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食品工艺学第四章食品的冷冻保藏第四章食品的冷冻保藏参考书目概述思考题第一节食品低温保藏的基本原理第二节食品的冷却第三节食品的冻结第四节食品的回热与解冻参考书目•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，JacobPerkins（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，DavidBoyle（美）和CarlVonLinde（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，CharlesTellier（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。Ｐerkins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。一、低温对微生物的影响•微生物对食品的破坏作用。•微生物在食品中生长的主要条件：–液态水分–pH值–营养物–温度分类最低温度举例低温的作用–降温速度微生物类型温度℃最低最适最高嗜冷微生物-7~515~2025~30嗜温微生物10~1530~4040~50嗜热微生物30~4550~6075~80微生物按生长温度分类部分微生物生长和产生毒素的最低温度微生物最低生长温度℃产毒素最低温度℃食物中毒性微生物肉毒杆菌A10.010.0肉毒杆菌B肉毒杆菌C---肉毒杆菌D3.03.0梭状荚膜产气杆菌15~20---金黄色葡萄球菌6.76.7沙门氏杆菌6.7不产外毒素粪便指示剂微生物埃希氏大肠杆菌3~5产气杆菌0大肠杆菌类3~5肠球菌0低温对微生物的作用•低温可起到抑制微生物生长和促使部分微生物死亡的作用。但在低温下，其死亡速度比在高温下要缓慢得多。•一般认为，低温只是阻止微生物繁殖，不能彻底杀死微生物，一旦温度升高，微生物的繁殖也逐渐恢复。降温速度对微生物的影响•冻结前，降温越迅速，微生物的死亡率越高；•冻结点以下，缓冻将导致剩余微生物的大量死亡，而速冻对微生物的致死效果较差。二、低温对酶活性的影响•酶作用的效果因原料而异•酶活性随温度的下降而降低•一般的冷藏和冻藏不能完全抑制酶的活性三、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第二节食品的冷却一、冷却的目的二、冷却的方法三、冷却过程的冷耗量四、冷却速度与冷却时间（自学）五、气调贮藏六、冷藏中的变化及技术管理一、冷却的目的•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•水产品的冷藏保鲜表3-2鳕鱼死后僵直随温度的变化鱼体温度（℃）35151051僵直开始时间3~10min2h4h16h35h僵直持续时间30~40min10~24h36h48~60h72~96h•鱼肌肉组织在自溶作用时主要的生化反应：（C6H10O5）n+nH2O→2n（C3H6O3）+58.061cal肌酸~P+ADP→ATP+肌酸ATP→ADP+Pi+7000cal•这些反应产生的大量热量可使鱼体温度上升2~10℃，如不及时冷却，就会促进酶的分解作用和微生物的繁殖。二、冷却的方法（一）固体物料的冷却（二）液体物料的冷却（三）其它冷却方法（一）、固体物料的冷却1.冷风冷却2.冷水冷却3.碎冰冷却4.真空冷却各种冷却方法的适用表3-3冷却方法及其适用范围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、冷风冷却•用于果蔬类的高温库房•肉类的冷风冷却装置•隧道式冷却装置•冷风机的各种进出风类型•冷风冷却系统示意图（1~5）•冷藏运输高温库房冷风机的各种进出风类型：冷风冷却系统示意图冷藏运输：2、冷水冷却•浸入式•喷雾式•淋水式•优缺点3、碎冰冷却•特点•冰的种类•操作要点•适用4、真空冷却•原理•构造示意•操作•特点（生菜冷却曲线）（二）液体食品物料的冷却•特点—间接冷却•冷却介质•冷却器：间歇式、连续式（三）、其它冷却方法•接触冷却•辐射冷却•低温学接触冷却三、冷却过程的冷耗量•食品冷却过程中总的冷耗量，即由制冷装置所带走的总热负荷QT：QT=QF+QVQF：冷却食品的冷耗量；QV：其它各种冷耗量，其它各种冷耗量QV•如外界传入的热量，外界空气进入造成的水蒸气结霜潜热，风机、泵、传送带电机及照明灯产生的热量等。食品的冷耗量QF•QF=QS+QL+QC+QP+QWQS：食品的显热；QL：脂肪的凝固潜热；QC：生化反应热；QP：包装物冷耗量；QW：水蒸气结霜潜热；食品的显热•QS=GCO（TI－TF）G：食品重量；CO：食品的平均比热；TI：冷却食品的初温；TF：冷却食品的终温。四、冷却速度与冷却时间•自学。•理论基础：传热。•方式：按照食品的形状和冷却装置的形式，分别研究平板状食品、圆柱状食品和球状食品的传热过程，从而计算食品的冷却速度和冷却时间。五、气调贮藏0.发展史、定义及机理1、气调贮藏的生理基础2、气调贮藏方法0.发展史、定义及机理•发展史：参见《冷藏和冻藏工程技术》•定义：食品原料在不同于周围大气（21%O2、0.03%CO2）的环境中贮藏。通常与冷藏结合使用。•用途：延长季节性易腐烂食品原料的贮藏期。•机理：采用低温和改变气体成分的技术，延迟生鲜食品原料的自然成熟过程。1、气调贮藏的生理基础•降低呼吸强度，推迟呼吸高峰；•抑制乙烯的生成，延长贮藏期；•控制真菌的生长繁殖；•若氧气过少，会产生厌氧呼吸；二氧化碳过多，会使原料中毒。2、气调贮藏方法•自然降氧法（MA）•快速降氧法（CA）•混合降氧法•包装贮藏法自然降氧法（ModifiedAtmosphereStorage）•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。•用吸入空气来维持一定的氧浓度。•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（ControlledAtmosphereStorage）•在气体发生器中用燃烧C3H8的方法来制取低O2高CO2的气体；•将气体通入冷藏库中；•库中常保持负压。•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高的原料，如草莓。吸附器7、10通过阀门6、8，轮流工作与再生。丙烷通过阀13进入发生器。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。包装贮藏法•生理包装：将原料放进聚乙烯套袋，并密封。利用原料的呼吸作用和气体透过袋壁的活动，维持适宜的气体氛围。•硅气窗包装：用带有硅橡胶的厚质袋包装原料，并密封。因气体的交换只通过硅窗进行，所以改变硅窗的面积，就可以维持不同的气体氛围。六、冷藏中的变化及技术管理0.简述1、冷藏时的变化2、冷藏技术管理0.简述•由于原料性质不同，组成成分不同，冷藏前的加工工艺不同，食品在冷藏时所发生的变化也不尽相同。•除了肉类在冷藏过程中的成熟作用外，其它所有变化均会使食品的品质下降。•采取一定的措施可以减缓变化速度（控制温度和湿度，采用合适的包装，采用冷藏结合气调储藏等）。1、冷藏时的变化•水分蒸发•冷害•串味•生理作用•脂类变化•淀粉老化•微生物增殖（1）水分蒸发•食品在冷却时及冷藏中，因为温湿度差而发生表面水分蒸发。•水分蒸发不仅造成重量损失（俗称干耗），而且使果蔬类食品失去新鲜饱满的外观。–减重达到5%时，水果、蔬菜会出现明显的凋萎现象。–肉类食品因水分蒸发而发生表面收缩硬化，形成干燥皮膜，肉色也有变化。–鸡蛋因水分蒸发而造成气室增大。一些果蔬的水分蒸发特性冷却及贮藏中食肉胴体的干耗（1）水分蒸发水果蔬菜的水分蒸发特性水分蒸发特性水果蔬菜的种类A型(蒸发量小)苹果、橘子、柿子、梨、西瓜、葡萄(欧洲种)、马铃薯、洋葱B型(蒸发量中等)白桃、李子、无花果、番茄、甜瓜、莴苣、萝卜C型(蒸发量大)樱桃、杨梅、龙须菜、葡萄(美国种)、叶菜类、蘑菇冷却及贮藏中食肉胴体的干耗(θ=1℃，φ=80%~90%，ν=0.2m/s)时间牛(%)小牛(%)羊(%)猪(%)12小时2.02.02.01.024小时2.52.52.52.036小时3.03.03.02.548小时3.53.53.53.08天4.04.04.54.014天4.54.65.05.0•在冷藏时，果蔬的品温虽然在冻结点以上，但当贮藏温度低于某一温度界限时，果蔬的正常生理机能受到障碍，称为冷害。•冷害的各种症状见后页表。（2）冷害•虽然在外观上没有症状，但冷藏后再放至常温中，就丧失了正常的促进成熟作用的能力，这也是冷害的一种。•需要在低于界限温度的环境中放置一段时间，才会出现冷害。（2）冷害表4-6水果蔬菜冷害的界限温度和症状种类界限温度(℃)症状种类界限温度(℃)症状香蕉11.7-13.8果皮变黑马铃薯4.4发甜、褐变西瓜4.4凹斑、风味异常番茄(熟)7.2-10软化、腐烂黄瓜7.2凹斑、水浸状斑点腐败番茄(生)12.3-13.9催熟果颜色茄子7.2表皮变色、腐败不好、腐烂（3）串味具有强烈气味的食品与其它的食品放在一起进行冷却和贮藏，这些易挥发的气味就会被吸附在其它的食品上。甚至存放过有强烈气味的食品（如洋葱）的库房中再贮藏其它的食品时，仍会有串味现象发生。（4）生化作用•水果、蔬菜在收获后仍是有生命的活体。在冷藏过程中，果蔬的呼吸作用和后熟作用仍在继续进行，机体内所含的成分也不断发生变化。–淀粉、糖、酸间的比例，果胶物质的变化，维生素C的减少等。•肉类在冷藏中的成熟作用。（5）脂类的变化冷却贮藏过程中，食品中所含的油脂会发生水解，脂肪酸氧化、聚合等复杂的变化，使得食品的风味变差，味道恶化，出现变色、酸败、发粘等现象。这种变化进行得非常严重时，俗称为“油烧”。（6）淀粉老化微晶形式存在的（20%直链/80%支链）普通淀粉（-淀粉）较高温度下（食品加工）糊化在水中溶胀形成均匀糊状溶液（-淀粉）接近0℃的低温