食品的冻结与冻藏课件

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日本人有吃生鱼片的习惯。在荷兰，人们也 常生吃鲱鱼。为了杀死鱼肉中寄生虫的幼虫．荷兰 以法律的形式规定。用于生吃的鱼．厂商须履行在 -20℃条件下冻结24h的义务。
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国际冷冻协会（IIR）建议为防止微 生物繁殖，冻结食品必须在一12℃以下贮 藏。为防止酶及物理变化，冻结食品的品 温必须低于一18℃。
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第三阶段是残留的水分继续结冰。
已成冰的部分进一步降温至冻结终温。 水变成冰后其比热下降，冰进一步降温 的显热减小。但因还有残留水分结冰放 出冻结潜热，所以峰温没有第一阶 段．曲线也不及第一阶段那样陡。
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（一）冻结速率的表示法
冻结速率可用食品热中心温度下 降的速率或冰锋前进的速率表示。
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（四）干耗
食品冻结过程中，因食品中的水分从表面蒸发， 造成食品的质量减少，俗称“干耗”。干耗不仅会 造成企业很大的经济损失，还给冻品的品质和外观 带来影响。例如日宰 2 000头猪的肉联厂。干耗以 2%或3%计算，年损失 600多吨肉，相当于 15000 头猪。
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2.导热率
构成食品主要物质的热导率如表3-2所示。水 的热导率为0.6W／（m·℃），冰的热导率为 2.21W／（m·℃），约为水热导率的4倍。其他成 分的热导率基本上是一定的，但因为水在食品中 的含量很高，当温度下降，食品中的水分开始结 冰的同时，热导率就变大（参见表3－2），食品 的冻结速度加快。
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第2节 食品冻结过程中的冻结水量和冰结晶
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食品的冰点
食品降温时开始析出冰结晶时的温度称为食
品的冰点温度。食品中的水分不是纯水，是含有 机物质和无机物质的溶液，这些物质包括盐类、 糖类、酸类及水溶性蛋白质、维生素和微量气体 等。根据拉乌尔定律，食品的温度要降至 0℃以下 才产生冰晶，此冰晶开始出现的温度即食品的冻 结点。由于食品的种类、动物类死后条件等不同， 各种食品的冻结点也不相同。一般食品冰点的温 度范围为-0.5—-2 ℃。
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例如某食品的表面与温度中心点间最短距离为 10cm；食品的冻结点为-2℃。食品冻结过程中温度中 心点降至比冻结点低10℃（即-12℃）所需时问为15h， 其冻结速度为：
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冻结速度与食品质量的关系
一、冻结速度与冰晶分布的关系
1、冻结速度快 组织内冰面推进速度大于水移动速度，冰晶
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一般来说，如果食品原料新鲜，冻结速度快， 冻藏温度低且波动小，冷藏期短，则解冻时流失 液少。若水分含量多，流失液亦多、如鱼和肉比。 鱼的含水量高故流失液亦多。叶菜类和豆类相比， 叶菜类流失液多。经冻结前处理如加盐、糖、磷 酸盐时流失液少。食品原料切得越细小，流失液 亦越多。
《食品冷加工工艺》
主讲教师
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第3章 食品的冻结与冻藏
➢第1节 食品的冻结 ➢第2节 食品的冻藏 ➢第3节 食品的冻结方法和冻结装置
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通常，非活体食品的贮藏温度越低，其贮藏
期越长。动物性食品在冻结点以上的冷却状态下， 只能作1～2周的短期贮藏；如果温度降至冻结点以 下，国际上推荐一18℃以下，动物性食品呈冻结状 态，就可作长期贮藏，温度越低，品质保持越好， 实用贮藏期越长。以鳕鱼为例，15℃只可贮藏1天， 0 ℃可贮藏15天，一18 ℃可贮藏6～8个月，一25 ℃ 可贮藏1年。水果、蔬菜等植物性食品也可用冻结的 方法加工成速冻水果、速冻蔬菜．并在一18 ℃以下 的低温下贮藏，其贮藏期可达1年以上。
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食品冻结时．首先是表面水分结冰，然后冰层 逐渐向内部延伸。当内部的水分因冻结而体积膨胀 时，会受到外部冰层的阻碍，产生内压称做冻结膨 胀压．纯理论计算其数值可高达8.7MPa。当外层受 不了这样的内压时就会破裂，逐渐使内压消失。如 采用一196℃的液氮冻结金枪鱼时，由于厚度较大， 冻品会发生龟裂，这就是内压造成的。
公式二
m
1.105 10% 0
1 0.31
lgt[(1tB)]
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食品的冻结曲线和最大冰晶生成带
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食品冻结过程大致可分为三个阶段。第一阶段 是食品从初温降至冻结点，放出的是显热。此热量 与全部放出的热量相比较小，故降温快，曲线较陡、 第二阶段是食品温度达到冻结点后，食品中大部分 水分冻结成冰，水转变成冰过程中放出的相变潜热 通常是显热的50～60倍，食品冻结过程中绝大部分 的热量是在第二阶段放出的，食品降温很慢，曲线 出现平坦段、对于新鲜食品来说，一般温度降至5℃时，已有80％的水分生成冰结晶、通常把食品冻 结点至一5℃的温度区间称为最大冰晶生咸带，即食 品冻结时生成冰结晶最多的温度区间。
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生物和微生物的变化
生物是指小生物，如昆虫、寄生虫之类，经 过冻结都会死亡。由于冻结对肉类所带有的寄生 虫有杀死仆用，有些国家对肉的冻结状态作出规 定，如美国对冻结猪肉杀死肉中旋毛虫的幼虫规 定了温度和时间条件，如表3所示。联合国粮农组 织（FAO）和世界卫生组织（WHO）共同建议， 肉类寄生虫污染不严重时，须在-10℃温度下至少 贮存10天。
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对于畜肉类食品，冻结速率达到2~5 cm/h时， 即获得较好的效果；而对于生禽肉，冻结速率必 需大于10 cm/h ，才能保证有较亮的颜色。
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国际冷冻协会（IIR）C2委员会对食品冻 结速度所作的定义如下：食品表面与温度中
心点间的最短距离与食品表面温度达到0℃后， 食品温度中心点降至比冻结点低10℃所需时 间之比，该比值即食品冻结速度。
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用冰锋前进速率表示
这种表示法最早是德国学者普朗克提出 的，他以-5℃作为结冰锋面，测量从食品表 面向内部移动的速率。并按此速率高低将冻 结分成三类：
1、快速冻结 V≥5~20 cm/h 2、中速冻结 V=1~5 cm/h 3、缓慢冻结 V=0.1~1 cm/h
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第一节食品在冻结时的变化
一、物理变化
（一）体积膨胀、产生内压
水在4C时体积最小，密度最大，为1000kg／ m3。0℃时水结成冰，体积约增加9％，在食品中 体积约增加6%。冰的温度每下降 1 ℃ ，其体积 收缩 0.01％～0.005％、二者相比，膨胀比收缩大 得多，所以含水分多的食品冻结时体积会膨胀。
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变色
食品冻结过程中发生的变色主要是冷冻水产 品的变色．从外观看通常有褐变、黑变、退色等 现象。水产品变色的原因包括自然色泽的分解和 产生新的变色物质二方面。自然色泽的被破坏如 红色鱼皮的退色、冷冻金枪鱼的变色等，产生新 的变色物质如虾类的黑变、鳍鱼肉的褐变等。变 色不但使水产品的外观变差，有时还会产生异味， 影响冻品的质量。
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目前生产中使用的冻结装置的冻结速率大致为：
1.慢冻：在通风房内，对散放大体积材料的冻结。 冻结速率为0.2 cm/h 2.快冻或深冻：在鼓风式或板式冻结装置中冻结零 售包装食品。冻结速率为0.5~3 cm/h ； 3.速冻或单体快速冻结：在流化床上对单数小食品 快冻。冻结速率为5~10cm/h ； 4.超速冻：采用低温液体喷淋或浸没冻结。冻结速 率为10~100 cm/h 。
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结冰率 1. 结冰率的定义
食品处于低于其冰点的某一温度时，食品中结冰 的水分量与食品中全部水量的比值。
2. 结冰率的计算 公式一
m(1tB)10% 0 t
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如某食品的冻结点是-1℃，当温度降 低至-5℃
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分布接近天然食品中液态水的分布情况，冰晶呈 针状，数量多，体积小，对细胞的机械损伤小， 解冻时液汁流失少。
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பைடு நூலகம்
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2、冻结速度慢
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干耗发生的原因
冻结室内的空气未达到饱和状态，其水蒸汽 压小于饱和水蒸气压，而鱼、肉等含水量较高， 其表面层接近饱和水蒸气压，在蒸气压差的作用 下食品表面水分向空气中蒸发。表面层水分蒸发 后内层水分在扩散作用下向表面层移动。由于冻 结室内的空气连续不断地经过蒸发器，空气中的 水蒸气凝结在蒸发器表面，减湿后常处于不饱和 状态，所以冻结过程中的干耗在不断进行。
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食品在冻结过程中所含水分要结冰。鱼、肉、 禽等动物性食品若不经前处理直接冻结，解冻后 的感官品质变化不大，但水果、蔬菜类植物性食 品若不经前处理直接冻结；解冻后的感官品质就 会明显恶化。所以蔬菜冻前须进行烫漂，水果要 进行加糖或糖液等前处理后再冻结、如何把食品 冻结过程中水变成冰结晶及低温造成的影响减小 或抑制到最低限度，是冻结工序中必须考虑的技 术关键。
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食品温度降至冻结点后其内部开始出现 冰晶、随着温度继续降低，食品中水分的冻结 量逐渐增多，但要食品内含有的水分全部冻结， 温度要降至-60℃左右．此温度称为共晶点。要 获得这样低的温度。在技术上和经济上都有难 度，因此目前大多数食品冻结只要求食品中大 部分水分冻结，品温在-18℃以下即达到冻结贮 藏要求。
以往认为这种快速冻结对食品质量影响很小， 特别是果蔬食品。然而，随着冻结食品种类增多和 对冻结食品质量要求的提高，人们发现这种表示方 法对保证有些食品的质量并不充分可靠。主要原因 是有些食品的最大冰晶生成带可延伸至-10℃ ~-15℃； 不能反映食品形态、几何尺寸、包装情况等多种因 素的影响。因此，近几年，人们建议采用冰锋移动 速率表示冻结快慢问题。
1. 比热容
食品的比热容随含水量而异，合水量多的 食品比热容大，含脂肪多的食品比热容小。对一 定含水量的食品，冻结点以上的比热容要比冻结 点以下的大。比热容大的食品在冷却和冻结时需 耍的冷量大，解冻时需要的热量亦多。
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式中，W是食品中水分的含量。该近似计算 式的计算值与实测值有很好的一致性。但在食品 冻结过程中，随着时间的推移，冻结率在不断变 化，会对食品的比热容带来影响、因此需根据食 品的品温求出冻结率，对比热容进行修正。
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蛋白质冻结变性
鱼、肉等动物性食品中，构成肌肉的主要蛋白 质是肌原纤维蛋白质。在冻结过程中，肌原纤维蛋 白质会发生冷冻变性，表现为盐溶性降低、ATP酶 活性减小、盐溶液的粘度降低、蛋白质分子产生凝 集使空间立体结构发生变化等。蛋白质变性后的肌 肉组织．持水力降低、质地变硬、口感变差，作为 食品加工原料时，加工适宜性下降。如用蛋白质冷 冻变性的鱼肉作为加工鱼靡制品的原料，其产品缺 乏弹性。
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用食品热中心降温速率表示
食品热中心即指降温过程中食品内部温度最高 的点。对于成分均匀且几何形状规则的食品，热中 心就是其几何中心。用食品热中心温度从-1℃降至 ℃-5所用时间长短衡量冻结快慢
1、快速冻结 τ< 30Min 2、缓慢冻结 τ> 30Min
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日本为了防止因冻结内压引起冻品表面的龟裂， 采用均温处理的二段冻结方式，先将鱼体降温至中 心温度接近冻结点，取出放入-15℃的空气或盐水中 使鱼体各部位温度趋于均匀，然后再用-40 ℃的氯 化钙盐水浸渍或喷淋冻结至终点，可防止鱼体表面 龟裂现象的发生。
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（二）物理特性的变化
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（三）体液流失
食品经过冻结、解冻后，内部冰晶融化成水， 如不能被组织、细胞吸收回复到原来的状态．这部 分水分就分离出来成为流失液。流失液不仅是水， 还包括溶于水的成分，如蛋白质、盐类、维生素等。 体液流夫使食品的质量减少，营养成分、风味亦受 损失。因此，流失液的产生率成为评定食品质量的 指标之一。