食品冷冻保藏技术

食品的冷却和冷藏


冷却：将食品或食品原料从天然的常温或高温 状态，经过一定的工艺处理降低到适合后续加 工或者贮藏的温度。 冷藏：是将食品温度降低到接近冰点而不冻结 的一种食品保藏方法。冷藏温度一般为-1～ 8℃，而4～8℃则为常用的冷藏温度。此冷藏 温度的冷库通常称为高温库。 冷却是食品加工的基本过程，是冷藏前的必经 阶段
2、降温速度 冻结前，降温越快，微生物的死亡率越大， 协调一致性未能迅速调整。 冻结时，缓冻将导致大量微生物死亡（形
成量少粒大的冰晶体，破坏微生物细胞，使蛋 白质变性），而速冻则相反（因为食品在对微 生物威胁最大的温度范围内停留时间较短，故 死亡率较低）。
3、结合状态和过冷状态 急速冷却时，如果水分能迅速转化成过冷状 态，避免结晶形成固态玻璃体，就有可能避免 因介质内水分结冰所遭受的破坏作用。 微生物细胞内原生质含有大量结合水分时，介 质极易进入过冷状态，不再形成冰晶体，有利 于保持细胞内胶体稳定性。



故降温就能减缓微生物生长和繁殖的速度。 温度降低到最低生长点时，它们就停止生长并出现 死亡。 据微生物的适宜生长温度范围可将微生物分为三大 类，嗜热菌、嗜温菌和嗜冷菌。 在低温贮藏的实际应用中，嗜温菌、嗜冷菌是最主 要的。




对于引起食品腐败和食物致毒的嗜温菌，在低 于3 ℃情况下即不产生毒素，个别菌种例外。 对于嗜冷菌，一般在－10～－12 ℃时停止生长。 酵母与霉菌的生长受温度影响情况与细菌相似。 最低生长温度：细菌为－5～－10 ℃ ；酵母为 －10～－12 ℃ ；霉菌为－15～－18 ℃ 。 －12 ℃以下即可长期贮藏冻结食品。 在实际工作中，不能指望利用冻结低温对污染 食品进行杀菌。
第一节 食品冷冻保藏的基本原理 一、低温对反应速度的影响
反应速率随温度的变化可用温度系数Q10表示：
Q10= Kθ+10/Kθ
式中：Kθ－温度θ时的反应速度
Kθ+10－温度为（θ+10℃）时的反应速
度


温度系数Q10表示温度每升高10℃时反 应速度所增加的倍数。 低温保藏的目的是抑制反应速度，所以 温度商数越高，低温保藏的效果就越显 著。
本章的主要内容及重点：
食品低温保藏的基本原理 食品的冷藏 食品的冻藏
—— 低温保藏原理以及不同低温条件下影响食 品贮藏的主要因素 —— 不同食品原料在冷藏过程中的控制方法和 特点，冷藏对食品品质的影响 —— 冻结过程及其规律、冻结速度和解冻速度 对冻藏食品品质的影响，冰结晶与食品品质的 关系，冻结和冻藏所引起的食品品质的变化

三、食品冷藏时的变化


食品在冷却冷藏时，由于植物性食品、动物性 食品及加工制品的性质不同，组成成分不同， 所以发生的变化也不一样。 其变化程度与冷却方法、冷却温度、食品的种 类、成分等都有关。


所有变化除了肉类在冷却储藏过程中的 成熟作用外，其他均会使食品的品质下 降。 当然采取一定的措施可以减缓变化速度。 比如采用合适的包装，对易于变化的新 鲜果蔬及新鲜鱼肉类制品采用冷藏结合 气调储藏等。
1.水分蒸发



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。 因此根据各自水分蒸发特性，控制其适 宜的湿度和低温条件
表4-4 水果蔬菜的水分蒸发特性
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 肪对微生物则有保护作用。
5、贮存期 低温贮藏时微生物一般随贮存期的增长 而减少；但贮藏温度越低，减少量越少， 有时甚至没减少。 贮藏初期微生物减少量最大，其后死亡 率下降。
三、低温对酶的影响




低温降低了生物化学反应的速度，但并未 使酶的活性消失。 某些脂酶甚至在－29oC时还能起催化作用， 产生游离脂肪酸。 对于某些冷冻食品，必要时插在冷却前进 行预煮处理，使食品中的酶钝化。 低温可抑制酶的活性，但不使其钝化。故 冻制品解冻后酶将重新活跃，使食品变质。

食品冷冻保藏就是利用低温以控制 微生物生长繁殖和酶活动的一种方法。
食品的低温处理与保藏：

冷藏制品（0℃--8℃） 冻藏制品 （<-1℃）
冷冻保藏的优越性： 与罐藏比，不经高温处理保持着食品原有品质； 与干藏比，具有较好的复原性； 与化学保藏比，食品内无任何残留添加剂； 与生物化学法比，较多地保留了食品的固有成 分。 冷冻保藏能最大程度地保持食品的新鲜度、营 养价值和原有风味。 结论：冷冻保藏是对食品品质影响最小的，安 全性高的保藏方法。



温度视食品的具体要求而定 相对湿度因种类、是否有包装而异 在食品无包装的情况下，因为存在干耗问题， 空气的相对湿度应当尽可能高。 风速一般1.5~5.0m/s。 空气冷却法中的热交换速率是随着风速的提 高而增加的，但动力消耗也与风速成正比， 所以高风速所需要的动力明显增加。虽然产 品表面传热系数只与风速成正比，但厚的产 品因为有较高的占控制地位的内部热阻，所 以冷却时单纯强调提高风速未见得能奏效， 故一般风速不大于2-3米/秒。
水分蒸发特性 A型(蒸发量小) B型(蒸发量中等) C型(蒸发量大) 水果蔬菜的种类 苹果、橘子、柿子、梨、西瓜、葡萄(欧洲 种)、马铃薯、洋葱 白桃、李子、无花果、番茄、甜瓜、莴苣、 萝卜 樱桃、杨梅、龙须菜、葡萄(美国种)、叶菜 类、蘑菇
表4-5 冷却及贮藏中食肉胴体的干耗
时间 12小时 24小时 36小时 48小时 8天 14天 牛(%) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 小牛(%) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.6 羊(%) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.5 5.0 猪(%) 1.0 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0
2、长期处于低温中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 后形成了多少能适应低温的菌种所得的 结果。
这种微生物对低温的适应性可以从微生 物生长时出现的滞后期缩短的情况加以判断。
（二）低温导致微生物活力减弱和死亡的原因


微生物的生长繁殖是酶活动下物质代谢 的结果。因此温度下降，酶活性随之下 降，物质代谢减缓，微生物的生长繁殖 就随之减慢。 在正常情况下，微生物细胞内总生化变 化是相互协调一致的。但降温时，由于 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，影响了微 生物的生活机能。

温度越低和贮藏期越长的规律并不是对所有原 料都适用。
有些原料会产生生理性伤害，如马铃薯、香蕉、黄瓜 等。

由于冷冻或冷藏不能破坏酶的活性，冻制品解 冻后酶将重新活跃，使食品变质。
有些速冻制品为了将冷冻、冻藏和解冻过程中食品内 不良变化降低到最低限度，会采用先预煮，破坏酶 活性，然后再冻制。
第二节
3、冷藏工艺条件：

贮藏温度（环境温度和食品温度）
贮藏温度是冷藏工艺中最重要的因素。 食品的贮藏期是贮藏温度的函数，在保证食 品不至于冻结的情况下，冷藏温度越接近冻 结温度则储藏期越长。 冷藏室的温度必须严格控制。任何温度变化 都有可能对食品造成不良后果。


空气相对湿度
冷藏室内空气中水分含量对食品的耐藏性有 直接的影响。 冷藏时适宜的湿度。
二、影响冷藏效果的因素
1.影响新鲜制品冷藏效果的因素 食品原料的种类、生长环境 制品收获后的状况 运输、储藏及零售时的温度、湿度状况 冷却方法及冷藏工艺条件（贮藏温度、 空气相对湿度、空气流速）
2.影响加工制品冷藏效果的因素 制品的种类及冷却方法 加工时微生物去除的程度及酶失活的程度 加工及包装时的卫生控制状况 包装的阻隔能力 运输、储藏及零售时的温度状况 冷藏条件（贮藏温度、相对湿度、流速）
（三）影响微生物低温致死的因素
1、温度 冰点以上：微生物仍然具有一定的生长 繁殖能力，虽然只有部分能适应低温的 微生物和嗜冷菌逐渐增长，但最后也会 导致食品变质（这就是冷藏食品不能久存的 原因）。


稍低于微生物生长温度或冻结温度时对微生物 的威胁性最大。一般为-12～-2℃，尤其-5～2℃（冻结温度），微生物的活动会受到抑制 或几乎全部死亡。 当温度急剧下降到-20～-30℃时，此时微生 物的死亡速度缓慢，所有生化变化和胶体变性 几乎完全处于停顿状态.以致微生物细胞能在 较长时间内保持生命力
2.冷害


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，失去平 衡，称为冷害。 冷害的各种现象，最明显的症状是在表皮出现 软化斑点和心部变色，像鸭梨的黑心病，马铃 薯的发甜现象都是低温伤害。 表4-6列举的是 一些果、蔬冷害的界限温度与症状。
4.真空冷却
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真空冷却的依据是水在低压下蒸发时要吸取汽化潜热 （约2520kJ/kg），并以水蒸汽状态，按质量传递方 式转移此热量的，所蒸发的水可以是食品本身的水分， 或者是事先加进去的。 汽化要求使水沸腾。因为在常压下水的沸点是100℃， 低的沸腾温度只有用抽真空的办法才能取得。 这种方法主要用于叶类蔬菜和蘑菇。消毒牛奶和烹调 后的土豆丁的瞬间冷却也要靠真空冷却。 这种方法是目前所有冷却方法中最迅速的。


食品冷却的速度取决于食品的种类和大 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。 食品冷却时的用冰量可以根据食品放热 量进行推算。食品的原始温度、气候状 况、运输距离、冷却方法，以及对食品 质量的要求等在确定用冰量时都是必须 考虑的因素。
2. 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。 在应用空气冷却时，主要 的空气参数是温度、速度和相对湿度。
二、低温对微生物的影响 任何微生物都有一定正常生长和 繁殖的温度范围。温度越低，它们 的活动能力也越弱。


温度下降，酶活性随之下降，物质代谢减缓， 微生物的生长繁殖就随之减慢。 由于各种生化反应的温度系数不同，降温破 坏了原来的协调一致性，影响微生物的生活 机能。
（一）低温与微生物的关系
1、任何微生物都有一定的正常生长和繁殖的温 度范围。温度越低，它们的活动能力也越弱。

冷藏与冻藏的差别：



冷藏 —— 保藏温度高于冰点，在 16~-2 oC 之间。 主要用于贮藏水果、蔬菜、禽蛋类食品，或短 期贮藏畜、禽、肉、鱼等。 冻藏——在保藏温度下，食品处于冻结状态， -18oC或更低。 差别：微生物具有不同的活性。 大多数食品腐败菌在10oC以上生长旺盛，但有 些微生物在 0 oC 以下仍能生长，只要体系中有 非冻结水。

对于大多数食品来说，冷藏并不能像罐 藏、脱水或者冻藏那样能阻止食品腐败 变质，而只能减缓食品的变质速度，它 实际上是一种效果比较弱的保藏技术。
一、冷却方法





接触冰冷却法 空气冷却法 水冷法 真空冷却法
人们根据食品的种类及冷却要求的不 同，选择其适用的冷却方法。
1.接触冰冷却



这种冷却效果是靠冰的融解潜热（约 334720 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。 这种方法经常用于冷却鱼、叶类蔬菜和 一些水果，也用于一些食品如午餐肉的 加工。



空气冷却一般适合于冷却果蔬、肉及其 制品、蛋品、脂肪、乳制品、冷饮半制 品及糖果等。 为了抑制霉菌，必要时冷却前或冷却时 可在设施中进行果蔬烟熏。 冷空气降温方法
机械制冷 冰冷

3. 水冷法




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。 冷水冷却比空气冷却有一些重要的优点，如避免干耗， 冷却速度快得多，需要的空间减少，对于某些产品， 成品质量较好。 但是大多数产品不允许用冷水冷却，因为外观会受到 损害，同时冷却以后难以储藏。 冷水冷却通常用于禽类、鱼类、某些水果和蔬菜。 冷却水中的微生物可以通过加杀菌剂如含氧化合物的 方法进行控制。