第四章食品冷冻

利用低温改善食品品质 利用低温防止微生物繁殖与生长
二、保藏原理 1、低温对反应速度的影响： 温度是物质分子或原子运动能量的度量， 当物质中热量被除去，物质的动能便减少，其 组成物质的分子运动变缓。 由于物质生化和化学反应速度主要取决于 反应物质分子的碰撞速度，因此，反应速度取 决于温度。
温度商Q10：表示温度每升高10 ℃时反应速度 所增加的倍数。 Q10=(Kt+10)/Kt 低温保藏的目的就是抑制反应速度，因此， Q10越高，低温保藏的效果就越好。
三、食品的冷却与冷藏 冷藏是将预冷后的食品在稍高于冰点温度 中储藏的方法，一般温度在-0—8℃，储藏期 一般从几天到数周，耐藏食品可达6-8个月。 冷藏食品是否能成功推向消费者，除了本 身质量之外，最重要的是冷藏链是否完善。
1.食品的冷却： 1)冷却目的：快速排出食品内部的热量，及时抑 制食品内的生化反应速度和微生物的繁殖活动， 保持食品的良好品质及新鲜度，延长食品的储 藏期。 2）方法：冷风冷却、冷水冷却、接触冰冷却、 真空冷却等。
3.低温对酶活性的影响 大多数酶的适应温度在30-40℃，高温使 酶蛋白变性、酶钝化，低温只能抑制没得活性， 但不能钝化。 低温对酶并不完全抑制，只是进行的非常 缓慢而已。 由于冷冻或冷藏不能破坏酶活性，冻制品 在解冻后酶将重新活跃，从而使食品变质。一 次，在冷冻或冷藏前一般采取预煮的方法破坏 酶活性，然后再冻制。

3）食品冷却时的冷耗量： 定义：冷却过程中食品的散热量称之为冷耗量 表示方法：Q=mc(T初-T终) Q:冷耗量；m：被冷却食品的质量；c：冻结点 以上食品的比热容；T初：冷却开始时食品的 初温；T终：冷却完成时食品的终温。
热源引起额外的冷耗量： 食品的内热源：生化反应。与冷却速度有关，冷 去速度快，由于内热源引起的冷耗量就小，一 般速冻比缓冻冷耗量可减少10-15%。公式见 课本138页公式4-4. 呼吸热。与其他新陈代谢活动一 样，随温度下降而减少，一般预冷可以加以控 制。公式检课本139页公式4-5.
（2）低温导致微生物活力减弱或死亡的原因 温度下降，酶活性降低，微生物体内物质代谢 过程中各种生化反应减缓，微生物的生长繁殖 减慢。 温度降低，由于微生物体内各种生化反应的温 度系数不同，破坏了各种反应原来的协调一致 性，从而影响了微生物的生活机能。温度降的 越低，失调程度越大，最终微生物的生活机能 受到抑制甚至完全停止。
3）.影响微生物低温致死的因素： （1）温度的高低： 冰点以上，微生物仍然具有一定的生长繁殖能力， 最终也会导致食品的腐败变质。 稍低于微生物最低生长温度对微生物的威胁最大， 一般-8—-12 ℃，尤其是-2— -5 ℃，此时微 生物的活动会受到抑制或几乎全部死亡。
温度冷却到-20— -25 ℃，微生物细胞内所有酶 反应几乎全部停止，延缓了细胞内胶质体的变 性，因而此时微生物的死亡缓慢。 当温度降到-20— -30 ℃时，微生物细胞内所有 的生化反应和胶体变性几乎全部处于停止状态， 以至于微生物细胞能在较长时间内保持其生命 力。
（4）脂类的变化： 主要会发生油脂的水解，脂肪的氧化、聚 合等现象，造成食品出现风味变差，味道恶化， 出现变色、酸败、发粘等现象。这种现象人们 称之为“油烧”。

鱼类： 一般采用水冷却、冰直接接触冷却，层冰层鱼冷 却法、海水冷却等。 工艺条件是：水或冰的温度-1— -2℃，水流速 度<0.5m/s,时间几分钟到几十分钟不等。 其他类： 奶：冷媒可用冷水、冰水、盐水 蛋类：可采用空气冷却法，温度一般低于蛋体23℃，每隔1-2h降1℃，直至蛋体降到1-3℃.
而速冻时通过最大冰晶生成区的时间短， 冰晶体量多而小，对微生物细胞的机械破坏作 用小，同时温度迅速降低到-18 ℃以下，能延 缓胶质体的变性，所以微生物的死亡率降低。 一般情况下，食品速冻过程中微生物的死亡率 仅为原来菌的50%。
（3）结合水分和过冷状态 急速冻结时，水分如果进入过冷状态，会 形成玻璃体，使微生物避免了冰晶体的破坏作 用，使微生物的稳定性提高。 结合水分含量越高，越容易进入过冷状态。


温度下降，微生物细胞内原生质粘度增加，胶 体吸水性下降，蛋白质分散度发生改变，导致 不可逆的蛋白质变性凝固，从而破坏微生物物 质代谢的正常进行，对细胞造成严重损害。 冷冻时介质中的冰晶体的形成会促使细胞内原 生质或胶体脱水，溶质浓度增加，促使蛋白质 变性。同时冰晶体的形成还会使细胞受到机械 性破坏。

接触冰冷却： 这是一种常见的简易冷却方法，冷却效 果是靠冰融解吸收的潜热，融冰和食品直接接 触就直接从食品中吸取热量。用并直接接触不 但可以有较高的冷却速度，还可以保持食品表 面的湿润度。 适用于冷却鱼、叶类蔬菜和一些水果。
冷却速度取决于食品的种类、大小、冷却 前食品的原始温度、冰块和食品的比例以及冰 块的大小等。 有的也可以使用干冰，即固态CO2， -78.5℃，是水冰的1.5倍，升华成CO2无污染， 无残留，且常压下即可汽化，效果好于水冰。

5）影响冷藏的因素： （1）冷藏的工艺条件： 冷藏温度： 空气相对湿度 空气流速
（2）食品本身的因素： 食品原料的种类、生长环境、不同的部位 制品收获后的状况，如是否受到机械损伤或微 生物污染、成熟度如何等 运输、储藏及零售时的温度、相对湿度状况等 （3）冷却方法
6）食品冷藏时的变化： （1）水分蒸发：食品在冷却时，温度下降，汁 液浓度增加，表面水分蒸发导致食品出现干燥 现象。 由于食品中水分减少造成质量的损失的 现象称为干耗。会导致水食品表面失去新鲜饱 满的外观。


大多数反应的Q10在2和3之间。如Q10为2.5， 温度从30降到20 ℃，反应速度可降低6.25倍。 但Q10是有变化的，当冷却或冻结的温度接近食 品的冻结点时，Q10值会大大增加，即达到2-16， 甚至更大，这取决于产品的性质、温度的范围 和质量变化的类型等等。
2、低温对微生物的影响： （1）低温与微生物的关系 任何微生物都有一定的正常生长温度范围。 温度越低，它们的活动能力也越弱，所以 降低温度就能减缓微生物的生长和繁殖的速度。 当温度低于最低生长温度，他们就停止生长甚 至出现死亡。
空气的相对湿度： 过高：会有水分冷凝在食品表面，导致发霉、腐 烂； 过低：食品中水分会迅速蒸发，导致物料萎缩、 变形。 一般水果控制在85-90%，绿叶蔬菜90-95%，坚 果类<70%.

空气流速：一般控制在1.5-5m/s 过大：导致环境的相对湿度过低，物料表面水分 散失快，食品干缩现象严重。 过小：导致环境的相对湿度过高。
低温储藏的实际应用中嗜温菌、嗜冷菌是 主要的。大多数食物的致毒性菌和粪便污染性 菌都属于嗜温菌。 通常食物致毒菌在温度低于5 ℃的环境中 即不易生长也不产毒，但是毒素一旦产生后， 是不能用降低温度来使之失去活性的。 在冷藏期间繁殖的微生物大多属于嗜冷菌。

长期处于低温下的微生物能产生新的适应性 这是长期低温培育中自然选育后形成的结 果。因此，低温只是阻止微生物的繁殖，不能 彻底消灭微生物，一旦温度升高，微生物的繁 殖也逐渐恢复。 冻结或冰冻介质最容易促使微生物死亡， 主要因为冰晶体对微生物的破坏作用。
第四章 食品冷冻
一、概述： 1）定义：是指食品被冷却或冻结，通过降低温 度改变食品的特性，从而达到加工或贮藏的目 的的过程。 2）类型： 冷藏：-1—8 ℃ 冷冻：-30℃以下冻结，-18℃以下储藏
3）一般工艺： 食品物料—前处理—冷却或冻结—冷藏或冻藏— 回热或解冻 4）低温处理的目的： 利用低温达到某种加工效果 利用低温导致食品物料物理化学特性发生变化 而优化加工工艺条件
（2）降温速度 食品在冻结前，降温速度越快，微生物死亡率越 大。这是因为在迅速降温过程中，微生物细胞 新陈代谢原来的协调性遭到破坏所致。 食品冻结后，缓冻可导致微生物大量死亡，而速 冻则相反。原因是缓冻最大冰晶生成区的时间 长，量少粒大的冰晶体对微生物细胞产生机械 破坏作用，还促进了蛋白质的变性，使微生物 死亡率增加。

其他热源：如包装容器的显热、冷藏库中的电器 等的散热量、透过墙和地面以及屋顶等的热损 耗、操作人员的散热等等。 因此，一般冷耗量需要增加5-10%，作为 安全系数。
4）食品的冷藏工艺和控制： （1）冷藏条件和控制要素： 冷藏温度：不仅指冷库内空气的温度，更重要 的是食品物料的温度，一般植物性食品要求高 于动物性食品。 更重要的是控制温度的变化，大型冷库热 容量大，受外界影响小，温度较好控制。
特点：避免干耗、冷去速度快、需要空间小、成 品质良好；外观会受到损害，冷却后难以储藏。 适用于禽类、鱼类和某些水果蔬菜。 也可以采用盐水、海水进行冷却，冷却水 中还可以添加一些杀菌剂进行防腐处理。
真空冷却： 依据水在低压下蒸发吸收汽化潜热，并 以水蒸气状态按质量传递方式转移热量，所蒸 发的水分可以使食品本身的水分，或者是事先 加进去的水分。一般压力要求低于0.5kPa,冷 却时间仅需10min，主要适用于叶类蔬菜和蘑 菇。 特点：冷去速度快，但投资大，操作成本高。
（3）生化作用： 果蔬在收获后仍有生命活动，一般在采 收时尚未成熟，在收获后有后熟过程，体内成 分页不断发生变化，如淀粉和糖的比例、糖酸 比、果胶物质的变化、Vc的减少，还有色、 香、味的变化等等。
肉类在屠宰后主要发生成熟作用。肉类在 刚屠宰后是柔软的，持水性很高，但放置一段 时间后肉质变粗硬，持水性页大大下降，继续 放置，粗硬的肉质会又变的柔软，持水性也恢 复，称为肉的成熟。

（2）食品物料的冷藏工艺和技术条件： 果蔬类：方法：空气冷却、水冷却和真空冷却 工艺条件：0.5m/s，0-3℃，613-666Pa 采用气调与冷藏结合，可抑制物料的呼吸， 延长储存期。
肉类：采用分为一段冷却法和二段冷却方法 一段：空气温度0℃，流速0.5-1.5m/s，RH90-98%， 物料中心温度<4℃，时间不超过24h。 二段：空气温度-10— -15℃，流速1.5-3.0m/s，时 间2-4h，物料表面温度达到0— -2℃，内部温度 达到16-25℃；第二阶段。空气温度0— -2℃，流 速0.1m/s，时间10-16h，最终食品温度达到<4℃. 特点：干耗小，微生物繁殖和生化反应容易控制， 应用广泛。

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空气冷却： 降温后用冷空气作为冷却介质来维持冷藏 库的低温，在食品冷藏过程中冷空气以自然对 流或强制对流的方式与食品进行热交换，来保 持食品低温水平的方法。 冷却效果主要取决于空气的温度、相对湿 度和空气的流速等。一般空气温度不低于冻结 温度，流速保持在1.5-5m/s。

水冷却： 是指用大容量水泵将机械制冷或冰块降温 后的水喷淋在食品上进行冷却的方法。水温应 尽可能维持在0℃左右，这是能否有效利用设 备和获得冷却效果的关键。
当干耗大于5%，果蔬就会出现明显的凋 萎现象。同时肉类食品也由于干耗是肉的表面 收缩、硬化，形成干燥皮膜，肉色也有不变化。 控制措施：控制适宜的相对湿度和低温条件； 控制食品与介质的温差、空气介质 的湿度与流速。
（2）冷害： 定义：当储藏温度低于某一温度界限时，果蔬 产品的正常生理机能受到障碍，失去平衡的现 象，称为冷害。 症状：组织内部变褐和干缩；外部出现凹陷斑 纹，有的出现水渍状板块；果蔬不能正常成熟， 并产生异味。见课本145页表4-20. 最早出现的品种有香蕉、黄瓜和茄子一般需要 10-14天。
（4）介质： 高水分和低PH值的介质会加速微生物的 死亡，而糖、盐、蛋白质、胶体、脂肪对微生 物有保护作用。
（5）贮藏期： 低温贮藏时微生物一般会随贮藏期的增加而减少。 但储藏温度越低，减少量越少，有时甚至没有 较少。初期减少量大，一般储藏一年后微生物 死亡数达到原始菌数的60-90%。 （6）交替冻结和解冻 理论上讲交替冻结和解冻会加速微生物的死亡， 但实际效果并不明显。