用低温以控制微生物生长繁殖、酶活动和非酶变质因素的一种方法，延长保藏期，保证安全性。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering一、低温与微生物、酶及非酶化学作用1、低温对微生物的影响•温度越低，它们的活动能力也越弱。降低温度可以减缓微生物生长和繁殖的速度。•温度降低到最低生长点时，它们就停止生长并出现死亡。低温并不能全部杀死微生物。•微生物的低温适应性。从微生物生长时出现的滞后期缩短的情况加以判断。•不同微生物对低温的敏感性不同。有嗜热菌、嗜温菌和嗜冷菌。在低温贮藏的实际应用中，嗜温菌、嗜冷菌是最主要的。（一）低温与微生物的关系食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering–大多数食物的致毒性微生物类和粪便污染性菌都属于嗜温菌类。–粪便污染菌类可用作微生物(卫生检验)指示剂，当它们的含量超出一定范围时即可指示出食物受致毒菌污染。–通常食物致毒性菌在温度低于5℃的环境中即不易生长，而且不产生毒素；毒素一旦产生后，是不能用降低温度来使之失去活性的。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering–微生物菌落能在冷藏期间繁殖的，大多数属于嗜冷性菌类，它们在0℃以下环境中的活动有蛋白水解酶、脂解酶和醇类发酵酶等的催化反应。–由于大多数动物性食品(肉、禽、鱼)的嗜冷菌主要是好氧性的，如果加以包装或在厌氧条件下冷却贮存(装满包装袋、空隙部分抽真空或充二氧化碳、氮气等惰性气体)可显著地延长贮藏期。–大多数蔬菜上的嗜冷菌为细菌和霉菌，而水果上主要是霉菌和酵母。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering2、低温导致微生物活力减弱和死亡的原因–低温使酶活性下降，物质代谢减缓，微生物的生长繁殖随之减慢。–低温使各种生化反应的温度系数不同，破坏了各反应原来的协调性，影响了微生物的生活机能。–低温使微生物细胞内原生质黏度增加，胶体吸水性下降，蛋白质分散度改变，导致不可逆的蛋白质变性，从而破坏正常代谢。–冰晶体的形成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。–冰晶体的形成使细胞遭受机械性破坏。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering3、影响低温抑制微生物生长效果的因素–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的菌逐渐增长，但最后也回导致食品变质。•-8~-12℃，尤其-2~-5℃（冻结温度）：此时微生物的活动就会受到抑制或几乎全部死亡。•-20~-25℃：微生物的死亡比-8~-12℃时缓慢；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，以致细胞能在较长时间内保持其生命力。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering–降温速度•冻结前，降温越快，微生物的死亡率越大。•冻结时，缓冻将导致大量微生物死亡，而速冻则相反。（原因）–结合状态和过冷状态•急剧冷却时，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。（比如芽孢，低温下稳定性比生长细胞高）食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering–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。–贮藏期•低温贮藏时微生物一般总是随着贮存期的增加而有所减少；•但贮藏温度越低，减少的量越少，有时甚至没有减少；•贮藏初期微生物减少的量最大，其后死亡率下降。–交替冻结和解冻•理论上讲会加速微生物的死亡，但实际效果并不显著。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering4、冻制食品中病原菌的控制–冻制食品并非无菌，因而就有可能含病原菌，如肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌、肠球菌、溶血性链球菌、沙门氏菌等，因此病原菌的控制是一个重要问题。–肉毒杆菌对低温有很强的抵抗力。–能产生肠毒素的葡萄球菌也常会在冻制蔬菜中出现，但若将解冻温度降低至4.4~10℃，则无毒素出现。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering（二）低温与酶的关系•大多数酶的适应活动温度为30~40℃。高温可使酶蛋白变性、酶钝化，低温可抑制酶的活性，但不使其钝化。•大多数酶活性化学反应的Q10值为2~3。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering（三）低温与其他化学作用的关系温度是物质分子或原子运动能量的度量，当物质中热量被去除后，物质的动能便减少，其组成物质的分子运动变缓。由于物质生化和化学反应速度主要取决于反应物质分子的碰撞速度，反应速度取决于温度。•低温可抑制果蔬呼吸作用。一般果蔬温度系数（Q10）为2~3。•低温可抑制物质氧化•低温可抑制非酶褐变食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering二、冻结速度与食品质量的关系速冻过程中影响品质因素包括：溶液中溶质的重新分布；冰晶体的形成和扩大；残留液的浓缩。•冻结速度以时间划分（min）：食品中心温度从-1℃降低到-5℃所需时间。以距离划分(cm/h)：1小时内-5℃冻结面从表面向中心推进的距离。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering（一）冻结速度影响食品质量的原因1、冻结速度与冰晶分布的关系–食品中的水分分为：细胞内的结合水、细胞间的自由水。–慢速冻结–快速冻结2、冻结速度对微生物和酶的影响食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering（二）影响冻结速度的因素•冷却介质的温度–温度低，冻结速度快•传热系数K值–提高空气流速•食品表面积–面积大有利冻结–减少体积和厚度来增加表面积食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering三、食品的冻结1、冻结的基本过程•冻结点、共晶温度•冻结过程：降温→过冷→形成晶核→长大成冰晶食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering冻结率＝[1—（食品的冻结点/食品的温度)]×100%最大冰晶生成带：大部分食品在-1~-5℃的温度区间内，80%水分冻结成冰，此温度范围成为最大冰晶生成带。食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering2、冻结温度曲线•冻结点以上；-1~-5℃；-5℃~终温曲线的形状与冻结速度和食品的部位有关测定冻结速度；测定食品的冻结点食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering3、食品冻结时的耗冷量（1）冷却阶段:q1＝C×G×(t初－t冰)（2）形成冰晶阶段:q2＝w×a×L×G（3）冰点降到终温阶段:q3＝C×G×(t冰－t终)总耗冷量：Q＝q1＋q2＋q3或焓差法：Q＝G×(i初－i终)式中：C－比热（kj/kg.K);t-温度（K）；G-食品质量（kg);W－水分含量（kg/kg);L-水分冻结量；a－相变热食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering4、食品冻结与冻藏中的变化（1）体积膨胀内压升高–水冻结成冰体积增大9%，冰温度下降1℃，体积缩小0.01-0.05%，总的来说体积变大。–结果：内压升高–现象：食品龟裂–不冻结物（脂肪、酶）挤到表面，加速氧化食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering（2）汁液流失–冻结→解冻，产生汁液流失–结果：重量减少，营养成分流失。–原因：大分子化合物的脱水组织结构的破坏•影响因素与防止–原料新鲜–原料的切分–冻前处理–速冻–终温低且波动小–冻藏期食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering（3）干耗–过程：冷却中水分蒸发冻结中水分直接升华。–动力：相对湿度不同水蒸气分压不同–后果：重量减少脂肪加速氧化变色，产生冻结烧(Freezerburn)–防止：加镀冰衣（水产品尤其适合）包装深温且保持稳定（4）组织学变化–植物组织比动物组织冻结时损伤大–原因：植物组织为细胞壁，纤维素动物组织为细胞膜，蛋白质食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering（5）化学变化–蛋白质的冷冻变性•现象：与水的结合变弱，易失水•机理：细胞液的浓缩学说结合水的脱离学说脂类分解产物对蛋白质的作用学说–变色•虾类的褐变酶促褐变（酪氨酸酶）•鳕鱼的褐变羰氨反应•肉类的褐变肌红蛋白→氧合肌红蛋白→氧化肌红蛋白紫红鲜红棕褐食品工艺学概论食品科学与工程学院SchoolofFoodScienceAndEngineering（6）冰结晶的长大–食品冻结后，冰晶体的大小不会完全均匀。–在相同温度下，冰结晶的蒸汽分压＜液态水