1、第二章第二章 食品的冷冻保藏食品的冷冻保藏参考书目 食品工艺学（上册）食品工艺学（上册）食品工业制冷技术食品工业制冷技术 食品冷冻工艺学食品冷冻工艺学 肉类食品工艺学肉类食品工艺学 水产品冷藏加工水产品冷藏加工 冷藏和冻藏工程技术冷藏和冻藏工程技术 各种食品类、制冷类的期刊各种食品类、制冷类的期刊概述概述 冷冻食品和冷却食品冷冻食品和冷却食品 冷冻和冷却食品的特点冷冻和冷却食品的特点 低温保藏食品的历史低温保藏食品的历史冷冻食品和冷却食品冷冻食品和冷却食品 冷冻食品又称冻结食品，是冻结后在低冷冻食品又称冻结食品，是冻结后在低于冻结点的温度保藏的食品于冻结点的温度保藏的食品 冷却食品不需要冻结，
2、是将食品的温度冷却食品不需要冻结，是将食品的温度降到接近冻结点，并在此温度下保藏的降到接近冻结点，并在此温度下保藏的食品食品 冷冻食品和冷却食品可按原料及消费形冷冻食品和冷却食品可按原料及消费形式分为果蔬类、水产类、肉禽蛋类、调式分为果蔬类、水产类、肉禽蛋类、调理方便食品类这四大类。理方便食品类这四大类。冷冻和冷却食品的特点冷冻和冷却食品的特点 易保藏，广泛用于肉、禽、水产、乳、蛋、易保藏，广泛用于肉、禽、水产、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生产、运输和贮藏蔬菜和水果等易腐食品的生产、运输和贮藏 营养、方便、卫生、经济营养、方便、卫生、经济 市场需求量大，在发达国家占有重要的地位，市场需求量大
3、，在发达国家占有重要的地位，在发展中国家发展迅速在发展中国家发展迅速低温保藏食品的历史低温保藏食品的历史 公元前一千多年，我国就有利用天然冰公元前一千多年，我国就有利用天然冰雪来贮藏食品的记载。雪来贮藏食品的记载。冻结食品的产生起源于冻结食品的产生起源于19世纪上半叶冷世纪上半叶冷冻机的发明。冻机的发明。1834年，年，Jacob Perkins（英）发明了以乙（英）发明了以乙醚为介质的醚为介质的压缩式冷冻机压缩式冷冻机。1860年，年，Carre（法）发明以氨为介质，（法）发明以氨为介质，以以水为吸收剂的吸收式冷冻机水为吸收剂的吸收式冷冻机。1872年，年，David Boyle（美）和（美
4、）和Carl Von Linde（德）分别发明了以（德）分别发明了以氨为介质的压氨为介质的压缩式冷冻机缩式冷冻机，当时主要用于制冰。，当时主要用于制冰。1877年，年，Charles Tellier（法）将氨（法）将氨-水吸收水吸收式冷冻机用于冷冻阿根廷的牛肉和新西兰式冷冻机用于冷冻阿根廷的牛肉和新西兰的羊肉并运输到法国，这是食品冷冻的的羊肉并运输到法国，这是食品冷冻的首首次商业次商业应用，也是冷冻食品的首度问世。应用，也是冷冻食品的首度问世。20世纪初，美国建立了冻结食品厂。世纪初，美国建立了冻结食品厂。20世纪世纪30年代，出现带包装的冷冻食品。年代，出现带包装的冷冻食品。二战的军需，极大
5、地促进了美国冻结食二战的军需，极大地促进了美国冻结食品业的发展。品业的发展。战后，冷冻技术和配套设备不断改进，战后，冷冻技术和配套设备不断改进，出现预制冷冻制品、耐热复合塑料薄膜出现预制冷冻制品、耐热复合塑料薄膜包装袋和高质快速解冻复原加热设备，包装袋和高质快速解冻复原加热设备，冷冻食品业成为方便食品和快餐业的支冷冻食品业成为方便食品和快餐业的支柱行业。柱行业。20世纪世纪60年代，发达国家构成完整的冷年代，发达国家构成完整的冷藏链。冷冻食品进入超市。藏链。冷冻食品进入超市。冷冻食品的品种迅猛增加。冷冻加工技冷冻食品的品种迅猛增加。冷冻加工技术从整体冻结向小块或颗粒冻结发展。术从整体冻结向小块
6、或颗粒冻结发展。我国在我国在20世纪世纪70年代，因外贸需要冷冻年代，因外贸需要冷冻蔬菜，冷冻食品开始起步。蔬菜，冷冻食品开始起步。80年代，家用冰箱和微波炉的普及，销年代，家用冰箱和微波炉的普及，销售用冰柜和冷藏柜的使用，推动了冷冻售用冰柜和冷藏柜的使用，推动了冷冻冷藏食品的发展；出现冷冻面点。冷藏食品的发展；出现冷冻面点。90年代，冷链初步形成；品种增加，风年代，冷链初步形成；品种增加，风味特色产品和各种菜式；生产企业和产味特色产品和各种菜式；生产企业和产量大幅度增加。量大幅度增加。erkins的乙醚压缩制冷机压缩机吸气管排气管冷凝器膨胀阀蒸发器水制冰箱蒸汽吸收式冷冻机蒸汽压缩式冷冻机原理
7、冷凝器蒸发器高压高温区低压低温区膨胀阀压缩机等温等压等压等熵等焓第一节第一节 食品低温保藏的基本原理食品低温保藏的基本原理 概述概述 低温对微生物的影响低温对微生物的影响 低温对酶活性的影响低温对酶活性的影响 低温对非酶作用的影响低温对非酶作用的影响概述概述 食品原料有动物性和植物性之分。食品原料有动物性和植物性之分。食品的化学成分复杂且易变。食品的化学成分复杂且易变。食品因腐烂变质造成的损失惊人。食品因腐烂变质造成的损失惊人。引起食品腐烂变质的三个主要因素。引起食品腐烂变质的三个主要因素。一、低温对微生物的影响一、低温对微生物的影响 任何微生物都有一定正常生长和任何微生物都有一定正常生长和繁
8、殖的温度范围。温度越低，它们繁殖的温度范围。温度越低，它们的活动能力也越弱。的活动能力也越弱。15 温度下降，酶活性随之下降，物质代谢减温度下降，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。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，影响微生物温破坏了原来的协调一致性，影响微生物的生活机能。的生活机能。降温时，微生物细胞内原生质粘度增加，胶降温时，微生物细胞内原生质粘度增加，胶体吸水性下降，蛋白质分散度改变，还可能导体吸水性下降，蛋白质分散度改变，还可能导致不可逆性蛋白质变性，从而破坏正常代谢。致不
9、可逆性蛋白质变性，从而破坏正常代谢。冷冻时介质中冰晶体的形成会促使细胞内原冷冻时介质中冰晶体的形成会促使细胞内原生质或胶体脱水，使溶质浓度增加促使蛋白质生质或胶体脱水，使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遭受机械变性。同时冰晶体的形成还会使细胞遭受机械性破坏。性破坏。影响微生物低温致死的因素影响微生物低温致死的因素1.1.温度温度 冰点以上冰点以上：微生物仍然具有一定的生长繁：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，但最后也会导致食物和嗜冷菌逐渐增长，但最后也会导致食品变质。品变质。16 -8-8
10、-12-12，尤其尤其-2-2-5-5（冻结温度）冻结温度）,微微生物的活动会受到抑制或几乎全部死亡。生物的活动会受到抑制或几乎全部死亡。当温度急剧下降到当温度急剧下降到-20-20-30-30时，所有生化时，所有生化变化和胶体变性几乎完全处于停顿状态变化和胶体变性几乎完全处于停顿状态.影响微生物低温致死的因素影响微生物低温致死的因素2.2.降温速度降温速度 冻结前，降温越快，微生物的死亡率越大。冻结前，降温越快，微生物的死亡率越大。在迅速降温过程中，微生物细胞内的新陈在迅速降温过程中，微生物细胞内的新陈代谢所需的各种生化反应的协调一致性被迅速代谢所需的各种生化反应的协调一致性被迅速破坏。破坏
11、。冻结时，缓冻将导致大量微生物死亡，而冻结时，缓冻将导致大量微生物死亡，而速冻则相反。速冻则相反。173.3.结合状态和过冷状态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。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，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，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。有利于保持细胞内胶体稳定性。4.4.介质介质 高
12、水分和低高水分和低pHpH值的介质会加速微生物的死值的介质会加速微生物的死亡，而糖、盐、蛋白质、胶体、脂肪对微生物亡，而糖、盐、蛋白质、胶体、脂肪对微生物则有保护作用。则有保护作用。5.5.贮存期贮存期 低温贮藏时微生物一般随贮存期的增长而减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，有时甚至少；但贮藏温度越低，减少量越少，有时甚至没减少。没减少。贮藏初期微生物减少量最大，其后死亡率下贮藏初期微生物减少量最大，其后死亡率下降。降。二、低温对酶的影响二、低温对酶的影响 低温可抑制酶的活性，但不使其钝化。低温可抑制酶的活性，但不使其钝化。故故冻制品解冻后酶将重新活跃，使冻
13、制品解冻后酶将重新活跃，使食品变质。食品变质。通常采用预煮，破坏酶活性，然后再通常采用预煮，破坏酶活性，然后再冻制。冻制。18三、低温对非酶因素的影响三、低温对非酶因素的影响 各种非酶促化学反应的速度，都会因温各种非酶促化学反应的速度，都会因温度下降而降低。度下降而降低。19第二节第二节 食品的冷却食品的冷却冷却冷却，是将食品或食品原料的温度降低到，是将食品或食品原料的温度降低到适合后续加工或冷藏温度的过程。适合后续加工或冷藏温度的过程。冷藏冷藏是将食品温度降低到接近冰点而不冻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。冷藏温度一般结的一种食品保藏方法。冷藏温度一般为为-2-2151
14、5，而，而-1-188则则为常用的冷藏为常用的冷藏温度。温度。植物性食品的冷藏保鲜植物性食品的冷藏保鲜 肉类冻结前的预冷肉类冻结前的预冷 分割肉的冷藏销售分割肉的冷藏销售 水产品的冷藏保鲜水产品的冷藏保鲜20一、食品的冷却一、食品的冷却冷却目的：冷却目的：快速排出食品内部的热量，快速排出食品内部的热量，使食品温度在尽可能短的时间（一般使食品温度在尽可能短的时间（一般为几小时）降低到冰点以上，从而能为几小时）降低到冰点以上，从而能及时地抑制食品中微生物的生长繁殖及时地抑制食品中微生物的生长繁殖和生化反应速度，保持食品的良好品和生化反应速度，保持食品的良好品质及新鲜度，延长食品的储藏期。质及新鲜度
15、，延长食品的储藏期。21二、冷却方法二、冷却方法（一）固体物料的冷却（一）固体物料的冷却 接触冰冷却法接触冰冷却法 空气冷却法空气冷却法 水冷法水冷法 真空冷却法真空冷却法22（二）液体食品物料的冷却（二）液体食品物料的冷却 特点特点间接冷却间接冷却 间歇式、连续式间歇式、连续式三、三、影响冷藏效果的因素影响冷藏效果的因素1.1.影响新鲜制品冷藏效果的因素影响新鲜制品冷藏效果的因素 食品原料的种类、生长环境食品原料的种类、生长环境 制品收获后的状况制品收获后的状况 运输、储藏及零售时的温度、湿度状况运输、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、空冷却方法及冷藏工艺条件（
16、贮藏温度、空气相对湿度、空气流速）气相对湿度、空气流速）232.2.影响加工制品冷藏效果的因素影响加工制品冷藏效果的因素 制品的种类及冷却方法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加工及包装时的卫生控制状况 包装的阻隔能力包装的阻隔能力 运输、储藏及零售时的温度状况运输、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）冷藏条件（贮藏温度、相对湿度、流速）四、食品在冷藏过程中的质量变化四、食品在冷藏过程中的质量变化 水分蒸发水分蒸发 冷害冷害 串味串味 生理作用生理作用 脂肪哈败脂肪哈败 淀粉老化淀粉
17、老化 微生物增殖微生物增殖24（1 1）水分蒸发）水分蒸发 食品在冷却及冷藏中，因为温湿度差而发生表食品在冷却及冷藏中，因为温湿度差而发生表面水分蒸发。面水分蒸发。水分蒸发不仅造成重量损失（俗称干耗），而水分蒸发不仅造成重量损失（俗称干耗），而且使果蔬类食品失去新鲜饱满的外观。且使果蔬类食品失去新鲜饱满的外观。减重达到减重达到5%5%时，水果、蔬菜会出现明显的凋时，水果、蔬菜会出现明显的凋萎现象。萎现象。肉类食品因水分蒸发而发生表面收缩硬化，肉类食品因水分蒸发而发生表面收缩硬化，形成干燥皮膜，肉色也有变化。形成干燥皮膜，肉色也有变化。鸡蛋因水分蒸发而造成气室增大。鸡蛋因水分蒸发而造成气室增大。
18、2526 水果蔬菜的水分蒸发特性 水分蒸发特性水分蒸发特性水果蔬菜的种类水果蔬菜的种类 A型型 (蒸发量小蒸发量小)苹果、橘子、柿子、梨、西瓜、葡苹果、橘子、柿子、梨、西瓜、葡萄萄(欧洲种欧洲种)、马铃薯、洋葱、马铃薯、洋葱 B型型 (蒸发量中蒸发量中等等)白桃、李子、无花果、番茄、甜瓜、白桃、李子、无花果、番茄、甜瓜、莴苣、萝卜莴苣、萝卜 C型型 (蒸发量大蒸发量大)樱桃、杨梅、龙须菜、葡萄樱桃、杨梅、龙须菜、葡萄(美国美国种种)、叶菜类、蘑菇、叶菜类、蘑菇 27冷却及贮藏中食肉胴体的干耗冷却及贮藏中食肉胴体的干耗(=1，=80%90%，=0.2 m/s)时间时间牛牛(%)小牛小牛(%)羊羊
19、(%)猪猪(%)12小时小时2.02.02.01.024小时小时2.52.52.52.036小时小时3.03.03.02.548小时小时3.53.53.53.08天天4.04.04.54.014天天4.54.65.05.0（2）冷害）冷害 在冷藏时，果蔬的品温虽然在冻结点以上，但在冷藏时，果蔬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。生理机能受到障碍，失去平衡，称为冷害。引起冷害发生的因素很多，主要有果蔬的种类、引起冷害发生的因素很多，主要有果蔬的种类、储藏温度和时间。储藏温度和时间。2829
20、表表 水果蔬菜冷害的界限温度和症状水果蔬菜冷害的界限温度和症状种种类类界限温界限温度度()()症状症状种类种类界限温界限温度度()()症状症状香香蕉蕉11.7-11.7-13.813.8果皮变黑果皮变黑马铃马铃薯薯4.44.4发甜、发甜、褐变褐变西西瓜瓜4.44.4凹斑、风味异凹斑、风味异常常番茄番茄(熟熟)7.2-107.2-10软化、软化、腐烂腐烂黄黄瓜瓜7.27.2凹斑、水浸状凹斑、水浸状斑点腐败斑点腐败番茄番茄(生生)12.3-12.3-13.913.9催熟果催熟果颜色颜色茄茄子子7.27.2表皮变色、腐表皮变色、腐败败不好、不好、腐烂腐烂（3）串味）串味 具有强烈气味的食品与其它的食
21、品放在具有强烈气味的食品与其它的食品放在一起进行冷却和贮藏，这些易挥发的气味一起进行冷却和贮藏，这些易挥发的气味就会被吸附在其它的食品上。甚至存放过就会被吸附在其它的食品上。甚至存放过有强烈气味的食品（如洋葱）的库房中再有强烈气味的食品（如洋葱）的库房中再贮藏其它的食品时，仍会有串味现象发生。贮藏其它的食品时，仍会有串味现象发生。30（4）生理作用）生理作用 水果、蔬菜在收获后仍是有生命的活体。在冷水果、蔬菜在收获后仍是有生命的活体。在冷藏过程中，果蔬的呼吸作用和后熟作用仍在继藏过程中，果蔬的呼吸作用和后熟作用仍在继续进行，机体内所含的成分也不断发生变化，续进行，机体内所含的成分也不断发生变化
22、，这就是这就是后熟作用后熟作用。淀粉、糖、酸间的比例，果胶物质的变化，淀粉、糖、酸间的比例，果胶物质的变化，维生素维生素C的减少等。的减少等。肉类在冷藏中的成熟作用。肉类在冷藏中的成熟作用。31（5）脂类的变化）脂类的变化 冷却贮藏过程中，食品中所含的油脂会发生水解，脂冷却贮藏过程中，食品中所含的油脂会发生水解，脂肪酸氧化、聚合等复杂的变化，使得食品的风味变差，肪酸氧化、聚合等复杂的变化，使得食品的风味变差，味道恶化，出现变色、酸败、发粘等现象。这种变化进味道恶化，出现变色、酸败、发粘等现象。这种变化进行得非常严重时，俗称为行得非常严重时，俗称为“油烧油烧”。（6）淀粉老化）淀粉老化 在接近在
23、接近0的低温范围中，糊化了的的低温范围中，糊化了的-淀粉分子又自动淀粉分子又自动排列成序，形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子。水排列成序，形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子。水分含量在分含量在3060%的淀粉最容易老化，含水量在的淀粉最容易老化，含水量在10%以下以下的干燥状态及在大量水中的淀粉不易老化。淀粉老化作的干燥状态及在大量水中的淀粉不易老化。淀粉老化作用最适温度用最适温度24。（7）微生物增殖）微生物增殖32五、冷藏技术管理五、冷藏技术管理（1）贮藏温度）贮藏温度 冷藏温度应根据具体的原料来确定。冷藏温度应根据具体的原料来确定。冷藏温度越接近原料的冻结温度，贮藏期越长冷藏温度越接近原
24、料的冻结温度，贮藏期越长（香蕉、瓜类、马铃薯等在临界温度下有冷害的（香蕉、瓜类、马铃薯等在临界温度下有冷害的除外）。除外）。应严格控制冷藏室温度。温度波动会使空气中的应严格控制冷藏室温度。温度波动会使空气中的水分冷凝在食品表面，导致发霉。水分冷凝在食品表面，导致发霉。33（2）空气相对湿度）空气相对湿度 冷藏时适宜的湿度：冷藏时适宜的湿度：水果，水果，85-90%85-90%蔬菜，蔬菜，90-95%90-95%坚果，坚果，70%70%干燥制品，干燥制品，50%50%34（3）空气流速）空气流速 为了保证贮藏室内温度均匀，应保持为了保证贮藏室内温度均匀，应保持最低速度的空气循环。最低速度的空气循
25、环。空气流速越大，食品水分蒸发率越高。空气流速越大，食品水分蒸发率越高。带包装的食品不受空气相对湿度和空带包装的食品不受空气相对湿度和空气流速的影响。气流速的影响。35第三节第三节 食品的冻结食品的冻结 食品的冻结食品的冻结就是指将食品的温度降低到就是指将食品的温度降低到食品冻结点以下的某一预定温度（一般要求食品冻结点以下的某一预定温度（一般要求食品的中心温度达到食品的中心温度达到-15-15或以下），使食或以下），使食品中的大部分水分冻结成冰晶体。品中的大部分水分冻结成冰晶体。36一、食品冻结的理论一、食品冻结的理论（一）冻结点与冻结率（一）冻结点与冻结率1、冻结点或冰点（、冻结点或冰点（f
26、reezing point)：冰晶开始出现的温度。冰晶开始出现的温度。一般食品的冻结点为一般食品的冻结点为-0.6-0.633。37 拉乌尔（拉乌尔（RaoultRaoult）稀溶液定律：）稀溶液定律：与固态纯溶剂成平衡的稀溶液的凝固点与固态纯溶剂成平衡的稀溶液的凝固点T Tf f比相同压力下纯溶剂的凝固点比相同压力下纯溶剂的凝固点T T*f f低，实验结果低，实验结果表明，表明，凝固点降低的数值与稀溶液中所含溶质凝固点降低的数值与稀溶液中所含溶质的数量成正比，的数量成正比，即即k kf f叫叫凝固点下降系数凝固点下降系数它与溶剂性质有关而与溶它与溶剂性质有关而与溶质性质无关。质性质无关。冻结
27、点的降低，与其物质的浓度成正比，冻结点的降低，与其物质的浓度成正比，每每增加增加1mol/L1mol/L溶质，冻结点就会下降溶质，冻结点就会下降1.861.86。因。因此食品物料要降到此食品物料要降到00以下才产生冰晶。以下才产生冰晶。38Bff*ffmkTTT 39 表表 3-7：几几种种常常见见食食品品的的冻冻结结点点品种冻结点（）含水率（%）品种冻结点（）含水率（%）牛肉-0.6-1.771.6葡萄-2.281.5猪肉-2.860苹果-287.9鱼肉-0.6-27085青豆-1.173.4牛奶-0.588.6橘子-2.288.1蛋白-0.4589香蕉-3.475.5蛋黄-0.6549.5
28、2 2、冻结率、冻结率 温度温度-60-60左右，食品内水分全部冻结，此温度左右，食品内水分全部冻结，此温度称为称为共晶点共晶点。冻结率冻结率：在冻结点与共晶点之间的任意温度下，：在冻结点与共晶点之间的任意温度下，食品内水分的冻结比例（食品内水分的冻结比例（%），），又称结冰率又称结冰率，其，其近似值可用下式计算：近似值可用下式计算：K=100K=100（1 1T TD D/T/TF F）T TD D和和T TF F分别为食品的冻结点及其冻结终了温度分别为食品的冻结点及其冻结终了温度4041温度温度 冻结时间冻结时间/h/h冻结温度曲线和冻结水分量冻结温度曲线和冻结水分量42表表3-8 一一些
29、些食食品品的的冻冻结结率率（%）温度/C食品-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-12.5-15-18肉类，禽类0-25 52-60 67-73 72-77 75-80 77-82 79-84 80-85 81-86 82-87 85-89 87-90 89-91鱼类0-45 0-6832-77 45-82 848587899091929395蛋类，菜类607884.5818990.591.592939494.59595.5乳456877828485.58788.589.590.59293.595西红柿3060707680828485.58788899091苹果,梨,土豆00324553
30、5862656870747880大豆，萝卜028505864.5687173757780.58384橙,柠檬,葡萄00203241485458.562.569727576葱，豌豆1050657175777980.58283.58687.589樱桃000203240475255.558636771（二）冰结晶条件（二）冰结晶条件 过冷现象是水中有冰结晶生成的过冷现象是水中有冰结晶生成的先决条件。先决条件。水或水溶液结冰时，被称为水或水溶液结冰时，被称为“冰冰结晶之芽结晶之芽“的晶核的形成是必要的晶核的形成是必要条件。条件。43（三）冻结过程与冻结曲线（三）冻结过程与冻结曲线 冻结曲线冻结曲线表示
31、冻结过程中温度随时间的变化过程。表示冻结过程中温度随时间的变化过程。冷冻曲线的三个阶段：冷冻曲线的三个阶段：初始阶段初始阶段，从初温到冰点，从初温到冰点，这时食品放出的热量这时食品放出的热量是显热，此热量与全部放出的热量比较，其值较小，是显热，此热量与全部放出的热量比较，其值较小，所以降温速度快，冻结曲线较陡。所以降温速度快，冻结曲线较陡。中间阶段中间阶段，食品的温度从食品的冻结点降低至其食品的温度从食品的冻结点降低至其中心温度为中心温度为-5左右，这时食品中的大部分水结成左右，这时食品中的大部分水结成冰，放出大量的潜热。食品在该阶段的降温速度慢，冰，放出大量的潜热。食品在该阶段的降温速度慢，
32、冻结曲线平坦。冻结曲线平坦。终了阶段终了阶段，从大部分水结成冰到预设的冻结终温。，从大部分水结成冰到预设的冻结终温。444546最大冰晶生成带最大冰晶生成带：大部分食品中心温度从大部分食品中心温度从-1-1降至降至-55时，近时，近80%80%水分可冻结成冰。这种大量形成冰结水分可冻结成冰。这种大量形成冰结晶的温度范围称为晶的温度范围称为最大冰晶生成带。最大冰晶生成带。该阶段的热交换对食该阶段的热交换对食品冻结速度的影响很品冻结速度的影响很大。一般认为，食品大。一般认为，食品的中心温度在冰结晶的中心温度在冰结晶最大生成带的温度范最大生成带的温度范围内（围内（-1-1-5-5）停）停留的时间不超
33、过留的时间不超过30min30min就达到了快速冻结的就达到了快速冻结的要求。要求。47（四）冻结速度（四）冻结速度1、定性表达、定性表达 速冻：外界的温度降与细胞组织内的温度降速冻：外界的温度降与细胞组织内的温度降不等，即内外有较大的温差；不等，即内外有较大的温差；慢冻是指：外界的温度降与细胞组织内的慢冻是指：外界的温度降与细胞组织内的温度降基本上保持等速。温度降基本上保持等速。2、速冻的定量表达：以时间划分和以推进距、速冻的定量表达：以时间划分和以推进距离划分两种方法。离划分两种方法。4849按时间按时间：食品中心温度从：食品中心温度从-1降到降到-5所需的时间所需的时间在在330 min
34、内，快速冻结，内，快速冻结，在在30120 min内，中速冻结，内，中速冻结，超过超过120 min，慢速冻结。，慢速冻结。按推进距离按推进距离：以单位时间内：以单位时间内-5的冻结层从食品的冻结层从食品表面向内部推进的距离为标准：表面向内部推进的距离为标准：缓慢冻结缓慢冻结 V=0.11 cm/h，中速冻结中速冻结 V=15 cm/h，快速冻结快速冻结 V=515 cm/h，超速冻结超速冻结 V15 cm/h。国际制冷学会（国际制冷学会（IICIIC）的冻结速度定义）的冻结速度定义：食品表面与：食品表面与中心点间的最短距离，与食品表面达到中心点间的最短距离，与食品表面达到00后至食品后至食品
35、中心温度降到比食品冻结点低中心温度降到比食品冻结点低1010所需时间之比。所需时间之比。例如：例如：食品中心与表面的最短距离为食品中心与表面的最短距离为10cm10cm，食品冻结，食品冻结点为点为-2-2，其中心降到比冻结点低，其中心降到比冻结点低1010即即-12-12时所时所需时间为需时间为15h15h，其冻结速度为，其冻结速度为V=10/15=0.67 cm/hV=10/15=0.67 cm/h。各种冻结器的冻结速度：各种冻结器的冻结速度：通风的冷库，通风的冷库，0.2 cm/h0.2 cm/h 送风冻结器，送风冻结器，0.53 cm/h0.53 cm/h 流态化冻结器，流态化冻结器，5
36、10 cm/h510 cm/h 液氮冻结器，液氮冻结器，10100 cm/h10100 cm/h503、冻结速度与冰晶、冻结速度与冰晶 现象现象（1）冻结速度快，冻结速度快，食品组织内冰层推进速度食品组织内冰层推进速度大于水移动速度，水分从细胞内向细胞外的转移大于水移动速度，水分从细胞内向细胞外的转移少，冰晶的分布接近天然食品中液态水的分布情少，冰晶的分布接近天然食品中液态水的分布情况，冰晶数量极多且细小均匀，况，冰晶数量极多且细小均匀，不至于对细胞造不至于对细胞造成机械损伤。在适当解冻后水分能保持在原来的成机械损伤。在适当解冻后水分能保持在原来的位置，并发挥原有的作用，有利于保持食品原有位置
37、，并发挥原有的作用，有利于保持食品原有的营养价值和品质。的营养价值和品质。51（2）冻结速度慢，）冻结速度慢，冻结速度慢，细胞外溶液浓度较冻结速度慢，细胞外溶液浓度较低，冰晶首先在细胞外产生，而此时细胞内的水分低，冰晶首先在细胞外产生，而此时细胞内的水分是液相。在蒸汽压差作用下，细胞内的水向细胞外是液相。在蒸汽压差作用下，细胞内的水向细胞外移动，形成较大的冰晶，且分布不均匀。除蒸汽压移动，形成较大的冰晶，且分布不均匀。除蒸汽压差外，因蛋白质变性，其持水能力降低，细胞膜的差外，因蛋白质变性，其持水能力降低，细胞膜的透水性增强而使水分转移作用加强，从而产生更多透水性增强而使水分转移作用加强，从而产
38、生更多更大的冰晶大颗粒。缓冻形成的较大冰结晶会刺伤更大的冰晶大颗粒。缓冻形成的较大冰结晶会刺伤细胞，破坏组织结构，解冻后汁液流失严重，影响细胞，破坏组织结构，解冻后汁液流失严重，影响食品的价值，甚至不能食用。食品的价值，甚至不能食用。5253二、冻结对冻品质量的影响二、冻结对冻品质量的影响 体积膨胀，内压增加体积膨胀，内压增加 比热下降比热下降 导热系数增大导热系数增大 溶质重新分布溶质重新分布 溶液浓缩溶液浓缩 冰晶体成长冰晶体成长 冷耗及干耗冷耗及干耗 脂肪氧化脂肪氧化 变色变色541、体积膨胀与内压增加、体积膨胀与内压增加（1 1）当内部水分因冻结而膨胀时受到外部冻结）当内部水分因冻结而
39、膨胀时受到外部冻结层的阻碍，就产生内压，又称为层的阻碍，就产生内压，又称为冻结膨胀压。冻结膨胀压。（根据理论计算，冻结膨胀压可达到（根据理论计算，冻结膨胀压可达到8.5 Mpa8.5 Mpa）当食品外层承受不了冻结膨胀压时，便通过破裂当食品外层承受不了冻结膨胀压时，便通过破裂的方式来释放，造成食品的龟裂现象。的方式来释放，造成食品的龟裂现象。一般认为食品厚度大、含水率高和表面温度一般认为食品厚度大、含水率高和表面温度下降极快时易产生龟裂。下降极快时易产生龟裂。（2 2）结晶后体积的膨胀使液相中溶解的气体从）结晶后体积的膨胀使液相中溶解的气体从液体中分离出来，加剧了体积膨胀现象，亦加大液体中分离
40、出来，加剧了体积膨胀现象，亦加大了食品内部压力。了食品内部压力。552、比热下降、比热下降 水和冰的比热分别为水和冰的比热分别为4.2 kJ/kg.4.2 kJ/kg.和和2.1 2.1 kJ/kg.kJ/kg.。食品比热的近似计算式：食品比热的近似计算式：在冰点以上时，在冰点以上时，c c=w w+0.2+0.2b b；冰点以下时，冰点以下时，c c=0.5=0.5w w+0.2+0.2b b。式中，式中，w w为食品含水率（为食品含水率（%）；）；b b为食品固形物含量（为食品固形物含量（%）。）。5657表表 3-5 常常见见食食品品的的比比热热比热（kJ/kg.）食品种类含水率（%）冷
41、却状态冻结状态肉（多脂）502.511.46肉（少脂）70763.181.71鱼（多脂）602.841.59鱼（少脂）75803.341.80鸡（多脂）602.841.59鸡（少脂）703.181.71鸡蛋703.181.71牛奶87883.932.51稀奶油753.552.09黄油10162.681.25水果蔬菜75903.343.761.672.093、导热系数增大、导热系数增大 水为水为2.1 kJ/m.h.，冰为，冰为8.4 kJ/m.h.。在冷冻时冰层向内部逐渐推进，使导热系数提在冷冻时冰层向内部逐渐推进，使导热系数提高，从而加快了冷冻过程高，从而加快了冷冻过程。导热系数还受到其它成
42、分，尤其是含脂量的影导热系数还受到其它成分，尤其是含脂量的影响，因脂肪是热的不良导体，含脂量大时食品响，因脂肪是热的不良导体，含脂量大时食品的导热系数就小。的导热系数就小。导热系数还受食品构型的影响，当热流方向与导热系数还受食品构型的影响，当热流方向与肌纤维平行时大，垂直时则小。肌纤维平行时大，垂直时则小。5859 表表 3-6 几几种种动动物物性性食食品品在在冰冰点点以以上上的的导导热热系系数数食品种类(kJ/m.h.)食品种类(kJ/m.h.)猪肉牛肉猪油牛油1.812.010.640.63鸡鱼鸡蛋液1.481.381.054、溶质重新分布、溶质重新分布 食品冻结时，理论上只是纯溶剂冻结成
43、冰晶食品冻结时，理论上只是纯溶剂冻结成冰晶体，冻结层附近溶质的浓度相应提高，从而体，冻结层附近溶质的浓度相应提高，从而在尚未冻结的溶液内产生了浓度差和渗透压在尚未冻结的溶液内产生了浓度差和渗透压差，并使溶质向溶液中心部位移。差，并使溶质向溶液中心部位移。冻结界面位移速度越快，溶质分布越均匀。冻结界面位移速度越快，溶质分布越均匀。605、液体浓缩、液体浓缩（1 1）溶质结晶析出，如冰淇淋中乳糖因浓度增加）溶质结晶析出，如冰淇淋中乳糖因浓度增加而结晶，产品具有沙砾感；而结晶，产品具有沙砾感；（2 2）蛋白质变性；）蛋白质变性；蛋白质在高浓度的溶液中因盐析而变性蛋白质在高浓度的溶液中因盐析而变性 酸
44、性溶液的酸性溶液的pHpH值因浓缩而下降到蛋白质的等电点，值因浓缩而下降到蛋白质的等电点，导致蛋白质凝固导致蛋白质凝固 改变胶体悬浮液中阴、阳离子的平衡，从而破坏改变胶体悬浮液中阴、阳离子的平衡，从而破坏胶体体系胶体体系（3 3）气体因浓缩而过饱和，并从溶液中逸出；）气体因浓缩而过饱和，并从溶液中逸出；（4 4）引起组织脱水，解冻后水分难以全部恢复，）引起组织脱水，解冻后水分难以全部恢复，组织也难以恢复原有的饱满度。组织也难以恢复原有的饱满度。616 6、冰晶体成长、冰晶体成长 经冻结后，食品内部的冰晶体大小并不均匀一经冻结后，食品内部的冰晶体大小并不均匀一致。在冻藏过程中，细微的冰晶体逐渐减
45、小、致。在冻藏过程中，细微的冰晶体逐渐减小、消失，而大冰晶体逐渐长大，食品中冰晶体的消失，而大冰晶体逐渐长大，食品中冰晶体的数目也大为减少，这种现象称为数目也大为减少，这种现象称为冰晶体成长冰晶体成长。冰晶体成长给食品的品质带来很大的影响。冰晶体成长给食品的品质带来很大的影响。果蔬肉类的组织细胞受到机械损伤，蛋白质果蔬肉类的组织细胞受到机械损伤，蛋白质变性，解冻后汁液流失增加，造成食品风味变性，解冻后汁液流失增加，造成食品风味和营养价值的下降。和营养价值的下降。冰淇淋，冷冻面团等制品质构的严重劣化冰淇淋，冷冻面团等制品质构的严重劣化。627、冷耗及冷耗及干耗干耗 食品冻结的冷耗量：就是冻结过程
46、中食品食品冻结的冷耗量：就是冻结过程中食品在其降温范围内所放出的热量。在其降温范围内所放出的热量。冻结过程食品的放热量区分为三个部分：冻结过程食品的放热量区分为三个部分：冻结前食品冷却时的放热量冻结前食品冷却时的放热量 冻结时形成冰晶体的放热量冻结时形成冰晶体的放热量 冻结食品降温时的放热量冻结食品降温时的放热量63 冻结前食品冷却时的放热量：冻结前食品冷却时的放热量：Q1=C0m（T初初-T冻冻）m m 冻结食品的质量冻结食品的质量C0温度高于冻结点时的比热（温度高于冻结点时的比热（kJ/kg，K）冻结时形成冰晶体的放热量：冻结时形成冰晶体的放热量：Q2=mW冰冰W食品中的水分含量食品中的水
47、分含量(kg/kg)最终冻结食品温度时水分冻结量最终冻结食品温度时水分冻结量(kg/kg)冰冰水分形成冰晶体时放出的潜热水分形成冰晶体时放出的潜热(kJ/kg)冻结食品降温时的放热量冻结食品降温时的放热量 Q3=Cim（T冻冻-T终终）Ci温度低于冻结点时的比热温度低于冻结点时的比热(kJ/kg,K)冷耗量Q=（Q1+Q2+Q3+Q门（人员进出）+Q灯光及其他电器+Q货架和包装+Q生化热和其它）安全系数食品冻结时的干耗食品冻结时的干耗 食品冻结时的食品冻结时的干耗干耗：在冷却、冻结和冷冻贮藏过程中在冷却、冻结和冷冻贮藏过程中因温差引起食品表面的水分蒸发而产生的重量损失。因温差引起食品表面的水分
48、蒸发而产生的重量损失。干耗量与制冷装置的性能有密切关系，性能优良的干耗量与制冷装置的性能有密切关系，性能优良的仅有仅有0.50.51%1%，而性能不佳的装置干耗可达，而性能不佳的装置干耗可达5 5 7 7%。干耗可造成很大的经济损失，如按出肉率干耗可造成很大的经济损失，如按出肉率40 kg/40 kg/头，头，250250工作日工作日/年计，日处理年计，日处理20002000头猪的肉联厂，干耗头猪的肉联厂，干耗以以3%3%计算，年损失肉重量达计算，年损失肉重量达600 T600 T，相当于，相当于1500015000头猪。头猪。648、脂肪氧化、脂肪氧化 含较多不饱和脂肪酸的脂肪组织在空气中易
49、被氧含较多不饱和脂肪酸的脂肪组织在空气中易被氧化。化。水产类最不稳定，禽类次之，畜类最稳定。畜水产类最不稳定，禽类次之，畜类最稳定。畜类中，猪脂肪最不稳定。类中，猪脂肪最不稳定。659、变色、变色l脂肪组织因氧化而黄变；肉类因肌红蛋白的氧化而脂肪组织因氧化而黄变；肉类因肌红蛋白的氧化而褐变；果蔬的酶促褐变；虾的酪氨酸氧化黑变；红色褐变；果蔬的酶促褐变；虾的酪氨酸氧化黑变；红色鱼皮因类胡萝卜素氧化而褪色。鱼皮因类胡萝卜素氧化而褪色。二、冻结方法二、冻结方法 按生产过程的特性分，冻结系统可分为按生产过程的特性分，冻结系统可分为批量式、批量式、半连续式半连续式和和连续式连续式三类。三类。按使用的冷冻
50、介质与食品的接触状况，可分为：按使用的冷冻介质与食品的接触状况，可分为：间接冻结间接冻结：吹风冻结；金属表面接触冻结。：吹风冻结；金属表面接触冻结。直接冻结直接冻结：冰盐混合物冻结；液氮及液态二氧：冰盐混合物冻结；液氮及液态二氧化碳冻结化碳冻结66（一）间接冻结（一）间接冻结 1 1、吹风冻结、吹风冻结 吹风式冻结装置吹风式冻结装置用空气作为传热介质。用空气作为传热介质。冷库冷库 批量式批量式 固定的吹风隧道固定的吹风隧道 带推车的吹风隧道带推车的吹风隧道 直线式直线式 连续式连续式 螺旋式螺旋式 流化床式流化床式 67681）冷库）冷库692）固定的吹风隧道）固定的吹风隧道703）带推车的吹
