2009-11-151第5章食品的解冻教学重点、难点了解食品解冻原理了解解冻方式、解冻装置2009-11-1525.1解冻的一般概念食品解冻时,随着冰晶的融化,细胞内亲水胶质体吸收水分,出现水分逐渐向细胞内扩散和渗透细胞的完整性与解冻速率成为实现食品解冻后复原状态的重要条件食品在解冻时,应尽快通过昀大冰结晶生成带,并且应使食品内外温差小,以免发生重结晶现象2009-11-1535.1解冻装置的要求性能方面:¾解冻速度快¾操作成本低¾根据解冻状态可食品品质方面:¾汁液流失少¾不变色¾脂肪不发生酸化¾蛋白质不变性卫生方面:¾容易清洗¾没有微生物污染¾没有异物混入¾解冻后食品温度在5℃以下2009-11-1545.2解冻的方法与装置空气解冻¾静止空气解冻¾流动空气解冻¾高湿度空气解冻¾加压空气解冻水解冻¾水浸渍解冻¾水喷淋解冻¾浸渍和喷淋组合解冻水蒸气减压解冻电解冻¾远红外解冻¾高频解冻¾微波解冻¾低频解冻¾高静压电解冻真空解冻高压解冻2009-11-1555.2.1空气解冻(AirThawing)以空气为介质的外部解冻称为空气解冻或自然解冻,它分为静止空气解冻、流动空气解冻、热空气解冻和加压空气解冻等空气解冻时,一般将解冻间温度控制在20℃以下,解冻时间20~40h。设备简单,操作成本低,但解冻时间长,温度不均,表面易酸化、变色,容易发生微生物污染和异物的混入,卫生条件差。为提高解冻速率,采用送风解冻,但在送风条件下,容易引起初料的干燥和褐变2009-11-156流动空气和热空气虽然能缩短解冻时间,但食品汁液流失多,同时食品表面易于干燥,严重影响品质。加压空气使得冰的融点降低,食品易于融化,大大缩短解冻时间,然而相应的解冻装置占地面积大,建设费用较高2009-11-1572009-11-1582009-11-1592009-11-15105.2.2水解冻(WaterThawing)冷冻物料在静止或流动的水中解冻,物料表面与水的传热速率是在空气中传热速率的10~15倍,在较低的温度下,也有较快的解冻速率没有酸化和干燥的问题,但裸露的表面容易吸水,营养成分损失严重。解冻用水有微生物污染的危险性,另外还有污水排放的问题多用于水产品的解冻鱼和贝类,特别是虾和贝类,在空气中解冻时,易发生变色和变臭,在水中解冻比较合适。2009-11-15112009-11-15122009-11-15132009-11-15142009-11-15155.2.3电解冻电解冻包括高压静电解冻和不同频率的电解冻。后者包括低频(50~60Hz)解冻、高频(1~5MHz)解冻和微波(2450MHz)解冻。低频解冻(ElectricalResistanceThawing)¾也称为电阻解冻或通电加热解冻。它将冻结食品看作一段导体,通过50~60Hz的低频(或更低)交流电联结,在食品的阻抗损失、介质损耗的变化过程中将电能转化为热能¾低频解冻热传导的方法解冻速度快2~3倍,且耗电少,但对物料本身的形状有所限制,对与电源接触部位的紧密程度也有较高要求,否则内部解冻明显不均匀,局部甚至产生过热现象。2009-11-1516欧姆加热解冻(OhmicThawing)¾实际上是一种低频解冻方法:将欧姆解冻与传统热水解冻相结合处理冻肉,当频率为60Hz时,解冻时间随电压的增加而减少,频率的变化对解冻时间没有显著的影响。而在低电压时采用该法处理样品,解冻后的样品汁液流失率低,持水能力也得到改善¾2009-11-1517高频解冻(DielectricThawing)和微波解冻(MicrowaveThawing)¾食品物料中的极性分子(称为偶极子)在作杂乱无规则的运动,例如水就是极性分子。当处于电场中时,极性分子将重新排列,带正电的一端朝向负极,带负电的一端朝向正极。若改变电场方向,则极性分子的取向也随之改变。若电场迅速交替地改变方向,则极性分子亦随着作迅速的摆动。由于分子的热运动和相邻分子间的相互作用,极性分子随电场方向改变而作的规则摆动将受到干扰和阻碍,即产生了类似摩擦的作用,使分子获得能量,并以热的形式表现出来,表现为食品物料的温度升高2009-11-1518¾外加电场的频率越高,分子的摆动就越快,产生的热量就越多。外加电场的电场强度越大,分子的振幅就越大,产生的热量就越多。物料在高频波和微波场中所产生的热量大小还与物料的种类及成分有关,即与物料的介电常数和损失角正切有关。¾高频波和微波加热一般采用13.56MHz的高频波。与微波(2450MHz)一样,高频波照射冷冻食品时,能促使食品中的极性分子,特别是水分于在电场中高速反复振荡,分子间不断摩擦,在极短的时间内(5~15min)使食品内外同时升温解冻。因此,通常将高频和微波两种加热解冻方式通称为介电感应加热解冻。2009-11-1519¾介电方式加热解冻的主要缺点是:9某些频段的高频波,尤其是微波对人体组织有伤害,必须有安全防护设施;9由于食品内部蛋白质、脂肪和水分等极性分子的分布不尽相同,使得介电加热解冻时仍然存在加热不均的可能,从而导致部分过热,使食品品质下降;9介电加热解冻对设备和技术要求高,投资费用较大。¾苏格兰有一条250kW的食用肉糜生产线,用微波回温冻品原料,每小时解冻能力可达4~5吨。2009-11-1520高压静电解冻(HighElectrostaticVoltageFieldThawing)¾冷冻物料放在高压静电场下,利用高压静电场产生的各种效应来达到解冻的目的¾日本生产的高压静电解冻装置,是以冻结肉为负极,-3℃的库内温度,在10000V的电压下,6A的直流电流流过冻肉,12h左右达到库温,物料处于半解冻状态。高压静电解冻具有以下持点:在–3℃可达到解冻状态¾高压静电场具有抑制和杀菌的作用,可防止微生物对食品的污染;微弱的负离子作用,可抑制食品的氧化,使食品保持鲜明的色泽;汁液流失少,产品质量高;解冻时间为传统方法的l/22009-11-15212009-11-15225.2.4真空解冻(Vacuum-steamThawing)真空解冻是利用真空中水蒸汽在冻结食品表现凝结所放则的潜热解冻真空解冻的优点¾食品表面不受高温介质影响,而且解冻快¾解冻中减少或避免了食品的氧化变质¾食品解冻后汁液流失少真空解冻的缺点¾解冻食品外观不佳¾成本高2009-11-15235.2.5远红外辐射解冻对红外线敏感的物质,起分子、原子吸收红外线后,不仅会发生能级的跃迁,也扩大了以平衡位置为中心的各种运动的幅度,质点的内能增大。微观结构质点运动加剧的宏观反映就是物体温度的升高,即物质吸收红外线后,便产生自发的热效应。由于这种热效应直接产生于物体内部、所以能快速有效地对物质加热。食品中的很多成分在3~10μm的远红外区有强烈的吸收,因而远红外线已被较多地应用于冷冻食品的快速解冻中。试验结果表明,用远红外线(发射装置功率300kW,照射距离100mm)解冻块状冷冻食品时,其中心温度快速上升,并且表面温度与中心温度能始终保持在大致相同的水平。因此,远红外可用于快速解冻冻结食品。但与微波相比,其穿透以力较弱2009-11-15245.2.6超声波解冻大体积冻结食品的解冻过程很慢,采用微波解冻、高频或低频解冻可以加快解冻过程,但是解冻速率将受到一定的限制。这是由于一味追求快速,容易导致热量散速和表面过热现象的产生,并进而造成食品解冻不均匀。Shore等人1986年发现,超声波在冻结肉制品中比在未冻结组织中衰减程度大,而且这种衰减随着温度显著增加,在起始冷冻点达到昀大值。从超声波的衰减温度曲线来看,超声波比微波更适用于快速稳定地解冻2009-11-1525Miles等人1999年发现当频率为500KHz时用超声波解冻可行。低频时(小于430KHz),使用强度0.5~2W/cm2会使肉制品发生空化现象,导致表面过热和很差的超声波穿透性。高频时(大于740KHz),随着频率的增加衰减变大,也会产生表面过热。选用500KHz、0.5w/cm2的超声波解冻,表面过热效应昀小,冻结的牛肉、猪肉和鳕鱼样品在2.5小时内解冻深度达到7.6cm2009-11-15265.2.7高静水压解冻在50~1000MPa范围内的高静水压(HighHydrostaticPressureThawing,HHP)被应用于食品原料或加工食品的杀菌、延长货架期、蛋白质和酶的变性、质地变性、有机成分的提取、低温冷冻和解冻以及化学反应的控制,(Swientek1992)。这导致了蛋白质大分子的变性。2009-11-1527当压力上升到210MPa时水的凝固点下降,此时冰发生相转变,凝固点又上升,因此高压下水的未冻结区是潜在的解冻区域。在日本高压已用于解冻鱼肉。Pothakamury等人1995年报道HHP解冻肉制品比传统方法快很多。例如:2kg冻牛内在加压至200MPa时解冻只需8min,而常压下5℃解冻需7h。解冻后牛肉的风味和多汁率与低温度、5℃时解冻的牛肉相似,但表面有轻微变色。由于HHP解冻时间短,对产品质量没有负影响。解冻过程中,压力大小和处理时间影响解冻速率和产品品质,而产品尺寸和起始温度并不影响速率,因此,在昀低有效温度下解冻大量肉制品时,采用HHP是昀有利的方法