食品化学 6.1 食品冷加工原理
《食品加工学》
食品的气调冷藏
♫ 气调冷藏法（Controlled Atmosphere， CA）
●含义：利用调整环境气体来延长食品寿命 和货架寿命的方法， 通常与低温并用。一 般需调节贮藏环境中的氧、二氧化碳、氮 气等的含量。
●原理:在一定的封闭体系内,通过各种调节方 式得到不同于正常大气组成的调节气体,以 此来抑制食品本身引起食品劣变的生理生 化过程或抑制作用于食品的微生物活动过 程.
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对某些食品适用的冷却工艺条件
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食品的冷藏（cold storage）
空气冷藏法 气调冷藏法
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冷藏的条件和控制要素
冷藏过程中主要控制的工艺条件包括 冷藏温度、空气的相对湿度和空气的 流速等。
这些工艺条件因食品物料的种类、贮 藏期的长短和有无包装而异。一般来 说，贮藏期短，对相应冷藏的条件要 求可以低一些。
龙须菜的冻结速度与冰晶大小的关系 冻结速度快冰晶小，冻结速度慢冰晶大。
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冻结点与冻结过程
♫ 结冰 包括晶核的形成(nucleation)和冰 晶的增长(ice growth)两个过程.
♫ 冻结点（freezing point） 随着温度的 降低，食品中冰晶开始出现时的温度，又 称食品的冰点。因食品种类而异，一般为 -0.5～-2.5℃。
的时间(h)。
一般快速冻结v≥5～20 cm·h-1 ，中速冻结v≥1～5 cm·h-1 ，慢速冻结v＝0.1～l cm·h-1 。各种冻结装 置性能不同，冻结速度差异很大。
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冻结及冻结速度对冻品质量的影响
♫ 冻结对食品组织结构的影响 机械性损伤 细胞的溃解 气体膨胀 ♫ 冻结对食品的化学影响 蛋白质变性 变色
第四章食品的冷加工原理与冷冻保藏技术
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食品保藏原理
3. 脂类的氧化和降解 冻藏过程中食品物料中的脂类会发生自动氧化作用，结 果导致食品物料出现油哈味。此外脂类还会发生降解， 游离脂肪酸的含量会随着冻藏时间的增加而增加。 4. 蛋白质溶解性下降 冻结的浓缩效应往往导致大分子胶体的失稳，蛋白质分 子可能会发生凝聚，溶解性下降，甚至会出现絮凝、变 性等。 5. 其他变化：如pH、色泽、风味和营养成分等的变化。
v= 1～5 cm/h 中速冻结 v=0.1～1cm/h 慢速冻结
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食品保藏原理
（2）冻结速度与冰晶分布的关系 冻结速度快→冰晶的性状越细小，针状结晶体数量多。 冻结速度慢→形成较大的冰晶体且分布不均匀。
可见，冻结速度越快，冻藏后的食品越接近原食品， 形成冰晶对细胞的破坏性也比较小，其品质越好。
（3）后熟作用 后熟作用指是果实离开母体或植株后向成熟转化的过程。 通常，为了延长食品的储存期，可以延长后熟阶段。
（4）移臭和串味 如果将强烈气味的食品与其它食品放在一起冷藏，这
些强烈气味就会串给其它食品。冷藏库长期使用后，也会 有特殊的冷藏臭，也会转移到食品中。
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食品保藏原理
这种方法经常用于冷却鱼、叶类蔬菜和一些水果。 实际应用时还会使用水冰冷却。
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食品保藏原理
（4）真空冷却 真空冷却的依据是水在低压下蒸发时要吸取汽化热（约
2.49kJ/kg），由于汽化热的作用使蔬菜自身的温度下降, 一般冷却时间只需10～20min。
（5）蒸发冷却法 让干燥空气在湿润的食品表面上通过而使之冷却的简 单过程。产品先用水雾喷湿，然后再用干燥空气通过。
食品冷加工工艺
缓蚀剂的用量
盐水密度（kg/L) 1.218 1.229 1.239 1.250
每100kg氯化钙（73%纯度）应用 重铬酸钠kg
0.502 0.478 0.455 0.453
（二）吹风式冻结设备
单螺旋式速冻机内部构造图
单螺旋式速冻机外型图
双隧道式速冻机
（吹风式冻结设备）
（三）直接冻结和设备
三、MP果蔬加工的基本原理
（一）低温保鲜 （二）气调保鲜 （三）食品添加剂处理
四、MP果蔬的加工工艺
原料接收---挑选---清洗---去皮---清洗(消毒）---切分(割)--清洗（消毒、护色处理）---脱水---包装---预冷---冷藏、运销
挑选
清洗
切割
•刀要锋利，以减少切口的损伤； •刀要经常进行消毒，以防止交叉污染。
3.预冷却
冷却方法有自来水喷淋、自来水浸泡、冰水冷却、空气冷却 等。经过预冷却的果实或蔬菜品温一般在10 ℃以下。
3.预冷却
为控制微生物的繁殖，冷却水中须加氯消毒液，浓度控 制在4-5mg/L。
4.沥水
水果或蔬菜表面残留的水 分不仅影响产品外观形状和质 量，而且会造成产品粘连。沥 水机械有离心式和振动式两种。
二、操作要点—1. 原料处理
对蔬菜，包括去蒂、皮、荚、筋和清洗；对水果， 包括清洗、分级、去蒂、皮核、切分等。这些处理对于 减少有毒有害物质（农药残留、重金属、 泥沙、微生物等）提高感 官品质非常重要。
2. 烫漂或浸渍
烫漂主要用于蔬菜，目的是杀酶和杀菌，防止酶促褐变 和微生物污染；常用的烫漂方法是热水或蒸汽烫漂法。
Chlorine 氯
氯溶液是最常用的消毒剂（用于产品、设备、工厂等）。消毒产品 表面时，氯通常的使用浓度是50-200ppm，接触时间2分钟。
食品冷加工答案
名词解释：1.食品的冷却：将食品的温度降低到接近食品的冰点，但不冻结的冷加工方法，是一种延长食品储藏期并广泛应用的方法。
1.冷却速度：食品温度下降的速度，由于食品内部的温度不一样，所以食品温度的下降速度只能以食品平均速度的下降速度来表示。
2.冷害病：在冷却储藏时，有些水果蔬菜的温度虽然在冰点以上，但当储藏温度低于某一温度界限时，果蔬的正常生理机能发生障碍、失去平衡。
2.寒冷收缩：畜禽屠宰后在未出现僵直前快速冷却造成的。
3.食品冻结干耗：在食品的冻结过程中由于冻结室内空气的蒸气压小于饱和蒸汽压，食品表面的蒸汽压接近饱和蒸汽压，在蒸汽压差的作用下会有一些水分从食品的表面蒸发出来，造成食品质量减少的现象。
3.蛋白质冻结变性：4.食品水分冻结率：食品在冻结点与低共熔点之间的任意温度下，其水分冻结的比例。
4.低共熔点：食品温度降至冻结点后开始冻结，随着冻结过程的进行，水分不断的转化为冰结晶，冻结点也随之降低，这样直至所有的水分都冻结，此时食品中的溶质、水达到共同固化，这一状态点称为低共熔点。
5.食品最大冰晶生成带：-1~-5度的范围内，大部分食品在此温度范围内约80%的水分形成冰结晶的温度范围。
5.空气冻结法：在冻结过程中，冷空气以自然对流或强制对流的方式与食品换热，以空气作为介质进行冻结。
6.冰晶生长：在冻结储藏过程中，如果冻藏温度经常变动，冻结食品中微细的冰结晶量会逐渐减少、消失，大的结晶逐渐生长，变得更大，整个冰结晶数量大大减少。
6.冻藏食品每天质量最大降低量：食品初期质量1被质量保存期除所得的商。
1/质量保存期。
7.冷藏链：在低温下产、储、运、销易腐蚀食品的系统。
7.食品解冻：冻结时食品中形成的冰结晶融化成水。
8.汁液流失：冻结食品解冻时,内部冰结晶融化成水，如果不能回复到原细胞中去，不能被肉质吸收，这些水分就变成液滴流出来。
8.流态冻结：使小颗粒食品悬浮在不锈钢网孔传送带上进行单体冻结的。
9.水产品冰冷却法：以冰为介质，将鱼、贝类的温度降低至接近冰的融点，并在该温度下进行保藏。
食品冷冻工艺学课件
食品冷冻的基本原理是利用冰晶形成时释放的潜热，通过不 断冷却食品，使食品中的水分逐渐形成微小的冰晶。这些冰 晶会随着温度继续降低而不断生长，最终形成较大的冰晶。
食品冷冻的重要性与应用
01
延长保质期
食品冷冻可以显著延长食品的保质期，因为低温可以抑制微生物的生长
和酶的活性，减缓食品的腐败变质。
04
食品冷冻工艺的挑战与解决方案
冷冻过程中食品成分的变化
水分结晶
在冷冻过程中，食品中的水分会 形成冰晶，可能导致食品结构改 变和水分迁移，影响食品的口感
和质地。
脂肪氧化
冷冻过程中，脂肪容易发生氧化 反应，产生不良风味和色泽变化
。
蛋白质变性
蛋白质在冷冻过程中会发生变性 ，影响其功能和营养价值。
微生物的生长与控制
低温杀菌的优点
在低温下杀菌可以保持食 品的原有风味和营养价值 ，同时减少化学残留，降 低环境污染。
低温杀菌的局限性
由于低温杀菌技术需要严 格控制温度和时间，因此 对于某些耐热性微生物可 能效果不佳。
真空冷冻干燥技术
真空冷冻干燥技术
真空冷冻干燥的局限性
是将食品在低温下进行预冻，然后在 真空环境下进行升华干燥的过程。
速冻食品生产实例
总结词
速冻食品是指通过快速冷冻工艺生产的食品，其生产过 程包括原料选择、加工、速冻和包装等环节，目的是保 持食品的品质和延长保质期。
详细描述
在速冻食品的生产过程中，原料选择是关键的一步，需 要选择新鲜、优质的原料。加工环节包括清洗、切割、 混合等步骤，以准备速冻处理。速冻阶段采用快速冷冻 技术，使食品中的水分迅速形成细小的冰晶，以保持食 品的口感和营养价值。最后，包装环节将速冻食品进行 包装，以防止水分散失和空气进入，保持食品的新鲜度 和延长保质期。
食品冷加工工艺——食品的冻藏
空气冷却 器蒸发器
食品
冷藏室
速冻食品失去热量，受到冷却，同时水蒸气压差使 速冻食品表面的冰晶不断升华。
由于蒸发管表面的温度低，空气被冷却，在蒸发管 表面达到露点，水蒸气便凝结成霜附着在管的表面。
二、食品冻藏时的化学变化
1、蛋白质的冻结变化 2、脂类的变化
1、蛋白质的冻结变化
食品中的蛋白质在冻结过程中会发生冻 结变性，在冻藏过程中，因冻藏温度的变 动和首当其冲结晶的长大，会增加蛋白质 的冻结变性程度。
当冻藏室的隔热效果不好，外界传入的热多；冻藏 室内空气温度变动剧烈；空气冷却器蒸发性表面洞 度与冻藏室内空气温度之间温差太大；收容了品温 高的冻结食品，冻藏室内空气流动速度太快等都会 使冻结食品的干耗现象加剧。开始时仅仅在冻结食 品的表面层发生冰品升华，长时间逐渐向里推进， 达到深部冰晶升华。这样不仅使冻缩食品脱水减重， 造成重量损失，而且由于冰晶升华后的地方成为细 微空穴，大大增加了冻结食品与空气的接触面积。 冻结烧部分的食品含水率非常低。约接近2—3％， 蛋白质脱水变性，食品的质量严重下降。
✓ 冷藏是冷却后的食品在冷藏温度(冰点以上) 下保持食品品质的一种贮藏方法。 冷却与 冷藏能抑制食品的生物化学变化和微生物 的繁殖活动。
食品冷却的目的
♫ 冷却的目的 快速排出食品内部的热量,使食 品温度在尽快可能短的时间内(一般为几小 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,延长食品的贮藏 期.
冻结后的蛋白质变化是造成质量、风味 下降的原因。
2、脂类的变化
冷冻鱼脂类的变化主要表现为水解、氧化 以及由此产生的油烧
脂肪酸败并非油烧，只有当与蛋白质的分 解产物共存时，会产生各种反应该，其结 果使冷冻鱼发生油烧，产生褐变。
食品冷却的原理冷藏的原理
食品冷却的原理冷藏的原理食品冷却的原理食品冷却是指将食品从高温状态迅速降温到低温状态的过程。
食品冷却的原理主要是利用热传递的方式将食品中的热量转移到外部环境中去，从而降低食品的温度。
食品冷却的原理包括对流冷却、传导冷却和辐射冷却三种方式。
对流冷却是指通过流体（如空气、水）的流动来传递热量的过程。
在食品冷却的过程中，空气或水与食品的表面接触，通过对流传递热量，从而降低了食品的温度。
例如，当将热的食品放入冰箱中，冰箱内部的空气会与食品表面接触，从而将食品表面的热量传递到冰箱内部，使得食品温度迅速下降。
传导冷却是指通过物质内部颗粒之间的热传递而使物体冷却的过程。
在食品冷却的过程中，食品内部的热量会通过颗粒之间的传导逐渐传递到食品表面，然后通过对流传递到外部环境中。
例如，当将热的食品放在冰水中，食品内部的热量会通过食品表面的对流传递到冰水中，使得食品的温度快速下降。
辐射冷却是指物体通过辐射热量而降低温度的过程。
在食品冷却的过程中，食品表面会向外部环境辐射热量，从而使得食品的温度下降。
例如，当将热的食品放置在自然环境中，食品表面会向外辐射热量，使得食品温度逐渐下降。
冷藏的原理冷藏是指将食品存放在低温环境下的过程，目的是延长食品的保质期和保持食品的新鲜度。
冷藏的原理主要是通过降低食品的温度来减缓食品中微生物的生长和代谢速度，从而延长食品的保质期。
冷藏的原理包括低温抑制微生物生长、防止氧化和水分蒸发等方面。
低温抑制微生物生长是冷藏的主要原理之一。
低温环境可以减缓微生物的生长和代谢速度，从而延长食品的保质期。
在低温环境下，微生物的生长速度会明显减慢，使得食品中的微生物数量得到控制，延长了食品的新鲜度和保质期。
冷藏还可以防止食品的氧化和水分蒸发，从而保持食品的新鲜度。
在低温环境下，食品中的氧化反应速度会减缓，使得食品中的营养物质得到保护，延长了食品的保质期。
此外，低温环境还可以减缓食品中水分的蒸发速度，使得食品的口感和品质得到保持。
食品的冷加工原理
应率; K1为温度T时酶活性所导致的化学反应率; K2为温度增加到T+10K时酶活性所导致的化学反应率.
❖大多数酶活性化学反应的Q10值为 2～3范围内,也就是说温度下降10K, 酶活性就会削弱1/2～1/3.
❖多数果蔬的Q10值为2～3,而0～ 10℃间温度变化对呼吸速率影响较 大.
食品的冷加工原理
食品低温保藏
利用降低食品温度来抑制微生 物生长繁殖、酶活性及其他变质因 素的一种食品保藏方法。
低温对微生物的影响
♫ 温度对微生物生长繁殖影响很大；
♫ 6℃能阻止病原菌的生长，-18 ℃ 几乎可以阻止所有微生物的生长；
♫ 根据微生物对温度的耐受程度,可 将微生物分为嗜冷菌、嗜温菌和嗜 热菌。
低温对微生物的影响
微生物的适应生长温度
微生物类群
最低温度 /℃
最适温度 /℃
最高温度 /℃
举例
嗜冷微生物
-10～5
10 ～ 20
20 ～ 40
水和冷库中的 微生物
嗜温微生物
10 ～ 15
25 ～ 40
40 ～ 50
腐败菌、病原 菌
嗜热微生物
40 ～ 45
55 ～ 75
60 ～ 80
温泉、堆肥中 微生物
低温对其他变质因素的影响
♫ 引起食品变质的原因除了微生物及酶促化 学反应外，还有其他一些因素的影响,如 氧化作用、生理作用、蒸发作用、机械损 害、低温冷害等。
♫ 低温环境下，可延缓、减弱它们的作用， 但低温并不能完全抑制它们的作用。
❖酶活性在冷冻冷藏中虽有显著下降, 但并不说明酶完全失活,即低温对酶 并不起完全的抑制作用.
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食品冷加工原理
一、低温处理的含义
食品低温保藏就是利用低温来控制微生物生长繁殖、酶活动及其他非酶变质因素的一种方法。
二、低温处理的作用
1、低温对酶活性的影响
Q10 =K2 /K1
∙∙Q10 ——温度每增加10℃ 时因酶活性变化所增加的化学反应率；
∙∙K1 ——温度t℃ 时酶活性所导致的化学反应率；
∙∙K2 ——温度增加到t+10 ℃ 时酶活性所导致的化学反应率；
见表：鲽鱼开始僵直和僵直延缓时间与温度的关系
2、低温对微生物的影响
（1）低温和微生物的关系
见表：几种微生物的最低生长温度
见表：微生物生长的适应性
见表：不同温度和贮藏期的冻鱼中细菌含量
（2）低温导致微生物活力减弱和死亡的原因（3）影响微生物低温致死的因素
a、温度的高低
b、降温的速度
c、结合水和过冷状态
d、介质
e、贮期
f、交替冻结和解冻
（4）冻制食品中病原菌控制问题
二、冷冻对食品品质的影响
1、色素的降解
2、维生素的损失
3、酶活性
4、脂类的氧化。