食品冷冻冷藏论文

食品冷冻冷藏原理及设备

摘要:对食品的冷冻、冷藏可实现食品的低成本、长时间、高品质的保存，是目前最普遍采用的食品贮藏方法。通过抑制微生物及酶类的活动和降低食品基质中的活性，来防止食品腐败变质，保持食品的新鲜度和营养价值。目前对市场食品冷冻冷藏的场所多为大型冷藏库、冷冻库，一般家庭用多为冰箱，实现市场与用户的高效、高品质的联系有赖于冷藏链的建设。

关键词：食品冷冻、冷藏，冷藏库，冷藏技术，玻璃化保藏，冷藏链

中图分类号:TS205文献标识码：A

0 引言

近年来,随着人们对生活水平质量要求的提高,冷冻冷藏食品在食品市场中所占有的比例越来越大。虽然冷冻冷藏是保持食品品质较好的方法之一,但冷藏冷冻方法选用不当就达不到我们要求的食品保存时间和品质保证，这就要求我们对食品冷冻原理及各种冷冻冷藏技术有所了解。

1 食品冷冻冷藏库的分类及特点

食品冷藏库可分为以下几种类型：

L级保鲜库主要用于储藏果蔬、蛋类、药材、保鲜干燥等；

D级冷藏库主要用于储藏肉类、水产品及适合该温度范围的产品；

J级低温库主要用于储藏雪糕、冰淇淋、低温食品及医疗用品等

速冻库主要用于速冻食品及工业等特殊用途。

1.1 保鲜库

保鲜库的温度一般在（+2 ℃～+5 ℃）,主要用于果蔬、乳品、鲜蛋、鲜肉等的保鲜，使食品保持较低的温度，而温度一般又不低于0℃。食品低温贮藏并非温度越低越好，也并非任意低温条件下所有食品都能取得良好的贮藏效果。食品在保鲜库内贮存一般不影响其内部组织，保鲜能使食品保持原有的风味和新鲜程度，同时大家也不应追求过低的贮藏温度，温度的降低将直接带来设备初投资和运行费用的增加。保鲜贮藏是抑制微生物和酶的活性，延长水果蔬菜长存期的一种贮藏方式。保鲜是现代水果蔬菜低温保鲜的主要方式。水果蔬菜的保鲜温度范围为0℃～15℃，保鲜贮藏可以降低病源菌的发生率和果实的腐烂率，还可以减缓果品的呼吸代谢过程,从而达到阻止衰败，延长贮藏期的目的。

保鲜库特点：

1、完美的原装制冷机组，高效节能、品质卓越；

2、高效的吊顶蒸发器；

3、先进的微电脑控制系统和先进的控制方法（负压停车）；

4、优质的双面彩钢聚苯冷库板，占地面积小、保温性能好。

1.2 冷藏库

冷藏库的温度一般为（ -15 ℃～ -18 ℃）冷藏库，是在把不同温度的冷却食品和冻结食品在不同温度的冷藏库内作短期或长期的储存。主要适用于肉类、水产等食品贮存。一般来说冷藏是将有此类需求的食品，为了保持它要求的温度保质储存。因为，温度降至 -15 ℃ 以下，食品冻结率较高，微生物和酶类基本上停止活动、生长，氧化作用也非常缓慢。所以食品可以贮存较长时间，并有较好的冷藏质量。此外，冷藏食品还要求库内温度要相对稳定，温度过大的波动将会引起食物的腐败变质。

冷藏库特色，聚苯库体：就是库体为聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）为夹心，以涂塑钢板等金属材料为面层，将材料优越的保温隔热性能和良好的机械强度结合在一起。具有拼装方式简便快捷，保温隔热年限长，维护简单，费用低以及高强质轻等特点，是冷库保温库体选择的最佳材料之一。

1.3 速冻库

所谓快速冻结，是指食品迅速通过其最大冰晶生成区，当平均温度达到-18℃时而迅速冻结的方法。食品在冻结过程中会发生各种各样的变化，如物理变化（体积、导热性、比热、干耗变化等）、化学变化（蛋白质变性、色变等）、细胞组织变化以及生物和微生物的变化等。快速冻结食品的特点是最大限度地保持了食品原有的营养价值和色香味。也就是说，在冻结过程中必须保证使食品所发生的上述各种变化达到最大的可逆性。大多数食品在温度降低到-1℃时开始冻结，在-1℃～-5℃之间大部分冰晶生成，这个阶段叫做最高冰结晶生成阶段。快速冻结可以使此阶段的冻结时间大大缩短，可以以最快速度排除这部分热量，这对提高速冻食品的质量具有重要作用。

速冻库具有如下优点：

（1）避免在细胞之间生成大的冰晶体；

（2）减少细胞内水份外析，解冻时汁液流失少；

（3）细胞组织内部浓缩溶质和食品组织，胶体以及各种成分相互接触的时间显著缩短，浓缩的危害性下降到最低程度；

（4）将食品迅速降低到微生物生长活动温度之下，有利地抵制微生物的增长及其生化反应；

（5）食品在冻结设备中停留时间短，有利于提高设备的利用率和连续性生产。

2 食品冷冻冷藏技术

2.1 食品冷冻冷藏技术浅析

冻结食品的玻璃化保藏是近十年来在国外发展起来的一门新的学科。它以美国食品科学家Levince和Slade提出的“食品聚合物科学”理论为核心内容。该理论认为，任何食品处于玻璃态时，一切会导致其品质劣化的变化均停止或减缓，可借此有效地提高保藏食品的品质及稳定性，其原因是：在此状态下，分子热运动能量很低，只有较小的运动单元，如侧基、支链和链节能够运动，而分子链和链段均处于被冻结状态，在此情况下,物质的自由体积分数仅为0.02~0.113，分子流动阻力较大，从而使体系具有较大的黏度(约为1014Pa·s)，以致整个体系中的分子扩散速率很小。发生玻璃化转变时的温度称为玻璃化转变温度Tg′，它是控制食品质量和稳定性的关键。

食品冷冻是一项复杂的物理加工技术。从物理学角度，传热过程是影响食品质量的主要因素，但同时也不能忽视冷链流通中的微生物作用和各种生化反应。理解这些平行且相互联系的过程对于冷冻过程的控制和最优化是非常有必要的。

冷冻过程的强化是改善冷冻食品品质的主要因素，以此可以达到缩短加工周期和优化产品质量的目的。在冷冻产品与冷却介质间，传热系数是影响强化冷冻的主要因素之一冷冻时间的预测对食品冷冻加工的设计至关重要，因为食品材料的冷冻时间决定了食品在冷冻设备内的保留时间和工厂的加工产量。预测模型也有助于建立冷冻条件的变化对冷冻时间影响的关系，还可以确立加工因素与产品的特性的关系。

1941 年 Plank 最早对无限大平板状食品模型的冻结时间进行了理论分析。在进行理论分析时，作了以下假设：

①被冻结食品的初始温度均匀一致，并且冷却介质的温度不变

②食品内的传热以导热为主，食品表面的放热系数均匀一致且为常量；

③冻结过程中食品的热学物理性质不变；

④食品有一个确定的结冰温度点；

⑤被冻结食品的温度在整个冻结过程均为同一温度，食品的结冰温度；

⑥冻结过程为稳定的传热过程；

⑦食品水分在冻结前全部为液态。

得出的结论是：静止空气冷冻向吹风冷冻的发展虽然提高了冻结速率但直接增加了能耗，而冷冻过程的优化即意味着提高热交换效率和减少能耗。

大量的研究表明可食性膜能够有效地阻止食品的品质损失，延长食品的货架期。可食性膜是指通过包裹、浸渍、涂布、喷洒而覆盖在冷冻食品表面或多组分食品内部界面上的一层以天然可食性物质为原料通过不同分子间相互作用而形成的具有多孔网络结构的保护膜。可食性膜具有以下特点：

①明显的阻水性，可延缓食品中水和油及其它成分的迁移和扩散；

②可选择的透气性和抗渗透能力，阻止食品中风味物质的挥发；

③较好的物理机械性能，可提高食品表面机械强度使其易于加工处理；

④可以作为食品色、香、味、营养强化和抗氧化物质等的载体；