第六章 冻结食品

七、冷冻食品工业现状 世界冷冻食品工业目前正处在一个持续增长时期，冷冻食 品工业已成为食品工业中最具活力的一部分
美国的冷冻食品中，冷冻蔬菜与预制冷冻食品(包括冻结浓 缩果汁)的增长较快。 1972年以后美国冷冻食品产值的增长比其产量的增长快得 多，这可能是由于不断发展的预制冷冻食品(包括冻结浓缩果 汁)的附加值较高，加上通货膨胀的影响所致。
近年来的科学研究发现，当食品的温度以足够快的速度下降到足够的低温 时，冻结食品就会以玻璃态形式存在。 优点： 食品质量在贮藏期内会因各种化学变化而逐渐下降。但当食品转化成玻璃态 时，粘度变得非常大，食品中的所有化学变化大幅度减慢，从而使食品能保 持极高的质量。
缺点： 长期以玻璃态温度贮藏食品的电耗很大
D、食品内如尚有未冻结核心或部分冻结区存在，就极易出现 色泽、质地和其他性质方面的变质现象。残留水中高浓度的 溶液是造成部分冻结食品变质的主要原因。例如，冬季在室 外缓冻牛乳时，因冰晶体的形成而增浓的无机盐类就足以促 使蛋白质变性并使脂肪乳化液遭到破坏，遂会有凝乳和脂肪 粒出现，同时还会引起变味。浓缩导致的危害多种多样，举 例如下：
e、冻结食品长期冻藏时，包装材料不宜透光。 f、由于冻制食品常在容器内解冻，包装材料不应透水，以避免 解冻时漏水。 g、方便食品发展后，某些冻制食品边解冻边煮熟，为此包装 材料还需要具有耐热性。 h、食品包装必须美观、有吸引力、便于使用、成本低廉，经 久耐用，便于机械化处理。 现在常用的冻制品包装材料有木箱、木桶、金属罐、铝 箔、蜡纸、硬纸盒、玻璃纸、聚乙烯以及其他塑料等。木箱 和木桶常用于装半成品，成品常常用不透蒸汽的包装材料作 为内包装，在它的外表面再涂上塑料层以提高不透蒸汽的性 能。再装入作为外包装的纸盒内。塑料袋除采用单层聚乙烯 制成外，还可根据不同要求采用不同塑料或金属薄膜制成的 复合薄膜袋。
二、冻结前食品物料的前处理
任何冻制食品最后的品质及其贮藏性决定于下列各种因素： 冻制用原料的成分和性质 选用适宜于冻制的品种、应在成熟度最高时采收、采收后应速冻 冻制用原料的严格选用、处理和加工 处理和加工果蔬需要进行预煮，破坏酶活力（青刀豆1—1.5分钟， 而甜玉米则需要11分钟 ） 水果不宜采用预煮的方法来破坏酶的活力，因为这会破坏新鲜水果 原有的品质。冻制水果极易褐变，在冻制水果中常加有浸没水果为 度的低浓度糖浆，有时还另外添加柠檬酸、抗坏血酸和二氧化硫等 添加剂以延缓氧化作用。 肉制品一般在冻制前不需特殊加工处理，我国大部分冻肉都是在屠 宰清理后直接预冷，冻制而成。国外，为了适应他们烹调特点和口 味的要求，牛肉一般须先冷藏进行酶嫩化处理。不过，如果冷藏期 超过6，7天以上，这就会对冻肉制品在冷藏时的耐贮藏性发生影 响。 冻结方法 速冻与缓冻优劣对比（见下页） 贮藏情况
四、食品冻结冻藏过程冻结时间的计算 概括地说，影响冷冻时间的
冻结部分 冻结时间：冻结区从 0增至L/2所需要的时 间，所以冻结速率的 限制因素是热量从食 品未冻结层向冷冻介 质传递，关键因素是 冷冻食品的热导率和 冷冻介质之间的对流 传热系数。 TS TM 非冻结部分 因素有： 1、冷冻食品的热导率 （κ） 2、食品表面与冷冻介质 间的对流传热系数 （h） 3、食品与冷冻介质的传 热面积（A），受 食品几何形状的影 响。 4、冷冻介质的温度（T Ｍ） 5、食品的大小，定义为 图中的厚度（Ｌ）
第六章
冻结和冷冻食品的贮藏
食品冻藏 1、定义：采用缓冻或速冻方法先将食品冻结，而后 再在能保持食品冻结状态的温度下贮藏的方法。 2、温度范围：-12℃～-23℃ 3、原理：低温抑制变质反应，抑制微生物生长繁殖 4、优点： a、保持新鲜状态、使用方便（效果最好） b、货架期长 局限性： a、冰晶形成 b、评估成本因素
e、如果让食品微小范围内的溶质的浓度增加，这就会引起它邻近 的组织脱水。 为此，处在各细胞间隙内的水分形成冰晶体时， 冰晶体附近的溶质就会因聚积而浓度增加，这样在高浓度造成的 渗透压的影响下，细胞内水分就会经细胞膜向外扩散，以降低冰 晶体周围的溶质浓度，从而引起周围组织脱水。解冻后这种转移 水分难以全部复原，组织也难以恢复原有的饱满度。
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计算公式：
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普兰克方程
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五、冻结对食品品质的影响
A、冻结时食品容积的变化 用硬质容器装食品时必须为冻结时容积的增加留有余地。 B、冻结对溶液内溶质重新分布的影响 溶剂 一个实验： 两瓶加有颜料的水各自放进空气和盐水中冻结。前者冻 结需时72小时，而后者仅需3小时。在所得的冻块中，颜色 的分布情况也各不相同，缓冻的冰块中外层几乎无色，愈近 溶质 中心，色泽愈浓。速冻的冰块中，外层呈淡色，而颜色差的 梯度就不及缓冻的那么悬殊。这就说明水溶液冻结时，冻结 速度愈快，冻结溶液内溶质的分布往往愈趋均匀。 现象分析讲解：
速冻食品的质量高于缓冻食品，主要优点： 1、形成的冰晶体颗粒小，对细胞的破坏性也比较小 2、冻结时间愈短，允许盐分扩散和分离出水分以形成纯冰的 时间也随之缩短 3、将食品温度迅速降低到微生物生长活动温度以下，就能及 时的阻止冻结时食品的分解。
三、食品的冷冻方式的种类： 间接接触冷冻方式： A、柜式冷冻系统 B、隔板式冷冻系统 C、间接接触鼓风式冷冻系统 D、表面刮板式连续冷冻系统 直接接触冷却方式： A、鼓风式直接接触冷却系统 B、连续螺旋式传送冷却系统 C、连续流化床冷冻系统 D、连续浸没式冷冻系统 E、连续式低温冷冻系统
a、溶液中若有溶质结晶或沉淀，如冰激凌冻结时就会因乳糠的浓度增加而 结晶，那么其质地就会出现沙粒感。 b、在高浓度的溶液中若仍有溶质未沉淀出来，蛋白质就会因盐析而变性。 有些溶质属酸性，浓缩后就会使PH值下降到蛋白质的等电点（溶解度最低 点）以下，并导致蛋白质凝固。 c、胶体悬浮液中阴、阳离子处在微妙的平衡状态中，其中有些离子还是维 护悬浮液中胶质体的重要离子。如这些离子的浓度增加或沉淀，就会对 它的平衡产生干扰作用。 d、水分形成冰晶体时溶液内的气体的浓度也同时增加，导致气体过饱和， 最后则从溶液中挤出。
改进措施：
如果能培育出玻璃态转化温度相对较高的品种，就可以达到既能保持食 品的高品质，又可以减少电耗的目的。
3、今后世界冷冻食品技术的发展方向可能是： 1)玻璃态转变的原理在冷冻食品的加工与贮藏中的应用； 2)进一步改进冷冻装置的传导 3)采用基因工程改造食品原料，尤其是具有特殊风味与色 泽的蔬菜。再进一步，得到的新品种与超低温保藏系统相 结合，以防止其在冻结过程中有质量变化； 4)从材料科学视角，更好地理解食品感官性状的由来； 5)应用更先进的在线测量过程控制技术(如核磁共振图象)， 测量冷冻食品中的冰晶含量； 6)应用其他有潜力的方法(如无菌加工与包装系统)，对冷却 食品进行加工与气调包装，以获得在非冻结状态下稳定的 食品； 7)计算机技术在冷冻食品科学与工程方面的进一步应用。
这这种变化规律在工业上 冻结面位移速度V1 常被用于浓缩果汁一类的 液态食品，可是从果汁中 也很难分离出纯水，因而 浓缩过程中果汁损耗量就 比较大。
溶质扩散速度V2
C、冰晶体对食品的危害性
当温度降低到冻结点时 胶质状原生质
冻结过程中冻结速度愈缓慢，水分重新分布愈益显著。细胞内大量水分向 细胞间隙外逸，细胞内的浓度也因此而增加，其冻结点则愈益下降，于是水分 外逸量又会再次增加，正是这样，细胞与细胞间隙内的冰晶体颗粒就愈长愈大， 破坏了食品组织，失去了复原性。 冻结过程中食品冻结速度愈快，水分重新分布的现象也就愈不显著。这是 因为速冻时组织内的热量迅速向外扩散，以至肌纤维和细胞内的温度能迅速下 降到这样的程度，即那些尚存在于纤维或细胞内的水分或汁液，特别是那些尚 处于原来状态的水分全部形成了冰晶体，因此所形成的冰晶体既小且多，分布 也比较均匀，有可能在最大程度下保证了它的可逆性和冻制食品的质量。
低共熔点：降温过程中，食品组织内溶液浓度增加到一定的浓度后不再改变（即不再有 冰晶体析出），水和它的盐类共同结晶并凝结成固体时的温度。 降至过冷温度（禽、肉、鱼为—4℃~—5℃，牛奶—5~—6℃，蛋类—11℃~—13℃ ） 形成稳定性晶核 温度回升 水分冻结量愈益增多 冻结点不断下降 溶液浓度递增到所要求浓度时才会在共熔点凝结固化（NaCl：水=23:77 T为-21 ℃ ） 食品的共熔点大约为-55 ℃ ~-65 ℃，冷藏温度仅为-18 ℃ -4 ℃时，冻结水分达到70%，牛肉已经冻结—— -9 ℃，还有3%水分未冻结
六、冻结食品的包装
a、未包装食品在冻结和冻藏时会严重失水。 b、未包装食品在冻藏室内贮藏时容易氧化和遭受空气中微生 物的污染。 c、为预防脱水氧化，包装材料的不渗透性应达到100%的程度， 食品包装时应力求密实，尽可能将包装内空气排除干净。如果包 装内有空气，它的绝热作用会降低冻结速度，并增加冻制成本。 d、大多数食品冻结时，体积会膨胀，有些可增长到原容积的 10%，因而冻结食品所用的包装材料的质地应坚实，但又要有一 定程度的柔软性，而且包装容积应留有余地。
一、食品冻结过程的基本规律
过冷状态：温度虽已下降到冰点以下但尚未发生相变 过冷温度：降温过程中开始形成稳定性晶核时的温度或在 开始回升的最低温度 讲解水的冻结曲线图：
水分子运动减缓 内部结构趋向于形成近似结晶体 温度降低或振动 冰晶体转化放出潜能 温度回升到冰点 水分全部冻结温度下降
讲解食品的冻结曲线图：（以牛肉为例）
这些国家的冷冻食品人均消费量均呈上升趋势，其中美国 的起点较高，丹麦的增幅最大。
七、冷冻食品的未来发展趋势
近几年来．围绕着冷冻食品这一主题，欧洲一些国家从专门的用于冷冻 的食品品种的研制，到对食品的前处理及冷冻设备的改进；从冷冻食品内部 晶核的形成，到晶粒在冷冻存放中的变化规律进行了一系列研究，并取得了 长足的发展。 1、 新的食品原料 冷冻由于冰晶的形成和成长，导致某些食品内在结构的破坏，以及 解冻之后滴液造成的营养素损失。要开发冷冻用的品种，生产者在选 种时，除要着眼于诸如抗病、同时成熟、适于机械收割等因素外，还 要具有“抗冻一解冻”的特性，如抗滴液损失、颜色和风味的改变。 2、 玻璃态介绍：