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第四章 食品的冷加工原理与冷冻保藏技术


食品保藏原理

第四章 食品的冷加工原理与 冷冻保藏技术
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冷藏(冷却)制品,主要指将食品原料和配料经过前 处理例如清洗、分割、包装或加工处理后,在-1℃~ 8℃储藏的制品; 冻藏(冻结)制品,主要是指将食品原料经过前处理 加工,在-30℃以下快速冻结,经包装后,在-18℃以 下低温储藏和流通的食品。
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低温保藏食品历史: 公元前1000多年天然冰记载; 19世纪冷冻机发明; 1877年氨水吸收式冷冻机首次商业应用; 20世纪初,冻结食品厂出现; 60年代冷藏链的出现; 国内:70年代开始起步,80年代普及,90年代冷链出 现。
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第一节 食品低温保藏基本原理

一、低温对微生物的影响
◆根据微生物的适宜生长温度范围:

嗜冷菌最低生长温度-10~5℃ ,最适10~20℃; 嗜温菌最低生长温度 10~15℃ ,最适25~40℃; 嗜热菌最低生长温度 40~45℃ ,最适55~75℃;
◆大多数动物性食品(肉、禽、鱼)的嗜冷菌主要是好

氧性的;大多数蔬菜上的嗜冷菌为细菌和霉菌,而 水果上主要是霉菌和酵母。
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二、低温对酶活力的影响
1、低温可抑制酶的活性,但不使其钝化。 2、大多数酶活性化学反应的Q10值为2~3,也就是 说温度每下降10℃,酶活性就削弱1/2~1/3。 3、一般在-18℃以下,酶的活性才会受到较强的抑 制。但是某些脂酶、胰蛋白酶甚至在-29℃时还能 起催化作用产生游离脂肪酸。

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三、低温对其他变质因素的影响
低温能使其他各类作用或反应的速率减小。如氧化作用、 生理作用、蒸发作用、机械损害等。
无论是微生物引起的食品变质,还是酶促反应引起的变 质,亦或是其他反应引起的变质,在低温环境下,都只可 能延缓或减弱它们的作用,而不能完全抑制,因此在低温 下进行长期储藏的食品,其质量仍然有所下降的。 食品低温保藏就是利用低温以控制微生物生长繁殖、酶 活动及其他非酶变质因素的一种方法。
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第二节 食品的冷却和冷藏
一、食品的冷却 1、食品冷却目的 对动物食品有利于抑制分解蛋白质酶的作用, 有利于抑制细菌的生长繁殖,速冷甚至能使部分细 菌休克死亡。 对植物性食品有利于排除呼吸热和田间热,延 长植物性食品的贮藏期。

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2、冷却的方法
(1)空气冷却法
★降温后的冷空气作为冷却介质流经食品时吸取其热

量,促使其降温的方法称为空气冷却法。
★果蔬:1-2m/s,相对湿度85%-95%,温度-5-10℃; ★畜肉:0.5-1.5m/s,相对湿度90%-98%,温度0℃;

★禽肉:1-1.2m/s,相对湿度80%-85%,温度2-3℃;

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(2)冷水冷却
冷水冷却是通过低温水将需要冷却的食品冷却到 指定温度的方法。
冷水冷却通常用于鱼类、某些水果和蔬菜,但容 易造成食品间带病菌交叉感染。 冷水冷却一般采用喷淋式或浸渍式。

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(3)碎冰冷却法
这种冷却效果是靠冰的融解潜热(334.920 kJ/kg)。用冰直接接触,从产品中取走热量,除了有 高冷却速度外,融冰可一直使产品表面保持湿润,避 免干耗。 这种方法经常用于冷却鱼、叶类蔬菜和一些水果。 实际应用时还会使用水冰冷却。

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(4)真空冷却 真空冷却的依据是水在低压下蒸发时要吸取汽化热 (约2.49kJ/kg),由于汽化热的作用使蔬菜自身的温度下 降,一般冷却时间只需10~20min。 (5)蒸发冷却法 让干燥空气在湿润的食品表面上通过而使之冷却的 简单过程。产品先用水雾喷湿,然后再用干燥空气通过。

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二、食品的冷藏
1、空气冷藏法 (1)自然空气冷藏法

利用自然的低温空气来储藏食品。一般用来冷藏果蔬。
(2)机械空气冷藏法 利用蒸汽压缩式氨冷气机进行冷藏。 (3)气调冷藏 所谓气调冷藏即是人工调节储藏环境中O2及CO2的比例。
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2、空气冷藏工艺
①冷藏温度: 在保证食品不冻结的情况下,冷藏温度越接近冻结 温度则储存期就越长;不同食品的冻结温度不同。 贮藏温度是冷藏工艺中最重要的因素。

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②空气相对湿度 含水食品宜在较高湿度,而干态食品则要求空气湿度很 小,一般大多数水果为85%-90%,叶类蔬菜为90%-95%, 坚果在70%。 ③空气流速 空气流速越大,食品水分蒸发率也越高。如果过大, 也会造成干耗。所以只要空气流速刚好能把食品产生的热 量带走,并保证室内温度均匀分布即可。

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三、食品在冷藏过程中的质量变化
(1)水分蒸发(干耗)
食品在冷却时,不仅食品的温度下降,而且食品中所含 汁液的浓度增加,表面水分蒸发,出现干燥现象。 当食品中的水分减少后,不但造成重量损失(俗称干耗), 而且使水果、蔬菜类食品失去新鲜饱满的外观。

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(2)冷伤害 在冷却贮藏时,有些水果、蔬菜的品温虽然在冻结点以 上,但当贮藏温度低于某一温度界限时,果、蔬的正常生理 机能受到障碍,称为冷害。 最明显的症状是在表皮出现软化斑点和心部变色。

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(3)后熟作用

后熟作用指是果实离开母体或植株后向成熟转化的过 程。通常,为了延长食品的储存期,可以延长后熟阶段。 (4)移臭和串味 如果将强烈气味的食品与其它食品放在一起冷藏,这 些强烈气味就会串给其它食品。冷藏库长期使用后,也 会有特殊的冷藏臭,也会转移到食品中。

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(5)脂肪的氧化 冷却贮藏过程中,食品中所含的油脂会发生水解,脂 肪酸会氧化、聚合等复杂的变化,同时使食品的风味变 差,味道恶化,出现变色、酸败、发粘等现象。这种变 化进行得非常严重时,就被人们称之为“油烧”。 (6)淀粉老化 食品中的淀粉中以? -淀粉的形式存在,在接近0℃的低

温范围中,糊化了的? -淀粉分子又自动排列成序,形成致
密的高度晶化的不溶性淀粉分子,迅速出现了淀粉的?化, 这就是淀粉的老化。
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四、食品冷藏条件的改善
1、光线 冷藏库内必须黑暗,可以延缓马铃薯等的发芽; 紫外线有抑制生物生长的作用,但也会起催化氧化得作 用。 2、热烫 热烫后可以破坏酶的活性,适用于水果。 3、表面涂层 一些水果和蔬菜冷藏前经过表面涂蜡可以减 少脱水,改善外观;带壳的鸡蛋在生下后12-24小时内 浸于油中可大大延长贮藏期。

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第三节

食品的冻结与冻藏

1、何为冻结与冻藏? 2、冻藏温度? 3、常见冻藏制品

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一、冻结前对原料的预处理
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(1)蔬菜 清理和清除杂质→在100℃热水或蒸气中进行预煮→ 立即将原料冷却到10℃以下。

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(2)水果 清理和清洗→低浓度糖浆(添加柠檬酸、抗坏血酸 和二氧化硫)→冻制。

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(3)肉制品。一般在冻制前并不需要特殊加工处理。
(4)家禽制品。冻制结果的品质与时间有关。

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二、食品的冻结
1、食品的冻结点(冰点)
▼冻结点:冰晶开始出现的温度; ▼食品的冻结点低于纯水的冰点; ▼食品种类不同冻结点也不一样。

食品中水分含量越低,形成冰晶体的温度越低,即 冻结点温度越低。
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2、冻结过程与冻结曲线
(1)冻结过程 ▼水的冻结包括两个方面:降温和结冰。

▼结冰包括晶核的形成和冰晶体的增长两个过程。

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(2)冻结温度曲线和冻结率

初阶段 中阶段 终阶段
冻结曲线

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水分冻结量即冻结率指食品冻结时它的水分转化成 冰晶体的形成量,也就是一定温度时形成的冰晶体重量 与在同一温度时食品内所含水分和冰晶体的总重量之比 (即冰晶体重量占食品中水分总含量的比例)。

要将食品内的水分全部冻结,温度最后要降低到- 60 ℃(共晶点),但实际上冻藏温度一般仅-18℃左右 即可,故冻藏食品中的水分实际上并未完全凝结固化。

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3、冻结速度与冻结时间
(1)冻结速度 ①时间划分 食品中心温度从-1℃下降至-5℃所需时间在 30min以内为快速冻结,超过30min则为慢速冻结。

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(2)距离划分 单位时间内-5℃的冻结层从食品表面向食品内部 延伸的距离。 表示方法:v=5~20 cm/h 快速冻结 v= 1~5 cm/h 中速冻结 v=0.1~1cm/h 慢速冻结

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(2)冻结速度与冰晶分布的关系 冻结速度快→冰晶的性状越细小,针状结晶体数量多。 冻结速度慢→形成较大的冰晶体且分布不均匀。

可见,冻结速度越快,冻藏后的食品越接近原食品, 形成冰晶对细胞的破坏性也比较小,其品质越好。

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4、冻结及冻结速度对冻品质量的影响

(1)冻结对食品组织结构的影响 机械性损伤;细胞的溃解;气体膨胀 (2)化学变化 蛋白质变性;变色;

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4、食品常用的冻结方法(略)
(1)空气冻结法 :静止空气冻结法、鼓风 冻结法 (2)间接接触冻结法:板式冻结法(立式、 卧式) (3)直接接触冻结法
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三、食品的冻藏
1、冻藏温度 应综合考虑食品物料的品质和经济成本。 (1)-12℃:食品冻藏的安全温度,有效地抑制微生 物的生长繁殖; (2)-18℃以下:抑制酶活、降低化学反应,更好保 持食品品质。

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2、冻藏时间
与食品物料的种类、冻藏的温度有关。 (1) 冻藏食品原料 冻藏过程在同一条件下完成。 (2) 冻藏销售食品 ① 冻藏过程是在生产、运输、贮藏库、销售等冷链环节 中完成。

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② 冷链TTT a. 冷链:从冷冻食品的生产到运输、销售等 各个环节组成的一个完整的物流体系。 b. TTT:时间-温度-品质耐性 表示相对于品质的允许时间与温度的程度。

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c. TTT的计算: Ⅰ. 了解冻藏食品物料在不同温度Ti下的品质保持时间 (贮藏期)Di; Ⅱ. 计算在不同温度下食品物料在单位贮藏时间(如1天) 所造成的品质下降程度di=1/Di; Ⅲ. 根据冻藏食品物料在冷冻链中不同环节停留的时间ti, 确定冻藏食品物料在冷链各个环节中的品质变化ti×di; Ⅳ. 确定冻藏食品物料在整个冷链中的品质变化∑ti×di, ∑ti×di =1即是允许的贮藏期限。
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四、食品在冻结、冻藏过程中的质量变化

(一)食品在冻结过程中的物理和化学变化 1. 体积的变化 2. 水分的重新分布 3. 机械损伤 4. 非水相组分被浓缩

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(二)食品在冻藏过程中的物理和化学变化 1. 重结晶 是指冻藏过程中食品物料中冰结晶的大小、形状、 位臵等都发生了变化,冰结晶的数量减少、体积增 大的现象。 2. 冻干害 又称为冻烧、干缩,这是由于食品物料表面脱水 (升华)形成多孔干化层,物料表面的水分可以下 降到10~15%以下,使食品物料表面出现氧化、 变色、变味等品质明显降低的现象。
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3. 脂类的氧化和降解 冻藏过程中食品物料中的脂类会发生自动氧化作用,结 果导致食品物料出现油哈味。此外脂类还会发生降解, 游离脂肪酸的含量会随着冻藏时间的增加而增加。 4. 蛋白质溶解性下降 冻结的浓缩效应往往导致大分子胶体的失稳,蛋白质分 子可能会发生凝聚,溶解性下降,甚至会出现絮凝、变 性等。 5. 其他变化:如pH、色泽、风味和营养成分等的变化。
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五、一些食品物料冻结及冻藏工艺及控制
1.果蔬冻结与冻藏工艺及控制 ①要求在适合食用的成熟度采收;

②一般采用速冻工艺,速冻温度视果蔬种类而定;
③不同果蔬对低温冻结的承受力有较大的差别; ④果蔬冻藏过程的温度愈低,对果蔬品质的保持效果愈好。

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2.畜禽肉类的冻结与冻藏工艺及控制

①畜肉采用空气冻结法经一次冻结工艺或两次冻结工艺完 成; ②畜肉冻藏温度-20--18℃,相对湿度95%100%,空气流速0.2-0.3m/s;
③禽肉采用冷空气或液体冻结法;

④禽肉冻藏温度-20--18℃,相对湿度95%100%,空气流速0.2-0.3m/s;
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3.鱼类的冻结与冻藏工艺及控制

①畜肉采用空气、金属平板或低温液体冻结法完成;
②鱼的冻藏期与鱼的脂肪含量有很大关系,多脂鱼-18仅 能贮藏2-3个月,一般在-29以下;少脂鱼在-18仅能贮 藏4个月,一般贮藏-23—18;部分肌肉红色的冻藏温 度 低于-30.

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? 多脂鱼

大马哈鱼

鲭鱼
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鲱鱼

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? 少脂鱼

鳕鱼

比目鱼 绿鳕 鲈鱼

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六、食品的解冻
解冻是冻制食品消费前或进一步加工前必经的步骤。 冻制食品的解冻就是使食品内冰晶体状态的水分转化为 液态,同时恢复食品原有状态和特性的工艺过程。可视 为冻结的逆过程。 解冻时必须尽最大努力恢复加工时必要的品质,使品 质的变化或数量上的损耗都减少到最小的程度。

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1、解冻过程
解冻时,首先是冻制品表层的冰融解成水,随着解 冻的进行,融解逐渐向内部延伸,由于导热系数冰是水 的4倍,因此,解冻的速度随着解冻的进行而逐渐下降, 解冻所用时间就比冻结时间长。

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2、食品的解冻方法
空气解冻法:经济,不用消耗能源,但是解冻缓慢,易受空气 中微生物的污染。 水解冻:将冷冻品浸在水中解冻,可以避免质量损失,但食品 中的可溶性物质易流失,吸水后会膨胀,解冻水中的微生物污 染。 真空水蒸气凝结解冻:亦称真空解冻。 电解冻: 微波解冻等。
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3、食品在解冻过程中的质量变化
(1)汁液流失 汁液是由于在冻结过程中,冰晶对组织造成的机械损 伤。冰晶体在融化后,水分未能被组织细胞重新吸收而造 成的。 (2) 解冻时汁液流失的影响因素 ①冻结速度:缓慢冻结,大冰晶体会对细胞组织造成机械 损伤,解冻时水分未能被组织细胞重新吸收,因此,流失 较大。
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②冻藏的温度:较低的温度下冻藏食品,冰晶体生长速度 较慢,能形成较小冰晶体,因此在解冻时,汁液流失少。 ③生鲜食品的PH:蛋白质对水的亲和力与PH有关,等电 点时,蛋白胶体的稳定性差,对水的亲和力最弱,如果解 冻时生鲜食品的PH正好处于蛋白质等电点,汁液流失大。

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④解冻速度对食品品质的影响 缓慢解冻汁液流失较少,但由于较长时间停留在最大解冻 温区,容易引起蛋白质变性和淀粉老化,不利于组织细胞 对水分的吸收;同时氧化反应、酶促反应和微生物活动的 时间长,又会造成食品品质的下降。 快速解冻则可以迅速通过蛋白质变性和淀粉老化的温度带, 从而减少蛋白质变性和淀粉老化;解冻和烹调同时进行, 可以有效防止汁液流失;利用微波解冻可以使食品内外同 时受热,汁液流失也较少;微生物活动等其他反应的时间 能有效缩短。
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一般情况,小包装食品、冻结前经过热烫的食品、经过热 加工处理的一些食品、淀粉含量高的食品,多用快速解冻 法;而较厚的畜肉,大中型鱼类用低温慢速解冻。

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