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食品保藏原理第三章食品的低温保藏食品低温保藏的基本原理食品的冷藏食品的冻藏食品低温保藏设备内容提要低温处理在食品工业中的应用食品的低温处理是指食品被冷却或冻结，通过降低温度改变食品的特性，从而达到加工或保藏的目的。目前世界冷冻食品总产量已经超过5000万吨，人均消费约10公斤。发达国家的冷冻食品已形成规模化的工业生产，在市场上普及，成为消费者生活中不可缺少的食品低温用于食品加工：冷冻浓缩、冷冻干燥冷冻去皮、碳酸化乳酪成熟、牛肉嫩化、冰淇淋生产低温用于食品保藏：冷却贮藏冷冻贮藏食品低温保藏的种类和一般工艺食品低温保藏的种类冷藏（ColdStorage）：温度范围：15~-2℃，食品的贮期：几小时~十几天其中，15~2℃（Cooling）多用于植物性食品2~-2℃（Chilling）多用于动物性食品冻藏（FrozenStorage）：温度范围：-2~-30℃，食品的贮期：十几天~几百天常用4-8℃常用-18℃低温保藏的一般工艺：食品物料→前处理→冷却或冻结→冷藏或冻藏→回热或解冻食品低温保藏技术的发展食品低温保藏技术的历史：利用低温保藏食品的开始：历史悠久现代低温保藏的发展：随人工制冷技术的出现而发展目前状况：我国目前冷冻食品的生产水平仍不高，但发展前景很好冷冻食品发展：种类：速冻果蔬、速冻肉类、速冻水产品、速冻调理食品、速冻包点、速冻乳品等50，60年代发展起来的新型加工食品70年代迅速发展80年代普及90年代，跃居加工食品榜首1000多年前人们就采用天然冰雪贮藏食品；19世纪上半纪冷冻机的出现人工冷源开始取代天然冷源；19世纪至今，用冷冻机直接冻结食品和冷藏食品；食品的冷藏如今已发展成一门科学技术了。第一节食品低温保藏的原理食品冷冻保藏就是利用低温以控制微生物生长繁殖和酶活动的一种方法。利用低温技术将食品温度降低并维持食品在低温状态以阻止食品腐败变质，延长食品保存期。低温保藏可用于新鲜食品物料、食品加工品及半成品的保藏。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。一、低温对微生物的影响•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。影响微生物低温下活性下降的因素温度降温速率水分存在状态食品成分pH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。-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冻结时，缓冻将导致大量微生物死亡，而速冻则相反。影响微生物低温致死的因素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。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。低温导致酶的活性降低一般，-18℃以下才能比较有效地抑制酶的活性，但不能使酶失活，温度回升后，酶的活性会重新恢复，甚至活性比冷冻前还高。故低温处理前需进行灭酶处理。酶的耐低温性与酶的种类有关来自动物性食品原料的酶耐低温性较差，来自动植物性食品原料的酶较耐低温性。二、低温对酶的影响植物性食品物料（新鲜的水果蔬菜）采收后的完整个体在一定的时间内仍保持生命状态,有呼吸作用，具有“免疫功能”。低温保藏时，应维持其一定水平的新陈代谢。温度越低,贮藏期越长的规律对植物性原料并不是所有时候都适用。三、低温对食品物料的影响动物性食品物料对于捕获和屠宰后的动物性食品原料，一般不再具有生命特征，不具备“免疫功能”。其他类食品物料不再具有生命特征，不具备“免疫功能”。低温对食品物料的影响牲畜、家禽、水产原料、鲜乳等其他食品原料、加工品和半加工品冷藏是将食品的品温降低到接近冰点，而不冻结的一种食品保藏方法；冷藏温度一般为-2—15℃，而4—8℃则为常用的冷藏温度。此冷藏温度的冷库通常称为高温库；冷藏技术与其他操作结合，使很多制品以其新鲜、方便在食品消费中占一席之地；第二节食品的冷藏冷藏适当，在一定的贮期内，对食品的风味、质地、营养价值等不良影响很小.比其他保藏手段带来的不良影响小；对大多数食品，冷藏是一种效果较弱的保藏技术;有些热带和亚热带水果及部分蔬菜如果在它们的冰点以上3-10℃内储藏，会发生冷害。易腐食品如成熟番茄的贮藏期为7—10天，耐藏食品的可长达6—8个月植物性物料的特性：组织脆弱、易受机械伤；含水量高、冷藏时易萎缩；营养成分丰富，易被微生物利用而腐烂变质；具有呼吸作用、有一定的天然抗病性和耐贮藏性等特点；采收后继续成熟，一般采收后、冷藏前食品物料的成熟度愈低，贮藏时间愈长一、冷藏食品物料的选择和前处理动物性物料的特性含水量也较高，营养成分丰富，易被微生物利用，没有呼吸作用，但仍有生理生化反应进行；动物性食品物料也会有一“成熟”过程，肉胴体会由热鲜肉→僵直肉→解僵肉。一般应选择动物屠宰或捕获后的新鲜状态进行冷藏。其它类食品物料的特性一般没有上述植物性和动物性食品物料的生理生化变化，对于这些食品物料应尽量选择新鲜、污染程度低的作为冷藏的原料。前处理食品物料冷藏前的处理对保证冷藏食品的质量非常重要。通常的前处理种类包括：挑选去杂、清洗、分级和包装等。植物性去杂草、杂叶、果梗、腐叶和烂果等；根据大小、成熟度等进行的分级；适当的包装动物性清洗去血污、鱼类体表的粘液及其它污染物，切分成较小的个体。鲜乳本身具有抗菌特性，但这种抗菌效果与鲜乳挤出时的微生物污染程度、冷却、冷藏有关鲜蛋一定程度的净化，但不损害原蛋表面保护膜挤乳时严格遵守卫生制度，挤出的鲜乳迅速冷却，冷藏温度低一些等措施都是鲜乳冷藏时应注意的。二、冷却方法及控制冷却是将食品物料的温度降低到冷藏的温度的过程。应在植物性食品物料采收后、动物性物料屠宰或捕获后尽快地冷却，冷却的速度也应尽可能快冷却方法强制空气冷却法（Forcedaircooling）真空冷却法（Vacuumcooling）水冷却法（Watercooling）冰冷却法（Icecooling）又称为预冷1.强制空气冷却法•降温后的冷空气作为冷却介质流经食品时吸取其热量，促使其降温的方法称为空气冷却法；•在应用空气冷却时，主要的空气参数是温度、速度和相对湿度；1.强制空气冷却法•温度视食品的具体要求而定；•相对湿度因种类、是否有包装而异；•风速一般1.5—5.0m/s；•冷空气降温方法：机械制冷、冰冷。真空冷却法•真空冷却的依据是水在低压下蒸发时要吸取汽化潜热，并以水蒸汽状态转移此热量的，所蒸发的水可以是食品本身的水分，或者是事先加进去的；•汽化要求使水沸腾,因为在常压下水的沸点是100℃,低的沸腾温度只有用抽真空的办法才能取得；真空冷却法•这种方法主要用于叶类蔬菜和蘑菇。消毒牛奶和烹调后的土豆丁的瞬间冷却也要靠真空冷却；•这种方法是目前所有冷却方法中最迅速的水冷却法•通过低温水将需要冷却的食品冷却到指定温度；•比空气冷却有一些重要的优点；•但是大多数产品不允许用冷水冷却，因为外观会受到损害，同时冷却后难以储藏；•冷却水中的微生物可以通过加杀菌剂进行控制。冷水冷却通常用于禽类、鱼类、某些果蔬冰冷却法•这种冷却效果是靠冰的融解潜热；•用冰直接接触，从产品中取走热量，除了有高冷却速度外，融冰可一直使产品表面保持湿润；•该法常用于冷却鱼、叶类蔬菜和一些水果,也用于一些食品如午餐肉的加工；冰冷却法•食品冷却的速度取决于食品的种类和大小、冷却前食品的原始温度、冰块和食品的比例以及冰块的大小；•食品冷却时的用冰量可根据食品放热量进行推算冷却过程一般在冷却间进行，冷却间与冷藏室之间的温度差应保持最小，这样由冷却间进入冷藏室的食品物料对冷藏室的温度影响最小，同时对维持冷藏室内空气的相对湿度也极为重要。三、食品冷藏技术冷藏的条件和控制要素冷藏温度；空气相对湿度；空气流速不同食品物料的冷藏技术果蔬的冷却和冷藏果蔬的冷却：常采用空气冷却法、冷水冷却法和真空冷却法；果蔬的冷藏：完成冷却的果蔬可以进入冷藏库，其工艺条件根据不同的果蔬种类而异。空气流速0.5m/s冷水温度0-3℃，冷却速度快，干耗小真空冷却法多用于表面积较大的叶菜类肉类的冷却和冷藏肉类的冷却：常采用吊挂在空气中冷却，冷却的方法有一段冷却法和两段冷却法；肉类的冷藏：肉类冷却后应迅速进入冷藏库，冷藏的温度控制在-1—1℃，空气相对湿度85%-90%一段冷却法冷却时间较短，冷耗小两段冷却法干耗小，微生物繁殖及生化反应易于控制，冷耗小。鱼类的冷却和冷藏一般采用冰冷却法和水冷却法，采用层冰层鱼法；冰冷却法一般只能将鱼体温度冷却到1℃左右，冷却鱼的贮藏期一般为：淡水鱼8-10d，海水鱼10-15d；冷海水温度-2—-1℃，水流速度0.5m/s，冷海水中盐的浓度2-3g/L，鱼与海水比例7:3其他食品物料的冷却和冷藏鲜乳常采用冷媒冷却法进行冷却，牧场多采用冷排进行冷却。现代乳品厂均采用封闭式板式冷却器进行鲜乳的冷却；鲜蛋冷却一般采用空气冷却法，冷却间空气相对湿度75-85%，空气流速0.3-0.5m/s，冷却过程在24h内完成。鲜蛋开始冷却时，空气温度与蛋体温度不要相差太大，一般低于蛋体2-3℃四、冷却过程中冷耗量的计算如果食品内无热源存在Q=Gc（T初-T终）–Q——冷却过程中食品的散热量或冷耗量,kJ–G——被冷却食品的重量,kg–c——冻结点以上食品的比热,kJ/kg.K–T初——冷却开始时食品的初温,K–T终——冷却完成时食品的终温,K冻结点以上食品物料的比热容可根据其成分和各成分的比热容计算低脂肪食品c=cwW+cd(1-W)–c——食品物料的比热容,kJ/(kg.K）–cw——水的比热容4.184kJ/(kg.K）–cd——食品物料干物质的比热容,kJ/kg.K–W——食品物料的水分比例,kg/kg含脂食品c=4.184+0.2092Ap+0.4184Af+(0.003138Ad+0.007531Af)(Ti-Tc)-2.9288Ad–c——肉和肉制品的比热容,kJ/(kg.K）–Ap,Af,Ad——分别为肉制品中的蛋白质、脂肪、干物质含量，kg/kg–Ti——冷却时食品的初温，T–Tc——冷却的终温，T试计算10吨瘦牛肉（水分70.7%，蛋白质20.3%,脂肪6.2%），从14℃预冷到2℃所需要的全部耗冷量，所需冷却时间为24小时，计算它每小时的平均耗冷量。五、食品在冷却冷藏过程中的变化食品在冷却冷藏时，由于动植物性食品及加工制品的性质不同，组成成分不同，发生的变化也不一样。其变化程度与冷却方法、冷却温度、食品的种类、成分等都有关。除了肉类在冷却储藏过程中的成熟作用外，其他变化均会使食品的品质下降,当然采取一定的措施可以减缓变化速度。水分蒸发冷却时，食品温度下降，食品中所含汁液增加，表面水分蒸发，出现干燥现象；食品中水分减少后，造成重量损失，使水果、蔬菜类食品失去新鲜饱满的外观；为了减少果蔬冷却时的水分蒸发作用，应根据其各自的水分蒸发特性，控制其适宜的冷藏条件。果蔬的水分蒸发特性肉类水分蒸发的量