1、rm lite .w t reHIBIillll【最新卓越管理方案您可自由編輯】寫| 理 . 上 ” I （工藝技術帰六章冷凍工藝學凍結2020年了月第四章 食品的低溫保藏緒論掌握食品低溫保藏的原理掌握食品冷卻與冷藏方法及其質量控制掌握食品凍結與凍藏方法及其質量控制了解食品解凍過程、方法及其質量控制第一節緒論我國占代的冷藏技術制冷技術的發展歷史國內外冷凍食品的發展現狀食品冷藏與凍結技術的發展是一門使用人工制冷技術來降低溫度以保藏食品和加工食品的科學，即它是專門研 究如何使用低溫條件來達到最佳地保藏儀品和加工食品的方法，以使各種食品達到最人保鮮 程度。冷凍工藝學我國占代的冷藏技術戰國時期一一銅冰

2、鑒1977 年于湖北隨縣曾侯乙墓出土一件冰酒器。漢朝一一人們已經掌握了用地窖來貯藏天然冰的技術。大富人家，地下有冰室，室有數井，井深十五丈，用于藏冰及石墨。由此可見，在 一千七百多年前的三國時代，利用天然冰雪來降溫和保藏食品的規模已經相當可觀，這在當 時世界上是首屈一指的。唐朝之后一一天然冰雪作為冷源已經被廣泛利用馬可波羅行記13世紀明代運河兩岸修建冰庫清代光緒年間，北京已專設冰窖我國北方某些地方仍有采用。制冷技術的發展歷史1834 年英國人 JacobPerliking 發明了以乙瞇為冷媒的壓縮式冷凍機， 他是世界上第一部實用 的冷凍機。1860 年法國人發明以氨為制冷劑，以水為吸收劑的壓縮

3、式冷凍機。1872 年美國人 David. Bovle與德國人 Cail Von Lnde 分別單獨發明以氨為冷媒的壓縮式冷凍 機。這些冷凍機當時為制冰機使用，代替天然冷源。18777878年法國人 Charles Tellier 為解決把牛羊肉從新西蘭和阿根廷等國運回法國，開始 用氨吸收式冷凍機。1930 年以來，在家用冰箱上，大量使用無毒、無味的氟利昂制冷劑，它不像氨氣那樣有爆 炸的危險。但氟利昂易破壞臭氧層，所以又推出了漠化鋰、含氫氟坯等冷媒。20世紀 70年代，出現了液態氮和液態二氧化碳作為冷媒的制冷技術，它可以直接噴灑在食 品的表面，不僅可以急冷，而且可以進行深冷，如果用液氮利用得到

4、-196C 的低溫。食品冷藏與凍結技術的發展 冷凍食品的形式不斷得到改進凍結方式的改進冷源的制冷裝置也有新的突破對于各種食品的冷凍、冷藏、運輸、銷售等各個壞節的溫度條件有了進一步的認識國內外冷凍食品的發展現狀中國1891 年在上海制造人造冰19151916 年，上海、南京、漢 I I等地先后建成了由外國資本經營的凍蛋、凍肉、凍家禽廠。到 1933年，這類冷庫增加到 30-35座。20世紀 60年代和 80年代兩個重要的發展階段制冷自 1999年起，全國連鎖超市中銷售的食品口用品中，速凍食品銷售額均名列第一。速凍食品從 1995年起， 我國速凍食品的年產量每年以 20%的幅度遞增， 成為 90年

5、代發展最快的食 品加工業，速凍食品年產量接近 1000萬噸。近年來，我國現有各類速凍食品生產廠家近 2000 家，年銷售額達 100億元。20世紀 70年代初速凍蔬菜20世紀 80年代初速凍點心速凍調理食品20世紀 90年代初速凍餃子速凍餛飩速凍湯圓國內速凍食品存在的問題產品品種亟待增加中國，150多個品種美國，速凍食品多達 2700多種口本的速凍食品據說有 3100多種質量、風味有待提高慢凍食品粘連現象購買者購買的首要原因是因為方便，至于對于產品口味的評價，只有 9%的購 買者表示“好吃”或“很好吃”。打折促銷包裝有待升級塑料袋包裝已不符合當今世界負品包裝潮流，紙盒包裝是新的發展趨勢。美國用

6、于速凍食品包裝的紙盒內外表層都涂有一種可耐 249攝氏度高溫的塑料膜, 這種包裝可在微波爐和普通烤箱中加熱，其成本也較低。美國人均年消費冷凍食品2000 年已達 63.6kg世界第一位口本韓國臺灣省10kg 以上英、法、德等歐盟國家2040kg如何理解冷凍食品比新鮮食品更新鮮，冷凍被認為是保存食物的最佳方式這是因為商業化冷凍的農產品是在成熟度和營養價值最高時候采收，直接送到最近的冷凍工 廠立即處理而得以保存其營養成分。第二節食品冷凍保藏原理新鮮的食品在常溫卞存放，由于附著在食品表面的微生物作用和食品內所含酶的作 用，使食品的色、香、味和營養價值降低，如果久放，能促使食品腐敗或變質，以致完全不

7、能食用，這種變化叫做食品變質。1引起食品腐敗變質的主要因素生物學因素化學因素其他因素微生物酶的作用非酶作用氧化作用溫度水分光乙烯外源污染物物理因素害蟲和嚙齒動物譽蟲對于 15品儲藏的危害性很人某些食品儲藏損耗加大的直接原因由于害蟲的繁殖、遷移，以及他們所遺棄的排泄物、皮殼和尸體等還會嚴重污染食 品，使食品喪失商品價值。目前對食品危害性大的害蟲有甲蟲類、蛾類、5螂類和蛹類。酶的作用多聚半乳糖醛酸酶：催化果膠中多聚半乳糖醛酸殘基之間的糖苛鍵水解，導致組織軟化 酯氧合酶：催化脂肪氧化，導致臭味和異味產生呆膠甲酯酶：催化果膠中半乳糖醛酸酯的脫酯作用，可導致組織硬化抗壞血酸酶：催化抗壞血酸氧化，導致營養

8、素的損失葉綠素酶：催化葉綠醇壞從葉綠素中移去，導致綠色的丟失酶的作用非酶作用美拉德反應焦糖化反應抗壞血酸氧化抗壞血酸氧化脫氫抗壞血酸氨基酸美拉德反應紅褐色產物抗壞血酸缺氧酸性條件糠醛聚合褐色物質+溫度范特霍夫(Vaiit Hoff)規則即溫度每升高 10C,化學反應的速度增加 24倍。Q10=u(t+10)/ut(temperature coefficient)反應速度常數與絕對溫度成指數關系故降低食品的環境溫度，就能降低食品中化學反應速度，延緩食品的質量變化，延長儲藏壽命。溫度系數2.柵欄技術2.1 柵欄技術的提出變質食品食品加工、儲運、銷售和消費低溫保藏、罐藏、濃縮保藏、化學保藏、發酵保藏

9、、輻照保藏柵欄因子(hurdle fhctor)高溫處理(F)低溫冷藏(f)降低水分活度(AW)酸化(pH值)低氧化還原電勢(Eh)添加防腐劑(Pres)競爭性菌群輻照德國肉類研究中心 Leistiirer (1976)提出的障礙因子柵欄效應從微生物學角度考慮，柵欄效應(hurdle effect)是指在保藏食品的數個柵欄因子 中，它們單獨或相互作用，形成特有的防止食品腐敗變質的“柵欄”(hurdle),使存在于食 品中的微生物不能逾越這些“柵欄”。這種食品即是穩定和安全的。柵欄效應的例子理想化柵欄效應模式較為實際型柵欄效應模式初始菌數低的食品柵欄效應模式初始菌數多或營養豐富的食品柵欄效應模式

10、柵欄效應的例子柵欄效應的例子經過熱處理而又殺菌不完全的食品柵欄效應模式柵欄順序作用模式 柵欄效應的例子 柵欄協同作用模式 柵欄效應是食品保藏性的根本所在 柵欄效應揭示了食品保藏的基本原理食品防腐可利用的柵欄因子很多，但就每一類食品而言，起重要作用的因子可能只 有幾個，因通過科學分析和經驗積累，準確地把握其中的關鍵因子。研究的思路對于一種穩定性高、保藏性好的食品，AW、pH值、t、Pres 等柵欄因子的聯合或 復雜的交互作用，對抑制微生物生長、繁殖、產毒起著關鍵的作用，任何單一因子都不足以 抑制微生物的危害。柵欄技術的應用用于食品加工和保藏中的微生物控制用于食品加工、保藏中的工藝改造新產品開發3

11、.食品低溫保藏原理微生物繁殖和酶的活動都與溫度有關，隨著溫度降低，特別是食品在凍結時，生成 的冰晶體使微生物細胞受到破壞，使微生物喪失活力不能繁殖，甚至死亡；同時酶反應受到 嚴重抑制，失去催化能力，甚至被破壞。其他反應如呼吸作用、氧化等也隨溫度的降低而顯 著減慢。因此，食品就可在低溫條件下長期儲藏而不會腐敗變質。3.1低溫對微生物的影響60-8055-754045嗜熱微生物(thermoplule)405025-4010-15嗜溫微生物(mesophile )20-401020-10-5嗜冷微生物（psvcliiophile）舉例最咼溫度最適溫度最低溫度類群微生物的適應生長溫度（C）溫泉、堆肥

12、中微生物腐敗菌、病原菌水和冷庫中的微生物微生物對于低溫的敏感性較差。絕大多數微生物處于最低生長溫度時，新陳代謝已 減弱到極低的程度，呈休眠狀態。進一步降溫，就會導致微生物的死亡，不過在低溫下，它們的死亡速度比在高溫下 緩慢得多。低溫對微生物影響的一般情況低溫對微生物影響的特殊情況少數微生物能在一定的低溫范 I 制還可以緩慢生長。溫度在 6C時幾乎能阻止所有食物 中病原菌的生長，但有一些嗜冷菌尚能緩慢生長。3.2 低溫對酶活性的影響食品中的許多反應都是在酶的催化下進行的，而酶的活性（即催化能力）和溫度有密切 關系。人多數酶的適宜活動溫度為 3O5OC。隨著溫度的升高或降低，酶的活性均下降。 溫度

13、系數Q10溫度系數 Q10可衡量因溫度而發生變化的酶的活性：Q1O=K2/K1K2 為溫度增加到 T+10K 時酶活性所導致的化學反應率。Q10 為溫度每增加 10K時因酶活性變化所增加的化學反應率：K1 為溫度 T 時酶活性所導致的化學反應率；幾種水果呼吸速率的溫度系數 Q10部分蔬菜呼吸速率的溫度系數 Q10低溫對酶活性影響的情況酶活性在冷凍、冷藏中雖有顯著卞降，但并不說明酶完全失活，即低溫對酶并不起完 全的抑制作用，在長期冷藏中，酶的作用仍可使食品變質。3.3 低溫對其他變質因素的影響氧化作用、生理作用、蒸發作用、機械損害、低溫冷害等。無論是細菌、霉菌、酵母菌等微生物引起的食品變質，還是

14、由酶引起的變質以及其他 因素引起的變質，在低溫的環境下，可以延緩、減弱它們的作用，但低溫并不能完全抑制它 們的作用，即使在凍結點以下的低溫，僅品進行長期儲藏，其質量仍然有所卞降。 低溫保藏對食品貯藏的影響 第三節食品冷藏工藝技術 食品的冷卻 食品的冷藏 食品在冷藏過程中的質量變化 食品冷藏工藝食品的冷卻和冷藏冷卻是冷藏的必要前處理，其本質上是一種熱交換的過程，冷卻的最終溫度在冰點以上。冷藏是冷卻后的食品在冷藏溫度(常在冰點以上)下保持食品品質的一個儲藏方法。3.1 食品的冷卻 冷卻的目的 冷卻速度和冷卻時間 冷卻方法 冷卻的目的食品冷卻的目的就是快速排出食品內部的熱量，使食品溫度在盡可能短的時

15、間內(一 般為幾小時)降低到冰點以上，從而能及時地抑制食品中微生物的生長繁殖和生化反應速度, 保持食品的良好品質及新鮮度，延長食品的儲藏期。食品冷卻一般是在食品的產地進行產地加工車間冷藏庫市場低溫環境保持食品原有品質阻止微生物的繁殖采摘后24h冷卻96h后冷卻0C 下儲藏 5 周不腐爛梨30%的梨腐爛甜玉米糖分貯藏過程中的喪失情況冷卻速度和冷卻時間食品在冷卻過程中，內部熱量傳遞(Q)依傅里葉定律：Q= -XFgradTgradT 為溫度梯度(K m-1)； 入為導熱系數(W m-1 K-1)；F 為導熱面積(m2)。食品的冷卻速度物料內部溫度環境溫度物料形狀食品的冷卻速度就是食品溫度卞降的速度

16、，由于食品內各部位的溫度不一樣，所以 食品溫度的下降速度只能以食品平均溫度的下降速度來表示。物料內部溫度表面溫度 0 s中心溫度 0c表面與中心之間的溫度差 Om平均溫度一 0食品內部溫度的分布是向上方凸的曲線，離表面越近，溫度梯度越大，因此冷卻速度 也越人。從圖 2-3 中可看出，表面溫度 Os 下降的速度最快，中心溫度 Oc F 降最慢，特別 是冷卻的開始階段，食品中心部位的溫度下降得特別緩慢。當食品厚度很小時，冷卻速度與對流放熱系數 K 成正比，而與導熱系數入無關。在 這種情況下，對流放熱速度 K 是影響冷卻速度的主要因素，因此增人冷卻介質的流動速度, 提高 K 的數值就可以增大冷卻速度

17、，縮短冷卻時間。平板狀食品 1當食品厚度很厚時，冷卻速度與導熱系數入成正比，而與對流放熱系數 A 無關。在 這種情況下，導熱的快慢是決定冷卻速度的關鍵，企圖通過增大空氣流速來加快冷卻速度是 困難的，只有減小食品的厚度來增大冷卻速度。平板狀食品 2半徑為 R 的圓柱狀食品，它的圓周面都一樣的被冷卻。圓柱狀食品的冷卻與平板狀 食品不同的是，它內部的傳熱面積與半徑 R 成正比，其他均相同。圓柱狀食品球狀食品半徑為 R 的球狀食品，它的表面都一樣的被冷卻。球狀食品的冷卻與平板狀食品不 同的是，它內部的傳熱面積與半徑 R 成正比，其他均相同。食品的冷卻時間冷卻方法空氣冷卻法冷水冷卻法碎冰冷卻法真空冷卻法

18、利用強制流動的低溫冷空氣流過食品表面使食品的溫度卞降的一種冷卻方法。空氣冷卻法方法空氣冷卻冰塊或機械制冷風道吹出冷卻間或冷藏間熱量降溫循環冷空氣冷風機食品五種不同吸吹風形式的冷風機冷風機肉類冷風冷卻裝置冷風冷卻系統示意圖循環吊鉤風道冷風機冷風冷卻系統示意圖（3）冷風冷卻系統示意（4）冷風冷卻系統示意圖（5）工藝條件的選擇要根據食品的種類、有無包裝、是否易干縮、是否快速冷卻等來確定。空氣冷卻法工藝參數空氣冷卻法的工藝效果溫度相對濕度流速空氣可對于未包裝食品，采用空氣冷卻時會產生較大的干耗損失。空氣冷卻法適用范圍水果蔬菜鮮蛋乳品肉類家禽預冷處理凍藏食品凍結使用范圍較廣，廣泛地用于不能用水冷卻的食品

19、。優點缺點呆蔬的空氣冷卻果蔬冷卻間冷藏庫初期空氣流速l2nVs末期空氣流速InVs空氣相對濕度冷藏溫度冷卻間溫度oc85%95%根據水果、蔬菜等品種的不同，將其冷卻至各自適宜的。畜肉的空氣冷卻 1傳統方法：全部在冷卻間完成冷卻空氣溫度oc 左右風速0.5l 5m/s2nrs相對濕度90%98%胴體后腿肌肉最厚部中心的溫度4C冷卻時間2411畜肉的空氣冷卻 2改進方法：變溫快速兩段冷卻法，整個時間 14-1811第一階段快速冷卻隧道冷卻間空氣流速2nVs空氣溫度-5-15C相對濕度90%24h時間胴體表面溫度后腿中心溫度0-2C1620 C特征散熱快，肉胴體表面溫度達 0C 以下，形成了 “冰殼

20、”：第二階段自然循壞冷卻間溫度17C相對濕度90%10-1411半白條肉內外溫度基本趨于一致，達到平衡溫度 4C 時，即可認為冷卻結束。時間優點：食品干耗小，平均干耗量為 1%;肉類的表面干燥，外觀好，肉味佳，在分割時汁液 流失量少。禽肉的空氣冷卻空氣溫度23C相對濕度80%-85%風速l 0l 2m/s禽胴體溫度5C 以下冷卻時間7h左右提高風速4h左右鮮蛋的空氣冷卻在專用的冷卻間內完成蛋箱堆垛冷卻開始蛋空氣溫度一般低于蛋體溫度 23C過程每隔 12h將冷卻間空氣溫度降低 1C 左右相對濕度75%85%0.3 0 5m/s24h蛋體溫度13C空氣流速冷卻時間通過低溫水把被冷卻的食品冷卻到指定溫度 冷水冷卻法預冷水箱現代冰蓄冷技術 方式 噴淋式 浸漬式冷水冷卻方法混合式被冷卻的衣品直接浸在冷水中冷卻，并有攪拌器不停地攪拌冷水，提高傳熱速度和均勻性, 加快食品的冷卻。混合式冷卻裝置一般采用先浸漬后噴淋的步驟。冷水冷卻的范圍和特性因為產品的外觀會受到損害，而且失去了冷卻以后的儲藏能力。魚類、家禽水果、蔬菜和包裝食品易變質的食品器器槽器發品水拌卻發品水水蒸食冷攪冷蒸食冷大部分食品應用范圍優點缺點傳熱系數高冷卻速度快避免干耗被冷卻衣品之間易交叉感染碎冰冷卻法冰塊融化時會吸收人量的熱量，其相變潛熱為 334.9KJ/kg當冰塊和食品接觸時，冰的融化可以直接從食品中吸取熱量使食品迅速