第二节-食品冷却及冷藏

1食品保藏原理——顾仁勇教授2第二章食品低温保藏第一节食品低温保藏原理第二节食品的冷却及冷藏第三节食品的冻结及冻结时间的计算第四节食品的冻藏及解冻第五节冷冻食品的T.T.T理论3ContentsPage目录页第二节食品冷却及冷藏3冷却速度和时间1食品冷却方法2冷却过程中冷耗量的计算5食品冷藏过程中的质量变化4食品冷藏工艺6冷藏食品的回热4TransitionPage过渡页第二节食品冷却及冷藏3冷却速度和时间1食品冷却方法2冷却过程中冷耗量的计算5食品冷藏过程中的质量变化4食品冷藏工艺6冷藏食品的回热51食品冷却方法我国食品标准体系发展历程冷却就是将食品降温至最终冷藏温度的过程，本质上是一种热交换。冷却是冷藏的前处理。冷却速度和最终冷却温度是抑制食品本身生化变化和微生物繁殖活动的决定因素。冷却目的就是尽快排出食品内部的热量，尽快降低食品温度，及时抑制微生物的生长繁殖和生化反应的速度，延长食品的贮藏期。61食品冷却方法我国食品标准体系发展历程冷却方法空气冷却真空冷却水冷却冰块冷却71食品冷却方法我国食品标准体系发展历程1.1空气冷却冰块或机械制冷空气降温风机送冷风入冷却间热交换食品降温冷却空气食品空气冷却法工艺流程风机81食品冷却方法我国食品标准体系发展历程1.1空气冷却冰块或机械制冷空气降温风机送冷风入冷却间食品降温热交换冷却空气食品空气冷却法工艺流程风机介质：空气工艺条件为:空气温度、空气流速、相对湿度特点:易干耗范围:水果、蔬菜、鲜蛋、乳品以及肉类、禽类等冻藏食品冻结前的预冷处理。91食品冷却方法1.2冷水冷却介质:低温水或盐水(一般为0℃)方法:喷淋式--冷水以喷或淋的方式与食品接触浸渍式---食品直接浸与冷却水中特点：冷水与冷空气相比有较高的传热系数，可大大缩短冷却时间，不会产生干耗。但采用盐水冷却时，不能与食品直接接触。水冷机预冷过程蔬菜水冷101食品冷却方法1.3冰块冷却碎冰保藏荔枝冰冷的产品冰融化时吸收334.9kJ/kg的相变潜热，与食品接触，吸热使食品降温（终温≥0℃）。碎冰冷却—干式冷却，容器先添加冰块，然后层冰层鱼（食品）摆放，可降温至1℃，保鲜7~10天。水冰冷却—湿式冷却，海水（淡水）先降温至1.5℃，然后加入冰块冷却鱼（食品）摆放。与食品接触时间过长，易引起食品发软，发白。原理方法111食品冷却方法1.3冰块冷却食品种类和大小食品初温1243冰块与食品比例冰块大小影响冰块冷却的因素121食品冷却方法1.4真空冷却也叫减压冷却，食品在密闭容器内抽真空，当真空度增大时，水的沸点随之下降，降至与食品温度相当时，水分迅速蒸发，吸收大量热量（水的蒸发潜热为2.49kJ/kg）,使食品降温。真空罐内产品水分蒸发示意图真空预冷设备131食品冷却方法1.4真空冷却沸点/℃蒸汽压/mmHg沸点/℃蒸汽压/mmHg10076060149.54055.342017.53109.20556.54014.925-53.011-101.948-300.2852-2水的沸点与蒸汽压优点：冷却速度快、冷却均匀，适于表面积大的叶菜类。缺点：食品干耗大、能耗大，设备投资和操作费用较高。141食品冷却方法教材P147表4-2部分食品物料冷却的工艺条件15TransitionPage过渡页第二节食品冷却及冷藏3冷却速度和时间1食品冷却方法2冷却过程中冷耗量的计算5食品冷藏过程中的质量变化4食品冷藏工艺6冷藏食品的回热162冷却过程中冷耗量的计算2.1食品无内热源的冷耗量设食品无内热源，介质温度不变，物体各点温相同，则冷耗量为：)(00终初TTGCQQ0—食品的散热量（kJ）G—食品的质量（kg）T初—食品初温（℃）T终—食品终温（℃）比热：单位质量的某种物质，温度降低1℃或升高1℃所放出或吸收的热量，叫做这种物质的比热容。冻结点以上食品的比热（kJ/kg.℃）172冷却过程中冷耗量的计算2.1食品无内热源的冷耗量(1)低脂食品物料比热与温度关系可以忽略，可由下式计算：）（WCWCCdW10在1.046～1.674之间，通常可取1.464kJ/kg.℃不同温度（T℃）下物料：Cd=1.4644+0.0067T182冷却过程中冷耗量的计算2.1食品无内热源的冷耗量(2)高脂食品物料如肉及肉制品，其比热与组分有关，还与温度有关。教材P152表4-8不同肉组织比热容高脂食品（肉）的比热（C）与组分有关，还受温度（T℃）影响，可按下式计算：C=C0+b.TC0：0℃时比热，（kJ/kg.℃）b：温度系数难以确定192冷却过程中冷耗量的计算2.1食品无内热源的冷耗量因此，高脂食品物料比热容可用经验公式计算：某温度（T℃）高脂食品比热可按下式计算：fPAAC4184.02092.0184.40dfdATAA9288.2)01464.0006276.0(蛋白质含量干物质含量脂肪含量202冷却过程中冷耗量的计算2.1食品无内热源的冷耗量因此，高脂食品物料比热容可用经验公式计算：温度在冷却初温Ti和冷却后温度TC之间的平均比热可按下式计算：fpAAC4184.02092.0184.40dcifdATTAA9288.2))(007531.0003138.0(212冷却过程中冷耗量的计算2.1食品无内热源的冷耗量例1：苹果水分含量为85%，试推算0℃以上时的比热值？如何计算？222冷却过程中冷耗量的计算2.1食品无内热源的冷耗量例1：苹果水分含量为85%，试推算0℃以上时的比热值？）1（0WCWCCdW解:=4.184×0.85+1.464（1-0.85）=3.34（kJ/kg.℃）232冷却过程中冷耗量的计算2.1食品无内热源的冷耗量例2：某猪肥肉，其成分含量为：水分29.3%、蛋白质9.5%、脂肪59.8%，推算0℃时的比热值？如何计算？242冷却过程中冷耗量的计算2.1食品无内热源的冷耗量fPAAC4184.02092.0184.40dfdATAA9288.2)273)(0146.0006276.0(=2.3834(kJ/kg.℃)例2：某猪肥肉，其成分含量为：水分29.3%、蛋白质9.5%、脂肪59.8%，推算0℃时的比热值？252冷却过程中冷耗量的计算2.1食品无内热源的冷耗量例3：有瘦牛肉10吨（水分70.7%、蛋白质20.3%、脂肪6.2%）,从14℃预冷到2℃所需冷却时间为24小时,试计算每小时平均冷耗量。同学们考虑一下计算思路……262冷却过程中冷耗量的计算2.1食品无内热源的冷耗量例3：有瘦牛肉10吨（水分70.7%、蛋白质20.3%、脂肪6.2%）,从14℃预冷到2℃所需冷却时间为24小时,试计算每小时平均冷耗量。解:①计算14℃～2℃的平均比热值C0fpAAC4184.02092.0184.40dcifdATTAA9288.2))(007531.0003138.0(②计算牛肉从14℃～2℃的总冷耗量)(00终初TTGCQ③计算每小时平均冷耗量0QQ时=409.296/24=17.054(kJ/hr)272冷却过程中冷耗量的计算我国食品标准体系发展历程2.2食品有内热源的冷耗量肉类的生化反应热果蔬采后呼吸热肉类存放中,会发生一系列的生化反应,其散热量可按0.6276kJ/hr.kg计算。则肉类冷却的总冷耗量为：果蔬采后呼吸作用产生大量呼吸热，总的产热量可估算为：..HGQ呼则果蔬冷却过程总的冷耗量为：冷却时间（hr）呼吸热（kJ/hr.kg）282冷却过程中冷耗量的计算我国食品标准体系发展历程2.2食品有内热源的冷耗量肉类的生化反应热果蔬采后呼吸热肉类存放中,会发生一系列的生化反应,其散热量可按0.6276kJ/hr.kg计算。则肉类冷却的总冷耗量为：果蔬采后呼吸作用产生大量呼吸热，总的产热量可估算为：..HGQ呼则果蔬冷却过程总的冷耗量为：冷却时间（hr）呼吸热（kJ/hr.kg）呼吸热与果蔬种类、温度有关，不同果蔬呼吸热教材P152表4-9果蔬的呼吸热292冷却过程中冷耗量的计算我国食品标准体系发展历程2.3冷却率因素和安全系数冷却过程中食品温度变化的速度随它和冷却介质间的温差而异，温差大，温度变化速度快，可表示为：)(介TTKddT……………………（1）…………………（1）介质温度不变，则食品散热量也随食品温度下降而减少。dTCGdQ..0…………………（2）τ—冷却时间T—物料温度K—比例常数将（2）代入（1）式，得：)(0介TTKCddQ反应了冷耗量怎样的变化规律？请思考302冷却过程中冷耗量的计算我国食品标准体系发展历程2.3冷却率因素和安全系数在整个冷却过程中，食品的散热量是不均匀的，冷却初期最大，以后逐渐降低。冷却初期设备的冷负荷量远比计算所得的每小时平均冷负荷量大。结论冷却率因素只应用于食品冷却阶段，或估算冷却设备的冷耗量。冷却、冻结或冻藏的冷负荷量一般需要增加5～10%。增加的值即为安全系数，通常选用10%。冷负荷量加上安全系数后再计算每小时所需冷负荷量或平均所需功率，根据所得值选用相应的设备。冷却率因数冷却率因素终初)(00TTGCQ312冷却过程中冷耗量的计算2.3冷却率因素和安全系数品名冷却率因素品名冷却率因素菠萝0.67桃0.62鳄梨0.67李、梅0.67苹果0.67浆果0.67杏0.67柠檬1.0葡萄柚0.70橙0.70梨、葡萄0.80番茄(青)1.0包菜、菜花0.80青刀豆0.67青豆0.67瓜类0.90胡萝卜0.80大头菜0.80洋葱0.80猪肉0.67羊肉0.75牛肉0.56家禽1.00肉脏(肝、心)0.70部分食品冷却率因素32TransitionPage过渡页第二节食品冷却及冷藏3冷却速度和时间1食品冷却方法2冷却过程中冷耗量的计算5食品冷藏过程中的质量变化4食品冷藏工艺6冷藏食品的回热333冷却速度和时间食品各部位的温度下降速度并不一致，如图2-5所示，所以冷却速度和冷却时间也有较大差别。343冷却速度和时间3.1平板状食品冷却时间经过推导得平板状食品由θ0降温到θ所需时近似计算公式为：RRKct0lg)3.5(65.4（s）C—食品比热为(kJ/kg.℃)ρ—食品密度为（kg/m3）λ—导热系数（W/m.℃）δ—食品厚度（m）K—放热系数，W/m2.℃θ0—食品初温（℃）θ—食品终温（℃）θR—介质温度（℃）353冷却速度和时间3.2圆柱状食品冷却时间半径为R的圆柱状食品冷却时间也可由以下公式计算：C—食品比热为(kJ/kg.℃)ρ—食品密度为（kg/m3）λ—导热系数（W/m.℃）R—食品半径（m）K—放热系数，W/m2.℃θ0—食品初温（℃）θ—食品终温（℃）θR—介质温度（℃）RRKRRct0lg)0.3(73.2（s）363冷却速度和时间3.3球状食品冷却时间半径为R的球状食品可使用类似的公式计算冷却时间，可用下式表示:C—食品比热为(kJ/kg.℃)ρ—食品密度为（kg/m3）λ—导热系数（W/m.℃）R—食品半径（m）K—放热系数，W/m2.℃θ0—食品初温（℃）θ—食品终温（℃）θR—介质温度（℃）RRKRRct0lg)7.3(90.4（s）373冷却速度和时间初温为=25℃的牛胴体，放在空气温度-2℃的冷却室中。牛胴体厚度18cm，ρ=950kg/m3，c=2847J/m2.℃，λ=0.523W/m.℃。求空气静止时（K1=6.9768W/m2.℃）以及空气流速为2m/s（K2=17.442W/m2.℃），将牛肉胴体冷却到平均温度θ=2℃时所需时间？计算示例解：将牛肉胴体看作δ=0.18m的平板状食品。RRKct0lg)3.5(65.4=26.6（h）（1）空气静止时（2）空气流速为2m/s时RRKct0lg)3.5(65.4=15.6（h）38TransitionPage过渡页第二节食品冷却及冷藏3冷却速度和时间1食品冷却