食品速冻

                                  一、速冻技术概述二、速冻技术定义与原理三、速冻技术的基本特点和操作条件四、影响速冻食品质量的因素五、速冻技术的主要方法和设备六、在食品中的应用（乳及乳制品、果蔬及果蔬制品、水产品、大豆制品） 一、概述    国外速冻食品于1928年起源于美国，迄今已有70多年的历史。近年来，速冻食品的贸易量每年以10％~30％的速度递增。有资料显示，目前世界速冻食品总产量已经超过6000万t,品种已达3500种左右。由于速冻食品基本上保持了原来食品的色、香、味，具有较高的食用价值，因此越来越受到人们的重视。     我国的速冻食品开始于20世纪70年代初期。1973年，北京、上海、青岛同时从日本引进煤旋式速冻装置。在北京后来又研制了液态氮速冻隧道。 二、速冻食品的定义    定义：食品中心温度从-l℃下降至-5℃所需的时间在30 min以内，属于快速冻结，超过30min则属于缓慢冻结。     一般来说，速冻食品的质量高于缓冻食品，因为：速冻形成的冰晶体颗粒小，对细胞的破坏性也比较小。冻结时间短，允许盐分扩散和分离出水分的时间也随之缩短，浓缩的危害性也随之而下降到最低的程度。   将食品温度迅速降低到微生物生长活动温度以下，能及时地阻止冻结时食品分解。 二、速冻技术的原理    食品速冻一般是指运用现代冻结技术，在尽可能短的时间内，将食品温度降低到其冻结点以下的预期的低温。使其所含的全部或大部分水分随着食品内部热量的外散而形成合理的微小冰晶体。  关于食品冻结速度的表示方法，迄今为止，尚没有统一的规定，根据国际制冷学会有关规范，把冻结速度分成：很慢速冻结：冻结速度低于1mm/h;慢速冻结：冻结速度为1~5mm／h；快速冻结：冻结速度为5~50 mm/h；很快速冻结：冻结速度超过50mm/h;超快速冻结：冻结速度3000~6000mm/h(在低沸点溶液中的冻结)。三、速冻技术的基本特点和操作条件1、速冻的三个阶段第一阶段；快速冷却。使食品从初始温度迅速冷却到冰点温度。此阶段主要是避免食品质量损坏，缩短冻结时间。为了减轻速冻装置的负荷，还常常在冻前进行预冷。第二阶段：壳体冻结。对于肉类、鱼类食品应冻结到-15℃。对于果蔬类颗粒状食品严格地讲应该称为表层冻结，即食品冻结厚度为1~2mm，此阶段冻结速度对整个冻结过程极为重要。第三阶段：深温冻结。食品从-15℃或-5℃冻结到-18℃或更低温度。按标准规定，食品在冻结装置内的终点温度应与冷藏温度一致。 2、速冻食品应具备下述五个要素①冻结要在-18℃~-30℃的温度下进行，并在 20min内完成冻结。②速冻后的食品中心温度要达到-18℃以下。③速冻食品内水分形成无数针状小冰晶，其直径应小于100μm。④冰晶分布与原料中液态水的分布相近，不损伤细胞组织。⑤当食品解冻时，冰晶融化的水分能迅速被细胞吸收而不产生汁液流失。 3、速冻食品的特点 ①避免在细胞之间生成大的冰晶体。②减少细胞内水分外析，解冻时汁液流失少。③浓缩残留水的危害性下降。④将食品温度迅速降低到微生物生长、活动温度之下，有利于抑制微生物的繁殖及其生化反应。⑤食品在冻结设备中停留时间短，有利于提高设备的利用率和连续性生产。  但必须指出，速冻的成本较高，因此对一些缓冻对其品质影响不大的食品来说，为了降低成本，就没有必要一味选择速冻。 四、影响速冻食品质量的因素1、原料的性质。2、速冻前的加工处理工艺。3、速冻过程中影响品质的各种因素。4、速冻后冷藏、运输、销售及家庭储存等环节的影响等。 1、原料的性质（一）初始品质一般认为，初始品质越好，新鲜度越高，其冻结加工后的品质也就越好。对于果蔬类食品，采摘期、采摘方式、虫害、农药以及成熟度等是影响初始品质的主要因素。果蔬收获时间过早或过晚、虫害和农药污染严重、采摘时造成机械损伤等都不利于其冻结加工品质。对于肉类食品，屠宰前动物是否安静休息、屠宰后冲洗和放血是否干净、胴体污染控制的程度以及对胴体是否进行适当冷却等，都是保证冻结质量的重要因素。对于水产品，应在捕捞后迅速冷却和冻结。 1、原料的性质（二）收获、屠宰或捕捞后与速冻加工之间的时间间隔一般来说，收获、屠宰或捕捞后与速冻加工之间的时间间隔越短，速冻食品质量越好。对果蔬类食品，如青刀豆，收获后再冻结加工会出现严重的脱水、变色等现象，即使采用较先进的流态化冻结方法进行冻结，其产品质量（尤其是色泽、口感等）也会大大下降。对鱼类食品，变色的原因包括自然色泽的分解和产生新的变色物质两方面。对畜肉类食品，畜肉的褐变与其屠宰后与氧接触的时间有很大关系，因肌肉的肌红蛋白受空气中氧的作用会变色。2、速冻前的加工处理工艺（一）果蔬类食品速冻前的预处理果蔬类食品冻结前的加工处理包括原料的挑选及整理、清洗、切分、漂烫、冷却等环节。对每一环节必须认真操作，任何操作不当都会影响冻结质量。例如挑选、整理原料时，不能食用的部分是否剔除，大小是否均匀；清洗是否符合卫生标准；切分是否整齐；漂烫时间、温度是否达到要求；冷却温度的高低及冻结前需要包装的食品其包装是否严密等。 2、速冻前的加工处理工艺（二）肉类食品速冻前的预处理为保持牛、羊肉类食品的鲜嫩度，速冻前需要在0~2℃的冷却间内预冷却成熟。在此过程中，选择适宜的冷却条件和冷却方式尤其重要。一般认为低温冷却以空气温度0~2 ℃，湿度86%~92%,流速0.15~0.5m/s为宜。 3、速冻过程中影响品质的各种因素冻结对食品品质的影响大致有：溶液中溶质的重新分布、冰晶体的形成和长大、残留液的浓缩现象等。但导致这些影响的关键因素是冻结速度。研究表明，冻结速度越快，冻结溶液内溶质的分布往往越趋均匀，产生的冰晶体颗粒越小，解冻后的复原性越好，残留液浓缩的危害性下降。  4、速冻后续过程中影响品质的各种因素在速冻后冻藏、运输、销售及家庭食用前的储存过程中，影响速冻食品品质的因素主要是温、湿度的波动及储存方式。一般食品在速冻过程中，大约90%以上的水分被冻结，微生物与酶的作用被有效地抑制，因此可以长期储存。但是，如果在上述各环节中出现较大的温、湿度波动，再加上冻藏时间长而出现的缓慢氧化作用，往往使速冻食品出现冰结晶、干耗大、变色等，从而使其品质下降。因此，为保证速冻食品的品质，应尽可能形成冻藏、运输、销售及家庭储存全过程的冷藏链，使速冻食品始终处于-18℃一下的恒定温度。 五、速冻技术的主要方法和设备
1、速冻方法鼓风冻结法间接接触冻结法直接接触冻结法鼓风冻结
概念     即采用鼓风的方法使低温空气强制流动，并和食品物料充分接触，促使食品快速散热，以达到提高冻结速度、缩短冻结时间的目的。原理       增大风速以使对流传热系数提高，从而提高冻结速度，缩短冻结时间。技术关键       保证空气流通，并使之与食品所有部分都能密切接触。工艺参数         空气温度-29 ～ -46℃，空气流速则为3～15m／s。空气流动方式          空气可从食品上面流过，也可从食品的下面流过，还有流经食品堆层的。冻结方式   分为间歇冻结和连续冻结 间接接触冻结法概念：即用制冷剂或低温介质冷却的金属板和食品密切接触，使食品冻结的方法。传热方式：传导方式 适用性：可用于冻结未包装的和用塑料袋、玻璃纸或纸盒包装的食品。常用设备：平板速冻装置、钢带式冻结装置、回转式冻结装置、金属板接触式冻结 直接接触冻结（即包装或未包装食品与低温介质或超低温制冷剂直接接触下进行冻结的方法）常用方法：喷淋、浸渍法或者两种方法同时使用。还有送风冻结、浸渍冻结、超低温制冷剂喷淋冻结，如压缩的液氮、二氧化碳、特种氟利昂喷淋冻结等。对低温或超低温介质的要求：  未包装食品：无毒、纯度高、清洁、无异味、无外来色素或漂白作用等。  包装食品：介质必须无毒并对包装材料无腐蚀作用。常用的低温介质：氯化钠、甘油和丙二醇溶液常用的超低温制冷剂：液氨、液态CO2 浸渍法特点：   a.低温液体的传热性能很好，液态介质还能和形态不规则的食品如龙虾、蘑菇等密切接触冻结速度很快，若对低温液体再加以搅拌，则冻结速度还可进一步提高。 b.低温介质冻结未包装食品时，在渗透压的作用下，食品内汁液会向介质渗出，，以致介质污染和浓度降低，并导致低温介质冻结温度上升；   c.直接接触冻结时，食品表面会有薄层冰衣形成，可防止未包装食品的干缩；   d.采用此法，食品和空气接触时间少，适用于冻结易氧化食品。 喷淋法                                   图3—3—7　喷淋式液氮冻结装置              1.风机  2.进料口  3.搅拌风机  4.风机  5.液氮喷雾器  6.出料口 注：装置外形呈隧道状，中间是不锈钢丝制的网状传送带，食品随带在隧道内依次经过预冷区、冻结区、均温区、冻结完成后到出口处。    液氮的冻结速度极快，在食品表面与中心会产生极大的瞬时温差，造成食品龟裂，所以过厚的食品不宜采用，厚度一般应小于10cm。特点：液氮冻结装置构造简单、使用寿命长，可实现超快速冻结，而且食品几乎不发生干耗，不发生气化变色，很适宜于冻结个体小的食品，主要问题是冻液的成本高。 钢带式冻结装置主要特点：①连续流动运行；②干耗较少；③能在几种不同的温度区域操作； ④ 与平板式、回转式相比，带式冻结装置结构简单，操作方便。改变带长和带速，可大幅度地调节产量。⑤占地面积大。2、基本速冻方法装置简介（一）间接冻结法及装置金属板接触冻结法金属板接触冻结法是指用制冷剂或低温介质冷却的金属板与食品密切接触下使食品冻结的方法，因此又叫平板冻结法，这是一种常用的速冻方法。 金属板冻结装置金属平板冻结装置有卧式和立式两种。卧式平板冻结机：它由包括压缩机在内的制冷系统和液压升降装置所组成。立式平板冻结机：其结构与卧式平板机基本相似，但其平板是直立平行的，冻结时，不采用料盘，而是散装倒入。它的结构简图见下图。 立式平板冻结机 卧式平板冻结机 （二）直接冻结法及装置散状或包装食品与低温介质或超低温制冷剂直接接触下进行冻结的方法称为直接接触式冻结法，简称直接冻结。常用的致冷介质可分为两大类：①与制冷剂间接接触冷却的气态或液态介质，如空气、盐水、普通氟利昂等。②蒸发时本身能产生致冷效应的超低温制冷剂，如压缩的液氮、二氧化碳、特种氟利昂等。按制冷介质的操作方式它又可分为浸渍和喷淋两种。 送风冻结法及装置送风冻结法又称鼓风法，是利用空气作流动介质进行冻结的方法。它适用的冻结原料的种类和尺寸规格较宽，也是目前在速冻食品行业应用最广泛的一种冻结方法。  目前有四种应用较广的送风冻结装置。1、隧道式冻结装置 2、传送带式连续冻结装置 3、螺旋带式连续冻结装置 4、悬浮冻结装置 悬浮冻结装置原理简图 浸渍冻结法和装置浸渍冻结法是将食品直接与温度很低的液体冷媒接触，从而实现快速冻结的一种方法。由于食品与液体冷媒直接接触，它们之间的传热效果非常好。 超低温制冷剂喷淋冻结目前已有高纯度食用级特种氟利昂用作超低温制冷剂的速冻方法。用此法制成的速冻食品，其水分成为微细的冰结晶，而细胞组织的破坏率少，其产品品质上乘。利用液体气化进行冻结是一种有前途的获取高品质速冻食品的新方法。常用的有液氮、二氧化碳喷淋冻结法。 六、在食品中的应用（1）果蔬速冻原理及加工技术1、果蔬的组成及其速冻前后的加工特点水果和蔬菜含有丰富的维生素 、胡萝卜素、矿物质等营养成分，也含有促进食物消化的酶类。果蔬的收获季节性很强，并有一定的地区性，造成常年均衡供应的因难。另外，果蔬中含有大量的水分，它的化学成分又是微生物发育的良好基质，如果在室温下久藏，质量就会下降，甚至腐烂变质。因此，采用低温的方法贮藏果蔬是十分重要的。  2、果蔬速冻前后的加工特点速冻蔬菜和水果是速冻食品的一个大类。它是将新鲜果蔬经过加工处理后，快速冻结制成的小包装食品，它与其他冻结食品一样，可作长期的贮藏。由于速冻蔬菜和水果是用现代先进的方法加工，较大程度地保持了新鲜果蔬原有的色泽、风味和维生素，食用方便，国际市场上的需求量不断增加。适宜速冻加工的蔬菜种类:果菜类（可食部分是菜的果实和幼嫩种子）有：青刀豆、豇豆、豌豆、嫩蚕豆、茄子、西红柿、青椒、辣椒、黄瓜、西葫芦、丝瓜、南瓜等；叶菜类（可食部分是菜叶和鲜嫩叶柄）有：菠菜、芹菜、韭菜、蒜台、小白菜、油菜、香菜等；茎菜类（可食部分是鲜嫩的茎和变态茎）有：土豆、芦笋、莴笋笋、香椿等；根菜类（可食部分是根部）有：胡萝卜、山药等；花菜类（可食部分是菜的花部器官）有菜花等；食用菌类（可食部分是无毒真菌的子实体）有：鲜蘑菇如香菇、凤菇等。适宜速冻的水果主要有：葡萄、桃、李子、樱桃、草莓、荔枝、板栗、西瓜、梨、杏等。  （一）速冻前预处理的特点原料的质量是决定速冻果蔬食品品质的首要因素，因此必须选择品种优良，成熟度适宜，鲜嫩，大小、长短均匀的果蔬作为加工原料，不得使用虫蛀、腐烂、斑疤、受微生物侵染或受病虫害的原料。收获时要求不浸水捆扎，不重叠受压，及时运输加工。运输过程中要轻拿轻放，不损伤原料的表皮。其次，果蔬原料的合理预处理是保证其速冻加工及后处理品质的重要手段。对蔬菜关键工序是烫漂；对水果，关键工序是浸渍。 烫漂烫漂是将原料放入沸水或蒸汽中加热短时间以达到半熟程度。通过烫漂可以全部或大部分地破坏过氧化酶和杀死微生物，保持蔬菜原有的色泽，同时排除组织内所含的空气，保存维生素。烫漂的时间是根据原料的性质、酶的强度，水或蒸汽的温度而定，一般是几秒至数分钟。  用沸水烫漂蔬菜推荐使用的时间。烫漂时间不是一成不变的，因为蔬菜的老嫩、切块的大小都会影响酶的数量和活性，所以生产中必须经常作过氧化酶的检验。 糖液浸渍处理水果加糖处理的目的在于：①在相同低温状态下，糖液的冻结膨胀率比水小，加糖后可以减轻冰晶对水果内部组织的破坏作用。②消除酶的活力。③糖液可以使水果形成“糖衣”，由于糖的还原性，有效地控制了水果被氧化。④防止芳香成分的挥发。⑤防止干耗。⑥保持水果的原有品质及风味。糖液中可添加维生素C以防止水果褐变。其浓度一般0.1%~0.5%。 由于不同品种的水果加糖量不同，因而糖液的浓度应按需要配制，一般控制30%~50%。 实验表明，加入超量的糖会造成果肉收缩，影响产品质量，但糖的浓度越高对水果的保护作用越强。因此要针对不同品种找到合适的糖液浓度。 （二）果蔬速冻及冻后处理比一般冻结食品果蔬更需快速深温冻结才能保证速冻产品的质量。冻结速度要求能在30min内通过最大冰晶生成区，冻品的中心温度应达到-18℃以下。快速升温冻结可使90%的水分在原位置冻结成细小的冰晶，这样不仅不会引起果蔬组织的破坏，还有利于保存维生素C及原有色泽。 （2）水产品速冻原理及加工技术     水产品营养丰富、产量高，但由于水产品组织脆弱，含水分较多，在一般条件下容易引起酶和微生物的作用，造成肉体腐败变质。冻藏是一种很适合水产品的保藏方法，因此针对水产品的特点，确定合理的速冻水产品加工工艺是十分重要的。     水产品的组成可按肌肉、骨、头、鳍和鳔、肝、内脏等部位来划分。其组成依种类、性别、大小、年龄、栖息地、产地和产期不同而异。了解各种水产品的组成可对速冻加工中原料可食部分的比例及预处理过程中的损耗做到心中有数。 水产品的物理性质    水产品的成分中，水分占极大的比例，因此其相对密度大致接近于1。水产品中的水分呈溶液状态，其冻结点遵循冰点下降的法则而低于0℃。一般海水鱼的冻结点约为-0.6℃~-2℃，淡水鱼的冻结点约为-0.2℃~-0.7℃。 速冻水产品的卫生质量管理标准（一 ）原料要求1、必须鲜度良好并合乎卫生要求；2、不受直射的阳光照射，防止干燥与温度上升；3、剔 除不适宜食用的鱼；4、大小要分类，并把已压坏的、破腹的、损伤的鱼挑出；5、进舱前要求将鱼预冷并洗涤，必要时放血；6、进舱后必须尽快进行冷却，使其温度迅速地接近0℃。7、洗鱼时要用饮用水，不得已用清洁海水时，必须注意防止细菌污染； 8、鱼舱要预先用碎冰等进行预冷；9、用鱼舱保鲜时，舱温应调整在-1~2℃。10、鱼舱必须事前洗刷干净；11、捕上几种鱼时，应将易变质的鱼先进行迅速处理，避免长时间地停留在高温空气中；12、待冻原料必须在不受污染的清洁场所保管；13、原料尽量在接近2℃的温度下保管，不应超过5℃，同样也不能低于-1.1℃（接近鱼原料的冻结点）。 （二）预处理1、处理间要清洗干净。除去鱼内脏等，必须在另一室内进行，处理要迅速，不得增加污染；2、装盘时发现已变质的原料要拣出，称量要准确；3、为了防止氧化及保水等目的而使用的添加料（如三聚磷酸钠、谷氨酸）等，必须符合食品卫生法规。 

（三）冻结1、处理过的原料必须及时进行冻结而不要迟延；2、选用适当的冻结装置，从物理、生物化学、细菌学上变化最少的方法进行冻结；3、应采用能够迅速通过生成最大冰结晶温度带的方法进行；4、空气吹风冻结的关键在于原料分层放置，使空气进行充分的循环；5、产品的中心温度达到-15℃或-18℃为冻结终止；6、冻结容器应保持清洁卫生；7、冻结完的产品必须尽快地进行包冰或包装入库；8、包冰是根据产品需要，用包冰衣来保护冻结物的表面，并防止干燥及氧化。所用的冷水要清洁。冻藏中冰衣会徐徐升华而减薄，故应经常检查，如发现冰衣已升华时需及时地再包上冰衣。否则会干缩失重。 （四）包装材料1、能保持水产品的肉感品质的包装材料，需要符合食品卫生条件的薄膜；2、不受细菌污染及不接触其他受污染的材料；3、使用不会带给制品臭气、味道、颜色和其他不良影响的材料。（五）冻藏1、应使制品温度保持在-18℃以下；2、冻藏库温度变化频繁会引起干耗与变质，故温度变动幅度应限制在2℃的范围内；3、库内的制品，应在良好的卫生条件下保管。 （六）冻结原料的解冻1、冻结品进行解冻时，要在可防止细菌污染及鲜度低下的场所进行。解冻不宜过度，当解冻终了时，产品的温度应不超过5℃；2、解冻后的产品不得已要放置一段时间时，必须使产品的温度保持在0℃左右；3、用空气解冻产品时，要防止表面引起干燥及液滴等现象；4、用水解冻时，须采用流水或洒水解冻一般使用温度在20℃以下，流速为30cm/min以上的清洁水；5、用高频或微波等解冻时，要防止温度不匀而引起过热，故必须要有保护措施。 （3）肉、禽、蛋速冻原理及加工技术畜肉的速冻原理及加工技术近年来，国际上在冷加工畜肉的销售方面总的趋势是冷却肉和冻肉平分秋色。目前采用的深温快速冻结方式可减少冰结晶对肉质的影响，使冻肉品质降低的现象得到了有效的控制。目前我国的外销冻肉产品主要是速冻分割肉。 以预冷却后分割肉的速冻过程为例，整个速冻过程主要分为两个阶段： ①在冻结点温度下，经预冷却（达0℃）的分割肉组织内水分冻结成冰或部分水分冻结成冰。这过程的速度主要取决于肉块的厚度和含水量的多少。在这一阶段有冰晶的形成，同时又有较多的水分处于其冻结温度。 ②分割肉从冻结点温度继续下降到冻结终止温度（根据产品加工要求而定，一般为-15℃~-18℃）。这一阶段热的交换主要是显热，温度降低较第一阶段慢，过程曲线亦较平缓。空气温度是影响这一过程的主要因素。 冻结过程中的物理变化1、冻结点的变化；2、冻结膨胀；3、速冻过程中的干耗变化；4、导热系数。冻结过程中的化学变化1、蛋白质的变性；2、其他化学变化（如脂肪的氧化和水解、维生素和肌红蛋白等的氧化、糖元的分解等）。 速冻方法与条件 目前畜肉的速冻方法主要有以下两种：1、送风冻结法2、液氮冻结法在我国，禽类的速冻方式分吹风速冻和不冻液喷淋与吹风混合方式速冻两种。绝大多数采用吹风速冻。