第六章冷冻工艺学冻结

第四章 食品的的低温保保藏 绪论掌握食品品低温保保藏的原原理掌握食品品冷却与与冷藏方方法及其其质量控控制掌握食品品冻结与与冻藏方方法及其其质量控控制了解食品品解冻过过程、方方法及其其质量控控制第一节 绪论我国古代代的冷藏藏技术 制冷技术术的发展展历史 国内外冷冷冻食品品的发展展现状 食品冷藏藏与冻结结技术的的发展 是一门门使用人人工制冷冷技术来来降低温温度以保保藏食品品和加工工食品的的科学，即即它是专专门研究究如何使使用低温温条件来来达到最最佳地保保藏食品品和加工工食品的的方法，以以使各种种食品达达到最大大保鲜程程度冷冻工艺艺学我国古代代的冷藏藏技术 战国时期期——铜冰冰鉴 19777年于湖湖北随县县曾侯乙乙墓出土土一件冰冰酒器汉朝———人们已已经掌握握了用地地窖来贮贮藏天然然冰的技技术 大富富人家，地地下有冰冰室，室室有数井井，井深深十五丈丈，用于于藏冰及及石墨由由此可见见，在一一千七百百多年前前的三国国时代，利利用天然然冰雪来来降温和和保藏食食品的规规模已经经相当可可观，这这在当时时世界上上是首屈屈一指的的 唐朝之后后——天然然冰雪作作为冷源源已经被被广泛利利用《马可··波罗行行记》13世纪纪明代运河河两岸修修建冰库库清代光绪绪年间，北北京已专专设冰窖窖我国北方方某些地地方仍有有采用。

制冷技术术的发展展历史 18344年英国国人Jaacobb Peerhkkingg发明了了以乙醚醚为冷媒媒的压缩缩式冷冻冻机，他他是世界界上第一一部实用用的冷冻冻机18600年法国国人发明明以氨为为制冷剂剂，以水水为吸收收剂的压压缩式冷冷冻机18722年美国国人Daavidd、Booylee与德国国人Caarl Vonn Lnnde分分别单独独发明以以氨为冷冷媒的压压缩式冷冷冻机这这些冷冻冻机当时时为制冰冰机使用用，代替替天然冷冷源18777~18878年年法国人人Chaarlees TTelllierr为解决决把牛羊羊肉从新新西兰和和阿根廷廷等国运运回法国国，开始始用氨吸吸收式冷冷冻机19300年以来来，在家家用冰箱箱上，大大量使用用无毒、无无味的氟氟利昂制制冷剂，它它不像氨氨气那样样有爆炸炸的危险险但氟氟利昂易易破坏臭臭氧层，所所以又推推出了溴溴化锂、含含氢氟烃烃等冷媒媒20世纪纪70年年代，出出现了液液态氮和和液态二二氧化碳碳作为冷冷媒的制制冷技术术，它可可以直接接喷洒在在食品的的表面，不不仅可以以急冷，而而且可以以进行深深冷，如如果用液液氮利用用得到--1966℃的低温温食品冷藏藏与冻结结技术的的发展冷冻食品品的形式式不断得得到改进进 冻结方式式的改进进 冷源的制制冷装置置也有新新的突破破 对于各种种食品的的冷冻、冷冷藏、运运输、销销售等各各个环节节的温度度条件有有了进一一步的认认识 国内外冷冷冻食品品的发展展现状 中国18911年在上上海制造造人造冰冰 19155~19916年年，上海海、南京京、汉口口等地先先后建成成了由外外国资本本经营的的冻蛋、冻冻肉、冻冻家禽厂厂 。

到19333年，这这类冷库库增加到到30~~35座座 20世纪纪60年年代和880年代代两个重重要的发发展阶段段 制冷自19999年起起，全国国连锁超超市中销销售的食食品日用用品中，速速冻食品品销售额额均名列列第一 速冻食品品 从19995年起起，我国国速冻食食品的年年产量每每年以220％的的幅度递递增，成成为900年代发发展最快快的食品品加工业业，速冻冻食品年年产量接接近10000万万吨近近年来，我我国现有有各类速速冻食品品生产厂厂家近220000家，年年销售额额达1000亿元元 20世纪纪70年年代初速冻蔬菜菜20世纪纪80年年代初速冻点心心速冻调理理食品20世纪纪90年年代初速冻饺子子速冻馄饨饨速冻汤圆圆国内速冻冻食品存存在的问问题产品品种种亟待增增加 中国，1150多多个品种种 美国，速速冻食品品多达227000多种 日本的速速冻食品品据说有有31000多种种 质量、风风味有待待提高 慢冻食品品粘连现象象 购买买者购买买的首要要原因是是因为方方便，至至于对于于产品口口味的评评价，只只有9％％的购买买者表示示“好吃”或“很好吃吃” 打折促销销 包装有待待升级 塑料料袋包装装已不符符合当今今世界食食品包装装潮流，纸纸盒包装装是新的的发展趋趋势。

美国国用于速速冻食品品包装的的纸盒内内外表层层都涂有有一种可可耐2449摄氏氏度高温温的塑料料膜，这这种包装装可在微微波炉和和普通烤烤箱中加加热，其其成本也也较低 美国人均年消消费冷冻冻食品20000年已达达63..6kgg世界第一一位日本韩国台湾省l0kgg以上英、法、德德等欧盟盟国家20~440kgg如何理解解冷冻食食品比新新鲜食品品更新鲜鲜，冷冻冻被认为为是保存存食物的的最佳方方式 这是因为为商业化化冷冻的的农产品品是在成成熟度和和营养价价值最高高时候采采收，直直接送到到最近的的冷冻工工厂立即即处理而而得以保保存其营营养成分分 第二节 食品品冷冻保保藏原理理 新鲜鲜的食品品在常温温下存放放，由于于附着在在食品表表面的微微生物作作用和食食品内所所含酶的的作用，使使食品的的色、香香、味和和营养价价值降低低，如果果久放，能能促使食食品腐败败或变质质，以致致完全不不能食用用，这种种变化叫叫做食品品变质1.引起起食品腐腐败变质质的主要要因素生物学因因素 化学因素素 其他因素素 微生物 酶的作用用 非酶作用用 氧化作用用 温度 水分 光 乙烯 外源污染染物 物理因素素 害虫和啮啮齿动物物害虫对于于食品储储藏的危危害性很很大某些食品品储藏损损耗加大大的直接接原因 由于于害虫的的繁殖、迁迁移，以以及他们们所遗弃弃的排泄泄物、皮皮壳和尸尸体等还还会严重重污染食食品，使使食品丧丧失商品品价值。

目前对对食品危危害性大大的害虫虫有甲虫虫类、蛾蛾类、蟑蟑螂类和和螨类★酶的作用用 多聚半乳乳糖醛酸酸酶：催催化果胶胶中多聚聚半乳糖糖醛酸残残基之间间的糖苷苷键水解解，导致致组织软软化酯氧合酶酶：催化化脂肪氧氧化，导导致臭味味和异味味产生果胶甲酯酯酶：催催化果胶胶中半乳乳糖醛酸酸酯的脱脱酯作用用，可导导致组织织硬化 抗坏血酸酸酶：催催化抗坏坏血酸氧氧化，导导致营养养素的损损失叶绿素酶酶：催化化叶绿醇醇环从叶叶绿素中中移去，导导致绿色色的丢失失酶的作用用 ★非酶作用用 美拉德反反应焦糖化反反应抗坏血酸酸氧化抗坏血酸酸氧化脱氢抗坏坏血酸氨基酸美拉德反反应红褐色产产物抗坏血酸酸缺氧酸性条件件糠醛聚合褐色物质质＋★温度范特霍夫夫(Vaant Hofff)规规则即温度每每升高110℃，化学学反应的的速度增增加2~~4倍Q10==υ(tt+100)/υυt（temmperratuure coeeffiicieent）反应速度度常数与与绝对温温度成指指数关系系 故降降低食品品的环境境温度，就就能降低低食品中中化学反反应速度度，延缓缓食品的的质量变变化，延延长储藏藏寿命。

温度系数数 2.. 栅栏栏技术2.1栅栅栏技术术的提出出 变质食品品食品加工、储储运、销销售和消消费 低温保藏藏、罐藏藏、浓缩缩保藏、化化学保藏藏、发酵酵保藏、辐辐照保藏藏 栅栏因子子（huurdlle ffacttor）高温处理理（F）低温冷藏藏（t）降低水分分活度（AAW）酸化（ppH值）低氧化还还原电势势（Ehh）添加防腐腐剂（PPress）竞争性菌菌群辐照德国肉类类研究中中心Leeisttnreer（119766）提出出的 障碍因子子 栅栏效应应 从从微生物物学角度度考虑，栅栅栏效应应（huurdlle eeffeect）是是指在保保藏食品品的数个个栅栏因因子中，它它们单独独或相互互作用，形形成特有有的防止止食品腐腐败变质质的“栅栏”（huurdlle），使使存在于于食品中中的微生生物不能能逾越这这些“栅栏”这种食品品即是稳稳定和安安全的栅栏效应应的例子子 理想化栅栅栏效应应模式 较为实际际型栅栏栏效应模模式 初始菌数数低的食食品栅栏栏效应模模式 初始菌数数多或营营养丰富富的食品品栅栏效效应模式式 栅栏效应应的例子子 栅栏效应应的例子子 经过热处处理而又又杀菌不不完全的的食品栅栅栏效应应模式 栅栏顺序序作用模模式 栅栏效应应的例子子 栅栏协同同作用模模式 栅栏效应应是食品品保藏性性的根本本所在 栅栏效应应揭示了了食品保保藏的基基本原理理 食品品防腐可可利用的的栅栏因因子很多多，但就就每一类类食品而而言，起起重要作作用的因因子可能能只有几几个，因因通过科科学分析析和经验验积累，准准确地把把握其中中的关键键因子。

研究的思思路 对于于一种稳稳定性高高、保藏藏性好的的食品，AAW 、ppH值、tt、Prres等等栅栏因因子的联联合或复复杂的交交互作用用，对抑抑制微生生物生长长、繁殖殖、产毒毒起着关关键的作作用，任任何单一一因子都都不足以以抑制微微生物的的危害栅栏技术术的应用用 用于食品品加工和和保藏中中的微生生物控制制 用于食品品加工、保保藏中的的工艺改改造 新产品开开发 3. 食品品低温保保藏原理理 微生生物繁殖殖和酶的的活动都都与温度度有关，随随着温度度降低，特特别是食食品在冻冻结时，生生成的冰冰晶体使使微生物物细胞受受到破坏坏，使微微生物丧丧失活力力不能繁繁殖，甚甚至死亡亡；同时时酶反应应受到严严重抑制制，失去去催化能能力，甚甚至被破破坏其其他反应应如呼吸吸作用、氧氧化等也也随温度度的降低低而显著著减慢因因此，食食品就可可在低温温条件下下长期储储藏而不不会腐败败变质 3.1 低温对对微生物物的影响响60~88055~77540~445嗜热微生生物（theermoophiile）40~55025~44010~115嗜温微生生物（messophhilee）20~44010~220-10~~5嗜冷微生生物(psyychrrophhilee)举 例最高温度度最适温度度最低温度度类 群 微生物物的适应应生长温温度（℃℃）温泉、堆堆肥中微微生物腐败菌、病病原菌水和冷库库中的微微生物 微生物物对于低低温的敏敏感性较较差。

绝绝大多数数微生物物处于最最低生长长温度时时，新陈陈代谢已已减弱到到极低的的程度，呈呈休眠状状态 进一一步降温温，就会会导致微微生物的的死亡，不不过在低低温下，它它们的死死亡速度度比在高高温下缓缓慢得多多 低温对微微生物影影响的一一般情况况低温对微微生物影影响的特特殊情况况 少少数微生生物能在在一定的的低温范范围还可可以缓慢慢生长温温度在66℃时几乎乎能阻止止所有食食物中病病原菌的的生长，但但有一些些嗜冷菌菌尚能缓缓慢生长长 3.2 低温对对酶活性性的影响响 食食品中的的许多反反应都是是在酶的的催化下下进行的的，而酶酶的活性性(即催催化能力力)和温温度有密密切关系系大多多数酶的的适宜活活动温度度为300~500℃随着着温度的的升高或或降低，酶酶的活性性均下降降 温度系数数Q100 温温度系数数Q100可衡量量因温度度而发生生变化的的酶的活活性： Q100=K22/K11K2为温温度增加加到T++10KK时酶活活性所导导致的化化学反应应率Q10为为温度每每增加110K时时因酶活活性变化化所增加加的化学学反应率率；K1为温温度T时时酶活性性所导致致的化学学反应率率；几种水果果呼吸速速率的温温度系数数Q100 部分蔬菜菜呼吸速速率的温温度系数数Q100 低温对对酶活性性影响的的情况 酶酶活性在在冷冻、冷冷藏中虽虽有显著著下降，但但并不说说明酶完完全失活活，即低低温对酶酶并不起起完全的的抑制作作用，在在长期冷冷藏中，酶酶的作用用仍可使使食品变变质。

3.3低低温对其其他变质质因素的的影响氧化作用用、生理理作用、蒸蒸发作用用、机械械损害、低低温冷害害等 无无论是细细菌、霉霉菌、酵酵母菌等等微生物物引起的的食品变变质，还还是由酶酶引起的的变质以以及其他他因素引引起的变变质，在在低温的的环境下下，可以以延缓、减减弱它们们的作用用，但低低温并不不能完全全抑制它它们的作作用，即即使在冻冻结点以以下的低低温，食食品进行行长期储储藏，其其质量仍仍然有所所下降低温保藏藏对食品品贮藏的的影响第三节 食品冷冷藏工艺艺技术食品的冷冷却食品的冷冷藏食品在冷冷藏过程程中的质质量变化化食品冷藏藏工艺食品的冷冷却和冷冷藏冷却 是冷藏的的必要前前处理，其其本质上上是一种种热交换换的过程程，冷却却的最终终温度在在冰点以以上 冷藏 是冷却后后的食品品在冷藏藏温度((常在冰冰点以上上)下保保持食品品品质的的一个储储藏方法法 3.1食食品的冷冷却冷却的目目的 冷却速度度和冷却却时间 冷却方法法 冷却的目目的 食食品冷却却的目的的就是快快速排出出食品内内部的热热量，使使食品温温度在尽尽可能短短的时间间内(一一般为几几小时))降低到到冰点以以上，从从而能及及时地抑抑制食品品中微生生物的生生长繁殖殖和生化化反应速速度，保保持食品品的良好好品质及及新鲜度度，延长长食品的的储藏期期。

食品冷却却一般是是在食品品的产地地进行产地加工车间间冷藏库市场低温环境境保持食品品原有品品质 阻止微生生物的繁繁殖采摘后24h冷冷却96h后后冷却0℃下储储藏5周周不腐烂梨30%的的梨腐烂烂 甜玉米米糖分贮贮藏过程程中的丧丧失情况况冷却速度度和冷却却时间食品在冷冷却过程程中，内内部热量量传递（QQ）依傅傅里叶定定律： Q= --λFggraddT graddT为温温度梯度度(K··m-11)；λ为导热热系数((W·m-11·K-11)；F为导热热面积((m2))食品的冷冷却速度度 物料内部部温度环境温度度物料形状状 食品的的冷却速速度就是是食品温温度下降降的速度度，由于于食品内内各部位位的温度度不一样样，所以以食品温温度的下下降速度度只能以以食品平平均温度度的下降降速度来来表示 物料内部部温度表面温度度θs中心温度度θc表面与中中心之间间的温度度差θm平均温度度ˉθ 食品品内部温温度的分分布是向向上方凸凸的曲线线，离表表面越近近，温度度梯度越越大，因因此冷却却速度也也越大从从图2--3中可可看出，表表面温度度θs下降降的速度度最快，中中心温度度θc下降降最慢，特特别是冷冷却的开开始阶段段，食品品中心部部位的温温度下降降得特别别缓慢。

当当食品厚厚度很小小时，冷冷却速度度与对流流放热系系数K成成正比，而而与导热热系数λλ无关在在这种情情况下，对对流放热热速度KK是影响响冷却速速度的主主要因素素，因此此增大冷冷却介质质的流动动速度，提提高K的的数值就就可以增增大冷却却速度，缩缩短冷却却时间 平板状食食品1 当食品品厚度很很厚时，冷冷却速度度与导热热系数λλ成正比比，而与与对流放放热系数数A无关关在这这种情况况下，导导热的快快慢是决决定冷却却速度的的关键，企企图通过过增大空空气流速速来加快快冷却速速度是困困难的，只只有减小小食品的的厚度来来增大冷冷却速度度平板状食食品2 半径为为R的圆圆柱状食食品，它它的圆周周面都一一样的被被冷却圆圆柱状食食品的冷冷却与平平板状食食品不同同的是，它它内部的的传热面面积与半半径R成成正比，其其他均相相同圆柱状食食品球状食品品 半半径为RR的球状状食品，它它的表面面都一样样的被冷冷却球球状食品品的冷却却与平板板状食品品不同的的是，它它内部的的传热面面积与半半径R成成正比，其其他均相相同。

食品的冷冷却时间间冷却方法法空气冷却却法 冷水冷却却法 碎冰冷却却法 真空冷却却法 利用强强制流动动的低温温冷空气气流过食食品表面面使食品品的温度度下降的的一种冷冷却方法法 空气冷却却法方法空气冷却冰块或机机械制冷冷风道吹出冷却间或或冷藏间间热量降温循环冷空气冷风机食品五种不同同吸吹风风形式的的冷风机机冷风机肉类冷风风冷却装装置冷风冷却却系统示示意图循环吊钩风道冷风机冷风冷却却系统示示意图（33）冷风冷却却系统示示意（44）冷风冷却却系统示示意图（55） 工工艺条件件的选择择要根据据食品的的种类、有有无包装装、是否否易干缩缩、是否否快速冷冷却等来来确定空气冷却却法工艺艺参数空气冷却却法的工工艺效果果温度相对湿度度流速空气可对于未未包装食食品，采采用空气气冷却时时会产生生较大的的干耗损损失空气冷却却法适用用范围水果蔬菜鲜蛋乳品肉类家禽预冷处理理冻藏食品品冻结使用范围围较广，广广泛地用用于不能能用水冷冷却的食食品优点缺点果蔬的空空气冷却却果蔬冷却间冷藏库初期空气气流速1~2mm/s末期空气气流速1m/ss空气相对对湿度冷藏温度度冷却间温温度0℃85%~~95%%根据水果果、蔬菜菜等品种种的不同同，将其其冷却至至各自适适宜的。

畜肉的空空气冷却却1传统方法法：全部部在冷却却间完成成冷却空气气温度0℃左右右风速0.5~~1.55m/ss＜2m//s相对湿度度90%~~98%%胴体后腿腿肌肉最最厚部中中心的温温度＜4℃冷却时间间＜24hh畜肉的空空气冷却却2改进方法法：变温温快速两两段冷却却法，整整个时间间14~~18hh第一阶段段快速冷却却隧道冷却间空气流速速2m/ss空气温度度-5~--15℃℃相对湿度度90%2~4hh时间胴体表面面温度后腿中心心温度0~-22℃16~220℃特征散热快，肉肉胴体表表面温度度达0℃℃以下，形形成了“冰壳”；第二阶段段自然循环环冷却间间温度1~-11℃相对湿度度90%10~114h半白条肉肉内外温温度基本本趋于一一致，达达到平衡衡温度44℃时，即即可认为为冷却结结束时间优点：食食品干耗耗小，平平均干耗耗量为11%；肉肉类的表表面干燥燥，外观观好，肉肉味佳，在在分割时时汁液流流失量少少 禽肉的空空气冷却却空气温度度2~3℃℃相对湿度度80%~~85%%风速1.0~~1.22m/ss禽胴体温温度5℃以下下冷却时间间7h左右右提高风速速4h左右右鲜蛋的空空气冷却却在专用的的冷却间间内完成成蛋箱堆垛冷却开始始蛋空气温度度一般低于于蛋体温温度2~~3℃过程每隔1~~2h将将冷却间间空气温温度降低低1℃左右相对湿度度75%~~85%%0.3~~0.55m/ss24h蛋体温度度1~3℃℃空气流速速冷却时间间通过低温温水把被被冷却的的食品冷冷却到指指定温度度冷水冷却却法预冷水箱箱水蒸发器食品冷水搅拌器冷却槽蒸发器食品冷水现代冰蓄蓄冷技术术方式喷淋式 浸渍式 冷水冷却却方法混合式被冷却的的食品直直接浸在在冷水中中冷却，并并有搅拌拌器不停停地搅拌拌冷水，提提高传热热速度和和均匀性性，加快快食品的的冷却。

混合式冷冷却装置置一般采采用先浸浸渍后喷喷淋的步步骤 冷水冷却却的范围围和特性性 因为产品品的外观观会受到到损害，而而且失去去了冷却却以后的的储藏能能力鱼类、家家禽水果、蔬蔬菜和包包装食品品易变质的的食品大部分食食品应用范围围优点缺点传热系数数高冷却速度度快避免干耗耗被冷却食食品之间间易交叉叉感染碎冰冷却却法 冰块融融化时会会吸收大大量的热热量，其其相变潜潜热为3334..9KJJ/kgg当冰冰块和食食品接触触时，冰冰的融化化可以直直接从食食品中吸吸取热量量使食品品迅速冷冷却 碎冰冷冷却法特特别适宜宜于鱼类类的冷却却，因为为它不仅仅能使鱼鱼冷却、湿湿润、有有光泽，而而且不会会发生干干耗现象象 淡水冰海水冰冷却淡水水鱼冷却海水水鱼透明冰不透明冰冰形状机制块冰冰管冰片冰米粒冰不允许用用被污染染的海水水及港湾湾内的水水来制冰冰碎冰冷却却(干式式冷却)) 水冰冷却却(湿式式冷却)) 方式冷海水 为了提提高碎冰冰冷却的的效果，要要求冰要要细碎，冰冰与食品品的接触触面积要要大，冰冰融化成成的水要要及时排排出 冷却方式式真空冷却却法 真空冷冷却也叫叫减压冷冷却。

其其原理是是真空降降低水的的沸点，促促使食品品中的水水分蒸发发，因为为蒸发潜潜热来自自食品自自身，从从而使食食品温度度降低而而冷却 主要适用用于叶类类蔬菜的的快速冷冷却菠菜生菜甜玉米 1－真空空泵 2－冷冷却器 3－－真空冷冷却槽 4－膨胀胀阀 55－冷凝凝器 66－压缩缩机 真空冷却却系统真空冷却却方法的的特点 冷却速度度快、冷冷却均匀匀 先将食食品原料料湿润，为为蒸发提提供较多多的水分分，再进进行抽真真空冷却却操作其其作用是是加快降降温速度度；减少少植物组组织内水水分损失失，即减减少原料料的干耗耗叶菜总质量1%温度6℃缺点食品干耗耗大、能能耗大，设设备投资资和操作作费用都都较高按食品的的种类和和冷却的的要求不不同，使使用不同同的冷却却方法 3.2 食品品的冷藏藏 空气冷藏藏法 自然空气气冷藏法法 机械空气气冷藏法法 空气冷藏藏工艺 冷藏温度度 空气相对对湿度 空气流速速 冷藏温度度储藏期 冷藏库规规模 冷藏温度度冷库内空空气的温温度食品物料料的温度度物品性质质 冷藏室室内的温温度应严严格控制制任何何温度的的变化都都可能对对冷藏的的食品物物料造成成不良的的后果。

空气相对对湿度 冷藏室室内空气气中的水水分含量量对食品品物料的的耐藏性性有直接接的影响响不宜过湿湿不宜过干干大多数水水果和植植物性食食品85％~~90％％绿叶蔬菜菜、根菜菜类蔬菜菜和脆质质蔬菜90％~~95％％坚果类70％以以下畜、禽肉肉类85％～～90％％干态颗粒粒状食品品物料50％以以下一些肉和和肉制品品的冷藏藏条件和和储藏期期一些鱼和和鱼制品品的冷藏藏条件和和储藏期期牛乳的储储藏时间间及应冷冷却的温温度鲜蛋冷藏藏条件 3.33食品在在冷藏过过程中的的质量变变化 水分蒸发发 冷害 后熟作用用 移臭和串串味 肉的成熟熟 寒冷收缩缩 脂肪的氧氧化 其他变化化 水分蒸发发 水果、蔬蔬菜水分蒸发发失去新鲜鲜饱满的的外观影响其柔柔嫩性和和抗病性性肉类食品品质量减轻轻表面出现现收缩、硬硬化，形形成干燥燥皮膜肉色变化化鸡蛋气室增大大蛋品品质质下降质量减轻轻 在低温温储藏时时，有些些水果、蔬蔬菜等的的储藏温温度虽未未低于其其冻结点点，但当当储温低低于某广广温度界界限时，这这些水果果、蔬菜菜就会表表现出一一系列生生理病害害现象，其其正常的的生理机机能受到到障碍失失去平衡衡。

这种种由于低低温所造造成的生生理病害害现象称称之为冷冷害 冷害 冷害的症症状组织内部部变褐和和干缩外表出现现凹陷斑斑纹出现水渍渍状斑块块不能正常常成熟产生异味味后熟作用用 水果在在低温冷冷藏期间间，将伴伴随着后后熟作用用的发生生果实实内的成成分和组组织形态态也将进进行一系系列的转转化可溶性糖糖含量升升高糖酸比例例趋于协协调可溶性果果胶含量量增加果实香味味变得浓浓郁颜色变红红或变艳艳成熟特征征硬度下降降寒冷收缩缩畜禽屠宰宰后在未未出现僵僵直前快快速冷却却，肌肉肉发生显显著收缩缩，以后后即使经经过成熟熟过程，肉肉质也不不会十分分软化，这这种现象象叫寒冷冷收缩宰后l00h内，肉肉温降到到8℃以下，容容易发生生寒冷收收缩牛和羊肉肉禽类肉种类当肉的ppH值低低于6时时极易出出现寒冷冷收缩肉体部位位肉的表面面肉质变硬硬嫩度差解冻后会会出现大大量的汁汁液流失失肉的内部部表现3.4 食品品冷藏工工艺加工整理理 库房准备备 包装 入库 码垛 温湿度管管理 通风换气气 出库 预冷 洋白菜 花椰菜 第四节 食品的的冷冻 食品品冻结可可使食品品中大部部分甚至至全部水水分形成成冰晶体体，从而而减少游游离水，使使微生物物的生长长受到抑抑制，适适当的低低温和失失去反应应介质的的作用下下同样被被大大降降低；脂脂肪酸败败、维生生素分解解等作用用在冻藏藏时也会会减缓。

冻藏能够够延缓食食品的腐腐败，而而不能完完全终止止腐败 4.1食食品冻结结过程 水的冻结结过程 食品冻结结过程的的特征 食品冻结结过程中中的水分分结冰率率与最大大冰晶区区 食品冻结结时的放放热量 冻结速度度与冻结结时间 冻结过程程中的热热量传递递、食品品的温度度变化与与分布 4.1..1水的的冻结过过程水0℃的水水过冷状态态的水冰晶核冰点冻结（过冷临临界温度度或过冷冷温度）（潜热）过冷状态态 温度度先要降降到冰点点以下才才发生从从液态的的水到固固态冰的的相变 降温过过程中开开始形成成稳定性性晶核时时的温度度或在开开始回升升的最低低温度 过冷临界界温度或或过冷温温度水的冻结结过程 晶核周周围的水水分子有有次序地地不断结结合到晶晶核上面面去，形形成大的的冰晶体体结冰晶核的形形成（nuccleaatioon）冰晶体的的增长（icee grrowtth） 极少少部分的的水分子子有规则则地结合合在一起起，形成成结晶的的核心，这这种晶核核是在过过冷条件件达到后后方出现现的冷冻时水水的物理理特性水的比热热是4..1844kJ//kg//K。

冰冰的比热热是2..0922 kJJ/kgg/K，冰冰的比热热约为水水的1//2 水的热导导率为00.588W/mm/K，冰冰是2..34 W/mm/K，冰冰的热导导率是水水的4倍倍左右 冻结速度度快，解解冻速度度慢 冰比水降降温快水结成冰冰后，冰冰的体积积比水增增大约99%，冰冰在温度度每下降降1℃时，其其体积则则会收缩缩0.001%~~0.0005%%，两者者相比，膨膨胀比收收缩大 冷冻时水水的物理理特性“冻结膨膨胀压”龟裂现象象 “冻结膨膨胀压” 如果果外层冰冰体受不不了过大大的内压压时，就就会破裂裂冻品品厚度过过大、冻冻结过快快，往往往会形成成这样的的龟裂现现象 冻结时时，表面面的水首首先结冰冰，然后后冰层逐逐渐向内内伸展当当内部水水分因冻冻结而膨膨胀时，会会受到外外部冻结结了的冰冰层的阻阻碍，因因而产生生内压龟裂现象象4.1..2食品品冻结过过程的特特征 食品多元组分分冻结平台台纯水1.初始始冻结温温度2.当冷冷却到某某一温度度时，食食品内未未冷冻水水的分数数1.食品品的初始始冻结点点温度总总是低于于零度食品初始结冻冻点低于零度度由于食品品中的自自由水溶溶有可溶溶性固形形物食品的冰冰点或冻冻结点((freeeziing poiint))水分含量量水分状态态拉马尔（RRaouult）法法则冻结点的的降低物质的浓浓度成正正比各种食品品的成分分l mool/LL溶质↑↑下降1..86℃℃↓不同食品品的冰点点即使在温温度远低低于初始始冻结点点的情况况下，仍仍有部分分自由水水还是非非冻结的的。

2.有部部分自由由水是非非冻结的的食品中的的水分纯水全部冻结结成冰食品的低低共熔点点水溶液一部分水水结成冰余下的水水溶液的的浓度升升高残留溶液液的冰点点不断下下降部分自由由水还是是非冻结结的少量的未未冻结的的高浓度度溶液只只有当温温度降低低到低共共熔点时时，才会会全部凝凝结成固固体55~~-655℃4.1..3 冻结温温度曲线线初阶段 中阶段 终阶段 初阶段 食品大大多有一一定厚度度，冻结结对时其其表面层层温度降降得很快快，故一一般食品品不会有有稳定的的过冷现现象出现现 从初初温至冻冻结点，这这时放出出的是“显热”，显热热与冻结结过程所所排出的的总热量量比较，其其量较少少，故降降温快，曲曲线较陡陡其中中还会出出现过冷冷点A-S--B中阶段 此时时食品中中水分大大部分冻冻结成冰冰，由于于水转变变成冰时时需要排排除大量量潜热，整整个冻结结过程中中的总热热量的大大部分在在此阶段段放出，故故当制冷冷能力不不是非常常强大时时，降温温慢，曲曲线平坦坦B-C 食品品冻结时时，其中中的大部部分水分分是在靠靠近冻结结点的温温度区域域内形成成冰晶体体的，如如下降至至其中心心温度为为-5℃℃时，食食品内已已有800%以上上水分冻冻结。

而而到了后后面，水水分结冰冰率随温温度变化化的程度度不大 通常常把冻结结时使水水分结冰冰率发生生变化最最大的温温度区域域称为最最大冰晶晶生成区区最大冰晶晶生成区区(zonne oof mmaxiimumm icce ccrysstall foormaatioon) 终阶段 C-D从成冰后后到终温温(一般般是-55~ --18℃℃)放出的热热量冰的降温温水继续结结冰曲线有时时不及初初阶段陡陡峭4.1..4冻结结率(ffrozzen watter rattio)) 食品冻冻结过程程中水分分转化为为冰晶体体的程度度，通常常也用水水分结冰冰率（ψψ）表示示指的的是食品品冻结时时，其水水分转化化为冰晶晶体的比比率冻结率((froozenn waaterr raatioo) 冻结过程程中水分分结冰率率与食品品的温度度有关Ψ=（11-t冰冰/t）×100%式中Ψ———结冰冰率，%%t冰———食品的的冻结点点，℃t——食食品的低低于结冻冻点的某某一温度度，℃冻结率((froozenn waaterr raatioo) 4.1..5 食食品冻结结时的放放热量 冻结开始始前食品品的放热热量 qq1=CCo（TT初—T冻） 冰晶体形形成时的的放热量量 q22=WΨΨr冰 冻结食品品降温过过程中的的放热量量 q33=CTT(T冻冻—T终)) 冻结过程程中的热热量传递递、食品品的温度度变化与与分布 食品冻结结时食品与冷冷冻介质质之间的的温差食品内部部的温差差随着冻结结过程发发生变化化4.1..6 冻结速速度 在食品品的冻结结过程存存在一个个外部冻冻结层与与此层向向内部非非冻结区区扩张推推进的过过程，从从而，可可以用两两者之间间界面的的位移速速度来表表示物体体的冻结结速度。

冻结速度度 冻结速速度的快快慢一般般可用食食品中心心温度下下降的时时间或冻冻结层伸伸延的距距离来划划分 时间划分分 距离划分分 时间划分分 食品的中中心温度度从-ll℃下降至至-5℃℃所需的的时间((即通过过最大冰冰晶生成成区的时时间)30miin以内内快速冻结结超过300minn慢速冻结结对食品组组织影响响最小距离划分分 可用单位位时间内内-5℃℃的冻结结层从食食品表面面伸延向向内部的的距离来来判断（冻冻结速度度υ的单位位cm//h）υ≥5~~20ccm/hh快速冻结结υ=1~~5cmm/h中速冻结结υ=0..1~llcm//h慢速冻结结冻结速度度计算 冻结物体体在最终终温度时时的水分分冻结量量（Ψ终）和和物体降降温到同同一最终终温度时时所需时时间(ττ终)的的比值 冰晶体形形成速度度dΨ/ddτ物体任何何单位容容积内或或任意点点上单位位时间内内的水分分冻结率率平均冰晶晶体的形形成速度度Ψ终/ τ终食品表面面达0℃℃后，食食品温度度中心降降至比冻冻结点低低10℃℃所需的的时间（hh）国际制冷冷学会对对冻结速速度的定定义υ=L//tL食品表面面与温度度中心点点间的最最短距离离（cmm）t冻结时间间计算 式中Z———食品品冻结时时间，hh△i———食品初初终温时时的焓差差，kJJ/kggρ——食食品密度度，kgg/m33△t———食品冻冻结点与与冷却介介质的温温差，℃℃X——块块状或片片状食品品的厚度度;球状状或柱状状食品的的直径，mmα——放放热系数数，W//(m22·K)λ——冻冻结食品品的导热热系数，WW/mKKP，R ——形状状系数 冻结时间间 影响食品品冻结时时间的因因素产品的大大小和形形状产品的厚厚度产品的初初温和终终温冷却介质质的温度度产品表面面的传热热系数热熔的变变化产品的热热导率冻结速度度与冰晶晶分布状状况的关关系 冻结方式式冻结介质质冻结速度度形成冰晶晶的大小小与状态态冻结速度度快水分冰晶较大的冰冰体冰晶体分分布不均均匀有时间移移动冻结速度度慢会同时析析出形成成大量的的结晶核核水分冰晶无时间移移动细小针状结晶晶数量无数数分布均匀匀冻结速度度与冰晶晶分布状状况的关关系 冻结方法法与冰晶晶分布状状况的关关系 物理变化化 化学变化化 机械性损损伤 细胞的溃溃解 气体膨胀胀 蛋白质变变性 变色 4.2 冻结及及冻结速速度对冻冻品质量量的影响响 冻结时的的体积变变化胶体性质质的变化化使食品品品质下降降，产品品的营养养价值、风风味和质质构都不不同程度度地受到到损失。

冻结时的的体积变变化0℃的水水转变为为0℃的冰时时，体积积增加约约9%；；随着冻结结的进行行，溶质质被不断断浓缩而而导致结结晶析出出；非溶质部部分如油油脂在低低温下结结晶；细胞内的的溶解气气体因溶溶剂结晶晶而过饱饱和，最最后从溶溶解中逸逸出胶体性质质的变化化在高浓度度盐的作作用下发发生盐析析；pH值改改变可能能达到某某些蛋白白质的等等电点；；离子浓度度的变化化干扰了了蛋白质质胶体的的电性平平衡；与蛋白质质结合的的水分被被冻结，蛋蛋白质形形成脱水水型而不不能复原原；蛋白质被被浓缩并并受到机机械挤压压，相互互间脱水水聚集而而形成沉沉淀蛋白质溶解度下下降机械性损损伤 （meechaaniccal dammagee thheorry） 细胞的溃溃解 ((celll rruptturee thheorry) “冻结膨膨胀压”蛋白质变变性 食品中中的结合合水是与与原生质质、胶体体、蛋白白质、淀淀粉等结结合的，在在冻结时时，水分分从其中中分离出出来而结结冰，这这也是一一个脱水水过程，原原生质胶胶体和蛋蛋白质等等分子过过多失去去结合水水，分子子受压凝凝集，会会破坏其其结构，或或者由于于原生质质体中无无机盐因因浓缩作作用而使使浓度提提高，产产生盐析析作用而而使蛋白白质变性性。

气体膨胀胀 (gaas eexpaansiion theeoryy) 组织细细胞中溶溶解于液液体中的的微量气气体，在在液体结结冰时发发生游离离而体积积增加数数百倍，这这样会损损害细胞胞和组织织，引起起质地的的改变 变色 冻结产品品褐变黑变退色美拉德反反应酪氨酸酶酶的氧化化肌肉的肌肌红蛋白白鳕鱼肉的的褐变虾的黑变变食品快速速冻结的的优点1.避免免在细胞胞之间生生成过大大的冰晶晶体；2.减少少细胞内内水分外外析，解解冻时汁汁液流失失少；3.细胞胞组织内内部浓缩缩溶质和和食品组组织、胶胶体以及及各种成成分相互互接触的的时间显显著缩短短，浓缩缩的危害害性下降降到最低低程度；；5.食品品在冻结结设备中中的停留留时间短短，有利利于提高高设备的的利用率率和生产产的连续续性4.将食食品温度度迅速降降低到微微生物生生长活动动温度之之下，有有利于抑抑制微生生物的增增长及其其生化反反应；食品快速速冻结的的优点4.3 食品冷冷冻中的的玻璃化化转变 玻璃态、高高弹态和和黏流态态的概念念有关食品品的玻璃璃态 玻璃化转转变温度度及影响响因素 玻璃化转转变在冷冷冻食品品加工中中的应用用 玻璃态态、高弹弹态和黏黏流态的的概念玻璃 玻璃态 将融化后后在冷却却过程中中不发生生结晶的的无机物物质 非晶态 无定定形聚合合物在较较低的温温度下，分分子热运运动能量量很低，而而分子链链和链段段均处于于被冻结结状态，这这时的聚聚合物所所表现出出的力学学性质与与玻璃相相似，故故称这种种状态为为玻璃态态或玻璃璃化。

随着着温度升升高至某某一温度度时，链链段运动动受到激激发，但但整个分分子链仍仍处于冻冻结状态态在受受到外力力作用时时，无定定形聚合合物表现现出很大大形变，外外力解除除后，形形变可以以恢复这这种状态态称为高高弹态，又又称橡胶胶态 高弹态玻璃态 高弹态 温度度继续升升高，不不仅链段段可以运运动，整整个分子子链都可可以运动动，无定定形聚合合物表现现出黏性性流动的的状态，即即黏流态态玻璃璃态、高高弹态和和黏流态态表现为为无定形形聚合物物的三种种力学黏流态高弹态黏流态有关食品品的玻璃璃态 食品中无无定形基基质单糖低聚糖多糖蛋白质水盐物理状态态食品的物物理性质质和质构构玻璃化转转变“食品聚聚合物科科学”理论 (foood pollymeer sscieencee) 以食品玻玻璃化和和玻璃化化转变温温度为核核心 食品品在玻璃璃态下，造造成食品品品质变变化的一一切受扩扩散控制制的反应应速率均均十分缓缓慢，甚甚至不发发生反应应因此此食品采采用玻璃璃化保藏藏，可以以最大限限度地保保存其原原有的色色、香、味味、形以以及营养养成分 在玻玻璃化状状态下，分分子热运运动能量量很低，只只有较小小的运动动单元，如如侧基、支支链和链链节能够够运动，而而分子链链和链段段均处于于被冻结结状态。

在在此情况况下，物物质的自自由体积积分数很很小，分分子流动动阻力较较大，从从而使体体系具有有较大的的黏度，以以致整个个体系中中的分子子扩散速速率很小小 保藏机理理玻璃化转转变温度度及影响响因素 非晶态聚聚合物玻璃态橡胶态晶态聚合合物中的的非晶部部分特征温度度Tg玻璃化转转变温度度链段解冻升温冷却冻结微布朗运运动玻璃化转转变温度度的两种种定义 低水分食食品w<200％＞0℃Tg高水分或或中等水水分食品品w>200％T`g最大冻结结浓缩溶溶液发生生玻璃化化转变时时的温度度玻璃化转转变温度度形成玻璃璃态固体体 取决于动动力学因因素冷却速率率足够快快达到足够够低的温温度所有材料料液体玻璃态的的固体在冷却过过程中，迅迅速通过过Tg

Tg与冻冻结食品品质量的的关系冷冻浓缩缩冷冻食品品未冻结部部分储存不稳稳定速冻 在一一般冻藏藏温度下下，意味味着这部部分被浓浓缩的基基质仍处处于高弹弹态，甚甚至黏流流态，分分子链段段能自由由运动，扩扩散系数数比较大大 玻璃化转转变在冷冷冻食品品加工中中的应用用 冰淇淋 冷冻水果果 传统糯米米制品 4.3 食食品常用用的冻结结方法静止空气气冻结送风冻结结接触冻结结浸渍冻结结间接冻结结氟里昂冻冻结强风冻结结直接冻结结冰盐混合合物冻结结液氮冻结结液态二氧氧化碳冻冻结低温静止止空气冻冻结装置置 空气自然然对流接触传导导管架式特点冻结时间间长劳动强度度大融霜及处处理霜麻麻烦装置周转转率低结构简单单造价低运行时电电耗省送风冻结结装置 强风冻结结装置半送风冻冻结装置置强风冻结结装置 隧道式 传送带式式 悬浮式（流流态床）冻冻结装置置（flluiddizeed ffreeezinng）单向直走走带式 螺旋带式式 单向直走走带式螺旋带式式 接触冻结结装置 平板冻结结机空心平板板板内配蒸蒸发管原料特点不需冷风风占空间小小单位面积积生产率率高能源低直接接触触冻结法法 食品品（包装装或不包包装）与与不冻液液直接接接触，食食品在与与不冻液液换热后后，迅速速降温冻冻结。

食食品与不不冻液接接触的方方法有喷喷淋法、浸浸渍法，或或者两种种方法同同时使用用冰盐混合合物冻结结R12浸浸渍冻结结装置液化气体体冻结装装置直接接触触冻结法法 浸渍式连连续冻结结 液化气式式连续冻冻结 冻结时间间短(比比空气式式快2～～3倍))食品干耗耗小、色色泽好食品卫生生问题特点液化气式式连续冻冻结 利用用沸点很很低的制制冷剂((如液氮氮及二氧氧化碳))在极低低温下进进行变态态，吸热热蒸发或或升华的的特性，将将食品急急速冻结结下来的的超急速速冻结装装置，其其类型有有隧道式式和螺旋旋式液浸喷淋蒸汽冷凝凝1.冻结结速度快快、时间间短、干干耗小、生生产率高高2.避免免了食品品与空气气接触，不不会产生生食品的的酸化、变变色等问问题3.操作作成本高高，主要要是液氮氮的消耗耗和费用用高4.4 流态化化速冻方方法 指使食品品尽快通通过其最最大冰晶晶生成区区，并使使平均温温度尽快快达到--l8℃℃而迅速速冻结的的方法 速冻食品单体体速冻IQF ——— Inndivviduuallly QQuicck FFreeezinng最为突出出速冻技技术食品流态态化速冻冻的前提提 一是作为为冷却介介质的冷冷空气在在流经被被冻结食食品时必必须具有有足够的的流速，并并且必须须是自下下而上通通过食品品；二是单个个食品的的体积不不能太大大。

4.4..1固体体颗粒的的流态化化原理 气固两相相流体的的流动过过程 流化床压压降 将固体颗颗粒与气气体介质质并存的的流动过过程 固体力学学气流通过过流化床床层时，由由于筛网网、食品品颗粒的的阻力作作用，使使流化床床两侧风风压发生生变化，产产生了压压力差p2———流化床床食品层层上部风风压，NN/m22△pL =p11-p22流化床压压降△pL———流化化床压降降，N//m2p1———风机出出口风压压，N//m2食品层阻阻力损失失筛网阻力力损失空气流速速筛网的孔孔隙率筛网的孔孔隙率筛网孔隙隙率的选选择必须须从以下下两个方方面考虑虑筛网孔规规格必须须小于被被冻结食食品最小小颗粒，以以防止滑滑料 筛网阻力力值必须须满足流流化床出出现100%左右右的空床床（即筛筛网表面面部分裸裸露）时时，床层层其余部部分的气气流速度度不低于于临界速速度，以以保证正正常流态态化操作作 固定床阶阶段 流化床阶阶段 气力输送送阶段 气固两相相流体的的流动状状态固定床阶阶段 当气流以以较低的的相对速速度通过过物料层层时，固固体颗粒粒的相对对位置不不发生变变化 如果空气气流速再再增大，会会使固体体颗。