04 第三章 食品的低温保藏技术.ppt

第1页：第三章章节封面

本页为第三章章节封面，章节标题与要点以图示呈现。

第2页：第三章食品低温保藏技术

• §1.食品的冷却和冷藏
• §2.食品的冻结
• §3.食品的冻藏
• §4.食品在低温保藏中的品质变化
• 本章复习题

第3页：本章重要知识点

第三章食品低温保藏技术本章重要的知识点

• 食品冷却与冷藏方法
• 气调保鲜原理与方法
• 食品冻结过程基本规律
• 食品冻结与冻藏方法
• 食品在冷藏、冻藏过程中的变化及其质量控制。

第4页：冻结食品的解冻技术

概述动物性食品无生命活动腐败变质微生物侵入生化反应反应热植物性食品有生命活动衰老死亡呼吸作用CO2＋呼吸热有氧环境适当降温，控制呼吸作用。降低温度，控制微生物繁殖。

第5页：食品低温保藏的定义

• 食品低温保藏的定义
  • 借助于人工制冷技术，降低食品的温度，并维持低温水平或冻结状态，以阻止或延缓其腐败变质的一种保藏方法。

第6页：低温保藏原理

• 降低温度，可使食品中的微生物丧失活力,不能繁殖甚至死亡；酶的催化作用受到抑制；化学反应的速度变慢。因此，低温下食品可以较长时间的贮藏而不腐败变质。

第7页：

第8页：食品的冷却和冷藏

食品的冷却保藏技术

• 问题
  • 冷藏、冻藏的食品为什么要进行冷却？
  • 怎样进行冷却？
  • 如何控制冷藏的工艺条件？
  • 气调冷藏的原理与方法？

第9页：气调冷藏法

食品的冷却保藏技术§1.1.原料及其处理§1.2.食品的冷却§1.2.1.冷却的目的§1.2.2.冷却速度和时间§1.2.3.冷却方法§1.3.食品的冷藏§1.3.1.空气冷藏法§1.3.2.气调冷藏法

第10页：植物性原料及其处理

原料及其处理§1.1.2.动物性原料及其处理畜禽原料：§1.1.1.植物性原料及其处理水产原料：宰前处理剥皮/去毛刺杀放血剖除内脏胴体修整清洗放血分级剖除内脏适当包装原料选择挑选分级特殊处理适当包装预冷

第11页：冷却的目的

食品的冷却§1.2.1.冷却的目的•转移生化反应热；•阻止微生物繁殖；•抑制酶的活性和呼吸作用；•为后续加工提供合适的温度条件。冷却——在尽可能短的时间内，利用低温介质降低食品温度的一种热交换过程。

第12页：冷却速度和时间

• 食品内部传递的热量：食品内部温度下降示意图•传出与传入热量差•a. 冷却速度（傅立叶定律）•降温产生的能量变化

第13页：冷却速度

• 式中：α—对流换热系数（kJ/m2·℃·h）；S—热传导的面积(m2)；V—长方体的体积(m3)；ρ —长方体的密度(kg／m3)；c—长方体的比热容（kJ／(kg·℃)；—某一时刻冷却食品的平均温度(℃)；—冷却介质的平均温度(℃)。•平均冷却速度

第14页：平板状食品

• 平板状食品冷却速度的计算公式

第15页：冷却时间

• 平板状食品冷却时间的计算公式

第16页：冷却方法

冷却方法a.空气冷却法利用低温冷空气降低食品温度的方法。可控参数：空气的温度、相对湿度和流速。特点冷却过程易控制；可实现连续化作业；易引起水分蒸发产生干耗。冷风冷却系统示意图例：冷鲜肉宰杀→ 降温至18～20℃→排酸→冷藏链90min内4℃ 24h

第17页：冷却方法

冷却方法b.水冷法；浸渍式、喷淋式特点冷却速度快而均匀；无干耗；可连续化作业，所需空间小；易引起微生物污染。适用范围家禽、水产、部分果蔬、罐头食品冰水预冷机

第18页：冷却方法

冷却方法c.碎冰冷却法；利用冰块融化吸收相变热，降低食品的温度的方法。特点简便易行；冷却后品温≥0℃；可避免干耗；过程控制困难。适用范围水产品、某些果蔬。

第19页：冷却方法

冷却方法d.真空冷却法；降低环境压力，促使食品表面水分蒸发而降温的方法。特点冷却迅速，品质好；可以处理散装食品；设备投资大，运行成本高。e.热交换器冷却法

第20页：冷却方法与工艺小结

小结冷却的目的转移生化反应热；阻止微生物繁殖；抑制酶的活性和呼吸作用；为后续加工提供合适的温度条件。冷却的方法空气冷却法水冷法碎冰冷却法真空冷却法热交换器冷却法

第21页：

第22页：蒸汽压缩式制冷机原理图

蒸汽压缩式制冷机原理制冷原理图常温高压液态高温高压气态冷藏库蒸发器压缩机冷凝器储液器膨胀阀低温低压气液混合气态P↑，T↑T↓P ↓ ，T↓

第23页：影响空气冷藏效果的因素

• 贮藏温度以稍高于食品的冻结点温度为佳。
• 空气的相对湿度相对湿度维持在适当的水平，同时考虑温度的影响。
• 空气的流速在有效转移生化反应热和均匀温度的前提下，气流速度越低越好。（一般不超过0.3－0.7m/s)

第24页：冷藏工艺参数的选择与控制

• 通风换气自然通风、机械通风；空气清洁无污染，温度与库温相近。
• 包装普通包装、真空包装、充气包装；安全、稳固、方便堆垛。
• 产品的相容性分库存放，合理堆放。

第25页：气调冷藏法

• a.定义
  • 通过调节贮藏环境的介质条件，以适应食品贮藏要求的方法。正常情况下的空气成分：氮气78.08%、氧气20.96%、氩气0.92、二氧化碳0.04%

第26页：气调冷藏法

• b.原理以果蔬的呼吸作用为例C6H12O6+6O2== 6CO2+6H2O+2817kJC6H12O6==2CO2+2C2H5OH+117kJ有氧呼吸维持生命消耗养分加速衰老措施T↓、O2↓、CO2↑无氧呼吸腐烂

第27页：气调冷藏法的原理

• 在一定的封闭体系内，采用低温和改变气体成分的技术，抑制微生物的活动，延缓食品劣变的生理生化过程。
• 栅栏因子
  • 温度（t），氧化还原电势(Eh）
• 适用范围
  • 果蔬、肉禽、焙烤类食品等

第28页：气调冷藏法的分类

• 优点
  • 降低呼吸强度，延缓果蔬的后熟
  • 减轻果蔬的冷害，减少损耗
  • 保持色泽、风味、和原有形态，减少营养成分的损失
  • 抑制好氧菌的生长繁殖，防止老鼠和昆虫的危害
  • 利于推行绿色保藏。
• 缺点
  • 适用品种又限，不同品种需单独存放
  • 投资成本较高。
• 一次气调法（Modified Atmosphere Storage）
• 连续气调法（Controlled Atmosphere Storage ）d.分类

第29页：气调方法

5.气调方法

• 自然降氧法（MA贮藏）
  • 聚乙烯薄膜包装法、硅窗法。
• 快速降氧法（CA贮藏）
  • 气调冷藏库、置换气调法。
• 混合降氧法
  • 垛封法
• 减压保藏法
• 涂膜保鲜法
• 电子保鲜法

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第33页：减压保藏法

• 概念
  • 将食品置于低压、低温的环境中，并不断补给饱和的湿空气，以延长食品保藏期的方法。
• 特点
  • 可获得贮藏所需的低氧环境
  • 可及时排除有害气体
  • 低压可抑制微生物的生长
  • 换气成本低
  • 贮藏库的建筑难度大
  • 产品的风味稍受影响。

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第35页：涂膜保鲜法

涂膜保鲜法⑴定义：将成膜物质溶解后，以适当的方式涂敷于食品表面，经过干燥，食品的表面便被涂覆一层极薄的涂层。⑵涂膜方法：浸涂法刷涂法喷涂法

第36页：喷涂法水果喷蜡机

本页为「喷涂法水果喷蜡机」章节导览页，正文要点以图示呈现。

第37页：电子保鲜法

• 概念
  • 利用高压放电，在贮藏果蔬的空间产生一定浓度的臭氧和负离子空气，来提高保鲜效果的方法。
• 方法
  • 负离子空气保鲜
  • 臭氧保鲜•原理–负离子的作用可使酶钝化；–臭氧具有强氧化能力，可杀菌、抑制酶活。

第38页：气调冷藏工艺

6.气调冷藏工艺

• 主要技术参数
  • 温度
  • 气体组成
• 气体指标的控制方式
  • 双高指标控制，氧和二氧化碳的浓度总和约为21%。
  • 双低指标控制，氧和二氧化碳浓度总和小于10%。
  • 氧单指标，大多数为2%～３％。
  • 多指标和变指标。

第39页：

第40页：

第41页：食品的冻结

• 问题一
  • 食品冻结过程遵循什么规律？
• 问题二
  • 冻结速度对食品的品质产生哪些影响？
• 问题三
  • 如何实现食品的速冻？

第42页：食品的冻结的基本概念

食品的冻结§2.1.1.基本概念a.食品的冰点(冻结点)食品中液态物质与冰处于平衡状态时的最高温度。b.过冷临界温度液态物质在降温过程中，开始形成稳定晶核时的温度。

第43页：食品的冻结的基本概念

基本概念食盐水的二元相变图固相食盐和食盐水食盐水冰和食盐水温度℃含盐量%AEBabc.低共熔点（共晶点）在降温过程中，食品组织内溶液的浓度增加到一个恒定值，溶质和水分同时结晶固化时的温度。

第44页：水分冻结量及其与温度的关系

水分冻结量食品冻结时，水分转化为冰晶体的形成量。描述为：ω＝G冰／（G冰＋G水）（%）；水分冻结量与温度的关系：其中：t——表示冻结食品的温度tp——表示食品的冰点温度；食品温度从-1℃降到-5 ℃时的水分冻结量

第45页：冻结过程中的冷耗量

• 定义：食品在其降温范围内所放出的热量。
• 计算：Q＝Q1＋Q2＋Q3Q1＝G C0（T初－T冻）冻结前释放的显热；Q3＝G CT（T冻－T终）冻结后释放的显热。Q2＝G·W ·ω·q冰冻结时释放的相变热；Q＝G [C0（T初－T冻）+W ·ω·q冰+CT（T冻－T终）]C0、CT：食品冻结前、后的比热；G：食品的质量；W：食品的含水量；ω：水分冻结量；q冰：水的冻结潜热；T初、T冻、T终：冻结前、冻结点和冻结终了温度。

第46页：冻结过程与冻结曲线

冻结过程与冻结曲线纯水的冻结曲线τ/minT / ℃-1BC-5-181020EDA介质纯水0A→B 过冷状态B→C 温度回升C→D 冰晶形成D→E 冰的降温

第47页：冻结过程与冻结曲线

• 晶核形成A→S过冷状态；S→B释放潜热
• 冰晶成长B→C大部分水分形成冰晶
• 达到终温C→D溶质组分浓缩，冻结温度不断下降。a.食品的冻结曲线（一）τ/minT / ℃-1ASBC-5-181020D

第48页：冻结温度与水分冻结量的关系

• 达到终温时，食品中的水分并未全部冻结。冻结时间/min温度/℃

第49页：冻结过程与冻结曲线

• 冷却阶段(Ⅰ)
• 最大冰晶生成阶段(Ⅱ)
• 品温迅速降低阶段(Ⅲ)b.食品的冻结曲线（二）T/℃τ/min0℃ⅠⅡⅢc.冻结曲线在生产上的意义

第50页：冻结过程与冻结曲线的小结

• 食品冻结规律
  • 冻结从过冷点开始，冻结开始后温度回升至冰点
  • 随着水分冻结量增大，溶质浓度增大，冻结温度不断下降；；要实现水分完全固化，必须达到低共熔点温度。

第51页：冻结速度

冻结速度及其与冰晶状态和分布的关系§2.1.3.1冻结速度；定性描述I ——冰层移动速度；ν——水分移动的速度

第52页：冻结速度

冻结速度定量描述0.1㎝/h1㎝/h5㎝/h20㎝/h慢速中速快速；以冰层推进的距离区分：；以降温的时间区分：食品中心从-1℃降到-5℃所需的时间在30min以内的为速冻。

第53页：冻结速度

• 以距离与时间之比区分
  • 食品表面到中心温度点的最短距离L与食品表面达到0℃后，至食品中心温度降到比冻结点温度低10℃所需的时间τ之比。
• 冷冻库0.2cm/h 慢速冻结
• 送风冻结器0.5～2cm/h中速冻结
• 悬浮冻结器5～10cm/h快速冻结
• 液氮冻结器10～100cm/h快速冻结国际制冷协会对冻结速度的定义

第54页：冻结速度与冰晶的状态

• 缓慢冻结
  • 冻结速度慢，细胞内水分向细胞外冰晶转移的时间长，结果形成较大的冰晶体。
• 快速冻结
  • 冰层向内推进的速度大于细胞内水分向外转移的速度，因而形成无数细小的冰晶体。

第55页：

第56页：冻结速度对冰晶体大小的影响

冻结速度对冰晶体大小的影响：不同冻结方式下形成的冰晶体在长、宽、高三个方向的尺寸。

注：源文三组数值粘连，按「长／宽／高」行序还原，数值未作改动。

第57页：容积的改变

⑴容积的改变细胞溃解、气体膨胀，产生内压出现龟裂(速冻)。⑵冰晶体的机械损伤刺伤细胞组织、使食品失去复原性。§2.1.3.3.冻结速度对冻品质量的影响a.物理变化的影响物性参数变化：比热↓，导热系数↑，热传导系数↑。

第58页：水分的蒸发

已冻层未冻层过渡层缓冻速冻溶质水分a.物理变化的影响⑶溶质的重新分布溶质呈不均匀分布；营养成分流失。⑷水分的蒸发

第59页：化学变化的影响

化学变化的影响⑴蛋白质变性⑵变色黑变、褐变、退色；⑶营养成分损失维生素C因氧化而减少。

第60页：冻结时间的计算

1.4.食品的冻结时间

• 利用普兰克公式预测冻结时间的假设
  • 食品冻结前温度均一，冻结过程中冻结温度Tf保持不变
  • 导热系数等于冻结时的导热系数λ
  • 只考虑相变潜热qi（qi＝q冰×食品的含水量）
  • 冷却介质温度T∞和冻结表面放热系数α不变。§2.1.4.1.冻结时间的计算

第61页：冻结时间的计算

冻结时间的计算ρ—食品的密度K—传热系数面积为A，厚度为dx的冻结层在冻结过程中放出的热量为：dQ = qiρ A dx在温度差的作用下，dt时间内经厚度为x的冻层传递出的热量为：dQ = KA ( Tf-T∞ ) dt显然：dxLdQT∞表面平坦食品的冻结示意图xdQ未冻层已冻层

第62页：冻结时间的计算

• 对于大平板状食品：P = 1 / 2 ；R = 1 / 8
• 对于圆柱状食品：P = 1 / 4 ；R = 1 / 16
• 对于球状食品：P = 1 / 6 ；R = 1 / 24对上式在0 ~ L/2区间积分，得：普兰克方程

第63页：普兰克方程的局限性

普兰克方程的局限性•方程忽略了食品冻结中放出的显热；•冻结过程中食品的热导率并非常数；•实际冻结温度是变化值；•对流放热系数与介质的温度及流速有关。

第64页：修正的普兰克方程

• t —食品的冻结时间（h）
• h1、h2—分别为食品冻结初温和终温时的焓值（kJ/kg）
• ρ—食品的密度（kg/m3）
• Tf —食品冻结点温度（K），T∞—介质温度（K）
• L —平板状食品的厚度或圆柱状、球状食品的直径（m）
• α—食品表面的对流传热系数（W/m2·K）
• λ—冻结食品的导热系数（W/m ··K）。

第65页：缩短冻结时间的有效方法

缩短冻结时间的有效方法影响冻结速度的主要因素

• 食品成分的影响
  • 食品的空隙率
  • 食品的含水率、含脂量
• 非食品成分的影响
  • 冻品的厚度及块片大小
  • 介质的温度
  • 冻品的初温和终温
  • 冻品表面的传热系数
  • 热焓的变化决定冻结速度的可变因素热推动力：Tf -T∞热阻：焓差：Δh问题：对于确定的食品，缩短冻结时间可选择的途径

第66页：食品常用的冻结方法

• §2.1.4.1.间接冻结法
  • 低温静止空气冻结
  • 送风冻结
  • 强风冻结
  • 接触冻结
• §2.1.4.2.直接冻结法
  • 浸液式冻结法§2.1.4.食品常用的冻结方法

第67页：

第68页：

第69页：流化态冻结装置

流化态冻结装置强风冻结法

第70页：单体速冻产品

本页为「单体速冻产品」章节导览页，正文要点以图示呈现。

第71页：

第72页：

第73页：

第74页：间接接触式冻结法

• 用制冷剂冷却的金属板与食品紧密接触，使食品冻结的方法。平板式冻结装置

第75页：速冻工艺

冻结前的原料处理a.原料的选择品种优良、成熟度适宜、质地坚脆、大小均匀。b.预处理清洗去皮、去核、切分。c.灭酶护色处理热烫、冷却、沥干d.其他前处理浸渍、摆盘§2.1.5.速冻工艺

第76页：典型速冻工艺速冻胡萝卜丝

典型速冻工艺速冻胡萝卜丝（段）加工工艺原料验收高压冲洗去皮切头切丝(段)速冻去水冷却烫漂清洗挂冰衣金属探测冷藏包装

第77页：

第78页：速冻新工艺

• 被膜包裹冻结法被膜形成缓慢冷却快速冷却冷却保存喷射液氮制冷机冷却二次喷液氮制冷机冷却库温降至－45℃中心温度至0℃快速通过0～－5℃中心温度降至－18℃

第79页：食品的冻结保藏

• 食品经冻结后，需在保持其冻结状态的温度下贮藏。由于低温控制了微生物的生长，抑制了酶的活性，且食品中90%以上的水分冻结成冰，因而制品的质量比较稳定，能够达到长期保藏的目的。

第80页：食品的冻结保藏

• 问题一
  • 冻藏食品为什么要包装？
• 问题二
  • 为何选择-18℃作为冻结食品的贮藏温度？
• 问题三
  • 什么是TTT，如何进行TTT计算？

第81页：冻结食品的包装

• 包装的目的
  • 防止干耗脱水
  • 防止氧化造成的损失
  • 防止微生物及其他污染。
• 对包装材料的要求

第82页：冻结食品的贮藏

• 冻藏温度
  • 我国冷冻食品的贮藏温度一般选择-18℃。Why？理论值越低越好，国外有－20℃、－30℃。
• 空气相对湿度
  • 一般应接近饱和湿空气。
• 空气流速
  • 自然对流循环

第83页：影响冻结食品质量的因素

冻结食品的TTT概念

• 影响冻结食品早期质量的因素
  • Product（产品原料)
  • Processing（加工过程)
  • Package（包装)
• 影响冻结食品最终质量的因素
  • Time(经历的时间)
  • Temperature(经受的温度)
  • Tolerance(对质量的容许限度)各因素反映了冻结食品质量的关键环节。

第84页：冻结食品TTT概念

冻结食品的TTT概念

• 冻结食品在生产、贮存及流通各个环节中，经历的时间（Time)和经受的温度（Temperature)对其品质的容许限度（Tolerance)有决定性的影响。

第85页：TTT曲线

TTT曲线1.多脂肪鱼和炸仔鸡2.少脂肪鱼3.四季豆和汤菜4.青豆和草莓5.木梅大多数冷冻食品的品质稳定性，是随着食品温度的降低而呈指数关系增大。3624181296321贮藏期/天-30 -20 -10温度/℃品质的变化不可逆且逐渐积累

第86页：高品质冻藏期与实用冻藏期

TTT的计算

• 高品质冻藏期（HQL）
  • 冻结食品与参照样品比较，如果食品质量发生了能被识别出来并在统计学上有意义的较大变化时，冻结食品贮藏的持续时间。
• 实用冻藏期（PSL）
  • 冷冻食品质量的降低尚未失去商品价值的冻藏持续时间。

第87页：

第88页：

第89页：TTT的计算

• 假定某冻结食品在某一贮藏温度下的（HQL）值为t天，那么该冻品每天的品质下降量q为
• q = 1/t
• 如果食品在该温度下贮藏了B天，则其品质下降量Q为
• Q = B / t = B·q
• 如果该冻品在不同的贮藏温度下贮藏了不同的时间，则其累计品质下降量Q为
• Q =Σ Bi/ ti＝Σ Bi· qi

第90页：TTT计算实例

• 冻结牛肉在生产地冻藏、运输和销售各阶段的品温、经历的天数和q值如下：品温的不同阶段品温/ ℃经历的天数/dq值生产地冻藏-20 300 0.0017输送期间-10 3 0.011消费地冻藏-15 50 0.004•解：•Q = ΣBi/ ti=0.0017×300+0.011×3+0.004×50=0.743•累计品质下降量小于1，可认为品质优良。

第91页：

第92页：重结晶的形成

• 重结晶的形成
• 干耗现象——冻结烧
• 化学变化——氧化、营养损失、变色、变味。
• 汁液流失§3. 2.食品在冻藏藏过程中的变化

第93页：重结晶的形成

• 重结晶的形成
  • 温度回升→高浓度区域解冻→产生液态水→温度降低→水分再结晶→细胞间隙中冰晶体长大。
• 防止措施
  • 提高控温水平，以降低冻藏室内温度波动的幅度和频率。蒸汽压差的作用§3. 2.食品在冻藏藏过程中的变化

第94页：食品的冻藏

2.食品在冻藏藏过程中的变化

• 干耗现象
  • 冻品、库温与蒸发管之间的温差→水蒸气压差→冻品表面冰晶升华→形成细微空穴
• 控制措施
  • 适当提高介质的湿度、适当的包装、减少温度波动。——控制干耗
  • 低温、隔氧措施。——防止冻结烧重量损失氧化劣变冻结烧

第95页：食品的冻藏

2.食品在冻藏藏过程中的变化

• 化学变化
  • 氧化、营养成分的损失…
  • 变色、变味。
• 控制措施
  • 冻前灭酶
  • 低温
  • 隔氧02550751000100200300400贮藏天数（d）维生素C残存率（%）-17.8℃-12.8℃-6.7℃-2.2℃

第96页：冻藏食品的汁液流失

是考查冻制品质量的重要指标。§3. 2.食品在冻藏藏过程中的变化

• 汁液流失
  • 解冻时，冻结食品内部冰结晶融化后，不能回复到原细胞中被吸收，变成液汁流出来。
• 产生原因
  • 冰晶危害，蛋白质变性。
• 危害
  • 色香味形、营养成分损失。
• 控制措施
  • 速冻、提高冻藏控温水平、解冻方法。

第97页：

第98页：冻结食品的解冻技术

• 解冻时食品的变化
  • 食品软化；产生汁液流失；微生物的活动可能使食品腐败变质；表面水分蒸发，使氧化加速。
• 解冻速度
• 方法
  • 生鲜解冻、煮熟解冻、电磁解冻、真空低温解冻、组合解冻。

第99页：第三章复习题

• 基本概念：食品的冷藏、气调保鲜、食品的冻结点、低共熔点、过冷临界点、水分冻结量、最大冰晶生成区、速冻、汁液流失、冻结烧、干耗、TTT概念。
• 食品冷却的目的和方法有哪些？
• 影响冷藏食品冷藏效果的因素。
• 气调贮藏有哪些方法，各有什么特点？
• 影响冻制食品最后的品质及其耐藏性的因素。
• 速冻与缓冻的优缺点，影响冻结速度的因素。
• 食品冻结冷耗量、冻结时间的计算。
• 冻结速度对食品品质有何影响？简述其机理。
• 举例说明食品的快速冷冻是如何实现的。
• 食品在低温保藏中易发生哪些变化，如何控制？

第100页：

第101页：

第102页：

第103页：第三章结束致谢页

本页为课件结束致谢页。