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一、冷卻食品和凍結(jié)食品

冷卻食品不需要凍結(jié)，是將食品的溫度降到接近凍結(jié)點(diǎn)，并在此溫度下保藏的食品。

凍結(jié)食品，是凍結(jié)后在低于凍結(jié)點(diǎn)的溫度保藏的食品。

冷卻食品和凍結(jié)食品合稱冷凍食品，可按原料及消費(fèi)形式分為果蔬類、水產(chǎn)類、肉禽蛋類、調(diào)理方便食品類這四大類。

二、冷凍食品的特點(diǎn)

易保藏，廣泛用于肉、禽、水產(chǎn)、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生產(chǎn)、運(yùn)輸和貯藏；營養(yǎng)、方便、衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)；

市場需求量大，在發(fā)達(dá)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

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(jié)食品的產(chǎn)生起源于19世紀(jì)上半葉冷凍機(jī)的發(fā)明。

1877年，Charles lier（法）將氨-水吸收式冷凍機(jī)用于冷凍阿根廷的牛肉和新西蘭的羊肉并運(yùn)輸?shù)椒▏?，這是食品冷凍的商業(yè)應(yīng)用，也是冷凍食品的首度問世。

20世紀(jì)初，美國建立了凍結(jié)食品廠。20世紀(jì)30年代，出現(xiàn)帶包裝的冷凍食品。二戰(zhàn)的*，極大地促進(jìn)了美國凍結(jié)食品業(yè)的發(fā)展。戰(zhàn)后，冷凍技術(shù)和配套設(shè)備不斷改進(jìn)，冷凍食品業(yè)成為方便食品和快餐業(yè)的支柱行業(yè)。

20世紀(jì)60年代，發(fā)達(dá)國家構(gòu)成完整的冷藏鏈。冷凍食品進(jìn)入超市。冷凍食品的品種迅猛增加。

我國在20世紀(jì)70年代，因外貿(mào)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(dòng)了冷凍冷藏食品的發(fā)展；90年代，冷鏈初步形成；品種增加，產(chǎn)量大幅度增加。

*節(jié)  食品低溫保藏的基本原理

食品原料有動(dòng)物性和植物性之分。

食品的化學(xué)成分復(fù)雜且易變。

食品因腐爛變質(zhì)造成的損失驚人。

引起食品腐爛變質(zhì)的三個(gè)主要因素。

一、低溫對微生物的影響

微生物對食品的破壞作用。

微生物在食品中生長的主要條件：液態(tài)水分；pH值；營養(yǎng)物；溫度；降溫速度。

低溫對微生物的作用：低溫可起到抑制微生物生長和促使部分微生物死亡的作用。但在低溫下，其死亡速度比在高溫下要緩慢得多。一般認(rèn)為，低溫只是阻止微生物繁殖，不能*殺死微生物，一旦溫度升高，微生物的繁殖也逐漸恢復(fù)。

降溫速度對微生物的影響：凍結(jié)前，降溫越迅速，微生物的死亡率越高；凍結(jié)點(diǎn)以下，緩凍將導(dǎo)致剩余微生物的大量死亡，而速凍對微生物的致死效果較差。

二、低溫對酶活性的影響

酶作用的效果因原料而異。

酶活性隨溫度的下降而降低。

一般的冷藏和凍藏不能*抑制酶的活性。

三、低溫對非酶因素的影響

各種非酶促化學(xué)反應(yīng)的速度，都會(huì)因溫度下降而降低。

第二節(jié)  食品的冷卻

一、冷卻的目的

植物性食品的冷藏保鮮；肉類凍結(jié)前的預(yù)冷；分割肉的冷藏銷售；水產(chǎn)品的冷藏保鮮。

二、冷卻的方法

1、冷風(fēng)冷卻

用于果蔬類的高溫庫房

肉類的冷風(fēng)冷卻裝置

隧道式冷卻裝置

2、冷水冷卻

浸入式

噴霧式

淋水式

優(yōu)缺點(diǎn)

3、碎冰冷卻

特點(diǎn)

冰的種類

操作要點(diǎn)

適用

4、真空冷卻

原理

構(gòu)造示意

操作

特點(diǎn)

5、液體食品物料的冷卻

特點(diǎn)：間接冷卻

冷卻介質(zhì)

冷卻器：間歇式、連續(xù)式

6、其它冷卻方法

接觸冷卻

輻射冷卻

低溫學(xué)接觸冷卻

三、冷卻過程的冷耗量

食品冷卻過程中總的冷耗量，即由制冷裝置所帶走的總熱負(fù)荷Q_T：

Q_T=Q_F+Q_V

Q_F：冷卻食品的冷耗量；Q_V：其它各種冷耗量，如外界傳入的熱量，外界空氣進(jìn)入造成的水蒸氣結(jié)霜潛熱，風(fēng)機(jī)、泵、傳送帶電機(jī)及照明燈產(chǎn)生的熱量等。

食品的冷耗量：

Q_F=Q_S+Q_L+Q_C+Q_P+Q_W

Q_S：顯熱；Q_L：脂肪的凝固潛熱；Q_C：生化反應(yīng)熱；Q_P：包裝物冷耗量；Q_W：水蒸氣結(jié)霜潛熱；

食品的顯熱：

Q_S=GC_O（T_I－T_F）

G：食品重量；C_O：食品的平均比熱；T_I：冷卻食品的初溫；T_F：冷卻食品的終溫。

四、冷卻速度與冷卻時(shí)間

自學(xué)。

理論基礎(chǔ)：傳熱。

方式：按照食品的形狀和冷卻裝置的形式，分別研究平板狀食品、圓柱狀食品和球狀食品的傳熱過程，從而計(jì)算食品的冷卻速度和冷卻時(shí)間。

五、氣調(diào)貯藏

定義：食品原料在不同于周圍大氣（21% O₂、0.03% CO₂）的環(huán)境中貯藏。通常與冷藏結(jié)合使用。

用途：延長季節(jié)性易腐爛食品原料的貯藏期。

機(jī)理：采用低溫和改變氣體成分的技術(shù)，延遲生鮮食品原料的自然成熟過程。

1、氣調(diào)貯藏的生理基礎(chǔ)：

降低呼吸強(qiáng)度，推遲呼吸高峰；

抑制乙烯的生成，延長貯藏期；

控制真菌的生長繁殖；

若氧氣過少，會(huì)產(chǎn)生厭氧呼吸；二氧化碳過多，會(huì)使原料中毒。

2、氣調(diào)貯藏方法：

 (1)自然降氧法（Modified Atmosphere Storage）

果蔬原料貯藏于密封的冷藏庫中，果蔬本身的呼吸作用使庫內(nèi)的氧量減少，二氧化碳量增加。

用吸入空氣來維持一定的氧濃度。

用氣體洗滌器來除去過多的二氧化碳：堿式，讓氣體通過4~5%的NaOH；水式，讓氣體通過低溫的流動(dòng)水；干式，讓氣體通過消石灰填充柱。

  （2）快速降氧法（Controlled Atmosphere Storage）

在氣體發(fā)生器中用燃燒丙烷的方法來制取低氧高二氧化碳的氣體；將氣體通入冷藏庫中；庫中常保持負(fù)壓。

待藏原料入庫時(shí)，即處于zui適貯藏氣體氛圍，特別適用于不耐藏但經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的原料，如草莓。

  （3）混合降氧法

先用快速降氧法將冷藏庫內(nèi)的氧氣降低到一定程度；原料入庫，利用自然降氧法使氧的含量進(jìn)一步降低。

既可控制易腐原料的初期快速腐爛，又降低生產(chǎn)成本。

（4）包裝貯藏法

a）生理包裝：將原料放進(jìn)聚乙烯套袋，并密封。利用原料的呼吸作用和氣體透過袋壁的活動(dòng)，維持適宜的氣體氛圍。

B）硅氣窗包裝：用帶有硅橡膠的厚質(zhì)袋包裝原料，并密封。因氣體的交換只通過硅窗進(jìn)行，所以改變硅窗的面積，就可以維持不同的氣體氛圍。

六、冷藏中的變化及技術(shù)管理

1、冷藏時(shí)的變化

（1）水分蒸發(fā)

（2）冷害

（3）串味

（4）生化作用

（5）脂類的變化

（6）淀粉老化

（7）微生物增殖

2、冷藏技術(shù)管理

（1）冷藏溫度

（2）冷藏間相對濕度

（3）冷藏間空氣流速

第三節(jié)  食品的凍結(jié)

一、凍結(jié)點(diǎn)與凍結(jié)率

凍結(jié)點(diǎn)：冰晶開始出現(xiàn)的溫度

食品凍結(jié)的實(shí)質(zhì)是其中水分的凍結(jié)。食品中的水分并非純水。根據(jù)Raoult稀溶液定律，質(zhì)量摩爾濃度每增加1 mol/kg，凍結(jié)點(diǎn)就會(huì)下降1.86℃。因此食品物料要降到0℃以下才產(chǎn)生冰晶。溫度-60℃左右，食品內(nèi)水分全部凍結(jié)。

在-18~ -30℃時(shí)，食品中絕大部分水分已凍結(jié)，能夠達(dá)到凍藏的要求。低溫冷庫的貯藏溫度一般為-18℃~ -25℃。

凍結(jié)率：凍結(jié)終了時(shí)食品內(nèi)水分的凍結(jié)量（%）

K=100（1－T_D/T_F）

T_D和T_F分別為食品的凍結(jié)點(diǎn)及其凍結(jié)終了溫度

二、凍結(jié)曲線

凍結(jié)曲線表示了凍結(jié)過程中溫度隨時(shí)間的變化。

過冷現(xiàn)象，過冷臨界溫度。

冷凍曲線的三個(gè)階段：初始階段，從初溫到冰點(diǎn)；中間階段，此階段大部分水分陸續(xù)結(jié)成冰；終了階段，從大部分水結(jié)成冰到預(yù)設(shè)的凍結(jié)終溫。

三、凍結(jié)時(shí)放出的熱量

凍結(jié)終溫。

熱量的三個(gè)組成部分：冷卻時(shí)的熱量q_c；形成冰時(shí)放出的熱量q_i；自冰點(diǎn)至凍結(jié)終溫時(shí)放出的熱量q_e。

單位質(zhì)量食品的總熱量：q=q_c+q_i+q_e ，G kg食品凍結(jié)時(shí)的總熱量：Q=Gq，或用焓差法表示：Q=G（i₂-i₁），i₁及 i₂分別為食品初始和終了狀態(tài)時(shí)的焓值。

凍結(jié)時(shí)總熱量的大小與食品中含水量密切有關(guān)，含水量大的食品其總熱量亦大。

四、凍結(jié)速度

1、速凍的定性表達(dá)。

2、速凍的定量表達(dá)：以時(shí)間劃分和以推進(jìn)距離劃分兩種方法。

制冷學(xué)會(huì)的凍結(jié)速度定義：食品表面與中心點(diǎn)間的zui短距離，與食品表面達(dá)到0℃后至食品中心溫度降到比食品凍結(jié)點(diǎn)低10℃所需時(shí)間之比。

3、各種凍結(jié)器的凍結(jié)速度：通風(fēng)的冷庫，0.2 cm/h；送風(fēng)凍結(jié)器，0.5~3 cm/h；流態(tài)化凍結(jié)器，5~10 cm/h；液氮凍結(jié)器，10~100 cm/h。

4、凍結(jié)速度與冰晶

凍結(jié)速度快，食品組織內(nèi)冰層推進(jìn)速度大于水移動(dòng)速度，冰晶的分布接近天然食品中液態(tài)水的分布情況，冰晶數(shù)量極多，呈針狀結(jié)晶體。

凍結(jié)速度慢，細(xì)胞外溶液濃度較低，冰晶首先在細(xì)胞外產(chǎn)生，而此時(shí)細(xì)胞內(nèi)的水分是液相。在蒸汽壓差作用下，細(xì)胞內(nèi)的水向細(xì)胞外移動(dòng)，形成較大的冰晶，且分布不均勻。除蒸汽壓差外，因蛋白質(zhì)變性，其持水能力降低，細(xì)胞膜的透水性增強(qiáng)而使水分轉(zhuǎn)移作用加強(qiáng)，從而產(chǎn)生更多更大的冰晶大顆粒。

速凍形成的冰結(jié)晶多且細(xì)小均勻，水分從細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外的轉(zhuǎn)移少，不至于對細(xì)胞造成機(jī)械損傷。冷凍中未被破壞的細(xì)胞組織，在適當(dāng)解凍后水分能保持在原來的位置，并發(fā)揮原有的作用，有利于保持食品原有的營養(yǎng)價(jià)值和品質(zhì)。

緩凍形成的較大冰結(jié)晶會(huì)刺傷細(xì)胞，破壞組織結(jié)構(gòu)，解凍后汁液流失嚴(yán)重，影響食品的價(jià)值，甚至不能食用。

zui大冰晶生成帶：指-1~ -5℃的溫度范圍，大部分食品在此溫度范圍內(nèi)約80%的水分形成冰晶。研究表明，應(yīng)以zui快的速度通過zui大冰晶生成帶。

五、凍結(jié)時(shí)間

平板狀食品的凍結(jié)時(shí)間計(jì)算式：

t=（q_iγ/2ΔT）(L/α+L²/4λ)

式中，L、x---厚度（m），

            t---凍結(jié)時(shí)間（h），

           α---食品表面放熱系數(shù)（kJ/m²h℃），

           λ---已凍結(jié)食品的導(dǎo)熱系數(shù)（kJ/mh℃）

圓柱狀及球狀食品的凍結(jié)時(shí)間計(jì)算式分別為：

t=（q_iγ/4ΔT）(d/α+d²/4λ)

t=（q_iγ/6ΔT）(d/α+d²/4λ)

式中d分別為圓柱及球的直徑。

將上述公式引入適當(dāng)?shù)南禂?shù)就能得到適用于三種幾何形狀的通用計(jì)算式（式3-1）：

t=（q_iγ/ΔT）(Px/α+Rx²/λ)

式中，P和R為被凍物的幾何形狀參數(shù)。

制冷學(xué)會(huì)推薦的冷凍時(shí)間計(jì)算公式（式3-2）：

    焓差值Di可查有關(guān)手冊。

六、凍結(jié)方法

按生產(chǎn)過程的特性分，凍結(jié)系統(tǒng)可分為批量式、半連續(xù)式和連續(xù)式三類。

按從產(chǎn)品中取出熱量的方式，凍結(jié)方式可分為吹風(fēng)凍結(jié)、表面接觸凍結(jié)和低溫凍結(jié)這三種基本類型，以及它們的組合方式。

1、吹風(fēng)凍結(jié)

    吹風(fēng)式凍結(jié)裝置用空氣作為傳熱介質(zhì)?？煞譃榕渴剑ɡ鋷?，固定的吹風(fēng)隧道，帶推車的吹風(fēng)隧道）和連續(xù)式（直線式、螺旋式和流化床式凍結(jié)器）。

2、金屬表面接觸凍結(jié)

產(chǎn)品與金屬表面接觸進(jìn)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(jìn)行冷卻。凍結(jié)方式與吹風(fēng)凍結(jié)相比有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：傳熱效果好；不需配置風(fēng)機(jī)。但這種方式不適用于不規(guī)則形狀產(chǎn)品的凍結(jié)。按照結(jié)構(gòu)形式，金屬表面接觸凍結(jié)裝置可分為三種主要類型：帶式，板式和筒式。

3、低溫凍結(jié)

低溫凍結(jié)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(shí)的超負(fù)荷狀況。相對較低的溫度可以使產(chǎn)品快速凍結(jié)，對保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低干耗都是十分有利的；但設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用較高。低溫凍結(jié)設(shè)備則可以是箱式，直線式，螺旋式或浸液式。

七、凍結(jié)與凍藏中的變化及技術(shù)管理

凍結(jié)時(shí)，因?yàn)楸w的形成，食品的物理性質(zhì)發(fā)生了變化，并進(jìn)而影響到食品的其它性質(zhì)。

因?yàn)閮霾氐臅r(shí)間長，其間發(fā)生的一系列變化會(huì)顯著影響到食品的品質(zhì)。

1、凍結(jié)與凍藏中的變化

（1）體積膨脹與內(nèi)壓增加

（2）比熱下降

（3）導(dǎo)熱系數(shù)增大

（4）溶質(zhì)重新分布

（5）液體濃縮

（6）冰晶體成長

（7）滴落液（drip）

（8）干耗

（9）脂肪氧化

  （10）變色

2、凍藏技術(shù)管理

凍藏溫度（正確選擇、恒定）

凍藏間相對濕度（95%）

凍藏間空氣流速（自然循環(huán)）

堆垛密度（越緊密越好）

包裝或保護(hù)層（涂冰）

減少人員出入和電燈開啟

用臭氧消除庫內(nèi)異味（2~6 mg/m³）

第四節(jié)  食品的回?zé)崤c解凍

回?zé)幔豪洳厥称返臏囟然厣脸氐倪^程，是冷卻的逆過程。

解凍：凍結(jié)食品的溫度回升至凍結(jié)點(diǎn)以上的過程，是凍結(jié)的逆過程。

一、回?zé)?/P>

回?zé)岬哪康模悍乐故称吩诔鰩旌笠驗(yàn)楸砻嫠帜Y(jié)而遭受污染及變質(zhì)。

回?zé)崽幚頃r(shí)的控制原則：與食品表面接觸的空氣的露點(diǎn)應(yīng)始終低于食品表面溫度?；?zé)峥諝鈶?yīng)連續(xù)或分階段進(jìn)行除濕和加熱。

回?zé)崽幚淼目諝庀鄬穸炔荒艿?，以盡可能減少回?zé)釙r(shí)食品的干耗。

小批量且立即要處理的物料可不用回?zé)帷?/P>

二、解凍

凍制食品的解凍就是使食品內(nèi)冰晶體狀態(tài)的水分轉(zhuǎn)化為液態(tài)，同時(shí)恢復(fù)食品原有狀態(tài)和特性的工藝過程。

解凍時(shí)必須盡zui大努力保存加工時(shí)必要的品質(zhì)，使品質(zhì)的變化或數(shù)量上的損耗都減少到zui小的程度。

解凍溫度曲線。

與凍結(jié)過程相類似，-5~-1℃是冰晶zui大融解帶，也應(yīng)盡快通過，以免食品品質(zhì)的過度下降。

解凍介質(zhì)的溫度不宜太高，一般不超過10~15 ℃。

1、空氣解凍

  2、水解凍：

3、接觸式解凍

4、內(nèi)部加熱式解凍

5、組合式解凍