第一節(jié) 食品低溫保藏的基本原理

 

食品冷凍保藏就是利用低溫以控制微生物生長(zhǎng)繁殖和酶活動(dòng)的一種方法。

 

1 低溫對(duì)酶的影響

溫度對(duì)酶的活性有很大影響，大多數(shù)酶的適應(yīng)活動(dòng)溫度為30~40℃。高溫可使酶蛋白變性、酶鈍化，低溫可抑制酶的活性，但不使其鈍化。

 

大多數(shù)酶活性化學(xué)反應(yīng)的Q10 值為2~3。也就是說(shuō)溫度每下降10℃，酶活性就削弱1/2~1/3。

 

2 低溫對(duì)微生物的影響

低溫與微生物的關(guān)系

 

（1）任何微生物都有一定的正常生長(zhǎng)和繁殖的溫度范圍。溫度越低，它們的活動(dòng)能力也越弱。

故降溫就能減緩微生物生長(zhǎng)和繁殖的速度。

溫度降低到最低生長(zhǎng)點(diǎn)時(shí)，它們就停止生長(zhǎng)并出現(xiàn)死亡。

根據(jù)微生物的適宜生長(zhǎng)溫度范圍可將微生物分為三大類(lèi)，嗜熱菌、嗜溫菌和嗜冷菌。在低溫貯藏的實(shí)際應(yīng)用中，嗜溫菌、嗜冷菌是最主要的。   

 

（2）長(zhǎng)期處于低溫中的微生物能產(chǎn)生新的適應(yīng)性，這是長(zhǎng)期低溫培育中自然選育后形成了多少能適應(yīng)低溫的菌種所得的結(jié)果。

這種微生物對(duì)低溫的適應(yīng)性可以從微生物生長(zhǎng)時(shí)出現(xiàn)的滯后期縮短的情況加以判斷。

 

3 低溫導(dǎo)致微生物活力減弱和死亡的原因

微生物的生長(zhǎng)繁殖是和活動(dòng)下物質(zhì)代謝的結(jié)果。因此溫度下降，酶活性隨之下降，物質(zhì)代謝減緩，微生物的生長(zhǎng)繁殖就隨之減慢。

在正常情況下，微生物細(xì)胞內(nèi)總生化變化是相互協(xié)調(diào)一致的。但降溫時(shí)，由于各種生化反應(yīng)的溫度系數(shù)不同，破壞了各種反應(yīng)原來(lái)的協(xié)調(diào)一致性，影響了微生物的生活機(jī)能。

 

溫度下降時(shí)，微生物細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)黏度增加，膠體吸水性下降，蛋白質(zhì)分散度改變，并且最后還可能導(dǎo)致了不可逆性蛋白質(zhì)變性，從而破壞正常代謝。

 

冷凍時(shí)介質(zhì)中冰晶體的形成會(huì)促使細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)或膠體脫水，使溶質(zhì)濃度增加促使蛋白質(zhì)變性。

 

同時(shí)冰晶體的形成還會(huì)使細(xì)胞遭受機(jī)械性破壞。

 

4 影響微生物低溫致死的因素

（1）溫度的高低

 

（2）降溫速度

凍結(jié)前，降溫越快，微生物的死亡率越大

凍結(jié)時(shí)，緩凍將導(dǎo)致大量微生物死亡，而速凍則相反。

 

（3 ）結(jié)合狀態(tài)和過(guò)冷狀態(tài)

急劇冷卻時(shí)，如果水分能迅速轉(zhuǎn)化成過(guò)冷狀態(tài)，避免結(jié)晶形成固態(tài)玻璃體，就有可能避免因介質(zhì)內(nèi)水分結(jié)冰所遭受的破壞作用。

微生物細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)含有大量結(jié)合水分時(shí)，介質(zhì)極易進(jìn)入過(guò)冷狀態(tài)，不再形成冰晶體，有利于保持細(xì)胞內(nèi)膠體穩(wěn)定性。（比如芽孢，低溫下穩(wěn)定性比生長(zhǎng)細(xì)胞高）

 

（4）介質(zhì)

高水分和低pH值的介質(zhì)會(huì)加速微生物的死亡，而糖、鹽、蛋白質(zhì)、膠體、脂肪對(duì)微生物則有保護(hù)作用。

 

（5）貯期

 

（6）交替凍結(jié)和解凍

理論上講會(huì)加速微生物的死亡，但實(shí)際效果并不顯著。

 

第二節(jié) 食品的冷藏

 

冷藏是將食品的品溫降低到接近冰點(diǎn)，而不凍結(jié)的一種食品保藏方法。

 

冷藏溫度一般為-2~15℃，而4~8℃則為常用的冷藏溫度。此冷藏溫度的冷庫(kù)通常稱(chēng)為高溫庫(kù)。

 

第三節(jié) 食品的冷卻

 

 

1 冷卻方法

食品冷卻的方法常用的有冷風(fēng)冷卻、冷水冷卻、接觸冰冷卻、真空冷卻等，人們根據(jù)食品的種類(lèi)及冷卻要求的不同，選擇其適用的冷卻方法。

 

1. 接觸冰冷卻

這種冷卻效果是靠冰的融解潛熱（約334720 kJ/kg）。

用冰直接接觸，從產(chǎn)品中取走熱量，除了有高冷卻速度外，融冰可一直使產(chǎn)品表面保持濕潤(rùn)。

這種方法經(jīng)常用于冷卻魚(yú)、葉類(lèi)蔬菜和一些水果，也用于一些食品如午餐肉的加工。

食品冷卻的速度取決于食品的種類(lèi)和大小、冷卻前食品的原始溫度、冰塊和食品的比例以及冰塊的大小。

食品冷卻時(shí)的用冰量可以根據(jù)食品放熱量進(jìn)行推算。食品的原始溫度、氣候狀況、運(yùn)輸距離、冷卻方法，以及對(duì)食品質(zhì)量的要求等在確定用冰量時(shí)都是必須考慮的因素。

 

2. 空氣冷卻法

降溫后的冷空氣作為冷卻介質(zhì)流經(jīng)食品時(shí)吸取其熱量，促使其降溫的方法稱(chēng)為空氣冷卻法。

在食品無(wú)包裝的情況下，因?yàn)榇嬖诟珊膯?wèn)題，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)當(dāng)盡可能高。

空氣冷卻法中的熱交換速率是隨著風(fēng)速的提高而增加的，但動(dòng)力消耗也與風(fēng)速成正比，所以高風(fēng)速所需要的動(dòng)力明顯增加。雖然產(chǎn)品表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)只與風(fēng)速成正比，但厚的產(chǎn)品因?yàn)橛休^高的占控制地位的內(nèi)部熱阻，所以冷卻時(shí)單純強(qiáng)調(diào)提高風(fēng)速未見(jiàn)得能奏效，故一般風(fēng)速不大于2-3 米/ 秒。 

空氣冷卻一般適合于冷卻果蔬、肉及其制品、蛋品、脂肪、乳制品、冷飲半制品及糖果等。

為了抑制霉菌，必要時(shí)冷卻前或冷卻時(shí)可在設(shè)施中進(jìn)行果蔬煙熏。

冷空氣降溫方法

– 機(jī)械制冷

– 冰冷

 

3. 水冷法

冷水冷卻是通過(guò)低溫水將需要冷卻的食品冷卻到指定溫度的方法。

冷水冷卻比空氣冷卻有一些重要的優(yōu)點(diǎn)，如避免干耗，冷卻速度快得多，需要的空間減少，對(duì)于某些產(chǎn)品，成品質(zhì)量較好。

但是大多數(shù)產(chǎn)品不允許用冷水冷卻，因?yàn)橥庥^會(huì)受到損害，同時(shí)冷卻以后難以?xún)?chǔ)藏。

冷水冷卻通常用于禽類(lèi)、魚(yú)類(lèi)、某些水果和蔬菜。

 

4.真空冷卻

真空冷卻的依據(jù)是水在低壓下蒸發(fā)時(shí)要吸取汽化潛熱（約2520kJ/kg），并以水蒸汽狀態(tài)，按質(zhì)量傳遞方式轉(zhuǎn)移此熱量的，所蒸發(fā)的水可以是食品本身的水分，或者是事先加進(jìn)去的。

這種方法主要用于葉類(lèi)蔬菜和蘑菇。消毒牛奶和烹調(diào)后的土豆丁的瞬間冷卻也要靠真空冷卻。

這種方法是目前所有冷卻方法中最迅速的。

 

2 食品冷藏工藝

 

1.影響冷藏食品冷藏效果的因素

影響新鮮制品冷藏效果的因素有以下方面：

–食品原料的種類(lèi)、生長(zhǎng)環(huán)境

–制品收獲后的狀況（比如是否受到機(jī)械損傷或微生物污染、成熟度如何等）

–運(yùn)輸、儲(chǔ)藏及零售時(shí)的溫度、濕度狀況。

–冷卻方法

 

2. 冷藏工藝條件

貯藏溫度

空氣相對(duì)濕度

空氣流速

–空氣流速越大，食品水分蒸發(fā)率也越高。

–為了保證貯藏室溫度均勻，應(yīng)保持速度最低的空氣循環(huán)。

–帶包裝的食品不受空氣濕度和流速的影響

 

3. 食品冷藏時(shí)的變化

（1）水分蒸發(fā)

 

（2）冷害

在冷卻貯藏時(shí)，有些水果、蔬菜的品溫雖然在凍結(jié)點(diǎn)以上，但當(dāng)貯藏溫度低于某一溫度界限時(shí)，果、蔬的正常生理機(jī)能受到障礙，失去平衡，稱(chēng)為冷害。

 

（3）生化作用

 

（4）脂類(lèi)的變化

冷卻貯藏過(guò)程中，食品中所含的油脂會(huì)發(fā)生水解，脂肪酸會(huì)氧化、聚合等復(fù)雜的變化，同時(shí)使食品的風(fēng)味變差，味道惡化，出現(xiàn)變色、酸敗、發(fā)粘等現(xiàn)象。這種變化進(jìn)行得非常嚴(yán)重時(shí)，就被人們稱(chēng)之為“油燒”。

 

（5）淀粉老化

普通的淀粉大致由20%直鏈淀粉和80%支鏈淀粉構(gòu)成，這兩種成分形成微小的結(jié)晶，這種結(jié)晶的淀粉叫b-淀粉。它在適當(dāng)溫度下，在水中溶脹分裂形成均勻糊狀溶液，這種作用叫糊化作用。糊化作用實(shí)質(zhì)上是把淀粉分子間的氫鍵斷開(kāi)，水分子與淀粉形成氫鍵，形成膠體溶液。糊化的淀粉又稱(chēng)為a-淀粉。

食品中的淀粉中以a-淀粉的形式存在。

但是在接近0℃的低溫范圍中，糊化了的a-淀粉分子又自動(dòng)排列成序，形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子，迅速出現(xiàn)了淀粉的b化，這就是淀粉的老化。

老化的淀粉不易為淀粉酶作用，所以也不易被人消化吸收。

 

（6）微生物增殖

 

（7）寒冷收縮

 

（8）冷藏過(guò)程中不良變化的控制

 

4.低溫氣調(diào)貯藏

正常的空氣是由78%的氮?dú)狻?1%的氧氣及少量二氧化碳和其它氣體組成。所謂氣調(diào)儲(chǔ)藏即是人工調(diào)節(jié)儲(chǔ)藏環(huán)境中氧氣及二氧化碳的比例，以減緩新鮮制品的生理作用及生化反應(yīng)的速度，比如呼吸作用，從而達(dá)到延長(zhǎng)貨架期的目的。

 

氣調(diào)儲(chǔ)藏一般采用比普通冷藏更高的相對(duì)濕度（90-95%），這可以延緩新鮮制品的皺縮并降低重量損失。

 

目前已經(jīng)商業(yè)化應(yīng)用氣調(diào)儲(chǔ)藏的制品主要有：新鮮的肉制品、魚(yú)制品、水果及蔬菜，焙烤制品及干酪。

 

第四節(jié)食品的凍結(jié)

 

 

食品凍藏，就是采用緩凍或速凍方法將食品凍結(jié)，而后再在能保持食品凍結(jié)狀態(tài)的溫度下貯藏的保藏方法。

 

一、凍制或凍結(jié)前對(duì)原料加工的工藝要求

 

任何凍制食品最后的品質(zhì)及其耐藏性決定于下列各種因素：

凍制用原料的成分和性質(zhì)

凍制用原料的嚴(yán)格選用、處理和加工

凍結(jié)方法貯藏情況

 

只有新鮮優(yōu)質(zhì)原材料才能供凍制之用。就水果來(lái)說(shuō)，還必須選用適宜于凍制的品種，有些品種不宜凍制，否則不是凍制品品質(zhì)低劣便是不耐久藏。凍制用果蔬應(yīng)在成熟度最高時(shí)采收，此外，為了避免酶和微生物活動(dòng)引起不良變化，采收后應(yīng)盡快凍制。

 

果蔬凍制前都應(yīng)先加工處理。

水果的酶性變質(zhì)比蔬菜還要嚴(yán)重些，可是水果不宜采用預(yù)煮的方法破壞酶的活力，因?yàn)檫@會(huì)破壞新鮮水果原有的品質(zhì)。

–凍制水果極易褐變，它是氧化酶活動(dòng)的結(jié)果。為了有效地控制氧化，在凍制水果中常加有以浸沒(méi)水果為度的低濃度糖漿，有時(shí)還另外添加檸檬酸、抗壞血酸和二氧化硫等添加劑以延緩氧化作用。 

 

肉制品一般在凍制前并不需要特殊加工處理。

 

二、食品的凍結(jié)及其質(zhì)量

 

食品的凍結(jié)或凍制就是運(yùn)用現(xiàn)代凍結(jié)技術(shù)(包括設(shè)備和工藝)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)，將食品溫度降低到它的凍結(jié)點(diǎn)(即冰點(diǎn))以下預(yù)期的凍藏溫度，使它所含的全部或大部分水分，隨著食品內(nèi)部熱量的外散而形成冰晶體，以減少生命活動(dòng)和生化變化所必需的液態(tài)水分，并便于運(yùn)用更低的貯藏溫度，抑制微生物活動(dòng)和高度減緩食品的生化變化，從而保證食品在冷藏過(guò)程中的穩(wěn)定性。

 

1.食品的凍結(jié)點(diǎn)

食品一般都是由動(dòng)植物來(lái)源的原料制成，動(dòng)植物原料則是由大量細(xì)胞構(gòu)成，在細(xì)胞中含有大量有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)物質(zhì)，包括水、鹽、糖及復(fù)雜的蛋白質(zhì)、核糖核酸等，有些還溶有氣體。不僅原料如此，在加工過(guò)程中，大部分食品，特別是預(yù)制食品，還要添加鹽類(lèi)、糖類(lèi)、油脂等等輔料，使食品體系更為復(fù)雜。因此，食品的凍結(jié)點(diǎn)低于純水的冰點(diǎn)。

 

2. 食品凍結(jié)規(guī)律和水分凍結(jié)量

影響凍結(jié)速度的因素

食品成分：

非食品成分如傳熱介質(zhì)、食品厚度、放熱系數(shù)（空氣流速、攪拌）以及食品和冷卻介質(zhì)密切接觸程度等

 

3. 凍結(jié)速度與冰晶分布的關(guān)系

凍結(jié)速度快，組織內(nèi)冰層推進(jìn)速度大于水分移動(dòng)速度時(shí)，冰晶分布越接近天然食品中液態(tài)水的分布情況，且冰晶的針狀結(jié)晶體數(shù)量多。

 

4.凍結(jié)對(duì)食品物理性質(zhì)的影響

（1）凍結(jié)食品比熱下降

（2）凍結(jié)食品導(dǎo)熱系數(shù)增加

（3）熱傳導(dǎo)系數(shù)增加

（4）體積增加

 

5. 食品凍結(jié)的冷耗量

食品凍結(jié)的冷耗量就是凍結(jié)過(guò)程中食品在它降溫范圍內(nèi)所放出的熱量。

 

凍結(jié)過(guò)程中食品的放熱量大致可以區(qū)分為三個(gè)部分

凍結(jié)前冷卻時(shí)的放熱量

凍結(jié)時(shí)形成冰晶體的放熱量

凍結(jié)食品降溫時(shí)的放熱量

 

6.凍結(jié)以及凍藏對(duì)食品品質(zhì)的影響

凍結(jié)食品會(huì)發(fā)生食品組織瓦解、質(zhì)地改變、乳狀液被破壞、蛋白質(zhì)變性等。

因此，合理控制凍制對(duì)食品品質(zhì)的影響是保證凍制食品品質(zhì)的重要條件。

（1）凍結(jié)對(duì)溶液內(nèi)溶質(zhì)重新分布的影響

（2）濃縮的危害性

（3）冰晶體對(duì)食品的危害性

（4）干耗

食品在冷卻、凍結(jié)、凍藏過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生干耗，但因凍藏時(shí)間最長(zhǎng)，干耗問(wèn)題更為突出。凍結(jié)食品的干耗主要是由于食品表面的冰結(jié)晶升華而造成的。

（5）變色

（6）液汁損失 

 

7. 速凍與緩凍

速凍食品的質(zhì)量總是高于緩凍食品

 

速凍的主要優(yōu)點(diǎn)

形成的冰晶體顆粒小，對(duì)細(xì)胞的破壞性也比較��；

凍結(jié)時(shí)間越短，允許鹽分?jǐn)U散和分離出水分以形成純冰的時(shí)間也隨之縮短；

將食品溫度迅速降低到微生物生長(zhǎng)活動(dòng)溫度以下，就能及時(shí)阻止凍結(jié)時(shí)食品分解；

另外迅速凍結(jié)時(shí)，濃縮的溶質(zhì)和食品組織、膠體以及各種成分相互接觸的時(shí)間也顯著縮短。因而濃縮的危害性也隨之下降。

 

所以為了保證食品的品質(zhì)，應(yīng)該盡可能快地通過(guò)-1~-5℃這個(gè)最高冰晶體形成溫度帶。

 

8. 凍制品的包裝和貯藏

（1）包裝

合理的包裝就能顯著減少凍制食品的脫水干燥、控制食品氧化和微生物引起的腐敗變質(zhì)。

用于包裝速凍產(chǎn)品的包裝必須用能在-40~-50℃的環(huán)境中保持柔軟，不致發(fā)脆、破裂的材料制成，常用的有EVA薄膜和線性聚乙烯等。

凍結(jié)過(guò)的水果和蔬菜有特殊意義的特點(diǎn)如下：

凍結(jié)以后產(chǎn)品的體積增加；

凍結(jié)以后包裝的產(chǎn)品散裝容重比事先包裝的顯然要低；

材料應(yīng)能抵御弱酸并不漏液體；

易于褐邊變和失去香味的水果，特別需要能隔絕氧氣及其它氣體的材料包裝；

所有產(chǎn)品都需要用不透水蒸汽的材料包裝；

凍魚(yú)為抗干燥通常采用包冰衣的方法。

 

（2）貯藏

 凍制四品貯藏的任務(wù)，就是盡一切可能阻止食品中各種變化，以達(dá)到長(zhǎng)期貯藏的目的。

–食品貯藏的工藝條件如溫度、相對(duì)濕度和空氣流速是決定食品貯藏期和品質(zhì)的重要因素。

A 貯藏溫度

B 凍藏食品的重結(jié)晶

C 凍藏食品的干縮