果蔬的速冻

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组员

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降温纯水在冷冻降温过程中，常出现过冷现象，即温度降到冰点（0℃）以下，而后又上升到冰点时才开始结冰（图3-1）。在过程abc中，水以释放显热的方式降温；当过冷到c点时，由于冰晶开始形成，释放的相变潜热使样品的温度迅速回升到0℃，即过程cd，在过程de中，水在平衡的条件下，继续析出冰晶，不断释放大量的固化潜热。在此阶段中，样品温度保持恒定的冻结温度0℃；当全部的水被冻结后，固化的样品才以较快速率降温（ef段）。

过冷现象在食品的冷冻降温过程中，也会出现过冷现象，但这种过冷现象的出现，随着冷冻条件和产品性质的不同有较大差异，并且果蔬中的水呈一种溶液状态，其冰点比水低，一般果蔬食品的冰点温度通常在-3.8～0℃之间，所以其冻结曲线与纯水的冻结曲线有较大差异（图3-2）。

（2）结晶食品中的水分由液态变为固态的冰晶结构，即食品中的水分温度在下降到过冷点之后，又上升到冰点，然后开始由液态向固态的转化，此过程为结晶。结晶包括两个过程：

即晶核的形成和晶体的增长。

①晶核的形成。在达到过冷温度之后，极少一部分水分子以一定规律结合成颗粒型的微粒，即晶核，它是晶体增长的基础。

②晶体的增长。指水分子有秩序地结合到晶核上面，使晶体不断增大的过程。

食品的冻结曲线（图3-2）显示了食品在冻结过程中温度与时间的关系。AS 阶段为降温阶段，食品经过过冷现象，此间温度下降放出显热。BC阶段为结晶阶段，此时食品中大部分水结成冰，整个冰冻过程中大部分热量（潜热）在此阶段放出，降温慢、曲线平坦。CD阶段为成冰到终温，冰继续降温，余下的水继续结冰。

如果水和冰同时存在于0℃下，保持温度不变，它们就会处于平衡状态而共存。如果继续由其排除热量，就会促使水转换成冰而不需要晶核的形成，即在原有的冰晶体上不断增长扩大。如果在开始时只有水而无晶核存在的话，则需要在晶体增长之前先有晶核的形成，温度必须降到冰点以下形成晶核，而后才有结冰和体积增长。晶核是冰晶体形成和增长的基础，结冰必须先有晶核的存在。晶核可以是自发形成的，也可以是外加的，其他的物质也能起到晶核的作用，但是它要具有与晶核表面相同的形态，才能使水分子有序地在其表面排列结合。食品的冻结率与温度、食品的种类有关，温度越低，食品冻结率越高，不同种类的食品即使在相同温度下也有不同的冻结率。如表3-2所示。

通常食品的温度需下降到-55～-65℃左右,全部水分才会凝固,从冻结成本考虑,工艺上一般不采用这样的低温,在-30℃左右,食品中大部分水分能够结晶,结晶水分主要为游离水,在此温度下冻结食品,已经达到冷冻贮藏要求。

在冻结过程中，多数食品在-1～-5℃温度范围内，大部分游离水已形成冰晶，一般把这一温度范围称食品最大冰晶生成区。

按时间划分

之所以选择30分钟是因为在这样的冻速下冰晶对组织影响最小。

速冻：

在速冻条件下，食品降温速度快，食品细胞内外同时达到形成晶核的温度条件，食品降温速度快，食品细胞内外同时达到形成晶核的温度条件，晶核在细胞内外广泛形成，形成的晶核数目多而细小，水分在许多晶核上结合，形成的晶体小而多，冰晶的分布接近于天然食品中液态水的分布情况。由于晶体在细胞内外广泛分布，数量多而小，细胞受到压力均匀，基本不会伤害细胞组织，解冻后产品容易恢复到原来状态，流汁量极少或不流汁，能够较好地保存食品原有的质量。

缓冻：

缓冻是指不符合速冻条件的冷冻。

食品在缓冻条件下，降温速度慢，细胞内外不能同时达到形成晶核的条件，通常在细胞间隙首先出现晶核，晶核数量少，水分在少数晶核上结合，形成的晶体大，但数量少。由于较大的晶体主要分布在细胞间隙中，致使细胞内外受到压力不均匀，易造成细胞机械损伤和破裂，解冻后，食品流汁现象严重，质地软烂，质量严重下降。

通常当温度升高时冷冻食品中细小的冰晶体首先熔化，冷冻时水分会结合到较大的冰晶体上，反复的解冻和再冷冻后，细小的冰晶体会减少乃至消失，较大冰晶体会变得更大，因此对食品细胞组织造成严重伤害，解冻后，流汁现象严重，产品质量严重下降。另一种关于重结晶的解释是当温度上升，食品解冻时，细胞内部的部分水分首先熔化并扩散到细胞间隙中，当温度再次下降时，它们会附着并冻结在细胞间隙的冰晶上，使之体积增大。

可见冷冻食品质量下降的原因，不仅仅是缓冻，还有另外一个因素为重结晶，即使采用速冻方法得到的速冻食品，在贮藏过程中如果温度波动大，同样会因为重结晶现象造成产品质量劣变

解冻过程应注意以下几个问题：

（1）速冻果蔬的解冻是食用（使用）前的一个步骤，速冻蔬菜的解冻常与烹调结合在一起，而果品则不然，因为它要求完全解冻方可食用，而且不能加热，不可放置时间过长。

（2）速冻水果一般希望缓慢解冻，这样，细胞内浓度高而最后结冰的溶液先开始解冻，即在渗透压作用下，果实组织吸收水分恢复为原状，使产品质地和松脆度得以维持。但解冻不能过慢，否则会使微生物滋生，有时还会发生氧化反应，造成水果败坏。一般小包装400～500g水果在室温中解冻2～4h，在10℃以下的冰箱中解冻4～8h。

冷冻设备

3．钢带式冻结装置

钢带式冻结装置的主体是钢质传送带（图3-9）。传送带由不锈钢制成，在带下喷盐水，或使钢带滑过固定的冷却面（蒸发器）使食品降温，同时，食品

上部装有风机，用冷风补充冷量，冷风的方向可与食品平行、垂直、顺向或逆向。传送带移动速度可根据冻结时间调节。因为产品只有一面接触金属表面，食品层以较薄为宜。

钢带式冻结装置的特点是：

连续流动运行；干耗较小；能在几种不同的温度区域操作；与平板式和回转式相比，其结构简单，操作方便，改变带长和带速，可大幅度地调节产量。

深低温液态氮冻结装置是一个隔热的冷冻室（图3-10）。这个冷冻室分为预冷区（A）、冻结区（B）和均温区（C）三部分，产品由传送带首先运到A室中，与比较冷的气态氮相遇，产品与冷气态氮以相反的方向运行，使产品在前进途中不断降温，然后由传送带携带运行到D室。D室有液氮由上向下喷淋在产品上，这时会产生极冷的气化氮（在N2的沸点温度）与产品接触，经过一定时间（由传送带的速度控制）后，又由传送带将产品带入C室，使产品的冻结温度均匀一致，再由末端卸出，完成了冷冻。这种冷冻方法冻结速度快。5cm 厚以下的制品经10～30min冻结，表面温度可达-30℃，中心的温度可达-20℃。同时具有下列优点：

产品脱水率在1％以下，失重小；冷冻期间排除了氮；低温损害轻微，更好地保持了产品原有的性质，且设备简单，投资费用低，使用范围广，生产效率高，适用于连续操作。但缺点使液体的消耗和费用较大。

液态CO2喷淋装置常做成箱体形，内装螺旋式传送带输送食品。CO2在常压下不能以液态存在，因而液态CO2喷淋到果蔬表面后，立即变成蒸汽和干冰，蒸汽和干冰的温度均为-78.5℃，使产品迅速冻结。CO2汽化时翻滚速度快，气流强度大，易使脆嫩食品受损；另外，还有一部分CO2易被产品吸收，增大了体积。所以，产品在包装前必须将其排除掉，否则会使包装膨胀造成破裂。