运城学院：《食品技术原理 Food Technology Principles》课程教学资源（授课教案）第一章食品的低温处理和保藏.doc_大学文库

第一节概述一、食品低温保藏定义降低食品温度，并维持低温水平或冻结状态，以延缓或阻止食品的腐败变质，达到食品长途运输和短期或长期贮藏的目的的保藏方法二、食品低温保藏历史很早，人们利用天然冰保藏食品，受季节和区域和限制 19世纪，压缩式冷冻机发明，食品冷冻不依靠自然 20世纪食品技术商业化，普及三、食品冷冻目的（低温处理的目的） 1.保藏手段低温抑制微生物生长繁殖和食品中酶活性，降低非酶因素引起的化学反应速率，因而能够延长食品保存期限。 2.加工处理手段低温好处：使食品加工处理比较方便改善食品性状，提高食品的价值制成新产品食品低温保藏也称冷冻保藏，分为冷却贮藏和冻结贮藏。冷却贮藏T>冻结点，短期或长期贮藏冻结贮藏T<冻结点，长期贮藏四、食品冷冻温度范围冷却贮藏温度范围：-2℃~15℃ 冻结贮藏温度范围：-12℃~-30℃。我国一般为-18℃~-23℃，国际<-25℃。食品冷冻厂冷藏窠俗称高温库，冻藏窠称为低温库一畜肉宰后经历过程：冷凉：（自然冷却）：40℃~20℃ 冷却：（人工制冷）40/20℃→0一4℃（略高于冰点）过冷：冰点→形成冰结晶临界温度，但尚未冻结（肉制品一般为-5℃~-6℃）冻结：冰形成，临界温度→冰点以下温度（至低熔共晶点为止）继续冻结：任何冰点以下温度→低熔共晶点继续冷却：温度由低熔共晶点继续下降冷藏：将肉体温度维持在恒定的某一冰点以上温度的保藏过程(0一4℃) 冻藏：将肉体温度维持在恒定的某一冰点以下温度的保藏过程(-15℃~-18℃) 解冻：将肉体温度由冰点以下温度提高到冰点以上的温度，并使冰变为水的过程回热：肉体温度由应战以上温度升温至室温以下的过程五、低温对酶及微生物的影响 1.对酶活性的影响酶活性与温度的关系：在一定温度范围内，酶活性随温度升高而升高，温度过高，酶即变性失活。酶的最适温度：酶促反应速度最大时的温度，即酶的最适温度。一般为30-40℃。温度系数Q:衡量酶活性因温度而发生的变化。 Q0= k K1一温度为t时，酶促反应的化学反应速率常数

第一节概述一、食品低温保藏定义降低食品温度，并维持低温水平或冻结状态，以延缓或阻止食品的腐败变质，达到食品长途运输和短期或长期贮藏的目的的保藏方法二、食品低温保藏历史很早，人们利用天然冰保藏食品，受季节和区域和限制 19 世纪，压缩式冷冻机发明，食品冷冻不依靠自然 20 世纪食品技术商业化，普及三、食品冷冻目的（低温处理的目的） 1. 保藏手段低温抑制微生物生长繁殖和食品中酶活性，降低非酶因素引起的化学反应速率，因而能够延长食品保存期限。 2. 加工处理手段低温好处：使食品加工处理比较方便改善食品性状，提高食品的价值制成新产品食品低温保藏也称冷冻保藏，分为冷却贮藏和冻结贮藏。冷却贮藏 T＞冻结点，短期或长期贮藏冻结贮藏 T＜冻结点，长期贮藏四、食品冷冻温度范围冷却贮藏温度范围：-2℃～15℃ 冻结贮藏温度范围：-12℃～-30℃。我国一般为-18℃～-23℃，国际＜-25℃。食品冷冻厂，冷藏室俗称高温库，冻藏室称为低温库。畜肉宰后经历过程：冷凉：（自然冷却）：40℃～20℃ 冷却：（人工制冷）40/20℃→0～4℃（略高于冰点) 过冷：冰点→形成冰结晶临界温度，但尚未冻结（肉制品一般为-5℃～-6℃）冻结：冰形成，临界温度→冰点以下温度（至低熔共晶点为止）继续冻结：任何冰点以下温度→低熔共晶点继续冷却：温度由低熔共晶点继续下降冷藏：将肉体温度维持在恒定的某一冰点以上温度的保藏过程（0～4℃）冻藏：将肉体温度维持在恒定的某一冰点以下温度的保藏过程（-15℃～-18℃）解冻：将肉体温度由冰点以下温度提高到冰点以上的温度，并使冰变为水的过程回热：肉体温度由应战以上温度升温至室温以下的过程五、低温对酶及微生物的影响 1. 对酶活性的影响酶活性与温度的关系：在一定温度范围内，酶活性随温度升高而升高，温度过高，酶即变性失活。酶的最适温度：酶促反应速度最大时的温度，即酶的最适温度。一般为 30-40℃。温度系数 Q10：衡量酶活性因温度而发生的变化。 1 2 10 k k Q = K1------温度为 t 时，酶促反应的化学反应速率常数

K2-一温度为t+10℃时，酶促反应的化学反应速率常数在一定温度范围内，大多数酶的Q值为2-3，即温度每下降10℃，酶的活性就会削弱至原来的1/2~1/3，所以低温可抑制酶活性。但在低温下，酶仍有部分活性，其催化作用仍在进行，当温度升高时，酶即复活。食品加工中，为了将酶活性引起的不良变化降到最低，食品常经短时间热烫（预煮），将酶活性钝化，然后再冻结。检验酶是否钝化的标准为：过氧化物酶是否残留活性。 2.低温对微生物的影响 1)低温与微生物的关系任何微生物都有一定的正常系列的温度范围，温度降低，其活动能力变微弱，温度降低到微生物最低生长温度，微生物停止生长，温度降低到微生物最低生长温度以下，微生物死亡低温下，微生物死亡速度比在高温下缓慢，冻结或冰冻介质容易促使微生物死亡 2)微生物低温致死原因温度下降，微生物细胞内酶活性降低，物质代谢反应速度降低，微生物生长繁殖下降酶的温度系数(Q。)值不同，破坏各生化反应一致性，破坏微生物新陈代谢细胞内原生质上升，胶体吸水性降低，蛋白质分散度改变，最后导致不可逆蛋白质凝固，破坏其物质代谢正常运行，严重损害细胞。食品冻结时，冰形成，有如下后果：细胞内原生质/胶体脱水，细胞内溶质浓度上升，使蛋白质变性使微生物细胞受到机械性的破坏与常温相比，冷却贮藏可以延长食品贮藏期，贮藏可抑制所有微生物生长。 3)影响微生物低温致死的因素温度高低：冰点左右或冰点以上温度微生物会逐渐生长繁殖，冻结温度(-2~-5℃)对微生物危胁最大，但温度极低时(-20~-25℃)，死亡速率下降降温速度：冻结温度以上，降温越快，微生物死亡率提高，冻结温度以下，降温越快，微生物死亡率降低结合水分和过冷状态：结合水含量高，降温易形成过冷状态，有利于保持细胞胶体稳定性，微生物不易死亡。介质：高水分，低p州值会加速微生物死亡，糖、盐、蛋白质、脂肪有保护作用贮藏期：冻结贮藏时微生物的数量一般随着贮藏期的增加而有所减少，但贮藏温度越低，减少的量越少。食品冻结贮藏时，微生物数量虽也会下降，但和高温热处理具有本质的区别，因为低温并不是有效的杀菌措施，而是抑制其生长繁殖的有效措施。第二节食品的冷却冷却是食品冷藏前的阶段，易腐食品在刚采收或屠宰后立即进行冷却最理想，这样可以及时抑制食品内的生物化学变化和微生物生长繁殖过程，最大限度保持食品原料原始质量，抑制微生物和酶引起的变质。食品冷却过程中的冷却速度和冷却终了温度是抑制食品本身的生化变化和微生物的生长繁殖，防止食品质量下降的决定性因素。食品冷却本质上是一种热交换过程。一、影响食品冷却过程因素影响食品冷却过程中的冷却过程的因素归纳一下有以下几点：冷却介质性质，食品物料性状，及二者之间温差及接触方式。 1.冷却介质即从食品中吸收质量，把质量传递给冷却装置的媒介。常用的冷却介质有气体，液体和

K2------温度为 t+10℃时，酶促反应的化学反应速率常数在一定温度范围内，大多数酶的 Q 值为 2-3，即温度每下降 10℃，酶的活性就会削弱至原来的 1/2～1/3，所以低温可抑制酶活性。但在低温下，酶仍有部分活性，其催化作用仍在进行，当温度升高时，酶即复活。食品加工中，为了将酶活性引起的不良变化降到最低，食品常经短时间热烫（预煮），将酶活性钝化，然后再冻结。检验酶是否钝化的标准为：过氧化物酶是否残留活性。 2. 低温对微生物的影响 1) 低温与微生物的关系任何微生物都有一定的正常系列的温度范围，温度降低，其活动能力变微弱，温度降低到微生物最低生长温度，微生物停止生长，温度降低到微生物最低生长温度以下，微生物死亡低温下，微生物死亡速度比在高温下缓慢，冻结或冰冻介质容易促使微生物死亡 2) 微生物低温致死原因温度下降，微生物细胞内酶活性降低，物质代谢反应速度降低，微生物生长繁殖下降酶的温度系数（Q10）值不同，破坏各生化反应一致性，破坏微生物新陈代谢细胞内原生质上升，胶体吸水性降低，蛋白质分散度改变，最后导致不可逆蛋白质凝固，破坏其物质代谢正常运行，严重损害细胞。食品冻结时，冰形成，有如下后果：细胞内原生质/胶体脱水，细胞内溶质浓度上升，使蛋白质变性使微生物细胞受到机械性的破坏与常温相比，冷却贮藏可以延长食品贮藏期，贮藏可抑制所有微生物生长。 3) 影响微生物低温致死的因素温度高低：冰点左右或冰点以上温度微生物会逐渐生长繁殖，冻结温度（-2～-5℃）对微生物危胁最大，但温度极低时（-20～-25℃），死亡速率下降降温速度：冻结温度以上，降温越快，微生物死亡率提高，冻结温度以下，降温越快，微生物死亡率降低结合水分和过冷状态：结合水含量高，降温易形成过冷状态，有利于保持细胞胶体稳定性，微生物不易死亡。介质：高水分，低 pH 值会加速微生物死亡，糖、盐、蛋白质、脂肪有保护作用贮藏期：冻结贮藏时微生物的数量一般随着贮藏期的增加而有所减少，但贮藏温度越低，减少的量越少。食品冻结贮藏时，微生物数量虽也会下降，但和高温热处理具有本质的区别，因为低温并不是有效的杀菌措施，而是抑制其生长繁殖的有效措施。第二节食品的冷却冷却是食品冷藏前的阶段，易腐食品在刚采收或屠宰后立即进行冷却最理想，这样可以及时抑制食品内的生物化学变化和微生物生长繁殖过程，最大限度保持食品原料原始质量，抑制微生物和酶引起的变质。食品冷却过程中的冷却速度和冷却终了温度是抑制食品本身的生化变化和微生物的生长繁殖，防止食品质量下降的决定性因素。食品冷却本质上是一种热交换过程。一、影响食品冷却过程因素影响食品冷却过程中的冷却过程的因素归纳一下有以下几点：冷却介质性质，食品物料性状，及二者之间温差及接触方式。 1. 冷却介质即从食品中吸收质量，把质量传递给冷却装置的媒介。常用的冷却介质有气体，液体和

固体。气体：空气，经济，冷却速度慢，导致干耗，氧化，冷却装置上面会凝水或结霜液体：冷水冰水混合物，冷却速度快，可导致交叉污染，营养物质损失，食品带水固体：淡水冰，传热介于气液之间，无氧化和干耗问题，但是劳动强度较大。 2.冷却过程中传热问题食品在冷却过程中的热交换，包括对流传热和传导传热对流：流体和固体表面时互相间的热交换过程。单位时间从食品表面传递给冷却介质的热量Φ，=hA(T,-T,) h-对流放热系数(W(m2·K)) A-食品冷却表面面积(m) Ts--食品的表面温度(K) Tr-冷却介质的温度(K) 当流体流动时，h变大。因此，食品进行冷却时，常强制对流，以提高食品冷却速度。传导传热：热量在物体内的传递。食品冷却时，热量从内部向表面传递，即为传导传热。热量一般从温度高的一面向温度低的一面传递。单位时间内以热传导方式传递的热量可用下式表示 Φ.=A(T-T2)/x 入-食品的热导率(W川(m·K) A--热传导的面积(m2) TT2一-两个面各自的温度(K) x-两个面之间的距离(m) 入随食品种类不同而不同。主要与食品中水分和脂肪含量有关。另外冻结状态食品的入值要比未凝结时显著增加。由此可得出：影响食品冷却过程中冷却速度和冷却终了温度因素有：冷却介质的相态，物理性质，冷却介质的运动状态和速度。冷却介质与食品的温差，食品的厚度与物理性质（质量热容，热导率)等二、冷却方法常用的食品冷却方法有冷风冷却，冷水冷却，碎冰冷却，真空冷却等。 1.碎冰冷却优点：简易，冷却效果好，可避免干耗冰块：鱼重=0.75：1，冰块大小最好不超过2cm 2.冷风冷却：使用范围广，缺点，易干耗其冷却效果取决于冷空气相对温度，相对湿度和流速（一般0.5~3m/s)冷却装置蒸发器和室内空气温差尽可能小，一般5~9℃。 3.冷水冷却用水泵将降温后的冷水喷淋在食品上（或将食品浸渍）进行冷却的方法。优点：冷却速度快，缺点：产品易受微生物污染 4.真空冷却（减压冷却）水在压力降低情况下可以在低温条件下蒸发，水分蒸发吸收大量热量使食品降温。优点：蔬菜快速冷却，缺点：投资大，操作成本高。三、冷却过程中的能耗 1、食品冷却过程中的耗冷量：即冷却过程中食品的散热量

固体。气体：空气，经济，冷却速度慢，导致干耗，氧化，冷却装置上面会凝水或结霜液体：冷水/冰水混合物，冷却速度快，可导致交叉污染，营养物质损失，食品带水固体：淡水冰，传热介于气液之间，无氧化和干耗问题，但是劳动强度较大。 2. 冷却过程中传热问题食品在冷却过程中的热交换，包括对流传热和传导传热对流：流体和固体表面时互相间的热交换过程。单位时间从食品表面传递给冷却介质的热量 ( ) t = hA Ts −Tr h-----对流放热系数（W/（m 2·K）） A-----食品冷却表面面积(m2 ) Ts-----食品的表面温度(K) Tr-----冷却介质的温度(K) 当流体流动时，h 变大。因此，食品进行冷却时，常强制对流，以提高食品冷却速度。传导传热：热量在物体内的传递。食品冷却时，热量从内部向表面传递，即为传导传热。热量一般从温度高的一面向温度低的一面传递。单位时间内以热传导方式传递的热量可用下式表示 A T T x c ( )/  =  1 − 2 λ----食品的热导率（W/（m 2·K）） A----热传导的面积(m2 ) T1T2----两个面各自的温度（K） x----两个面之间的距离（m） λ随食品种类不同而不同。主要与食品中水分和脂肪含量有关。另外冻结状态食品的 λ值要比未凝结时显著增加。由此可得出：影响食品冷却过程中冷却速度和冷却终了温度因素有：冷却介质的相态，物理性质，冷却介质的运动状态和速度。冷却介质与食品的温差，食品的厚度与物理性质（质量热容，热导率）等二、冷却方法常用的食品冷却方法有冷风冷却，冷水冷却，碎冰冷却，真空冷却等。 1. 碎冰冷却优点：简易，冷却效果好，可避免干耗冰块：鱼重＝0.75：1，冰块大小最好不超过 2cm 2. 冷风冷却：使用范围广，缺点，易干耗其冷却效果取决于冷空气相对温度，相对湿度和流速（一般 0.5～3m/s）冷却装置蒸发器和室内空气温差尽可能小，一般 5～9℃。 3. 冷水冷却用水泵将降温后的冷水喷淋在食品上（或将食品浸渍）进行冷却的方法。优点：冷却速度快，缺点：产品易受微生物污染 4. 真空冷却（减压冷却）水在压力降低情况下可以在低温条件下蒸发，水分蒸发吸收大量热量使食品降温。优点：蔬菜快速冷却，缺点：投资大，操作成本高。三、冷却过程中的能耗 1、食品冷却过程中的耗冷量：即冷却过程中食品的散热量

假设：食品中无热源，周围介质温度稳定不变，食品内各点温度一致，则耗冷量公式： ( T ) Q0 = mc0 T初－终 m----被冷却食品的质量（kg）,c0-----冻结点以上食品的质量热容 c0 确定：（1）干物质 1.464 kJ/(kg·K) （2）低脂肪食品： 1 w 4.184w 1.464(1- w) c0 = c水w+ c干（ − ）= + c 水-----水的质量热容 4.184 kJ/(kg·K) c 干-----干物质的质量热容，1.464 kJ/(kg·K) w-----食品含水量 T＞T 冻时，含脂肪食品的热容会随温度变化而变化。（3）肉与肉制品质量热容 c0 = 4.184 + 0.2092w蛋 + 0.4184w脂 +（0.006276w干 + 0.01464w）（T - 273） T-----肉制品热力学温度温度在初温（T 初）和冷却后温度（T 终）间的平均质量热容可按下式计算 c0 = 4.184 + 0.2092w蛋 + 0.4184w脂 +（0.003138w干 + 0.00732w）（T初 -T终）− 2.929w干食品冷却过程平均耗冷量 t Q z 3.6 0  = t-----时间（h）例题，p12 2、冷却率因素和安全系数根据牛顿定律，冷却过程中食品温度变化的速度因食品和冷却介质间的温度差而异，温差越大，温度变化速度越快，即： ( ) T Tr k dt dT = − − dt-----冷却时间（h） k-----比例常数 T------食品温度 Tr-------冷却介质温度当冷却介质温度不变时，食品的散热量随食品温度下降而减少，即 dQ0 = mc0dT ( ) 0 0 T Tr kmc dt dQ = − − ，上式表明，整个冷却过程中食品所需的耗冷量并非均匀一致，一般 Q 初期>Q 末期，若按食品冷却过程平均耗冷量Φz 选设备，那么所选设备难以担负起冷却初期的冷负荷，因此引入冷却率因素：冷却率因素食品冷却过程耗冷量 0 = ' Q 冷却率因互通过试验和计算取得，并随进料时间和全部冷却时间比例而异。不论冷却，冻结还是冻藏的冷负荷量一般均需增加 5%～10%的安全系数。当选用冷却设备时，冷负荷（冷却率因素 Q ）加上安全系数（5%～10%），再除以冷却时间，即每小时平均冷负荷量（kJ/h） 3、以空气为介质冷却时食品水分的蒸发量和食品的干缩度

食品无包装或用可透蒸汽的保护膜包装时，用冷空气冷却时，食品除散热，还向外蒸发水分，使食品失水干缩，俗称冷却干耗。食品冷却时干缩度△g=%×100%, m △mo冷却过程中食品水分蒸发量(kg)m--食品质量食品干缩后的不良后果：质量减少品质恶化（果蔬萎缩，调萎，嫩度下降，抗病力下降，贮藏性下降肉类变色，促进表面氧化) 总体来说，干耗是一种不良现象，冷却速度越快，干耗越少。肉类快速冷却时，内层水分不易向表面扩散，表层水很快蒸发，在肉表面形成一层坚质的干燥膜，防止微生物入侵繁殖，而且可减少干耗。食品的水分蒸发率和食品与冷却介质之间的水蒸汽压差及食品外露的表面积成正比。食品中水分蒸发有利于加速冷却。潮湿食品在冷空气中冷却时，食品表面水分向空气蒸发。当空气与排管进行热交换时，这些水分会在冷却排管上冷凝出来，则冷却排管吸收热量为 Qo3=Q+△m,c△T △mo冷却过程中食品水分蒸发量(kg)c--水的质量热容 △T一食品表面与冷却排管表面温度差如果水在冷却排管表面凝结成霜，则冷却排管吸收的热量为： Qo4=Q6+△m△y △r-食品中蒸发出水分最终变成固态所释放的相变热(334.72k/kg) 计算冷却排管冷负荷时，要考虑食品散热及食品蒸发水分带来的额外冷负荷量。四、冷却速度和时间食品冷却速度就是食品温度下降的速度。一般食品表面温度下降最快，中心温度下降最慢，整个食品的冷却速度以平均温度的下降速率来表示。 1、平板状食品食品的冷却速度与许多因素有关。板状食品冷却速度近似公式： -0i-T To-板状食品初温 T-一冷却介质温度 a-热扩散率，a=3.62(m21h) Co 入-板状食品导热率 C-板状食品质量热容 p-板状食品密度 μ…常数，由么x的值决定 x-板状食品的厚度(m)t--食品冷却时间(h) u与 x有关，由P19页可看出，元值小的时候，名x增大，则增大显者 h

食品无包装或用可透蒸汽的保护膜包装时，用冷空气冷却时，食品除散热，还向外蒸发水分，使食品失水干缩，俗称冷却干耗。食品冷却时干缩度 0 100%   = m m g ， Δm0----冷却过程中食品水分蒸发量（kg） m-----食品质量食品干缩后的不良后果：质量减少品质恶化（果蔬萎缩，凋萎，嫩度下降，抗病力下降，贮藏性下降肉类变色，促进表面氧化）总体来说，干耗是一种不良现象，冷却速度越快，干耗越少。肉类快速冷却时，内层水分不易向表面扩散，表层水很快蒸发，在肉表面形成一层坚质的干燥膜，防止微生物入侵繁殖，而且可减少干耗。食品的水分蒸发率和食品与冷却介质之间的水蒸汽压差及食品外露的表面积成正比。食品中水分蒸发有利于加速冷却。潮湿食品在冷空气中冷却时，食品表面水分向空气蒸发。当空气与排管进行热交换时，这些水分会在冷却排管上冷凝出来，则冷却排管吸收热量为 Q03 = Q0 + m0 cT Δm0----冷却过程中食品水分蒸发量（kg） c-----水的质量热容 ΔT----食品表面与冷却排管表面温度差如果水在冷却排管表面凝结成霜，则冷却排管吸收的热量为： Q = Q + m r 04 0 0 Δr----食品中蒸发出水分最终变成固态所释放的相变热（334.72kJ/kg）计算冷却排管冷负荷时，要考虑食品散热及食品蒸发水分带来的额外冷负荷量。四、冷却速度和时间食品冷却速度就是食品温度下降的速度。一般食品表面温度下降最快，中心温度下降最慢，整个食品的冷却速度以平均温度的下降速率来表示。 1、平板状食品食品的冷却速度与许多因素有关。板状食品冷却速度近似公式： t x r e x v T T 2 2 2 2 0 ( )     − − = − T0----板状食品初温 Tr-----冷却介质温度 α----热扩散率， ( / ) 3.6 2 m h c   = λ----板状食品导热率 c----板状食品质量热容 ρ----板状食品密度 μ----常数，由 x h  的值决定 x----板状食品的厚度（m）t----食品冷却时间（h） μ与 x h  有关，由 P19 页可看出， x h  值小的时候， x h  增大，则μ增大显著

食品的冻结即将食品的温度降低到食品冻结点以下的某一预定温度，一般食品中心温度低于-15℃，使食品中的大部分水分冻结成冰晶体。一、冻结理论 1.冻结曲线(p23,图1-1-17) 不论何种食品，其冻结曲线在性质上都是相似的，曲线分三个阶段。第一阶段：温度由食品初温降至食品冻结点，放出显热，此热量较少，降温速度快，曲线较陡。第二阶段，温度由食品冻结点降至-5℃，大部分水变成冰，放出潜热，此热较多，降温速度慢，曲线平坦。第三阶段，温度由-5℃降至终温，少量水冻结，水放热降温热较少，降温速度快，曲线较陡。冻结平坦段的长短与传热介质的传热快慢有关。传热介质传热快，第二阶段曲线平坦段短。（冷盐水降温时间比空气短）。冻结过程中，同一时刻食品表面温度较低。越近中心，温度越高。食品不同部位，降温速度不同。当食品中心温度低于5℃时，平均冻结终温可以用食品表面冻结终温与食品中心冻结终温算术平均值表示。 2.结晶条件和结晶曲线 1)结晶条件液体温度降至冻结点时，液相与结晶相处于平稳，液体如想结晶，必须破坏这种平衡，必须使液相温度降到稍低于冻结点，造成液体过冷。因此过冷现象是水中有冰结晶生成的先决条件。降温过程中，水的分子运动逐渐减慢，其逐渐趋向于形成近似结晶体的稳定性聚集体。温度继续降至冰晶形成时或在振动促进下，水就成冰并释放出潜热，使温度回升至水的冰点。水在降温过程中开始形成稳定性晶核时的温度或在开始回升的最低温度称过冷临界温度或过冷温度。过冷温度总比冰点低，当温度回升至冰点后，只要液态水仍冻结，并放出潜热，冰水混合物温度>0℃，只有全部水分都冻结后，温度都会继续下降。当食品温度降至低熔共晶点时，食品中水分才会全部冻结。低熔共品点即在降温过程中，食品组织内溶液浓度增加到一定程度后不再改变，水和它所溶解的盐类共同结晶并冻结成固体时的温度。食品的低熔共晶点为-55℃~-60℃。各种食品的过冷温度不同，肉、鱼为-4℃~-5℃，奶-5℃~-6℃，蛋-11℃~-13℃ 2)结晶曲线水在结晶过程中有两种现象发生，晶核形成，以晶核为中心晶体生长。随着温度降低，晶核生成数和晶体的成长有着各不相同的速度。 āa线，当温度较高时，产生晶核数少，结晶成长速度较快，晶体产生速度<晶体成长速度，此温度下形成少量的大型结晶。 bb线，晶核生成很多，晶体成长速度快，所以结果形成大量晶核及大小不一结晶 cc线，晶核生成相当多，晶体成长速度慢，结果形成大量较小的冰晶 dd线，玻璃体状态，形成极少量晶核，不存在成长。 3.冻结率和冰结晶最大生成带根据拉乌尔第二定律，冰点降低与溶质浓度成正比，食品因成分复杂，所以其温度低于 0℃才有冰晶产生。一般食品冻结点为一0.6℃~-3℃。食品水分冻结率：食品冻结过程中，在某一温度时食品中水分转化成冰晶体的量与在同温度时食品内所含水分和冰晶体总量之比。 1m2 m1+n

食品的冻结即将食品的温度降低到食品冻结点以下的某一预定温度，一般食品中心温度低于-15℃，使食品中的大部分水分冻结成冰晶体。一、冻结理论 1. 冻结曲线（p23,图 1－1－17）不论何种食品，其冻结曲线在性质上都是相似的，曲线分三个阶段。第一阶段：温度由食品初温降至食品冻结点，放出显热，此热量较少，降温速度快，曲线较陡。第二阶段，温度由食品冻结点降至-5℃，大部分水变成冰，放出潜热，此热较多，降温速度慢，曲线平坦。第三阶段，温度由-5℃降至终温，少量水冻结，水放热降温热较少，降温速度快，曲线较陡。冻结平坦段的长短与传热介质的传热快慢有关。传热介质传热快，第二阶段曲线平坦段短。（冷盐水降温时间比空气短）。冻结过程中，同一时刻食品表面温度较低。越近中心，温度越高。食品不同部位，降温速度不同。当食品中心温度低于-5℃时，平均冻结终温可以用食品表面冻结终温与食品中心冻结终温算术平均值表示。 2. 结晶条件和结晶曲线 1) 结晶条件液体温度降至冻结点时，液相与结晶相处于平稳，液体如想结晶，必须破坏这种平衡，必须使液相温度降到稍低于冻结点，造成液体过冷。因此过冷现象是水中有冰结晶生成的先决条件。降温过程中，水的分子运动逐渐减慢，其逐渐趋向于形成近似结晶体的稳定性聚集体。温度继续降至冰晶形成时或在振动促进下，水就成冰并释放出潜热，使温度回升至水的冰点。水在降温过程中开始形成稳定性晶核时的温度或在开始回升的最低温度称过冷临界温度或过冷温度。过冷温度总比冰点低，当温度回升至冰点后，只要液态水仍冻结，并放出潜热，冰水混合物温度＞0℃，只有全部水分都冻结后，温度都会继续下降。当食品温度降至低熔共晶点时，食品中水分才会全部冻结。低熔共晶点即在降温过程中，食品组织内溶液浓度增加到一定程度后不再改变，水和它所溶解的盐类共同结晶并冻结成固体时的温度。食品的低熔共晶点为-55℃～-60℃。各种食品的过冷温度不同，肉、鱼为-4℃～-5℃，奶-5℃～-6℃，蛋-11℃～-13℃ 2) 结晶曲线水在结晶过程中有两种现象发生，晶核形成，以晶核为中心晶体生长。随着温度降低，晶核生成数和晶体的成长有着各不相同的速度。 a a 线，当温度较高时，产生晶核数少，结晶成长速度较快，晶体产生速度＜晶体成长速度，此温度下形成少量的大型结晶。 b b 线，晶核生成很多，晶体成长速度快，所以结果形成大量晶核及大小不一结晶 c c 线，晶核生成相当多，晶体成长速度慢，结果形成大量较小的冰晶 d d 线，玻璃体状态，形成极少量晶核，不存在成长。 3. 冻结率和冰结晶最大生成带根据拉乌尔第二定律，冰点降低与溶质浓度成正比，食品因成分复杂，所以其温度低于 0℃才有冰晶产生。一般食品冻结点为－0.6℃～-3℃。食品水分冻结率：食品冻结过程中，在某一温度时食品中水分转化成冰晶体的量与在同温度时食品内所含水分和冰晶体总量之比。 1 2 2 m m m w + =

当T>30℃时， A W= Td--冻结点(K),A、B为经验值，不同 B 1+ g{(273-T)+[1-(273-T,J} 物质A、B值不同。如肉类A、B值分别为1.105,0.31 大多数食品的水分含量都比较高，且大部分水分都在-1℃~-5℃的温度范围内冻结。这种大量形成冰结晶的温度范围称为冰结晶最大生成带。一般认为，食品的中心温度在冰结晶最大生成带的温度范围内停留时间不超过30分钟就达到快速冻结要求。 4.冰结晶的形成和分布缓慢冻结时，冰结晶大多在细胞的间隙内形成，冰晶量少而粗大。快速冻结时，冰结晶大多在细胞内形成，冰量多而细小。 5.冻结膨胀当0℃的水变成同温度的冰时，其体积会增大到4℃时水的1.09倍，增大9%，食品冻结时表面水分首先冻结成冰，然后冰层逐渐向内部延伸。当内部的水分冻结膨胀时，会受到外部冻结层阻碍，于是产生内压，即冻结膨胀压。当外层受不了这样的内压时，就会破裂。在食品通过-1℃~-5℃冰结晶最大生成带时，冻结膨胀压升高到最大值。食品厚度大，含水率高，表面温度下降极快时易产生龟裂。 6.冻结速度评价水溶液冻结时，冻结速度越快，冻结溶液内溶质的分布越均匀。食品的冻结速度对这些从食品组织细胞内向细胞外转移的水分影响很大。冻结速度快，食品组织细胞内向细胞外转移的水分少。使细胞内尚处于原来状态的汁液迅速形成冰结晶。反之，冻结速度慢，则食品组织细胞内向细胞外转移的水分多。形成冰结晶颗粒大，细胞内的溶液浓缩。大多数冻结食品只有在全部或几乎全部冻结的情况下，才能保证良好品质。食品内若残留未冻结的核心或部分未冻结区存在，极易出现色泽，质地和其它方面变质现象。残留的高浓度溶液是造成部分冻结食品变质的主要原因。浓缩危害： 1)溶液中产生溶质结晶 2)高浓度溶液中若仍有大量溶质未沉淀，蛋白质因盐析而变性。 3)有些溶质呈酸性，浓缩后p州值下降，导致蛋白质凝固对冻结食品而言，大粒冰结晶和浓缩引起的危害都很大，因此快速冻结是保证冻结食品质量的重要因素。快速冻结优点： 1)食品冻结后形成的冰晶体颗粒小，对食品组织破坏性小 2)组织细胞内水分向外转移少，对细胞内汁液的浓缩程度较小 3)温度迅速降低至微生物的最低生长温度下，阻止微生物，酶活性，提高食品稳定性二、食品冻结时的热力学性质的变化 1.冻结食品的质量热容食品在冻结点以下的质量热容： Cr=cx@w+c+(1-@)+cx@(1-W) C-食品在冻结点以下的质量热容k/kg·K)】 C-食品中的干物质的质量热容k/kg·K)] C=1.4644+0.0067(T-273)T为冻结食品的平均温度 C冰-冰的质量热容为2.092[kJ/kg·K)] C本-水的质量热容为4.184[kJ/kg·K)]

当 T＞-30℃时， lg{( 273 ) [1 (273 )]} 1 T Td B A w − + − − + = Td----冻结点（K）,A、B 为经验值，不同物质 A、B 值不同。如肉类 A、B 值分别为 1.105，0.31 大多数食品的水分含量都比较高，且大部分水分都在-1℃～-5℃的温度范围内冻结。这种大量形成冰结晶的温度范围称为冰结晶最大生成带。一般认为，食品的中心温度在冰结晶最大生成带的温度范围内停留时间不超过 30 分钟就达到快速冻结要求。 4. 冰结晶的形成和分布缓慢冻结时，冰结晶大多在细胞的间隙内形成，冰晶量少而粗大。快速冻结时，冰结晶大多在细胞内形成，冰量多而细小。 5. 冻结膨胀当 0℃的水变成同温度的冰时，其体积会增大到 4℃时水的 1.09 倍，增大 9%，食品冻结时表面水分首先冻结成冰，然后冰层逐渐向内部延伸。当内部的水分冻结膨胀时，会受到外部冻结层阻碍，于是产生内压，即冻结膨胀压。当外层受不了这样的内压时，就会破裂。在食品通过-1℃～-5℃冰结晶最大生成带时，冻结膨胀压升高到最大值。食品厚度大，含水率高，表面温度下降极快时易产生龟裂。 6. 冻结速度评价水溶液冻结时，冻结速度越快，冻结溶液内溶质的分布越均匀。食品的冻结速度对这些从食品组织细胞内向细胞外转移的水分影响很大。冻结速度快，食品组织细胞内向细胞外转移的水分少。使细胞内尚处于原来状态的汁液迅速形成冰结晶。反之，冻结速度慢，则食品组织细胞内向细胞外转移的水分多。形成冰结晶颗粒大，细胞内的溶液浓缩。大多数冻结食品只有在全部或几乎全部冻结的情况下，才能保证良好品质。食品内若残留未冻结的核心或部分未冻结区存在，极易出现色泽，质地和其它方面变质现象。残留的高浓度溶液是造成部分冻结食品变质的主要原因。浓缩危害： 1) 溶液中产生溶质结晶 2) 高浓度溶液中若仍有大量溶质未沉淀，蛋白质因盐析而变性。 3) 有些溶质呈酸性，浓缩后 pH 值下降，导致蛋白质凝固对冻结食品而言，大粒冰结晶和浓缩引起的危害都很大，因此快速冻结是保证冻结食品质量的重要因素。快速冻结优点： 1) 食品冻结后形成的冰晶体颗粒小，对食品组织破坏性小 2) 组织细胞内水分向外转移少，对细胞内汁液的浓缩程度较小 3) 温度迅速降低至微生物的最低生长温度下，阻止微生物，酶活性，提高食品稳定性二、食品冻结时的热力学性质的变化 1. 冻结食品的质量热容食品在冻结点以下的质量热容： cT = c冰w + c干（1−）+ c水（1− w） CT----食品在冻结点以下的质量热容[kJ/(kg·K)] C 干----食品中的干物质的质量热容[kJ/(kg·K)] C 干=1.4644+0.0067(T-273) T 为冻结食品的平均温度 C 冰----冰的质量热容为 2.092[kJ/(kg·K)] C 水----水的质量热容为 4.184[kJ/(kg·K)]

制冷系统消耗的能量不仅与制冷量有关，而且与制冷工况密切相关。制冷工况：制冷系统的蒸发温度和冷凝温度。当冷凝温度不变，随蒸发温度下降，制冷量急剧减少，输入功率也有所减少。当蒸发温度不变，随着冷凝温度的上升，有仅制冷量有所下降，而输入功率急剧上升。四、冻结时间平板状食品冻结时间计算公式：1=，9P一人+) 2(T2-T)h42 圆柱状食品：1= 9p4+d 4(Tn-T)h42 球状食品：1= qip d d2 6(T。-T)h 4λ p-食品的密度(kg/m3) q-食品中的水分形成冰结晶时放出的热量(/kg) Tp-食品冻结点温度(K) T-冷却介质温度(K) 上述公式引入适当的系数就能得到适用于三种几何形状的通用计算式： T-T h +入)，式中P和R为系数，随被冻结食品的几何形状而异。 1=9P (Px Rx2 平板状食品：P=1/2,R=1/8 圆柱状食品：P=1/4,R=1/16 球状食品：P=1/6,R=1/24 五、冻结装置（可根据冷却介质与食品接触状况分类） 1.吹风冻结装置其T为-23~-46℃，速度v=3~10m/s,适用于单体速冻吹风冻结装置包括隧道式冻结装置，传送带式冻结装置，螺旋带式冻结装置和流态化冻结装置。 2.平板冻结装置板状食品，对于厚度<50mm的食品来说，冻结快，干耗小，冻品质量高。 3.低温液体冻结装置常用于鱼类，液体可用氯化钠，甘油，丙二醇液 4.超低温液体冻结装置常用液氮沸点为-195.8℃液态二氧化碳沸点-78.9℃ 第四节食品的冷藏和冻藏冷藏：将经过冷却的食品放在高于食品冻结点的某一合适温度下贮藏冻藏：将经过冻结的食品放在低于食品冻结点的某一合适温度下贮藏有生命力食品：有一定免疫力，有呼吸，冷藏，要通风换气无生命力食品：失去免疫力，无呼吸，冻藏，不透气材料包装一、技术管理 (一)冷藏：对不同食品采用各自合适贮藏温度、空气相对湿度，空气流速 1.冷藏温度 1)冷藏食品温度选择：有生命的食品避免冷害：无生命的食品，越接近食品

制冷系统消耗的能量不仅与制冷量有关，而且与制冷工况密切相关。制冷工况：制冷系统的蒸发温度和冷凝温度。当冷凝温度不变，随蒸发温度下降，制冷量急剧减少，输入功率也有所减少。当蒸发温度不变，随着冷凝温度的上升，有仅制冷量有所下降，而输入功率急剧上升。四、冻结时间平板状食品冻结时间计算公式： ) 4 ( 2( ) 2   l h l T T q t p i + − = 圆柱状食品： ) 4 ( 4( ) 2   d h d T T q t p i + − = 球状食品： ) 4 ( 6( ) 2   d h d T T q t p i + − = ρ----食品的密度（kg/m3） qi ----食品中的水分形成冰结晶时放出的热量(kJ/kg) Tp----食品冻结点温度(K) T----冷却介质温度(K) 上述公式引入适当的系数就能得到适用于三种几何形状的通用计算式： ( ) 2   Rx h Px T T q t p i + − = ，式中 P 和 R 为系数，随被冻结食品的几何形状而异。平板状食品：P＝1/2，R＝1/8 圆柱状食品：P＝1/4，R＝1/16 球状食品：P＝1/6，R＝1/24 五、冻结装置(可根据冷却介质与食品接触状况分类) 1. 吹风冻结装置其 T 为-23～-46℃,速度 v=3～10m/s,适用于单体速冻吹风冻结装置包括隧道式冻结装置，传送带式冻结装置，螺旋带式冻结装置和流态化冻结装置。 2. 平板冻结装置板状食品，对于厚度＜50mm 的食品来说，冻结快，干耗小，冻品质量高。 3. 低温液体冻结装置常用于鱼类，液体可用氯化钠，甘油，丙二醇液 4. 超低温液体冻结装置常用液氮沸点为-195.8℃ 液态二氧化碳沸点-78.9℃ 第四节食品的冷藏和冻藏冷藏：将经过冷却的食品放在高于食品冻结点的某一合适温度下贮藏冻藏：将经过冻结的食品放在低于食品冻结点的某一合适温度下贮藏有生命力食品：有一定免疫力，有呼吸，冷藏，要通风换气无生命力食品：失去免疫力，无呼吸，冻藏，不透气材料包装一、技术管理 (一) 冷藏：对不同食品采用各自合适贮藏温度、空气相对湿度，空气流速 1. 冷藏温度 1) 冷藏食品温度选择：有生命的食品避免冷害；无生命的食品，越接近食品

运城学院：《食品技术原理 Food Technology Principles》课程教学资源（授课教案）第一章 食品的低温处理和保藏

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