《食品技术原理》教案——第一章 食品的低温处理和保藏.docx

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1、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

2、藏冻结贮藏TV冻结点，长期贮藏四、食品冷冻温度范围冷却贮藏温度范围：-2C15冻结贮藏温度范围：-30。我国一般为18C-23,国际-25。食品冷冻厂，冷藏室俗称高温库,冻藏室称为低为库。畜肉宰后经历过程：冷凉：（自然冷却）：4020冷却：（人工制冷）40/2（TCfO4（略高于冰点）过冷：冰点一形成冰结晶临界温度，但尚未冻结（肉制品一般为-5-6C）冻结：冰形成，临界温度一冰点以下温度（至低熔共晶点为止）继续冻结：任何冰点以下温度一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（04）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（

3、-15-18C）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30-4CrC。温度系数Qm衡量酶活性因温度而发生的变化。卜=?K1-温度为t时，酶促反应的化学反应速率常数K2-温度为t+10C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23,即温度每下降10,酶的活性就会削弱至原来的1213,所以低温可抑制酶活性

4、。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

5、度系数（QKl）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（2-5C）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，

6、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。

7、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

8、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RA(7；-()h对流放热系数(W/(nK)一食品冷却表面面积(m2)Ts食品的表面温度(K)Tr一一冷却介质的温度(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c=AA(T1-T2)/X人食品的热导率(W/(nVK)A一一热传导的面积(m2)T1T2一一两个面各

9、自的温度(K)X一一两个面之间的距离(In)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2cm2 .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O.53ms)冷

10、却装置蒸发器和室内空气温差尽可能小，一般59。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：Q)=切c(4jT终)m一被冷却食品的质量(kg),co-冻结点以上食品的质量热容CO确定：(1)干物质1.464kJ(kg-K)(2)低脂肪

11、食品：CO=C水w+c干(I-W)=4.184w+1.464(1-w)c水一一水的质量热容4.184kJ(kgK)C-T一一干物质的质量热容，1.464kJ(kg-K)W-食品含水量TT族时，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+0.2092卬蛋+0.4184卬脂+(0.006276W干+0.01464w)(T-273)丁一.肉制品热力学温度温度在初温(Tw)和冷却后温度(TQ间的平均质量热容可按下式计算c0=4.184+0.2092卬蛋+0.4184卬脂+(0.003138W干+0.00732W)(T初T终)-2.929W干食品冷却过程平均耗冷量.=t

12、时间(h)例题，pl23.6/2、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：*=-k(TTr)dtdt一冷却时间(h)k一比例常数T-食品温度Tr一一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dQ=切COdT/=-kmq(T-T),at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中Z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：=食品冷却过程耗冷量冷却率因素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

13、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(一主)加上安全系数(5%10%),再除以冷却冷却率因素时间，即每小时平均冷负荷量(kjh)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Ag=也XlOO%,tnAmO.一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

14、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=0)+w0cTmo.一冷却过程中食品水分蒸发量(kg)c水的质量热容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：Qm=Q)+wr广一食品中蒸发出水分最终变成固态所释放的相变热(334.

15、72kJkg)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：-U2-aJv=(Tfi-Tr)a-eLxTo-板状食品初温Tr冷却介质温度热扩散率，a=(nIh)CP口一-常数，由GX的值决定 t食品冷却时间(h)人-板状食品导热率C-板状食品质量热容P-板状食品密度X-板状食品的厚度(m)口与。X有关，由P19页可看出，hh则U增大显著;X值小的时候，增大，AA随着gx增大，U增大的趋势逐渐减少，当4工值非常大时，口几乎不变。口与gx量化关系如下，Z7L1当巴工值非