第三章 食品的低溫保藏

1食品保藏原理

第三章

食品的低溫保藏

2食品低溫保藏的基本原理

食品的冷藏

食品的凍藏

食品低溫保藏設(shè)備內(nèi)容提要3低溫處理在食品工業(yè)中的應(yīng)用

食品的低溫處理是指食品被冷卻或凍結(jié)，通過(guò)降低溫度改變食品的特性，從而達(dá)到加工或保藏的目的。

目前世界冷凍食品總產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)5000萬(wàn)噸，人均消費(fèi)約10公斤。發(fā)達(dá)國(guó)家的冷凍食品已形成規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)，在市場(chǎng)上普及，成為消費(fèi)者生活中不可缺少的食品4低溫用于食品加工：冷凍濃縮、冷凍干燥冷凍去皮、碳酸化乳酪成熟、牛肉嫩化、冰淇淋生產(chǎn)低溫用于食品保藏：冷卻貯藏冷凍貯藏

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食品低溫保藏的種類(lèi)和一般工藝

食品低溫保藏的種類(lèi)冷藏（ColdStorage）：溫度范圍：15~-2℃，食品的貯期：幾小時(shí)~十幾天其中，15~2℃（Cooling）多用于植物性食品

2~-2℃（Chilling）多用于動(dòng)物性食品凍藏（FrozenStorage）：溫度范圍：-2~-30℃，食品的貯期：十幾天~幾百天常用4-8℃常用-18℃6低溫保藏的一般工藝：食品物料→前處理→冷卻或凍結(jié)→冷藏或凍藏→回?zé)峄蚪鈨?

食品低溫保藏技術(shù)的發(fā)展食品低溫保藏技術(shù)的歷史：

利用低溫保藏食品的開(kāi)始：歷史悠久現(xiàn)代低溫保藏的發(fā)展：隨人工制冷技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展目前狀況：我國(guó)目前冷凍食品的生產(chǎn)水平仍不高，但發(fā)展前景很好冷凍食品發(fā)展：

種類(lèi)：速凍果蔬、速凍肉類(lèi)、速凍水產(chǎn)品、速凍調(diào)理食品、速凍包點(diǎn)、速凍乳品等

50，60年代發(fā)展起來(lái)的新型加工食品70年代迅速發(fā)展80年代普及90年代，躍居加工食品榜首1000多年前人們就采用天然冰雪貯藏食品；19世紀(jì)上半紀(jì)冷凍機(jī)的出現(xiàn)人工冷源開(kāi)始取代天然冷源；19世紀(jì)至今，用冷凍機(jī)直接凍結(jié)食品和冷藏食品；食品的冷藏如今已發(fā)展成一門(mén)科學(xué)技術(shù)了。8第一節(jié)食品低溫保藏的原理

食品冷凍保藏就是利用低溫以控制微生物生長(zhǎng)繁殖和酶活動(dòng)的一種方法。利用低溫技術(shù)將食品溫度降低并維持食品在低溫狀態(tài)以阻止食品腐敗變質(zhì)，延長(zhǎng)食品保存期。低溫保藏可用于新鮮食品物料、食品加工品及半成品的保藏。9

任何微生物都有一定正常生長(zhǎng)和繁殖的溫度范圍。溫度越低，它們的活動(dòng)能力也越弱。一、低溫對(duì)微生物的影響

溫度下降，酶活性隨之下降，物質(zhì)代謝減緩，微生物的生長(zhǎng)繁殖就隨之減慢。由于各種生化反應(yīng)的溫度系數(shù)不同，降溫破壞了原來(lái)的協(xié)調(diào)一致性，影響微生物的生活機(jī)能。

降溫時(shí)，微生物細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)粘度增加，膠體吸水性下降，蛋白質(zhì)分散度改變，還可能導(dǎo)致不可逆性蛋白質(zhì)變性，從而破壞正常代謝。冷凍時(shí)介質(zhì)中冰晶體的形成會(huì)促使細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)或膠體脫水，使溶質(zhì)濃度增加促使蛋白質(zhì)變性。同時(shí)冰晶體的形成還會(huì)使細(xì)胞遭受機(jī)械性破壞。10影響微生物低溫下活性下降的因素

溫度降溫速率水分存在狀態(tài)食品成分

pH11影響微生物低溫致死的因素1.溫度冰點(diǎn)以上：微生物仍然具有一定的生長(zhǎng)繁殖能力，雖然只有部分能適應(yīng)低溫的微生物和嗜冷菌逐漸增長(zhǎng)，但最后也會(huì)導(dǎo)致食品變質(zhì)。-8～-12℃，尤其-2～-5℃（凍結(jié)溫度）,微生物的活動(dòng)會(huì)受到抑制或幾乎全部死亡。當(dāng)溫度急劇下降到-20～-30℃時(shí)，所有生化變化和膠體變性幾乎完全處于停頓狀態(tài).12影響微生物低溫致死的因素2.降溫速度凍結(jié)前，降溫越快，微生物的死亡率越大凍結(jié)時(shí)，緩凍將導(dǎo)致大量微生物死亡，而速凍則相反。13影響微生物低溫致死的因素3.結(jié)合狀態(tài)和過(guò)冷狀態(tài)急速冷卻時(shí)，如果水分能迅速轉(zhuǎn)化成過(guò)冷狀態(tài)，避免結(jié)晶形成固態(tài)玻璃體，就有可能避免因介質(zhì)內(nèi)水分結(jié)冰所遭受的破壞作用微生物細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)含有大量結(jié)合水分時(shí),介質(zhì)極易進(jìn)入過(guò)冷狀態(tài)，不再形成冰晶體，有利于保持細(xì)胞內(nèi)膠體穩(wěn)定性。4.介質(zhì)高水分和低pH值的介質(zhì)會(huì)加速微生物的死亡，而糖、鹽、蛋白質(zhì)、膠體、脂肪對(duì)微生物則有保護(hù)作用。5.貯存期低溫貯藏時(shí)微生物一般隨貯存期的增長(zhǎng)而減少；但貯藏溫度越低，減少量越少，有時(shí)甚至沒(méi)減少。貯藏初期微生物減少量最大，其后死亡率下降。14低溫導(dǎo)致酶的活性降低一般，-18℃以下才能比較有效地抑制酶的活性，但不能使酶失活，溫度回升后，酶的活性會(huì)重新恢復(fù)，甚至活性比冷凍前還高。故低溫處理前需進(jìn)行滅酶處理。酶的耐低溫性與酶的種類(lèi)有關(guān)來(lái)自動(dòng)物性食品原料的酶耐低溫性較差，來(lái)自植物性食品原料的酶較耐低溫性。二、低溫對(duì)酶的影響15

植物性食品物料（新鮮的水果蔬菜）

采收后的完整個(gè)體在一定的時(shí)間內(nèi)仍保持生命狀態(tài),有呼吸作用，具有“免疫功能”。低溫保藏時(shí)，應(yīng)維持其一定水平的新陳代謝。溫度越低,貯藏期越長(zhǎng)的規(guī)律對(duì)植物性原料并不是所有時(shí)候都適用。三、低溫對(duì)食品物料的影響16動(dòng)物性食品物料

對(duì)于捕獲和屠宰后的動(dòng)物性食品原料，一般不再具有生命特征，不具備“免疫功能”。其他類(lèi)食品物料

不再具有生命特征，不具備“免疫功能”。

低溫對(duì)食品物料的影響牲畜、家禽、水產(chǎn)原料、鮮乳等其他食品原料、加工品和半加工品17冷藏是將食品的溫度降低到接近冰點(diǎn)，而不凍結(jié)的一種食品保藏方法；冷藏溫度一般為-2—15℃，而4—8℃則為常用的冷藏溫度。此冷藏溫度的冷庫(kù)通常稱(chēng)為高溫庫(kù)；冷藏技術(shù)與其他操作結(jié)合，使很多制品以其新鮮、方便在食品消費(fèi)中占一席之地；第二節(jié)食品的冷藏

18冷藏適當(dāng)，在一定的貯期內(nèi)，對(duì)食品的風(fēng)味、質(zhì)地、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等不良影響很小.比其他保藏手段帶來(lái)的不良影響小；對(duì)大多數(shù)食品，冷藏是一種效果較弱的保藏技術(shù);有些熱帶和亞熱帶水果及部分蔬菜如果在它們的冰點(diǎn)以上3-10℃內(nèi)儲(chǔ)藏，會(huì)發(fā)生冷害。易腐食品如成熟番茄的貯藏期為7—10天，耐藏食品的可長(zhǎng)達(dá)6—8個(gè)月19植物性物料的特性：組織脆弱、易受機(jī)械傷；含水量高、冷藏時(shí)易萎縮；營(yíng)養(yǎng)成分豐富，易被微生物利用而腐爛變質(zhì)；具有呼吸作用、有一定的天然抗病性和耐貯藏性等特點(diǎn)；采收后繼續(xù)成熟，一般采收后、冷藏前食品物料的成熟度愈低，貯藏時(shí)間愈長(zhǎng)一、冷藏食品物料的選擇和前處理20動(dòng)物性物料的特性含水量也較高，營(yíng)養(yǎng)成分豐富，易被微生物利用，沒(méi)有呼吸作用，但仍有生理生化反應(yīng)進(jìn)行；動(dòng)物性食品物料也會(huì)有一“成熟”過(guò)程，肉胴體會(huì)由熱鮮肉→僵直肉→解僵肉。一般應(yīng)選擇動(dòng)物屠宰或捕獲后的新鮮狀態(tài)進(jìn)行冷藏。21其它類(lèi)食品物料的特性一般沒(méi)有上述植物性和動(dòng)物性食品物料的生理生化變化，對(duì)于這些食品物料應(yīng)盡量選擇新鮮、污染程度低的作為冷藏的原料。22前處理食品物料冷藏前的處理對(duì)保證冷藏食品的質(zhì)量非常重要。通常的前處理種類(lèi)包括：挑選去雜、清洗、分級(jí)和包裝等。植物性去雜草、雜葉、果梗、腐葉和爛果等；根據(jù)大小、成熟度等進(jìn)行的分級(jí)；適當(dāng)?shù)陌b23動(dòng)物性清洗去血污、魚(yú)類(lèi)體表的粘液及其它污染物，切分成較小的個(gè)體。鮮乳本身具有抗菌特性，但這種抗菌效果與鮮乳擠出時(shí)的微生物污染程度、冷卻、冷藏有關(guān)鮮蛋一定程度的凈化，但不損害原蛋表面保護(hù)膜擠乳時(shí)嚴(yán)格遵守衛(wèi)生制度，擠出的鮮乳迅速冷卻，冷藏溫度低一些等措施都是鮮乳冷藏時(shí)應(yīng)注意的。24二、冷卻方法及控制冷卻是將食品物料的溫度降低到冷藏的溫度的過(guò)程。應(yīng)在植物性食品物料采收后、動(dòng)物性物料屠宰或捕獲后盡快地冷卻，冷卻的速度也應(yīng)盡可能快冷卻方法

強(qiáng)制空氣冷卻法（Forcedaircooling）真空冷卻法（Vacuumcooling）水冷卻法（Watercooling）冰冷卻法（Icecooling）又稱(chēng)為預(yù)冷251.強(qiáng)制空氣冷卻法降溫后的冷空氣作為冷卻介質(zhì)流經(jīng)食品時(shí)吸取其熱量，促使其降溫的方法稱(chēng)為空氣冷卻法；在應(yīng)用空氣冷卻時(shí)，主要的空氣參數(shù)是溫度、速度和相對(duì)濕度；261.強(qiáng)制空氣冷卻法溫度視食品的具體要求而定；相對(duì)濕度因種類(lèi)、是否有包裝而異；風(fēng)速一般1.5—5.0m/s；冷空氣降溫方法：機(jī)械制冷、冰冷。27真空冷卻法真空冷卻的依據(jù)是水在低壓下蒸發(fā)時(shí)要吸取汽化潛熱，并以水蒸汽狀態(tài)轉(zhuǎn)移此熱量的，所蒸發(fā)的水可以是食品本身的水分，或者是事先加進(jìn)去的；汽化要求使水沸騰,因?yàn)樵诔合滤姆悬c(diǎn)是100℃,低的沸騰溫度只有用抽真空的辦法才能取得；28真空冷卻法這種方法主要用于葉類(lèi)蔬菜和蘑菇。消毒牛奶和烹調(diào)后的土豆丁的瞬間冷卻也要靠真空冷卻；這種方法是目前所有冷卻方法中最迅速的29水冷卻法通過(guò)低溫水將需要冷卻的食品冷卻到指定溫度；比空氣冷卻有一些重要的優(yōu)點(diǎn)；但是大多數(shù)產(chǎn)品不允許用冷水冷卻，因?yàn)橥庥^會(huì)受到損害，同時(shí)冷卻后難以?xún)?chǔ)藏；冷卻水中的微生物可以通過(guò)加殺菌劑進(jìn)行控制。冷水冷卻通常用于禽類(lèi)、魚(yú)類(lèi)、某些果蔬30冰冷卻法這種冷卻效果是靠冰的融解潛熱；用冰直接接觸，從產(chǎn)品中取走熱量，除了有高冷卻速度外，融冰可一直使產(chǎn)品表面保持濕潤(rùn)；該法常用于冷卻魚(yú)、葉類(lèi)蔬菜和一些水果,也用于一些食品如午餐肉的加工；31冰冷卻法食品冷卻的速度取決于食品的種類(lèi)和大小、冷卻前食品的原始溫度、冰塊和食品的比例以及冰塊的大??；食品冷卻時(shí)的用冰量可根據(jù)食品放熱量進(jìn)行推算32冷卻過(guò)程一般在冷卻間進(jìn)行，冷卻間與冷藏室之間的溫度差應(yīng)保持最小，這樣由冷卻間進(jìn)入冷藏室的食品物料對(duì)冷藏室的溫度影響最小，同時(shí)對(duì)維持冷藏室內(nèi)空氣的相對(duì)濕度也極為重要。

33三、食品冷藏技術(shù)冷藏的條件和控制要素

冷藏溫度；空氣相對(duì)濕度；空氣流速34不同食品物料的冷藏技術(shù)果蔬的冷卻和冷藏果蔬的冷卻：常采用空氣冷卻法、冷水冷卻法和真空冷卻法；果蔬的冷藏：完成冷卻的果蔬可以進(jìn)入冷藏庫(kù)，其工藝條件根據(jù)不同的果蔬種類(lèi)而異?？諝饬魉?.5m/s冷水溫度0-3℃，冷卻速度快，干耗小真空冷卻法多用于表面積較大的葉菜類(lèi)35肉類(lèi)的冷卻和冷藏肉類(lèi)的冷卻：常采用吊掛在空氣中冷卻，冷卻的方法有一段冷卻法和兩段冷卻法；肉類(lèi)的冷藏：肉類(lèi)冷卻后應(yīng)迅速進(jìn)入冷藏庫(kù)，冷藏的溫度控制在-1—1℃，空氣相對(duì)濕度85%-90%一段冷卻法冷卻時(shí)間較短，冷耗小兩段冷卻法干耗小，微生物繁殖及生化反應(yīng)易于控制，冷耗小。36魚(yú)類(lèi)的冷卻和冷藏一般采用冰冷卻法和水冷卻法，采用層冰層魚(yú)法；冰冷卻法一般只能將魚(yú)體溫度冷卻到1℃左右，冷卻魚(yú)的貯藏期一般為：淡水魚(yú)8-10d，海水魚(yú)10-15d；冷海水溫度-2—-1℃，水流速度0.5m/s，冷海水中鹽的濃度2-3g/L，魚(yú)與海水比例7:337其他食品物料的冷卻和冷藏鮮乳常采用冷媒冷卻法進(jìn)行冷卻，牧場(chǎng)多采用冷排進(jìn)行冷卻。現(xiàn)代乳品廠均采用封閉式板式冷卻器進(jìn)行鮮乳的冷卻；鮮蛋冷卻一般采用空氣冷卻法，冷卻間空氣相對(duì)濕度75-85%，空氣流速0.3-0.5m/s，冷卻過(guò)程在24h內(nèi)完成。鮮蛋開(kāi)始冷卻時(shí)，空氣溫度與蛋體溫度不要相差太大，一般低于蛋體2-3℃38四、冷卻過(guò)程中冷耗量的計(jì)算如果食品內(nèi)無(wú)熱源存在

Q=Gc（T初-T終）–Q——冷卻過(guò)程中食品的散熱量或冷耗量,kJ–G——被冷卻食品的重量,kg–c——凍結(jié)點(diǎn)以上食品的比熱,kJ/kg.K–T初——冷卻開(kāi)始時(shí)食品的初溫,K–T終——冷卻完成時(shí)食品的終溫,K39凍結(jié)點(diǎn)以上食品物料的比熱容可根據(jù)其成分和各成分的比熱容計(jì)算低脂肪食品

c=cwW+cd(1-W)–c——食品物料的比熱容,kJ/(kg.K）–cw——水的比熱容4.184kJ/(kg.K）–cd——食品物料干物質(zhì)的比熱容,kJ/kg.K–W——食品物料的水分比例,kg/kg40含脂食品

c=4.184+0.2092Ap+0.4184Af+(0.003138Ad+0.007531Af)(Ti-Tc)-2.9288Ad–c——肉和肉制品的比熱容,kJ/(kg.K）–Ap,Af,Ad——分別為肉制品中的蛋白質(zhì)、脂肪、干物質(zhì)含量，kg/kg–Ti——冷卻時(shí)食品的初溫，T–Tc——冷卻的終溫，T41

試計(jì)算10噸瘦牛肉（水分70.7%，蛋白質(zhì)20.3%,脂肪6.2%），從14℃預(yù)冷到2℃所需要的全部耗冷量42五、食品在冷卻冷藏過(guò)程中的變化

食品在冷卻冷藏時(shí)，由于動(dòng)植物性食品及加工制品的性質(zhì)不同，組成成分不同，發(fā)生的變化也不一樣。其變化程度與冷卻方法、冷卻溫度、食品的種類(lèi)、成分等都有關(guān)。除了肉類(lèi)在冷卻儲(chǔ)藏過(guò)程中的成熟作用外，其他變化均會(huì)使食品的品質(zhì)下降,當(dāng)然采取一定的措施可以減緩變化速度。43水分蒸發(fā)冷卻時(shí)，食品溫度下降，食品中所含汁液增加，表面水分蒸發(fā)，出現(xiàn)干燥現(xiàn)象；食品中水分減少后，造成重量損失，使水果、蔬菜類(lèi)食品失去新鮮飽滿的外觀；為了減少果蔬冷卻時(shí)的水分蒸發(fā)作用，應(yīng)根據(jù)其各自的水分蒸發(fā)特性，控制其適宜的冷藏條件。果蔬的水分蒸發(fā)特性44食品低溫保藏的種類(lèi)冷藏（ColdStorage）

15~-2℃，

15~2℃（Cooling）多用于植物性食品

2~-2℃（Chilling）多用于動(dòng)物性食品凍藏（FrozenStorage）

-2~-30℃低溫保藏的一般工藝：食品物料→前處理→冷卻或凍結(jié)→冷藏或凍藏→回?zé)峄蚪鈨隼鋬鍪称钒l(fā)展：種類(lèi)：速凍果蔬、速凍肉類(lèi)、速凍水產(chǎn)品、速凍調(diào)理食品、速凍包點(diǎn)、速凍乳品等

低溫對(duì)微生物的影響(蛋白質(zhì)變性，細(xì)胞脫水，機(jī)械損傷）溫度、降溫速率、水分存在狀態(tài)、食品成分、pH溫故知新45低溫對(duì)酶的影響-18℃以下才能比較有效地抑制酶的活性（不能使酶失活），低溫處理前需進(jìn)行滅酶處理低溫對(duì)食品物料的影響植物性食品物料，動(dòng)物性食品物料，其他類(lèi)食品物料冷卻方法：Forcedaircooling、Vacuumcooling、WatercoolingIcecooling不同食品物料的冷藏技術(shù)果蔬的冷卻和冷藏果蔬的冷卻：常采用空氣冷卻法、冷水冷卻法和真空冷卻法；空氣流速0.5m/s肉類(lèi)：一段冷卻和兩段冷卻。熱耗量和比熱容的計(jì)算溫故知新46肉類(lèi)水分蒸發(fā)的量與冷卻貯藏室的空氣溫度、濕度及流速有關(guān)，還與肉的種類(lèi)、單位重量表面積的大小、表面形狀、脂肪含量有關(guān)。47低溫冷害與寒冷收縮冷卻貯藏時(shí)，有些果蔬的溫度雖然在凍結(jié)點(diǎn)以上，但當(dāng)貯藏溫度低于某一溫度界限時(shí)，果蔬的正常生理機(jī)能受到障礙，失去平衡；冷害最明顯的癥狀是在表皮出現(xiàn)軟化斑點(diǎn)和心部變色，像鴨梨的黑心病，馬鈴薯的發(fā)甜現(xiàn)象都是低溫傷害；果蔬冷害的界限溫度和癥狀48低溫冷害與寒冷收縮一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)地在熱帶、亞熱帶的水果、蔬菜容易發(fā)生冷害；有些水果、蔬菜在外觀上看不出冷害的癥狀，但冷藏后再放至常溫中，就喪失了正常的促進(jìn)成熟作用的能力，這也是冷害的一種；49低溫冷害與寒冷收縮有時(shí)候?yàn)榱顺岳涞墓?，短時(shí)間放入冷藏庫(kù)內(nèi),即使在界限溫度以下，也不會(huì)出現(xiàn)冷害，因?yàn)楣呃浜Φ某霈F(xiàn)還需要一定的時(shí)間。寒冷收縮是畜禽屠宰后在未出現(xiàn)僵直前快速冷卻造成的，寒冷收縮后的肉經(jīng)成熟階段也不能充分軟化，肉質(zhì)變差。50成分變化冷卻貯藏過(guò)程中，食品中所含的油脂會(huì)發(fā)生水解,脂肪酸氧化、聚合等復(fù)雜變化，同時(shí)食品風(fēng)味變差，味道惡化，出現(xiàn)變色、酸敗、發(fā)粘等現(xiàn)象,這種變化進(jìn)行得嚴(yán)重時(shí)，人們稱(chēng)之為“油燒”；51成分變化淀粉老化；果實(shí)糖分、果膠增加，質(zhì)地軟化多汁，糖酸比更適口，食用口感變好；魚(yú)、肉類(lèi)發(fā)生成熟作用，使得其氨基酸含量增加，肉質(zhì)軟化。52移臭具有強(qiáng)烈香或臭味的食品冷藏在一起發(fā)生串味，使食品原有風(fēng)味發(fā)生變化。另外，冷庫(kù)中還有一種特殊的臭味，俗稱(chēng)冷庫(kù)臭，也會(huì)移給食品。

53第三節(jié)食品的凍藏食品凍藏就是采用緩凍或速凍方法將食品凍結(jié)，而后再在能保持食品凍結(jié)狀態(tài)的溫度下貯藏的保藏方法。常用的貯藏溫度為-12—-30℃，-18℃為最適溫度。凍藏適用于長(zhǎng)期貯藏，短的可達(dá)數(shù)日，長(zhǎng)的以年計(jì)，凍藏食品需解凍后才能食用。541、凍結(jié)點(diǎn)和低共熔點(diǎn)

凍結(jié)點(diǎn)過(guò)冷點(diǎn)、過(guò)冷度溶液的低共熔點(diǎn)凍結(jié)的時(shí)候，先是部分水分首先形成冰結(jié)晶，使剩余溶液的濃度增大，剩余溶液濃度的增大又導(dǎo)致溶液的凍結(jié)點(diǎn)進(jìn)一步降低，如果想使剩余溶液凍結(jié)，就必須繼續(xù)提供低溫環(huán)境，直至所有的水分都凍結(jié)，此時(shí)，溶液中的溶質(zhì)、溶劑水達(dá)到共同固化，這一狀態(tài)被稱(chēng)為低共熔點(diǎn)或冰鹽凍結(jié)點(diǎn)。

一、食品凍結(jié)過(guò)程的基本規(guī)律

純水凍結(jié)，冰點(diǎn)是固定不變的；食品凍結(jié)點(diǎn)隨水分凍結(jié)量的增加，不斷下降；少量未凍結(jié)的高濃度溶液只有溫度降低到低共熔點(diǎn)時(shí)，才會(huì)全部凝結(jié)成固體；食品的低共熔點(diǎn)大約為-55—-65℃左右，凍藏溫度一般僅-18℃左右，故凍藏食品中的水分實(shí)際上并未完全凝結(jié)固化。55

水的相圖56蔗糖水溶液的液固相圖低共熔體低共熔體572、凍結(jié)過(guò)程和凍結(jié)曲線

凍結(jié)過(guò)程食品物料的凍結(jié)過(guò)程是指從食品物料的初溫到凍結(jié)結(jié)束的整個(gè)過(guò)程。凍結(jié)曲線凍結(jié)曲線（freezingcurve）就是描述凍結(jié)過(guò)程中食品物料的溫度隨時(shí)間變化的曲線.

58圖3-3純水的凍結(jié)曲線

59圖3-4蔗糖溶液的凍結(jié)曲線

最大冰結(jié)晶生成帶最大冰晶生成區(qū)

(zoneofmaximumicecrystalformation)食品中心溫度從-1℃降至-5℃時(shí),近80%的水分可凍結(jié)成冰,此溫度范圍即稱(chēng)。也稱(chēng)最大冰結(jié)晶生成帶（crystallisation）

60凍結(jié)率(frozenwaterratio)食品中的水分凍結(jié)量。

ω=(1-tp/t)×100%

式中,ω為凍結(jié)率(%),tp為食品的凍結(jié)點(diǎn)(℃),t為冷凍食品的溫度(℃)61凍結(jié)曲線初階段:初溫到凍結(jié)點(diǎn),放出顯熱,數(shù)量小，溫差大，故降溫快，曲線陡;中階段:冰結(jié)晶最大生成帶,－1℃-－5℃。放出結(jié)冰潛熱，數(shù)量最大，故降溫慢，曲線平坦;終階段:顯熱、潛熱同時(shí)放出，由于數(shù)量不大，故降溫較快，但曲線不及初始曲線陡。623、凍結(jié)速率

凍結(jié)速率（freezingvelocity）是指食品物料內(nèi)某點(diǎn)的溫度下降速率或冰峰的前進(jìn)速率凍結(jié)速率的表示方法時(shí)間-溫度冰峰前進(jìn)速率國(guó)際冷凍協(xié)會(huì)定義63時(shí)間劃分[食品熱中心溫度下降的時(shí)間]

食品的熱中心（降溫過(guò)程中食品內(nèi)部溫度最高點(diǎn)，thermalcenter）溫度從-1℃下降至-5℃所需的時(shí)間(即通過(guò)最大冰晶生成區(qū)的時(shí)間)，在30min以?xún)?nèi)，屬于快速凍結(jié)，超過(guò)30min則屬于慢速凍結(jié)。

一般認(rèn)為，在30min內(nèi)通過(guò)-1～-5℃的溫度區(qū)域所凍結(jié)形成的冰晶，對(duì)食品組織影響最小，尤其是果蔬組織質(zhì)地比較脆嫩，凍結(jié)速度應(yīng)要求更快。由于食品的種類(lèi)、形狀和包裝等情況不同，這種劃分方法對(duì)某些食品并不十分可靠．64距離劃分

[凍結(jié)層伸延的距離]

單位時(shí)間內(nèi)-5℃的凍結(jié)層從食品表面伸延向內(nèi)部的距離，單位cm·h-1。常稱(chēng)線性平均凍結(jié)速率。

以此而將凍結(jié)速度分為3類(lèi)；快速凍結(jié)，V≥5cm·h-1;中速凍結(jié)，V=1～5cm·h-1，慢速凍結(jié)，V=O.1～1cm·h-1。65國(guó)際制冷學(xué)會(huì)對(duì)凍結(jié)速度的定義：

食品表面與熱中心溫度點(diǎn)間的最短距離(L)與食品表面達(dá)到0℃后食品熱中心溫度降至比食品冰點(diǎn)(開(kāi)始凍結(jié)溫度)低10℃所需時(shí)間（t)之比，該比值就是凍結(jié)速率(V)，單位cm·h-1。

V=δ0/τ0

式中：δ0為食品表面與熱中心溫度點(diǎn)間的最短距離(cm）；τ0為表面達(dá)0℃后，食品熱中心溫度降至比凍結(jié)點(diǎn)低10℃所需的時(shí)間(h)。

一般快速凍結(jié)v≥5～20cm·h-1

，中速凍結(jié)v≥1～5cm·h-1

，慢速凍結(jié)v＝0.1～lcm·h-1

。各種凍結(jié)裝置性能不同，凍結(jié)速度差異很大。664、冰晶體

冰結(jié)晶的成長(zhǎng)

剛生產(chǎn)出來(lái)的凍結(jié)食品，冰結(jié)晶大小不是全部均勻一致。凍藏過(guò)程中，微細(xì)的冰晶逐漸減少、消失，大的冰晶逐漸成長(zhǎng)，變得更大，食品中整個(gè)冰晶數(shù)目大大減少，這種現(xiàn)象稱(chēng)為冰結(jié)晶的成長(zhǎng)，同時(shí)由于凍藏時(shí)間很長(zhǎng)，可使冰結(jié)晶充分長(zhǎng)成67冰結(jié)晶成長(zhǎng)的危害

細(xì)胞受到機(jī)械損傷；蛋白質(zhì)變性；解凍后汁液流失增加；食品的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值發(fā)生下降68冰結(jié)晶形成原因

凍結(jié)食品中殘留的水溶液的蒸汽壓差大于冰結(jié)晶的水蒸汽壓；主要原因是凍結(jié)食品表面與中心間有溫差,產(chǎn)生蒸汽壓差。溫度的波動(dòng)使食品表面溫度高于中心溫度，表面的水蒸氣壓高于中心的水蒸氣壓，在蒸汽壓差作用，水蒸氣從表面向中心擴(kuò)散，促使中心部位微細(xì)的冰結(jié)晶生長(zhǎng)、變大

69防止冰結(jié)晶的成長(zhǎng)

采用快速降溫凍結(jié)方式，讓食品中90%水分在凍結(jié)過(guò)程中來(lái)不及移動(dòng)，就形成極微細(xì)大小均勻的冰晶；凍結(jié)溫度低，提高了食品的凍結(jié)率;凍藏溫度盡量低，少變動(dòng)，特別是要避免高于-18℃以上的溫度變化。食品中的殘留的液相減少，從而減少凍結(jié)貯藏中冰結(jié)晶的長(zhǎng)大70二、凍結(jié)方法

1、空氣凍結(jié)法（airfreezing）

靜止空氣凍結(jié)法：凍結(jié)室的溫度一般是-40—-18℃，常用-23—-29℃鼓風(fēng)凍結(jié)法（air-blastfreezing）：凍結(jié)室內(nèi)空氣溫度一般為-46—-29℃，空氣流速10-15m/s

低溫空氣基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，實(shí)際上仍以對(duì)流方式進(jìn)行循環(huán)

，目前唯一的緩慢凍結(jié)方法利用低溫和空氣高速流動(dòng)，促使食品快速散熱，以達(dá)到迅速凍結(jié)的要求。71二、凍結(jié)方法

2、間接接觸凍結(jié)法

板式凍結(jié)法（platefreezing）：板式凍結(jié)法是最常見(jiàn)的間接接觸凍結(jié)法，采用制冷劑或低溫介質(zhì)冷卻金屬板以及和金屬板密切接觸的食品物料。凍結(jié)效率跟金屬板與食品物料之間的接觸狀態(tài)有關(guān)，外形規(guī)整的食品物料由于和金屬板接觸較為緊密，凍結(jié)效果好。把食品放在由制冷劑冷卻的板、盤(pán)、帶或其他冷壁上，與冷壁直接接觸，但與制冷劑間接接觸。72二、凍結(jié)方法

3、直接接觸凍結(jié)法液體凍結(jié)法（liquidfreezing）：嚴(yán)格的說(shuō)，空氣凍結(jié)法也是一種直接接觸凍結(jié)法，這里所指的直接接觸凍結(jié)法實(shí)際上是指除空氣以外，用載冷劑或制冷劑直接噴淋或浸泡需凍結(jié)的食品物料。由于載冷劑和制冷劑直接與食品物料相接觸，要求他們無(wú)毒、純凈、無(wú)異味和異樣氣體，無(wú)外來(lái)色澤和漂白作用、不易燃、不易爆等，和食品接觸后，不能改變食品物料原有的成分和性質(zhì)。73凍結(jié)方法

1.速凍①鼓風(fēng)凍結(jié)②平板凍結(jié)或接觸凍結(jié)③噴淋或浸漬冷凍組織內(nèi)冰層推進(jìn)速度大于水分移動(dòng)速度，冰晶分布接近天然食品中液態(tài)水的分布，且冰晶的針狀結(jié)晶體數(shù)量多。2.緩凍食品放在絕熱的低溫室中（-18～-40℃，常用-23～-29℃），并在靜態(tài)的空氣中進(jìn)行凍結(jié)的方法;

凍結(jié)時(shí)，冰晶首先在細(xì)胞外產(chǎn)生，而此時(shí)細(xì)胞內(nèi)的水分還以液相殘存。同溫度下水的蒸汽壓總高于冰，在蒸汽壓作用下細(xì)胞內(nèi)的水向冰晶移動(dòng)，形成較大的冰晶體且分布不均勻。74三、食品凍結(jié)與凍藏技術(shù)

凍結(jié)速率的選擇

一般認(rèn)為，速凍食品的質(zhì)量高于緩凍食品。

至于多大的凍結(jié)速率才是速凍，目前尚沒(méi)有統(tǒng)一的概念，實(shí)際應(yīng)用中多以食品類(lèi)型或設(shè)備性能劃分。凍結(jié)速率與凍結(jié)方法、食品物料種類(lèi)、大小、包裝情況相關(guān)。一般認(rèn)為凍結(jié)時(shí)食品物料從常溫凍至中心溫度低于-18℃,果蔬類(lèi)不超過(guò)30min,肉類(lèi)不超過(guò)6h為速凍75速凍食品的質(zhì)量總是高于緩凍食品速凍形成的冰晶體顆粒小，對(duì)食品組織的影響小；凍結(jié)時(shí)間短，食品中水分和溶質(zhì)沒(méi)有足夠時(shí)間分離；溫度迅速降低到微生物生長(zhǎng)活動(dòng)溫度以下，減少了微生物活動(dòng)所帶來(lái)的不良影響；濃縮的溶質(zhì)和食品組織、膠體以及各種成分相互接觸的時(shí)間減少，可以將濃縮的危害降到最低。76凍結(jié)條件與冰晶分布的關(guān)系凍結(jié)速度快，組織內(nèi)冰層推進(jìn)速度大于水分移動(dòng)速度時(shí)，冰晶分布越接近天然食品中液態(tài)水的分布情況，且冰晶的針狀結(jié)晶體數(shù)量多。大多數(shù)食品在溫度降低到-1℃以下才開(kāi)始凍結(jié)，然而溫度降低到-46℃時(shí)，部分高濃度的汁液仍未凍結(jié)。大多數(shù)冰晶體都是在-1—-4℃（-1～-5℃）間形成，這個(gè)溫度區(qū)間稱(chēng)為最高冰晶體形成階段。凍結(jié)速度與結(jié)晶冰形狀之間的關(guān)系77凍藏的溫度與凍藏的時(shí)間凍藏溫度的選擇主要考慮食品物料的品質(zhì)因素和經(jīng)濟(jì)成本等因素。

-10℃以下，才能有效地抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖，而要有效控制酶反應(yīng)，溫度必須降低到-18℃以下。78凍藏的溫度與凍藏的時(shí)間

一般認(rèn)為，-12℃是食品凍藏的安全溫度,-18℃以下則能更好地保持食品的品質(zhì)，目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)的食品凍藏溫度都在-18℃以下,常見(jiàn)的范圍在-18~-35℃

凍藏溫度愈低，凍藏所需的費(fèi)用愈高。79冷凍鏈和TTT概念冷凍鏈(coldchain)

是指從食品的生產(chǎn)到運(yùn)輸,銷(xiāo)售等環(huán)節(jié)組成的完整的鏈狀體系。TTT是指時(shí)間-溫度-品質(zhì)耐性相對(duì)品質(zhì)的允許時(shí)間與溫度的程度.用以衡量在冷凍鏈的不同環(huán)節(jié)中不同溫度下食品品質(zhì)的耐性,根據(jù)不同環(huán)節(jié)、條件下凍藏食品品質(zhì)的下降情況,確定食品在冷凍鏈中的貯藏期限。Time-Temperature-Tolerance冷鏈的概念是1908年法國(guó)和英國(guó)學(xué)者提出的。1948年美國(guó)針對(duì)戰(zhàn)后市場(chǎng)冷藏品品質(zhì)低劣和必需加強(qiáng)管理的要求出發(fā)，用10年時(shí)間對(duì)各種食品在不同貯藏溫度和貯藏時(shí)間內(nèi)的品質(zhì)變化狀況，進(jìn)行了10萬(wàn)個(gè)以上的采樣測(cè)試和研究。80低溫冷害和寒冷收縮溫故知新凍藏溫度為-12—-30℃，-18℃為最適溫度凍結(jié)點(diǎn)過(guò)冷點(diǎn)、過(guò)冷度、溶液的低共熔點(diǎn)凍結(jié)曲線、最大冰晶生成區(qū)凍結(jié)率、凍結(jié)速率冰結(jié)晶的形成、凍結(jié)的方法81冷凍食品的貯藏溫度、貯藏時(shí)間與允許限度1958年于其研究報(bào)告中提出了三點(diǎn)結(jié)論：①各種不同食品，在不同貯藏溫度下品質(zhì)的下降與其貯藏時(shí)間之間存在著一定不變的關(guān)系；②降低食品貯藏溫度，可使食品品質(zhì)的穩(wěn)定度隨之成指數(shù)關(guān)系增大。實(shí)用上保持穩(wěn)定品質(zhì)所需降低的溫度應(yīng)在00F(即-18℃)以下；③時(shí)間、溫度對(duì)于品質(zhì)帶來(lái)的損失量在整個(gè)保藏期間是不斷累積的和不可逆的，貯藏的時(shí)間和溫度兩者對(duì)品質(zhì)的影響順序與積累下來(lái)的品質(zhì)損失總量無(wú)關(guān)。由此提出了冷凍食品的貯藏溫度、貯藏時(shí)間與允許限度的明確概念，并為國(guó)際冷藏行業(yè)所接受。同時(shí)提出為使多數(shù)食品保質(zhì)期限達(dá)到1年，需把貯藏溫度保持在-18℃以下，以及應(yīng)用時(shí)溫限原理對(duì)于貯藏中品質(zhì)變化的汁算評(píng)價(jià)方法。℉=(9/5)℃+3282凍結(jié)食品的TTT概念T-TT(Time-TemperatureTolerance)

相對(duì)品質(zhì)的允許時(shí)間與溫度的程度.用以衡量在冷凍鏈的不同環(huán)節(jié)中不同溫度下食品品質(zhì)的耐性,根據(jù)不同環(huán)節(jié)、條件下凍藏食品品質(zhì)的下降情況,確定食品在冷凍鏈中的貯藏期限

冷凍食品在生產(chǎn)、貯藏及流通各個(gè)環(huán)節(jié)中經(jīng)歷的時(shí)間(time)和經(jīng)受的的溫度(temperature)對(duì)其品質(zhì)的容許限度(tolerance)有決定性影響.83

根據(jù)冷鏈中的TTT原則，通過(guò)計(jì)算指出食品物料是否超出允許的貯藏期限。物料是否變質(zhì)？在-10℃下還能保存多久？848586T-TT的計(jì)算設(shè)一個(gè)冷凍食品在某個(gè)貯藏溫度下的實(shí)用冷藏期為A,也就是說(shuō)這個(gè)冷凍食品原來(lái)的品質(zhì)是100%,經(jīng)過(guò)時(shí)間A后其品質(zhì)降低至0,那么在此溫度下該冷凍食品每天的品質(zhì)下降量為B=100/A.食品最終的品質(zhì)下降為各個(gè)階段品質(zhì)下降的合計(jì)值；該冷凍食品各個(gè)階段的品質(zhì)降低量等于各個(gè)溫度下每天的品質(zhì)降低率與此溫度下所經(jīng)歷的天數(shù)相乘.87TTT的計(jì)算步驟首先了解凍藏食品在不同溫度Ti下的品質(zhì)保持時(shí)間(貯藏期)Di；然后計(jì)算在不同溫度下食品物料在單位貯藏時(shí)間(如1天)所造成的品質(zhì)下降程度di=1／Di；根據(jù)凍藏食品物料在冷凍鏈中不同環(huán)節(jié)停留的時(shí)間ti，確定凍藏食品物料在冷鏈各個(gè)環(huán)節(jié)中的品質(zhì)變化(ti×di)；最后確定凍藏食品物料在整個(gè)冷鏈中的品質(zhì)變化∑(ti×di)。∑(ti×di)=1是允許的貯藏期限。當(dāng)∑(ti×di)<1表示仍在允許的貯藏期限之內(nèi)，當(dāng)∑(ti×di)>1表示已超出允許的貯藏期限。88某冷凍食品流通過(guò)程中的

時(shí)間、溫度經(jīng)歷與品質(zhì)下降量流通階段保管溫度(平均)/℃每天品質(zhì)降低率/%保管時(shí)間/d品質(zhì)降低量/%生產(chǎn)者保管者-300.2315033.0運(yùn)輸中-250.2720.5批發(fā)商保管中-240.286017.0送