2016食品保藏原理（高教版）讲义：4.3食品的冻结

《食品保藏原理》参考讲义
第四章食品的低温保藏
3 食品的冻结
定义:冻结是将食品的温度降低到食品的冻结点以下的某一预定温度,是食品中的大部分水分冻结成冰晶体的过程.
3.1食品的冻结过程
指食品物料降温到完全冻结的整个过程
3.1.1.食品的冰点食品中的水分开始结冰的温度即为食品的冰点。

冻结率:指的是食品冻结过程中,在某一温度时食品中的水分转化成冰晶体的量,与在同一温度时食品内所含水分和冰晶的总量之比.
最大冰晶生成区:大部分食品在-1~-5℃温度范围内几乎80%的水分结成冰,此温度范围称为最大冰晶生成区.
3.1.2.冻结过程与冻结曲线
冰晶形成的条件:
过冷:当液体温度降到冻结点时，液相与结晶相处于平衡状态，为了使液相形成结晶相，必须使温度低于冰点，造成过冷。

因此，过冷现象是水中发生冰结晶的先决条件。

形成晶核:当液体处于过冷状态由于某种刺激作用而产生结晶中心。

将冻结过程中食品温度随时间的变化关系在坐标图中表示出来，就得到冻结曲线。

3.2冻结速度与冻结时间
3.2.1冻结速度
所谓冻结速度，是指食品内某个点的温度下降的速度或食品内某种温度的冰锋向内扩展的速度。

冻结速度有三种常用的表示方法，它们是：
（1）以通过最大冰晶生成带的时间来表示：凡在30min以内通过-1～5℃的温度带，谓之快速冻结，而超过30分钟时则谓之缓慢冻结。

(2）Plank表示法：即单位时间内-5℃之冰锋向内部推进的距离。

有三种情形：当冻结速度在(5～20)cm／h时，称为快速冻结；当冻结速度在(1～5)cm／h时，为中速冻结；当冻结速度在(0.1～1)cm ／h时，为缓慢冻结。

冻结速度与冰晶分布之关系
冻结速度与冰晶状态的关系
所谓冰晶的状态是指在冻结过程中所形成的冰晶的大小、数量及形状等。

冻结速度越快，则形成的冰晶数量越多，体积越细小，形状越趋向杆状和针伏；而冻结度越慢，则形成的冰晶的体积越粗大，数量越少，形状越趋向棒状和块状。

冻结速度对食品质量的影响
冻结速度与冻结食品质量之间的关系还应考虑到以下几个方面：
(1)对于大多数食品，冻结速度在某一范围内的快慢并不会使食品的质量产生太大的差异。

冻结速度对食品质量的影响依种类而异。

(2) 对于体积大的食品，要使它们以均匀的速度进行冻结，现行的冻结方法是办不到的。

(3) 影响冰晶状态的因素，除冻结速度外，还有原料的新鲜度、生理状态、添加盐类或糖类等辅助处理等等。

(4) 通过最大冰晶生成带的时间来判断冻结速度的快慢，有时是不妥当的。

(5) 冰晶的状态是不稳定的，在冻藏过程中经常发生冰晶生长和重结晶现象。

3.2．2食品的冻结时间
食品的冷冻时间就是指完成“个预定的冷冻过程所需要的时间，也称有效冷冻时间。

缩短冻结时间的有效办法：
（1）减少冻结食品的厚度
（2）增大表面传热温差
（3）增大表面对流换热系数
3.2．3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
1/机械性损伤:…….
2/细胞的溃界解:…….
3/气体膨胀:……..
（2）化学变化
1/蛋白质冻结变性
定义：含蛋白质的食品如动物肉类、鱼贝类等在冻结贮藏后，其所含蛋白质的.ATPase活性减小，肌动球蛋白的溶解性下降，此即所谓的蛋白质冻结变性。

影响蛋白质冻结变性的因素
蛋白质的冻结变性受到诸多因素的影响，如冻结及冻藏温度、共存盐类、脂肪氧化及食品的种类等。

a．冻结及冻藏温度影响
冻结及冻藏温度是影响蛋白质冻结变性的主要因素。

冻藏温度越高，蛋白质越易变性，在接近食品冰点的温度下冻藏时，变性程度最大。

b．盐类、糖类和磷酸盐类的影响
实验表明Ｃa２＋，Ｍg２＋等盐类可促进蛋白质的变性，而磷酸盐、甘油、糖类等可减轻蛋白质的变性。

c．脂肪的影响
蛋白质的冻结变性与分解产生的脂肪酸之间有一定的关系。

除上述影响因素外，食品冻结前的鲜度也是影响蛋白质冻结变性的重要因素。

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防止蛋白质冻结变性的方法
快速冻结、低温贮藏均可有效地防止蛋白质变性。

在冻结前添加
糖类，磷酸盐类，山梨醇，谷氨氨酸、天冬氨酸等氨基酸，柠檬酸等有机酸，氧化三甲胺等物质，均可防止或减轻蛋白质的冻结变性。

2/脂肪的酸败
定义：是食品脂肪的氧化过程，是引起食品发粘、风味劣化等变质现象的主要原因。

脂肪酸败与油烧的防止方法
防止脂肪酸败与油烧的最有效的方法是真空包装或采用充入惰性气体的包装。

采用充入惰性气体包装时，如充入的惰性气体是Ｎ2，则需置换包装中95％以上的空气；如充入ＣＯ２，则需达到75％的置换率。

另外，包冰衣，使用ＴＢＨＱ， dl-a-生育酚等抗氧化剂处理等方法，也能有效地控制脂肪的酸败和油烧。

肉类的变色
肉类在冻藏过程中，其色泽会发生从紫红色一亮红色一褐色的变化。

这是由于肌红蛋白和血红蛋白被氧化，生成了变性肌红蛋白和变性血红蛋白所致。

虾类的黑变
虾类在冷藏过程中，在其头部、胸甲、尾节等处会逐渐出现黑点甚至黑斑，此即所谓的黑变。

黑变的原因是酪氨酸酶或酚酶将酪氨酸氧化成类黑精。

采用真空包装或采用含抗氧化剂的水包冰衣也是防止虾类黑变的常用方法。

3.4食品常用的冻结方法
3.4.1吹风冻结装置
吹风冻结装置包括:隧道式冻结装置、传送带式冻结装置、螺旋带式冻结装置和流态化式冻结装置.
特点：装置占地面积小，设备体积小，仅一般输送带传送的面积的25%，功效高，工人在常温下操作，干耗少，冻品干耗比一般冻结装置减少50%，。

但它在少量、间隙地生产时耗电大，成本高。

（4）流态化冻结装置
3.3.2平板冻结装置
工作原理：是将食品放在各层金属平板之间，并借助油压系统使平板与食品紧密接触，此空心金属平板的通道内流动着低温工质（氨、氟利昂或盐水），由于金属平板有良好的导热性能，被夹紧的食品可被迅速冻结。

类型：卧式平板冻结装置、立式平板冻结装置
3.3.3低温液体冻结装置
常用的低温液体有：氯化钠、甘油、丙二醇溶液。

3.3.4超低温液体冻结装置
液氮冻结装置结构简单，使用寿命长，可实现超快速冻结，而且食品几乎不发生干耗，不发生氧化变色，很适宜于冻结个体小的食品，但成本高。