于海洋-第八章果蔬速冻制品加工技术

SKD型平板冻结器（1-2吨）
1）钢带冻结器： 适用于未包装的鱼片、咖啡提取物、熟 土豆泥、汉堡牛排、各种调味汁和蔬菜泥。因 为产品只是一面接触金属表面，食品层应当薄 一些，常控制在20~25 mm。喷淋盐水（氯化钙 或丙二醇）的温度通常为-35~-40℃，冻结时 间约为30 min。 钢带冻结器的主要优点：连续运行；便于 清洗和保持卫生；能分段控制温度（如对于咖 啡提取物）；干耗较少。
（二）冻结温度曲线与冻结率
1.冻结温度曲线：食品在冻结过程中，温度逐渐下降，食
品温度与冻结时间关系的曲线。
分为三个阶段：初阶段、中阶段和终阶段。
冻结点：冰晶开始出现的温度 。食品冻结的实质是其中 水分的冻结，食品中的水分并非纯水。果蔬活组织的冰点温度 低于死组织。 过冷现象：
A
最大冰晶生成区
B
S
第八章 果蔬速冻制品加工技术
一 、概述 二、速冻原理 三、速冻工艺 四、案例 五、速冻产品的质量控制
一、概述
历史发展
自1834年英国发明冷冻机以来，速冻技术发展很快。1948— 1953年美国系统地研究了速冻食品，提出了著名的T、T、T概念。 速冻食品已经成为当今世界上发展最快的食品工业之一。 目前世界速冻食品总产量超过6000万吨，品种3500种左右。
（三）冷冻量的要求
1.产品完成冷冻过程三个阶段： (1)产品由初温降到冰点温度释放的热量：产品在冰点以上 的比热×产品的重量×降温的度数(由初温到冰点的度数)。 (2)由液态变为固态冰时释放的热量：产品的潜热×产品的
重量。
(3)产品由冰点温度降到冷藏温度时释放的热量：冻结产品 的比热×产品的重量×降温度数。
冰点温度 /℃ -0.9 -1.1 -1.1 -1.1 -1.7 -1.9 -1.5 -1.2 -2.2
苹果 梨 杏 桃 李 酸樱桃 葡萄 草莓 甜橙
番茄 圆葱 豌豆 花椰菜 马铃薯 甘薯 青椒 黄瓜 芦笋
表 3-8 一些食品的冻结率（%）
温度/C -1 食品 肉类，禽类 鱼类 蛋类，菜类 乳 西红柿 苹果,梨,土豆 大豆，萝卜 橙,柠檬,葡萄 葱，豌豆 樱桃 0-25 0-45 60 45 30 0 0 0 10 0 -2 52-60 0-68 78 68 60 0 28 0 50 0 -3 67-73 32-77 84.5 77 70 32 50 20 65 0 -4 72-77 45-82 81 82 76 45 58 32 71 20 -5 75-80 84 89 84 80 53 64.5 41 75 32 -6 77-82 85 90.5 85.5 82 58 68 48 77 40 -7 79-84 87 91.5 87 84 62 71 54 79 47 -8 80-85 89 92 88.5 85.5 65 73 58.5 80.5 52 -9 81-86 90 93 89.5 87 68 75 62.5 82 55.5 -10 82-87 91 94 90.5 88 70 77 69 83.5 58 -12.5 -15 85-89 92 94.5 92 89 74 80.5 72 86 63 87-90 93 95 93.5 90 78 83 75 87.5 67 -18 89-91 95 95.5 95 91 80 84 76 89 71
2）平板冻结器：广泛用于形状为扁平状且厚度 也有限制的小包装水产品和肉类制品。 3）圆筒冻结器：通常用于冻结液体食品，产品 在圆筒的内表面或外表面冻结，并被连续地刮 除，因而具有强烈的热交换和很高的冻结速度 。
冷冻速度对产品质量的影响
冷冻速度
国际制冷学会的冻结速度定义：食品表面与中心点间的 最短距离，与食品表面达到0℃后至食品中心温度降到比食品 冻结点低10℃所需时间之比。 例如：食品中心与表面的最短 距离为10 cm，食品冻结点为-2℃，其中心降到比冻结点低
10℃即-12℃时所需时间为15 h，其冻结速度为V=10/15=0.67
2.维持冷藏库低温贮存需要消除的热量:包括墙壁、地面 和库顶的漏热，例如墙壁漏热的计算如下： 墙壁漏热量＝(导热系数×24×外壁的面积×冷库内外温 差)十绝热材料的厚度
3.其他热源：包括电灯、马达和操作人员等工作时释放
的热量。 上述三部分热源资料是食品冷冻设计时需要的基本参考
资料，在实际应用时，将上述总热量增加10％比较妥当。
速冻
细胞内外的水同时结冰，形成多、均匀的晶核，形成的冰晶体 细小，数目多，分布广，对细胞组织结构影响很小。解冻后， 果蔬色、香、味和质地能较好保持。
冻结速度与冰晶
冻结速度快，食品组织内冰层推进速度大于水移动速度，
冰晶的分布接近天然食品中液态水的分布情况，冰晶数量极多，
呈针状结晶体。 冻结速度慢，细胞外溶液浓度较低，冰晶首先 在细胞外产生，而此时细胞内的水分是液相。在蒸汽压差作用 下，细胞内的水向细胞外移动，形成较大的冰晶，且分布不均 匀。除蒸汽压差外，因蛋白质变性，其持水能力降低，细胞膜
挑拣 清洗分级
去皮、去筋、切分
漂烫
冷却沥水
预冷 速冻
检查包装 冷藏
采收预冷
水果速冻加工工艺流程
清洗 分级
去皮、除核、切分
护色
冷却沥水
预冷 速冻
检查包装 冷藏
第三节 果蔬的速冻方法及设备
要求
使果品中心的温度快速 达到-18℃为止
一、直接冻结方法及设备 浸渍冻结法 浸渍冻结法：将果蔬浸在液体冷却剂中冻结的方法。
SFD流态化速冻装臵
③ 悬浮式（≥6~8米/秒） 单体速冻（individual quick frozen） 简称IQF
隧道式宽网带单体速冻机
单螺旋速冻机
螺旋速冻机
SLD型流态化速冻装置（0.5-4吨）
4. 接触冻结装臵 产品与金属表面接触进 行热交换，金属表面则 由制冷剂的蒸发或载冷 剂的吸热来进行冷却。 冻结方式与吹风冻结相 比有两个优点：传热效 果好；不需配臵风机。 但这种方式不适用于不 规则形状产品的冻结。 按照结构形式，金属表 面接触冻结装臵可分为 三种主要类型：带式， 板式和筒式。
2.当1kg物质上升或下降温度1℃时，吸收或放出的热量，称
为该物质的比热容。水是4.184kJ/(kg.℃)，冰2.09kJ/(kg.℃)， 冰是水的1/2。水的导热系数是2.09kJ/(m.h.℃)，冰是 8.368kJ/(m.h.℃)，冰的导热系数是水的4倍。在冻结时，解冻时 速度不一样。 3.水结成冰后，冰的体积比水增大约9％。
cm/h。
冷冻速度对产品质量的影响
冷冻速度
以时间划分
食品中心温度从-1℃降到-5℃所需时间在30分钟内为快速冻 结，超过这个时间为慢速冻结。
以距离划分
单位时间内5℃的冰层从食品表面伸向内部的距离，每小时大于等于5厘米 为快速冻结，小于5厘米为慢速冻结。
冷冻速度对产品质量的影响
缓冻
细胞间隙的水先结冰，形成少量晶核，并不断吸收胞内水分增 大，形成冰晶体，使细胞壁破裂，原生质脱水，无机盐浓度增 加，蛋白质变性，细胞死亡。解冻后，果蔬质地变坏。风味消 失。
冻结速度与冰晶分布的关系
缩短冻结时间应从这三方面加以考虑： （1）减小食品厚度；
（2）增大放热系数（采用强制循环，液体介质等）
（3）降低冷冻温度。
第二节 果蔬加工速冻技术
修 整 护 色 清洗、去皮 切分、修整 分级
驱虫
热烫 护色 包装 速冻 入库冷藏 成品
原料选择
硬化
采收预冷
蔬菜速冻加工工艺流程
冻结点
C
一般是－18 ～－5 ℃
D
最大冰晶生成带（Zone of maximum ice crystal formation） ：在从－1 ℃降至 －5℃时，近80%的水分可冻 结成冰的温度范围。研究表明，应以最快的速度通过最大冰晶 生成带。 速冻形成的冰结晶多且细小均匀，水分从细胞内向细 胞外的转移少，不至于对细胞造成机械损伤。
液体冷却剂主要是CaCl2、NaCl溶液、冰和盐混合的液 体和酒精等. 如：22.4%盐水：冰点为-21.2 ℃
喷淋式冻结法 液氮喷淋超低温冻结法-液氮喷淋冻结式速冻器 液态二氧化碳喷淋冻结法-液态二氧化碳喷淋冻结式速冻器 -196 ℃ 液氮喷淋法超低温冻结特点
三、速冻设备
（一）间接冻结装臵
粪 便 指 示 剂 微 生物
表 3-1：部分微生物生长和产生毒素的最低温度 生长 产毒素 10.0 10.0 肉毒杆菌 10.0 10.0 肉毒杆菌 --10.0 肉毒杆菌 3.0 3.0 肉毒杆菌 1520 --梭状荚膜产气杆菌 6.7 6.7 金黄色葡萄球菌 6.7 沙门氏杆菌 不产外毒素 3~5 埃希氏大肠杆菌 不产外毒素 0 产气杆菌 不产外毒素 3~5 大肠杆菌类 不产外毒素 0 肠球菌 不产外毒素
二、速冻原理
01
冷冻对微生物和酶的影响
02
冰晶的形成过程
03
冷冻速度微生物的影响
冷冻温度：低温对微生物有抑止或致死作用。尤其是-1～-5℃ （最大冰晶形成带），致死率最高。在-18 ℃几乎能阻止所有 的微生物。 冻藏时间：越长，微生物死亡越多。 交替冻融：微生物死亡越快。
的透水性增强而使水分转移作用加强，从而产生更多更大的冰
晶大颗粒。
表 3-9 冻结速度与冰晶的关系 0~-5℃通 过时间 5 s 1.5 min 10 min 90 min 冰晶体 位臵 细胞内 细胞内 细胞内 细胞外 形状 针状 杆状 柱状 块粒状 直径× 长度(μ) 1~5× 5~10 5~20× 20~500 50~100× >100 50~200× >200 数量 极多 多 少 少 冰层推进速度 I 与 水移动速度 W I>>W I>W I<W I<<W
2.冻结率：冻结终了时食品内水分的冻结量（%）。一般要 求把食品中90％的水分冻结才能达到目的。 温度－60℃左右， 食品内水分全部冻结。 在－18~ －30℃时，食品中绝大部分水
分已冻结，能够达到冻藏的要求。低温冷库的贮藏温度一般为
－18℃~ －25℃。
表 种类
几种果蔬的冰点温度 种
类
冰点温度 /℃ 最高 最低 -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
冰晶的形成过程
冰晶开始出现的温度即是冻结点（冰点），结冰包括晶核的形成和 冰晶体的增长两个过程。 晶核的形成是极少一部分的水分子有规则的结合在一起，即结晶的 核心，晶核是在过冷条件下出现的。冰晶体的增长是其周围的水有 次序地不断结合到晶核上，形成大的冰晶体。
（一）冷冻时水的物理特性 1.水的冻结包括两个过程：降温和结晶。
对酶的影响
温度每下降10℃，酶的活性就减少1/2～1/3，但低温不能完 全抑止酶的活性。
微生物按生长温度分类 最低温度 ℃ -7~5 嗜冷 微生物 10~15 嗜温 微生物 30~45 嗜热 微生物
最适温度 ℃ 15~20 30~40 50~65
最高温度 ℃ 25~30 40~50 75~80
食 物 中 毒 性 微 生物
含静止空气冻结、送风冻结、强风 冻结、接触冻结等 1. 低温静臵空气冻结装臵 果蔬类冻结需10小时以上。 如低温冷冻库。
2. 送风冻结装臵（1-2米/秒） 增大风速，可提高冻结速度。 1.5米/秒，冻结速度提高1倍； 3.0米/秒，提高3倍； 5.0米/秒，提高4倍。
3. 强风冻结装臵（3~5 米/秒） ① 隧道式 ② 传送带式 单向直走式，螺旋带式。
处理后，采用快速冻结的方法使之冻结，并在适宜低温下（18～－20℃）进行贮存；冷冻食品又称冻结食品，是冻结后在 低于冻结点的温度保藏的食品；冷却食品不需要冻结，是将食 品的温度降到接近冻结点，并在此温度下保藏的食品。
品种
速冻蔬菜较多. 有食用菌类、豆类、 果菜类等.其中以青刀豆、荷兰 豆、毛豆、蚕豆为主的豆类蔬菜是我国出口速冻蔬菜的主要品种。 速冻水果主要品种有苹果、 梨、 草莓、 香蕉、桃 、猕猴桃 、西 瓜 、菠萝等。
现状
我国1965年开始生产速冻蔬菜，1973年开始有速冻水果生产 的研究。 我国速冻食品无论是数量上还是品种上都远不能满足市场需 要。我国速冻食品的加工技术和国外差距仍较大，产品的保质 期较短，前处理技术和解冻技术比较落后，冷藏链不够健全。
速冻食品（Quick-frozen foods）：是指将食品原料经预