食品工藝學速凍培訓教學課件(65p)

1、第四章 果蔬速凍第一節(jié) 概述 第二節(jié) 冷凍原理第三節(jié) 速凍第四節(jié) 速凍工藝流程第五節(jié) 速凍方法與設備 第六節(jié) 果蔬解凍方法第一節(jié) 概 述一、冷凍食品和冷卻食品冷凍食品又稱凍結食品，是凍結后在低于凍結點的溫度保藏的食品；速凍食品（Quick-frozen foods），是指將食品原料經(jīng)預處理后，采用快速凍結的方法使之凍結，并在適宜低溫下（-18-20）進行貯存； 冷卻食品不需要凍結，是將食品的溫度降到接近凍結點，并在此溫度下保藏的食品。 二、冷凍和冷卻食品的特點 易保藏，易運輸和貯藏 ，營養(yǎng)、方便、衛(wèi)生、經(jīng)濟 市場需求量大，在發(fā)達國家占有重要的地位，在發(fā)展中國家發(fā)展迅速。三、低溫保藏食品的歷史

2、公元前一千多年，我國就有利用天然冰雪來貯藏食品的記載。 凍結食品的產(chǎn)生起源于19世紀上半葉冷凍機的發(fā)明。1834年，Jacob Perkins（英）發(fā)明了以乙醚為介質的壓縮式冷凍機。 1860年，Carre（法）發(fā)明以氨為介質，以水為吸收劑的吸收式冷凍機。1872年，David Boyle（美）和Carl Von Linde（德）分別發(fā)明了以氨為介質的壓縮式冷凍機，當時主要用于制冰。1877年，Charles Tellier（法）將氨-水吸收式冷凍機用于冷凍阿根廷的牛肉和新西蘭的羊肉并運輸?shù)椒▏?，這是食品冷凍的首次商業(yè)應用，也是冷凍食品的首度問世。20世紀初，美國建立了凍結食品廠。20世紀30

3、年代，出現(xiàn)帶包裝的冷凍食品。 二戰(zhàn)的軍需，極大地促進了美國凍結食品業(yè)的發(fā)展。 20世紀60年代，發(fā)達國家構成完整的冷藏鏈。 我國在20世紀70年代，因外貿需要冷凍蔬菜，冷凍食品開始起步。 80年代，家用冰箱和微波爐的普及，銷售用冰柜和冷藏柜的使用，推動了冷凍冷藏食品的發(fā)展；出現(xiàn)冷凍面點。 90年代，冷鏈初步形成；品種增加，風味特色產(chǎn)品和各種菜式；生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)量大幅度增加。一、果蔬凍藏機理第二節(jié) 冷凍原理 果蔬速凍要求在30min或更短時間內將新鮮果蔬的中心溫度降至凍結點以下，把水分中的80%盡快凍結成冰。 果蔬在如此低溫條件下進行加工，能抑制微生物的生長和繁殖以及酶的活性，可以在很大程度上防止

4、腐敗及不良的生化反應，從而盡可能保持果蔬原有的品質。 1、低溫對微生物的影響一般酵母菌及霉菌比細菌耐低溫的能力強，有些霉菌及酵母菌能在-9.5的未凍結基質中生活，有些嗜冷細菌也能在低溫下緩慢活動。最低溫度活動范圍：有些嗜冷細菌可在-80，有些霉菌、酵母菌可在-128。 冷凍食品的凍藏溫度一般要求低于-12，通常都采用-18或更低溫度。在這種條件下：a.水份：果蔬食品內部水分結成冰晶，降低 了微生物生命活動和進行各種生化反應所必需的液態(tài)水的含量，使其失去了生長的第一基本條件。 b.蛋白質：微生物細胞脫水，溶質濃度增加，原生質粘度增加，膠體吸水性下降，蛋白質分散度改變最后導致了蛋白質不可逆的凝固變

5、性 。c.組織結構：水分凍結成的多角形冰晶體還會使微生物的細胞遭受機械性破壞損傷。 結論 低溫對微生物的影響表現(xiàn)為 凍結破壞了果蔬體內各種生化反應的協(xié)調一致性，溫度降得越低，失調程度也越大，從而破壞了微生物細胞內的新陳代謝過程，以至它們的生活機能達到完全終止的程度。 2.低溫對酶活性的影響酶的活性因溫度而發(fā)生的變化常用溫度系數(shù)Q10衡量之： Q10=K2/K1式中：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； K2為溫度增加到T+10K時酶活性所導致的化學反應率。 Q10的意義 大多數(shù)酶活性化學反應的Q10值為23范圍內，即溫度每下降1

6、0K，酶活性就會削弱1/21/3。在0低溫下，酶的活性隨溫度的降低而減弱，-18以下低溫會使果蔬體內酶活性明顯減弱，從而減緩了因酶促反應而導致的各種不良變化。 二、 食品原料的凍結過程1.凍結點：冰晶開始出現(xiàn)的溫度 。 食品的自由水是食品中有機物和無機物的溶劑，在凍結時，發(fā)生凍結的是自由水，食品中的水分不是純水，其冰點較純水(0)低；冰點的高低，受溶解食品的水分狀態(tài)的影響 Raoult稀溶液定律（拉烏爾第二法則）：凍結點的降低，與其物質的濃度成正比。即質量摩爾濃度每增加1 mol/kg，凍結點就會下降1.86。因此食品物料要降到0以下才產(chǎn)生冰晶。 種類 冰點溫度/ 種類冰點溫度/ 最高 最低蘋

7、果梨杏桃李酸櫻桃葡萄草莓甜橙-1.40-1.50-2.12-1.31-1.55-3.38-3.29-0.85-1.17-2.78-3.16-3.25-1.93-1.83-3.75-4.64-1.08-1.56番茄圓蔥豌豆花椰菜馬鈴薯甘薯青椒黃瓜蘆筍-0.9-1.1-1.1-1.1-1.7-1.9-1.5-1.2-2.2幾種果蔬的冰點溫度2.凍結時水的物理特性1)水的凍結包括兩個過程：降溫與結晶。2)水的比熱是4.184kJ/kg,冰的比熱是 2.092kJ/kg，冰的比熱約為水的1/2。 3)水的導熱系數(shù)為2.09kJ/(mh),冰是 8.368kJ/(mh)，冰的導熱系數(shù)是水的4倍左右。4)

8、水結成冰后，冰的體積比水增大約9%冰在溫度每下降1時，其體積則會收縮0.010.005%。當內部水分因凍結而膨脹時，會受到已凍結的冰層的阻礙而產(chǎn)生內壓，這就是所謂的凍結膨脹壓3.冰晶的形成 結冰包括晶核的形成和冰晶體的增長兩個過程。a、晶核的形成：是極少一部分水分子有規(guī)則地結合在一起，即結晶的核心，晶核是在過冷條件達到后才出現(xiàn)的。 過冷是指純水只有被冷卻到低于0的某一溫度時才開始形成冰結晶的現(xiàn)象。b、冰晶體的增長：是其周圍的水分子有次序地不斷結合到晶核上面去，形成大的冰晶體。 純水是等溫結晶，冰點固定不變，在標準大氣壓下為0。 果蔬制品中水分的結晶是在冰點不斷降低的情況下進行的。由于果蔬中的水

9、是以水溶液形式存在，一部分水先結成冰后，余下的水溶液濃度隨之升高，導致其殘留溶液的冰點不斷下降，濃縮的水溶液完全凍結時的溫度稱共晶點。 大多數(shù)食品的共晶點在-55-65，這一溫度在冷凍和冷藏中較難達到 3.凍結率 凍結終了時食品內水分的凍結量（%），又稱結冰率 。 K=100（1TD/TF） TD：凍結點溫度 TF：凍結終了溫度 充分抑制微生物生長及降低生化反應，一般要求把凍結食品中90%的水分凍結才能達到目的。在-18時，有94%的水分凍結；-30時，有97%的水分凍結，所以，食品的中心溫度達到-30-18時足以保證凍結食品的質量。3.凍結溫度曲線牛肉薄片的凍結曲線凍結曲線的三個階段1)初始

10、階段：從凍結初溫到冰點溫度。此期是凍結前產(chǎn)品降溫最快區(qū)段，放出的是產(chǎn)品自身的顯熱，這部分熱量在凍結全過程所排出的總熱量中所占比例較小，故降溫快，曲線較陡。2)中間階段：從冰點到大部分水分結成冰的溫度。此階段是產(chǎn)品中水分大部分形成冰結晶的區(qū)段，通常把該區(qū)域稱為最大冰結晶生成區(qū)。由于水轉變成冰時需要排除大量潛熱，整個凍結過程總熱量大部分在此階段放出，故當制冷能力不是很強大時，降溫速度慢，曲線較平坦。3)終了階段：從大部分水分結成冰到凍結終了溫度區(qū)段。此區(qū)段包括一小部分水分結冰放出的潛熱和到凍結終溫降溫時放出的顯熱，所以，曲線既不陡又不平坦。最大冰晶生成區(qū)（Zone of maximum ice c

11、rystal formation） ：指-1 -5的溫度范圍，大部分食品在此溫度范圍內約80%的水分形成冰晶。4.凍結過程的放熱1)產(chǎn)品由初溫降到冰點的放熱量： 產(chǎn)品在冰點以上的比熱產(chǎn)品重量降溫度數(shù)(初溫降到冰點降低的度數(shù))2)形成冰結晶過程中的放熱量 水結冰時所放出的潛熱產(chǎn)品重量凍結前產(chǎn)品的含水量水分凍結率3)產(chǎn)品由冰點降到凍藏溫度時的放熱量 凍結產(chǎn)品的比熱(冰點以下的比熱) 產(chǎn)品重量降溫度數(shù)凍結過程中所放出的總熱量為上述三部分之和。 在凍結冷凍設備設計中此總熱量即為耗冷量。 第三節(jié) 速 凍 一、凍結速度的表示方法1.用食品熱中心降溫速度表示食品熱中心是指降溫過程中食品內部溫度最高的點。對于

12、成分均勻且?guī)缀涡螤钜?guī)則的食品，熱中心就是其幾何中心。食品熱中心溫度從-1降至-5所需時間，在30min之內，屬于快速凍結，超過30min則屬于慢速凍結。一般認為，在30min內通過-1-5的溫度區(qū)域所凍結形成的冰晶，對食品組織影響最小，尤其是果蔬組織質地比較脆嫩，凍結速度應要求更快。 緩慢凍結食品的營養(yǎng)損失大，品質差 快速凍結食品的營養(yǎng)成分損失少，品質好。2.用冰鋒移動速度表示以-5的凍結層作為結冰鋒面，測量從食品表面向內部移動的速度(凍結速度=cm/h)，并以此將凍結速度分為三類：快速凍結=520cm/h中速凍結=15cm/h慢速凍結=0.11cm/h 目前生產(chǎn)中使用的凍結裝置的凍結速率大致

13、為：慢凍：在通風房內，對散放大體積材料的凍結。凍結速度為0.2cm/h；快凍或深凍：在鼓風式或板式凍結裝置中凍結零售包裝食品。凍結速度為0.53cm/h；速凍或單體快速凍結：在流化床上對單粒小食品快凍。凍結速度為510cm/h；超速凍：采用低溫液體噴淋或浸沒凍結。凍結速度為10100cm/h。 二、凍結速度與冰晶形成的關系（重點）在凍結過程中，首先是處于細胞間隙內低濃度溶液中的部分水分形成冰晶，并形成細胞內的水分向細胞外已形成的冰晶遷移聚集的趨勢。于是存在于細胞間隙內的冰晶就不斷增長，直至凍結溫度下降到足以使細胞內所有汁液形成冰晶為止。 凍結速度越慢，上述的水分重新分布現(xiàn)象越顯著。細胞內大量水

14、分向細胞間隙遷移，細胞內濃度因此而增加，隨著凍結溫度逐漸下降，其水分外逸量又會進一步增加，致使細胞間隙內的冰晶體顆粒越長越大。在此過程中細胞間隙形成較大顆粒的冰晶，數(shù)量相對較少，且分布不均勻。 凍結速度越快，水分重新分布的現(xiàn)象也就越不顯著。此時食品組織內冰晶層推進的速度大于細胞內水分向外遷移的速度，細胞內的的水分形成冰晶，冰晶分布接近食品中水的自然分布狀態(tài)；冰晶體積細小、呈針狀、數(shù)量多、分布均勻。 三、實現(xiàn)快速凍結的途徑 果蔬凍結是通過冷凍介質帶走果蔬的熱量實現(xiàn)的。凍結過程中經(jīng)由果蔬表面放出的總熱量可以簡單地表示成： Q=KA(t1-t2)式中：K-果蔬表面的傳熱系數(shù)kJ/(m2 h ) A-

15、食品表面積 t1-食品表面溫度 t2-冷凍介質溫度1.提高冷凍介質與食品初溫之間的溫差。主要應從冷凍介質入手。2.改善換熱條件，使傳熱系數(shù)增大?？赏ㄟ^加快冷凍介質流經(jīng)果蔬的相對速度實現(xiàn)。3.減少果蔬原料的體積和厚度，即增加其比表面積。四、果蔬在凍結過程中的化學變化1.蛋白質變性 果蔬的凍結是一個脫水的過程，不可逆，尤其是慢速凍結，冰晶主要在細胞間隙形成，細胞內水分外移，原生質因過多失水，分子受壓凝集，會破壞其結構，而且原生質中各種物質因失水而濃度提高，蛋白質會因鹽析而變性。2.變色 凍結果蔬的變色有變褐、變黑、褪色等，影響產(chǎn)品外觀和風味。如葉綠素脫鎂引起的綠色褪去等。大部分變色與酶有關。 食品

16、速凍是指運用適宜的凍結技術，在盡可能短的時間內將食品溫度降低到其冰點以下的低溫，使其所含的全部或大部分水分隨著食品內部熱量的散失而形成微小的冰晶體，最大限度地減少生命活動和生化變化所需要的液態(tài)水分，最大限度地低保留食品原有的天然品質，為低溫凍藏提供一個良好的基礎。五.優(yōu)質速凍食品應具備以下五個要素 (1)凍結要在-18-30的溫度下進行，并在20min內完成凍結。 (2)速凍后的食品中心溫度要達到-18以下。 (3)速凍食品內水分形成無數(shù)針狀小冰晶，其直徑應小于100m。 (4)冰晶體分布與原料中液態(tài)水分的分布相近，不損傷細胞組織。 (5)當食品解凍時，冰晶體融化的水分能迅速被細胞吸收而不產(chǎn)生

17、汁液流失。 第四節(jié) 果蔬速凍工藝 原料剔選清洗去皮、切分燙漂冷卻瀝干速凍包裝成品關鍵工藝：速凍（快速凍結） 在很短的時間內（20min）迅速通過最大冰晶形成區(qū)（-1-5），凍品的中心溫度-18 。第五節(jié) 速凍方法與設備 按從產(chǎn)品中取出熱量的方式，凍結方式可分為吹風凍結、表面接觸凍結和低溫凍結這三種基本類型，以及它們的組合方式（如先經(jīng)過低溫處理，然后經(jīng)機械制冷裝置完成凍結過程）。1、吹風凍結 吹風式凍結裝置用空氣作為傳熱介質。早期的吹風式凍結裝置是一個帶有冷風機及制冷系統(tǒng)的冷庫。通過對氣流控制技術和產(chǎn)品傳送技術的不斷改進，現(xiàn)在有了各種水平的凍結設備?？煞譃榕渴剑ɡ鋷欤潭ǖ拇碉L隧道，帶推車的吹

18、風隧道）和連續(xù)式（直線式、螺旋式和流化床式凍結器）1冷庫2）固定的吹風隧道3）帶推車的吹風隧道4）直線式凍結器5）螺旋式凍結器1、轉筒；2、螺旋輸送帶；3、風機；4、制冷盤管。6）流化床凍結器2、金屬表面接觸凍結 產(chǎn)品與金屬表面接觸進行熱交換，金屬表面則由制冷劑的蒸發(fā)或載冷劑的吸熱來進行冷卻。凍結方式與吹風凍結相比有兩個優(yōu)點：傳熱效果好；不需配置風機。但這種方式不適用于不規(guī)則形狀產(chǎn)品的凍結。按照結構形式，金屬表面接觸凍結裝置可分為三種主要類型：帶式，板式和筒式。1）鋼帶凍結器：適用于未包裝的魚片、咖 啡提取物、熟土豆泥、漢堡牛排、各種 調味汁和蔬菜泥。因為產(chǎn)品只是一面接 觸金屬表面，食品層應當

19、薄一些，?？刂圃?025 mm。噴淋鹽水（氯化鈣或丙二醇）的溫度通常為-35-40，凍結時間約為30 min。 鋼帶凍結器的主要優(yōu)點：連續(xù)運行；便于清洗和保持衛(wèi)生；能分段控制溫度（如對于咖啡提取物）；干耗較少。2）平板凍結器：廣泛用于形狀為扁平狀且厚度也有限制的小包裝水產(chǎn)品和肉類制品。3）圓筒凍結器：通常用于凍結液體食品，產(chǎn)品在圓筒的內表面或外表面凍結，并被連續(xù)地刮除，因而具有強烈的熱交換和很高的凍結速度。3、低溫凍結低溫凍結采用液氮或液態(tài)二氧化碳作為制冷劑，常用于：1）小批量生產(chǎn)，2）新產(chǎn)品開發(fā)，3）季節(jié)性生產(chǎn)，和4）臨時的超負荷狀況。相對較低的溫度可以使產(chǎn)品快速凍結，對保證產(chǎn)品質量和降低干

20、耗都是十分有利的；但設備投資和運行費用較高。低溫凍結設備則可以是箱式，直線式，螺旋式或浸液式。 液氮凍結器：通常為直線型，-195的液氮在產(chǎn)品出口端直接接觸產(chǎn)品，產(chǎn)生的低溫蒸汽向物料進口端流動，變暖的氣體（約-45）排放到大氣中。液體二氧化碳凍結器：與液氮凍結器基本相仿，但二氧化碳的沸點為-79，如果直接排放，運行成本比液氮凍結器更大，因此也有可回收二氧化碳的裝置。各 種 解 凍 方 法第六節(jié) 食品解凍1、空氣解凍1、空氣解凍1、空氣解凍：由空氣將熱量傳給凍品，使凍品升溫、解凍。 （1）間歇式解凍：冷卻器和加溫器可以調節(jié)溫度，有加濕器調節(jié)濕度，采用風速為1 m/s、溫度為0-5 的加濕空氣，解

21、凍時間約1415 h。 （2）連續(xù)式解凍：有調溫調濕裝置，解凍量達1 t/h；設備占地面積大。 加壓解凍：通入壓力為(23)105 Pa、溫度為1520 的空氣，因為壓力升高，食品的凍結點降低，縮短了解凍時間，食品質量較好。（3） 氣液接觸式：經(jīng)過處理的潔凈低溫高濕空氣與凍品接觸后，水蒸氣即在表面凝結成水，放出潛熱使凍品解凍。無表面干燥或失重。1空氣解凍2、水 解 凍3、接觸式解凍4、內部加熱式解凍5、組合式解凍復習思考題1、凍結過程可分哪幾個階段？如何理解快速通過最大冰晶生成區(qū)是保證凍品質量的最重要的溫度區(qū)間？2、凍結和凍藏對果蔬有何影響？3、凍結速度與冰晶形成的關系？4、影響速凍果蔬質量的因素有哪些？如何提高速凍果蔬的質量？激勵學生學習的名言格言220、每一個成功者都有一個開始。勇于開始，才能找到成功的路。221、世界會向那些有目標和遠見的人讓路（馮兩努香港著名推銷商）222、絆腳石乃是進身之階。223、銷售世界上第一號的產(chǎn)品不是汽車，而是自己。在你成功地把自己推銷給別人之前，你必須百分之百的把自己推銷給自己。224、即使爬到最高的山上，一次也只能腳踏實地地邁一步。225、積極思考造成積極人生，消極思