第8章 果蔬速冻

第7章 果蔬速冻
内容重点
速冻原理 速冻对果蔬的影响 速冻工艺 注意：速冻与缓慢冻结的区别
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速冻（quick freezing ）是将新鲜食品处理 后的原料进行深度快速冷冻，要求在-30℃ 以下的条件下，在30min内使产品中心温度 达到-5 ℃以下，并在低温（-18℃以下）条 件下储存。
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第一节 速冻原理
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3.冻结速率
冻结速率（Freezing velocity）是指食品物 料中心温度下降速度或冰锋的前进速度。
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表示冻结速度的方法 时间—温度法
中心温度从 -1 ℃ 降低到-5℃ 单位时间内 -5 ℃ 的冻结层从 食品表面与中心温度点间的 的时间来表示冻结速率。 食品表面伸向内部的距离 冰峰前进速率 最短距离（ δ0）与食品表面 若通过此温度区间的时间 （ cm· h-1） 。 达到 0 ℃后食品中心温度降 少于 30min ，称为快速冻结； v≥ 5-20cm/h 快速冻结 国际冷冻协会定义 至比食品冰点低 10 ℃所需时 大于 30min，称为缓慢冻结。 v=1-5cm/h 中速冻结 间（ τ0）之比，该比值就是 v=0.1-1cm/h 缓慢冻结 冻结速度（v），单位cm· h-1。
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这里还应注意这样一个问题，即：果蔬原 料和微生物在低温下的伤害情况具有同步 性，对原料伤害较小，对微生物伤害亦小。
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微生物的影响还表现在解冻后，解冻后在 室温下恢复了它们的活动条件，就会迅速 败坏。
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第二节 速冻工艺
工艺流程：
原料→选剔→清洗→整理、切分→烫漂→预冷→ 沥干→速冻→金属探测→包装→成品→冻藏
冻结食品在流通中因时间----温度的经 历而引起的品质降低量是累积的，也是 不可逆的，但与所经历的顺序无关。
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在速冻包装上印有出厂日期并无多大意 义，品质在很大程度上取决于经历的温 度及其变化。
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PPP条件 速冻食品早期的质量受PPP条件影响，即： Product：产品原料 Processing：冻结加工 Package：包装 冻结食品的品质= P.P.P条件+ T.T.T条件
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蛋白质溶解性下降 冻结的浓缩效应往往导致大分子胶体的 失稳，蛋白质分子可能会发生凝聚，溶 解性下降，甚至会出现絮凝、变性等。
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④干耗
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三、冷冻对微生物的影响
微生物的生长与活动有适宜的温度范围。当超 过或低于最适温度，它们的活动就逐渐减弱甚 至停止或被杀死。大多数微生物在低于0℃温 度下生长活动可被抑制，一般酵母菌和霉菌比 细菌耐低温能力强。有的在-9.5℃未冻结的基 质中生活。
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3.食品在冻藏过程中的物理和化学变化 ①重结晶（再结晶） 在结晶完成后所发生的任何数目， 异质式再结晶 冻藏过程中食品物料中冰结晶的大 重结晶导致冰晶体体积进一步增大 大小，形状，位向等因素的变化， 共生式再结晶 小、形状、位置等都发生了变化， 总称为重结晶作用 移动式再结晶 冰结晶的数量减少、体积增大。
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二、冻结方法
空气冻结法
静止空气冻结法
搁架式
间接接触冻结法 直接接触冻结法 平板式
卧式、立式 回转式 钢带式
制冷剂接触式 载冷剂接触式
鼓风空气冻结法
隧道式 小推车式、输送带式、吊蓝式 螺旋式
流化床式
斜槽式、一段带式、两段带式、 往复振动式
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（1）空气冻结法（Air freezing） ①静止空气冻结法 在低温冻结室进行， 空气冻结法所用的 冻结室的温度一般在 ②鼓风冻结法 冷冻介质是低温空18～ -40℃。 气，冻结过程中空 常用的冷冻机械有隧道式速冻机和流 冷冻所用的介质也是低温空气，但采 散装的颗粒型物料可以通过流化床实 气可以是静止的， 化床速冻机 用鼓风，使空气强制流动并和食品物 现速冻，冻结时间一般只需几分钟， 也可以是流动的。 料充分接触，增强制冷的效果，达到 也叫单体快速冻结 (Individual quick 快速冻结目的。冻结室内的空气温度 freezing ，IQF） 一般为-29～-46℃，空气的流速在5～ 15m· s-1。
序号 1 2 3 4 5 6 7 冷链环节 生产者的冻结保藏 生产者到批发商的冻结输送 批发商的冻结保藏 批发商到零售商的冻结输送 零售商的冻结保藏 零售商的冻结销售 零售商到消费者的冻结输送 合 计 1天内食品 温度/ 时间 品质的降 /d ℃ 低量 该环节食 品质量降 低量
-30 -18 -22 -14 -20 -12 -6
1.冻结和冻藏对果蔬组织结构的影响
冷冻处理
热冲击伤害
崩解、软化、流汁
①浓缩使蛋白质变性，造成细胞结构破坏 ②细胞膜失去了选择透过功能 ③大冰晶的机械挤压作用
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2.冷冻过程中的物理变化
1.体积的变化 2.机械损伤 3.非溶剂成分浓缩 4.水分的重新分布 组成 冻结会使液态水减 食结 品冰 物导 料致 冻产 结品 时体 冰结 组分的性质 少，非溶剂成分浓 浓缩 → 盐析 → 蛋白质变 晶积的增大。 的 形 成、 体 积的变 缓慢冻结，造成水分迁 度会大大增加，即 性 移 化温度 和物料内部存在的 温产生浓缩现象。 度梯度等会导致产 生机械应力并产生机 械损伤。
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（3）直接接触冻结法 载冷剂： 直接接触冻结法又称为液体冻结法 盐水 （Liquid freezing），它是用制冷剂直 蔗糖溶液 接喷淋或（和）或载冷剂浸泡需冻结的 丙三醇－－水溶液、丙二醇－水溶液 食品物料。
浸渍式冻结（Immersion freezing ）
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（3）直接接触冻结法 制冷剂： 液氮：-196 ℃ CO2：-78 ℃ 深低温冻结（Cryogenic freezing ）
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一、冻结前食品物料的前处理 1.一般处理 挑选、清洗、分割、包装等
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2.特殊处理 热烫 加糖 加盐 加抗氧化剂 主要针对水产品和 主要是针对水果。 加入盐分还可减少 通过糖分使水果 加糖也应用于一 主要针对虾、蟹等 肉类，类似于盐腌 。 将水果进行必要的 食品物料和氧的接 中游离水分的含 些蛋品，如蛋黄 水产品。 切分后渗糖。 触，降低氧化作用 。 量降低，减少冻 粉、蛋清粉和全 加入抗氧化剂可减 结时冰结晶的形 蛋粉。 少部分水溶性物质 成；同时还可减 （如酪氨酸）或脂 少食品物料和氧 质的氧化，防止产 的接触，降低氧 品在冻结时的氧化 化作用。 变色、变味。
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三、食品冻结与冻藏工艺及控制 1.冻结速度的选择 ①速冻的优势
未冻结
C.降温迅速，减少微 食品物料迅速从未 A. 冻结时间短，形成 B. 冻结状态转化成冻结 的冰结晶细小而且均 生物活动带来的不良 状态，减少浓缩损害。 影响； ②速度与方法的选择匀
一般认为冻结时食品物料从常 根据食品物料的种类、 温冻至中心温度低于-5℃，果 大小、包装情况等许 蔬类不超过30min，肉食类不 多因素进行选择。 超过6h为速冻。
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四、冻结后的处理 包冰衣（Ice-glazing） 在冻结、冻藏食品 包装（packing） 主要是为了减少食 表面形成一层冰膜， 品物料的氧化、水 可起到包装的作用。 分蒸发和微生物污 若在冰衣糊料中加 染等，通常采用不 入抗氧化剂，可以 透气的包装材料。 加强保藏效果。
95 2 60 3 10 21 1
192
0.001 0.003 0.002 0.016 0.002 0.018 0.036
0.095 0.006 0.12 0.048 0.02 0.378 0.036 0.703<1
根据T.T.T概念，如果在流通中管理不 善，品温高低变动大，就会逐渐失去 它的优秀品质，甚至不能食用。
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②冻干害 又称为冻烧（Freezer burn）、干缩。 由于食品物料表面脱水（升华）形成 多孔干化层，物料表面的水分降到 10～15%以下，使食品物料表面出现 氧化、变色、变味等品质明显降低的 现象。
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③化学变化 冻结过程会发生的蛋白质变性、变色、 变味等。这些变化在冻藏中同样可能出 现，尤其是产品颜色的变化。
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4.冰结率
在一定的温度下，冻结体系 中冰结晶所占总含水量的百 分数。 W=（1-Tf/T）×100% Tf－冰点 T－冻结温度
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5.最大冰晶生成带
冰结晶多发生在-1〜-5℃的范围，此时 有80％水结冰，所以： 通常把-1〜-5℃ 的温度范围，称 为最大冰结晶生 成带。
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二、 食品在冻结、冻藏过程中的变化
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TTT的计算
Ⅰ. 了解冻藏食品物料在不同温度Ti下的品质 保持时间（贮藏期）Di； Ⅱ. 计算在不同温度下食品物料在单位贮藏时 间（如1天）所造成的品质下降程度di＝1/Di；
Ⅲ. 根据冻藏食品物料在冷冻链中不同环节停 留的时间ti，确定冻藏食品物料在冷链各个 环节中的品质变化ti×di； Ⅳ. 确定冻藏食品物料在整个冷链中的品质变 化∑ti×di，∑ti×di ≤1即是允许的贮藏期限。
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TTT计算示例
0 -5 -10 温度/℃ -15 -20 -25 -30 1 2 3 4 5 67
(ti di) 1.352
0.011 0.008 0.0074 0.0036 品质耐性
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0.036 0.018 0.016
-35
-40
0Fra Baidu bibliotek
50
100 时间/d
150
200
TTT曲线图
TTT计算示例
缓发异味
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维生素C残存率（%）
抗坏血酸是果蔬中最重要的维生素，作 100 为研究冷冻果蔬的一个重要营养质量指 -17.8 O C 标。 75
50 25 0 0
-6.7 O C -2.2 O C -12.8 O C
100
200 300 贮藏天数（d）
400
不同贮藏温度冷冻豌豆维生素C的残存率
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蔬菜在冻结前的热烫以及冻结冻藏期间， 由于加热、 H+ 、叶绿素酶、脂肪氧化 酶等的作用，其中存在的叶绿素形成脱 镁叶绿素，由绿色变为灰绿色或绿色减 退。 在烫漂溶液加入碳酸钠等对保持绿色有 一定效果，但有研究表明会降低热钝化 酶效果而需延长热烫时间。
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隧道式鼓风冷冻装置
Convection freezing
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流化冷冻装置（悬浮冻结装置）
Fluidized bed freezing
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螺旋速冻机
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（2）间接接触冻结法
板式冻结法（Multiplate freezing）是最 常见的间接接触冻结法。它采用制冷剂 或低温介质冷却金属板以及和金属板密 切接触的食品物料。
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2. 水的结晶化作用
结晶化作用是由某溶液或某纯液体或蒸气形成 一具有晶体结构团体的过程。 结晶化作用的过程包括晶核生成作用和晶核生 长两个过程。
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晶核生成作用 体系中液体分子聚合成能够独立存在并能使晶 体生长的粒子的过程。形成的粒子就叫做晶核。 晶核生长 晶核生长也就是晶核体积的增大。是结晶化作 用的第二个步骤。
快速冻结 缓慢冻结
不同冻结速率冻结组织中冰结晶的情况
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2.冻藏的温度与冻藏的时间 ①冻藏温度 ②冻藏时间 -18℃：食品冻藏的安 以下：抑制酶活、 -12 与食品物料的种类、冻 降低化学反应，更好 全温度，有效地抑制 藏温度有关。 保持食品品质。 微生物的生长繁殖；
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TTT 概念 冷链（1948-1958 Cold chain ）：从冷藏、冷 美国于 年进行了长达 10 冻食品的生产到运输、销售等各个 年的研究。 TTT ：时间 温度 品质耐性（ Time表示相对于品质的允许时间与温度 环节组成的完整的低温物流体系 T.T.T 研究的重要成果是明确了冷 Temperature-Tolerance ） 冻食品的品温必须保持在-18℃以 下的处理标准，在这一温度下，大 部分冷冻食品可以贮藏一年而不失 去其商品价值。
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脂类的氧化和降解 冻藏过程中食品物料中的脂类会发生自 动氧化作用，结果导致食品物料出现油 哈味。此外脂类还会发生降解，游离脂 肪酸的含量会随着冻藏时间的增加而增 加。
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有些无烫漂处理的果蔬在冻结和冻藏期 间，果蔬组织中会累积羰基化合物和乙 醇等，产生挥发性异味。原料中含类脂 物多的食品，由于在氧和脂肪氧化酶的 氧化作用也产生异味。
冷冻是去热的结果。果蔬原料的冷冻过程 是果蔬原料温度迅速降低，并伴随着原料 水分结晶的过程。这个过程主要受环境温 度、原料成分和组织结构影响。
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一、冷冻过程的几个基本概念
1. 过冷却
过冷却：温度低于其 冷冻点（冰点）而不 发生结晶作用的现象 称为过冷却。
过冷点 初 阶 段 中 阶 段 终 阶 段
冻结曲线