页数：62页文件大小：738.0 KB来源： 果蔬工艺学课件及实验指导ppt课件
本课件系统讲解果蔬速冻，先界定速冻食品与冷却食品，说明低温对微生物和酶活性的影响，再讲解水的冻结特性、冻结温度曲线、冻结率与最大冰晶生成带，比较冻结速度对冰晶分布的影响，最后介绍速冻工艺、各类冻结装置与解冻方法。
第四章果蔬速冻第一节概述第二节速冻原理第三节速冻对果蔬的影响第四节速冻工艺与设备第五节果蔬解冻方法
第一节概述一、冷冻食品和冷却食品速冻食品（Quick-frozen foods），是指将食品原料经预处理后，采用快速冻结的方法使之冻结，并在适宜低温下（-18～－20℃）进行贮存；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；
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食品。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、调理方便食品类这四大类。
二、冷冻和冷却食品的特点易保藏，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，在发展中国家发展迅速。
三、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雪来贮藏食品的记载。冻结食品的产生起源于19世纪上半叶冷冻机的发明。1834年，Jacob Perkins（英）发明了以乙醚为介质的压缩式冷冻机。1860年，Carre（法）发明以氨为介质，以水为吸收剂的吸收式冷冻机。
1872年，David Boyle（美）和Carl Von Linde（德）分别发明了以氨为介质的压缩式冷冻机，当时主要用于制冰。1877年，Charles Tellier（法）将氨-水吸收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，这是食品冷冻的首次商业应用，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。20世纪30年代，出现带包装的冷冻食品。
我国在20世纪70年代，因外贸需要冷冻蔬菜，冷冻食品开始起步。80年代，由于“冷链”配备的不断完善和家用冰箱、微波炉的普及，销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。90年代，冷链初步形成；品种增加，风味特色产品和各种菜式；
生产企业和产量大幅度增加。
第二节速冻原理果蔬速冻是要求在30min或更短时间内将新鲜果蔬的中心温度降至冻结点以下，把水分子中的80％尽快冻结成冰。果蔬在如此低温条件下进行加工和贮藏，能抑制微生物的活动和酶的作用，可以在很大程度上防止腐败及生物化学作用，新鲜果蔬就能长期保藏下来，一般在－18℃下，可以保存10～12个月以上。
食品速冻保藏的原理主要有以下几个方面：一、低温对微生物的影响防止微生物繁殖的临界温度是－12℃。低温可起到抑制微生物生长和促使部分微生物死亡的作用。但在低温下，其死亡速度比在高温下要缓慢得多。一般认为，低温只是阻止微生物繁殖，不能彻底杀死微生物，一旦温度升高，微生物的繁殖也逐渐恢复。
降温速度对微生物的影响：冻结前，降温越迅速，微生物的死亡率越高；冻结点以下，缓冻将导致剩余微生物的大量死亡，而速冻对微生物的致死效果较差。冷冻食品中微生物的存在引起关注的有两个方面：一是冷冻食品的安全性问题，即存在有害微生物产生有害物质，危及人体健康；
另一是造成产品的质量败坏或全部腐烂。
二、低温对酶活性的影响防止微生物繁殖的临界温度（－12℃）不能有效抑制酶的火性及各种生物化学反应，要达到这些要求，还要低于－18℃。酶作用的效果因原料而异，酶活性随温度的下降而降低，一般的冷藏和冻藏不能完全抑制酶的活性。因此在冻结前要考虑钝化或抑制酶活性的处理措施，如采用漂汤或添加护色剂处理，一般长期冻藏的温度不能高于－18℃，有些还应更低的温度。
（二）冻结温度曲线与冻结率1.冻结温度曲线：食品在冻结过程中，温度逐渐下降，食品温度与冻结时间关系的曲线。分为三个阶段：初阶段、中阶段和终阶段。冻结点：冰晶开始出现的温度。食品冻结的实质是其中水分的冻结，食品中的水分并非纯水。果蔬活组织的冰点温度低于死组织。过冷现象：
ACBSD冻结点最大冰晶生成区一般是－18 ～－5 ℃
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最大冰晶生成带（Zone of maximum ice crystal formation）：在从－1 ℃降至－5℃时，近80%的水分可冻结成冰的温度范围。研究表明，应以最快的速度通过最大冰晶生成带。速冻形成的冰结晶多且细小均匀，水分从细胞内向细胞外的转移少，不至于对细胞造成机械损伤。
冷冻中未被破坏的细胞组织，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的营养价值和品质。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，影响食品的价值，甚至不能食用。
2.冻结率：冻结终了时食品内水分的冻结量（%）。一般要求把食品中90％的水分冻结才能达到目的。温度－60℃左右，食品内水分全部冻结。在－18~ －30℃时，食品中绝大部分水分已冻结，能够达到冻藏的要求。低温冷库的贮藏温度一般为－18℃~ －25℃。
表4-1 几种果蔬的冰点温度：果品给出最高与最低冰点温度，蔬菜给出单一冰点温度。
| 种类 | 最高冰点温度（℃） | 最低冰点温度（℃） |
|---|---|---|
| 苹果 | -1.40 | -2.78 |
| 梨 | -1.50 | -3.16 |
| 杏 | -2.12 | -3.25 |
| 桃 | -1.31 | -1.93 |
| 李 | -1.55 | -1.83 |
| 酸樱桃 | -3.38 | -3.75 |
| 葡萄 | -3.29 | -4.64 |
| 草莓 | -0.85 | -1.08 |
| 甜橙 | -1.17 | -1.56 |
| 种类 | 冰点温度（℃） |
|---|---|
| 番茄 | -0.9 |
| 圆葱 | -1.1 |
| 豌豆 | -1.1 |
| 花椰菜 | -1.1 |
| 马铃薯 | -1.7 |
| 甘薯 | -1.9 |
| 青椒 | -1.5 |
| 黄瓜 | -1.2 |
| 芦笋 | -2.2 |
注：原文数字粘连，果品部分按「先列9个最高值、再列9个最低值」的体例切分，使同一种类最高值高于最低值；蔬菜部分每种类对应一个冰点值。建议对照原图核对。
（三）冷冻量的要求1.产品完成冷冻过程三个阶段：(1)产品由初温降到冰点温度释放的热量：产品在冰点以上的比热×产品的重量×降温的度数(由初温到冰点的度数)。(2)由液态变为固态冰时释放的热量：产品的潜热×产品的重量。(3)产品由冰点温度降到冷藏温度时释放的热量：冻结产品的比热×产品的重量×降温度数。
2.维持冷藏库低温贮存需要消除的热量:包括墙壁、地面和库顶的漏热，例如墙壁漏热的计算如下：墙壁漏热量＝(导热系数×24×外壁的面积×冷库内外温差)十绝热材料的厚度3.其他热源：包括电灯、马达和操作人员等工作时释放的热量。上述三部分热源资料是食品冷冻设计时需要的基本参考资料，在实际应用时，将上述总热量增加10％比较妥当。
四、冻结速度与晶体的形成（一）冻结速度1. 定量法速冻的定量表达：以时间划分或以推进距离划分两种方法。按时间：食品中心温度从－1℃降到－5℃所需的时间，在3~20 min内，快速冻结，在20~120 min内，中速冻结，超过120 min，慢速冻结。
按推进距离：以－5℃的冻结层在单位时间内从食品表面向内部推进的距离为标准：快速冻结：V=5~20cm/h；中速冻结：V=1~5 cm/h；缓慢冻结：V=0.1~1 cm/h。
2. 定性法速冻的定性表达：外界的温度的降低速度与细胞组织内的温度降低的速度不相等时，即内外有较大的温差；而慢冻是指外界的温度降低速度与细胞组织内的温度降低速度基本上保持等速。速冻是指以最快的冻结速度通过食品的最大冰晶生成带（-1～－5℃）的冻结过程。
国际制冷学会的冻结速度定义：食品表面与中心点间的最短距离，与食品表面达到0℃后至食品中心温度降到比食品冻结点低10℃所需时间之比。例如：食品中心与表面的最短距离为10 cm，食品冻结点为-2℃，其中心降到比冻结点低10℃即-12℃时所需时间为15 h，其冻结速度为V=10/15=0.67 cm/h。
根据这一定义，食品中心温度的计算值随食品冻结点不同而改变。如冻结点-1℃时中心温度计算值需达到-11℃，冻结点-3℃时其值为-13℃。
（二）冻结速度与冰晶冻结速度快，食品组织内冰层推进速度大于水移动速度，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，呈针状结晶体。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，从而产生更多更大的冰晶大颗粒。
优质速冻食品应具备以下五个要素：(1)冻结要在－18～－30℃的温度下进行，并在20min内完成冻结。(2)速冻后的食品中心温度要达到－18℃以下。(3)速冻食品内水分形成无数针状小冰晶，其直径应小于100μm。(4)冰晶体分布与原料中液态水分的分布相近，不损伤细胞组织。
(5)当食品解冻时，冰晶体融化的水分能迅速被细胞吸收而不产生汁液流失。
果蔬在冻结、冷藏和解冻中发生的变化非常复杂，可分为两类：物理和化学。因为冻藏的时间长，其间发生的一系列变化会显著影响到食品的品质。一、速冻对果蔬组织结构的影响：如造成的组织破坏，引起的软化、流汁等。目前主要集中在机械损伤、细胞的溃解、气体膨胀三方面。
第三节速冻对果蔬的影响
（一）机械性损伤（二）细胞的溃解（三）气体膨胀
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二、果蔬在速冻和冻藏过程中的化学变化（一）盐析作用引起的蛋白质变性（二）与酶有关的化学变化
第四节速冻工艺与设备一、速冻工艺加冰衣及包装冻藏原料清洗漂烫冷却冷藏预处理、加填充液冷却挑选、整理、切分沥水IQF冻结装箱冻结包装装盘冻结包装
按生产过程的特性分，冻结系统可分为批量式、半连续式和连续式三类。批量式冻结器：先装载一批产品，然后冻结一个周期，冻结完毕后，设备停止运转并卸货。半连续式冻结器：将批量式冻结器的一个较大的批量分成几个较小的批量，在同一个冻结器内进行相对连续的处理。二、速冻设备
连续式冻结器：产品连续地或有规律间断地通过冻结器，采用机械化而且经常是全自动化的系统。有规律间断与半连续式的区别在于：一次装运产品的数量（有规律间断时是一袋、一纸盒或一盘，半连续式则是含许多袋、盘、纸盒的一辆车或一个货架），装货与等待的时间（有规律间断往往只有几秒钟，不影响流水线的运行，而半连续式则需要较长的时间，形成明显的中断）。
按从产品中取出热量的方式，冻结方式可分为吹风冻结、表面接触冻结和低温冻结这三种基本类型，以及它们的组合方式（如先经过低温处理，然后经机械制冷装置完成冻结过程）。
1、吹风冻结吹风式冻结装置用空气作为传热介质。早期的吹风式冻结装置是一个带有冷风机及制冷系统的冷库。通过对气流控制技术和产品传送技术的不断改进，现在有了各种水平的冻结设备。可分为批量式（冷库，固定的吹风隧道，带推车的吹风隧道）和连续式（直线式、螺旋式和流化床式冻结器）
1冷库
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2）固定的吹风隧道
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3）带推车的吹风隧道
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4）直线式冻结器
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5）螺旋式冻结器
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1、转筒；2、螺旋输送带；3、风机；4、制冷盘管。
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6）流化床冻结器
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2、金属表面接触冻结产品与金属表面接触进行热交换，金属表面则由制冷剂的蒸发或载冷剂的吸热来进行冷却。冻结方式与吹风冻结相比有两个优点：传热效果好；不需配置风机。但这种方式不适用于不规则形状产品的冻结。按照结构形式，金属表面接触冻结装置可分为三种主要类型：带式，板式和筒式。
1）钢带冻结器：适用于未包装的鱼片、咖啡提取物、熟土豆泥、汉堡牛排、各种调味汁和蔬菜泥。因为产品只是一面接触金属表面，食品层应当薄一些，常控制在20~25 mm。喷淋盐水（氯化钙或丙二醇）的温度通常为-35~-40℃，冻结时间约为30 min。
钢带冻结器的主要优点：连续运行；便于清洗和保持卫生；能分段控制温度（如对于咖啡提取物）；干耗较少。
2）平板冻结器：广泛用于形状为扁平状且厚度也有限制的小包装水产品和肉类制品。3）圆筒冻结器：通常用于冻结液体食品，产品在圆筒的内表面或外表面冻结，并被连续地刮除，因而具有强烈的热交换和很高的冻结速度。
3、低温冻结低温冻结采用液氮或液态二氧化碳作为制冷剂，常用于：1）小批量生产，2）新产品开发，3）季节性生产，和4）临时的超负荷状况。相对较低的温度可以使产品快速冻结，对保证产品质量和降低干耗都是十分有利的；但设备投资和运行费用较高。低温冻结设备则可以是箱式，直线式，螺旋式或浸液式。
液氮冻结器：通常为直线型，-195℃的液氮在产品出口端直接接触产品，产生的低温蒸汽向物料进口端流动，变暖的气体（约-45℃）排放到大气中。液体二氧化碳冻结器：与液氮冻结器基本相仿，但二氧化碳的沸点为-79℃，如果直接排放，运行成本比液氮冻结器更大，因此也有可回收二氧化碳的装置。
各种解冻方法第五节食品解冻
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1、空气解冻：由空气将热量传给冻品，使冻品升温、解冻。间歇式解冻：冷却器和加温器可以调节温度，有加湿器调节湿度，采用风速为1 m/s、温度为0~-5 ℃的加湿空气，解冻时间约14~15 h。连续式解冻：有调温调湿装置，解冻量达1 t/h；设备占地面积大。
加压解冻：通入压力为(2~3)×105 Pa、温度为15~20 ℃的空气，因为压力升高，食品的冻结点降低，缩短了解冻时间，食品质量较好。气液接触式：经过处理的洁净低温高湿空气与冻品接触后，水蒸气即在表面凝结成水，放出潜热使冻品解冻。无表面干燥或失重。
1空气解冻
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2、水解冻
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3、接触式解冻
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4、内部加热式解冻
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5、组合式解冻
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复习思考题1、温度对微生物生长发育和酶及各种生物化学反应有何影响？2、在什么条件下冷冻产品会腐败或食用不安全？保持冷冻产品安全的关键有哪几个方面？3、冻结过程可分哪几个阶段？如何理解快速通过最大冰晶生成区是保证冻品质量的最重要的温度区间？4、冻结和冻藏对果蔬有何影响？
5、为什么蔬菜在冻结前要进行烫漂？如何掌握烫漂的时间？6、单体速冻（IQF）设备有何特点？适合哪些物料的冻结？7、速冻果蔬对原料有哪些要求？水果和蔬菜在速冻工艺上有何异同？8、影响速冻果蔬质量的因素有哪些？如何提高速冻果蔬的质量？
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