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冷冻技术原理


3 分类 冷冻食品可按原料种类和品温进行分类。 (1)按品温可分为五类 ☞速冻食品(quick frozen Foods):冷冻速度v≥5 ~ 20cm/h,冻后品温应达到0℉或18℃以下,如速冻蔬菜 ☞冻结食品(Frozen Foods):冻结后品温在-1℃以下, 一般要求在-8℃ ~ -12℃,如冷库中冻肉的品温 ☞半冻结食品(Semi-Frozen Foods):品温在-2 ~ -3℃ ☞ 冷却食品(Chilled Foods):品温在-1 ~ 1℃ ☞ 预冷食品(Cold Foods):品温在1 ~ 5.4℃ (2)按原料不同进行分类 冷冻水产品 ;冷冻肉制品 ;冷冻家禽;冷冻蛋品; 速冻水果蔬菜 ;冷冻调理食品
(四)冻制食品中病原菌控制
1、病原菌的耐低温性 冻制食品并非无菌,因而就可能含有病原菌,如肉毒杆菌、 金黄色葡萄球菌、肠球菌、溶血性链球菌、沙门氏菌等,从而可 能传播疾病。因此病原菌的控制是一个重要问题。 嗜冷致病菌(Psychro trophic pathogens) : L . Monocytogenes ( 单核 细胞增生李斯特菌) ;Y . enterocolitica (小肠结肠炎耶尔森氏菌);C . botulinum type (肉毒梭状芽孢杆菌)
(二)低温导致微生物活力减弱和死亡的原因
3、冰晶体引起的机械伤害 细胞内外冰晶体的形成和增大还会使微生物 细胞遭受到机械性破坏。一般冰晶体越大,细胞 膜越易破裂,从而造成细胞死亡;冰晶体越小, 细胞膜损伤小。
(三)影响微生物低温致死的因素
低温冷却和贮存的微生物并不一定完全死亡,决定于: 1、温度高低 ☞ 在冰点左右,特别在冰点以上,微生物仍然具有一定 的生长繁殖能力,虽只有部分能适应低温的微生物和嗜冷 菌逐渐增长,但最后会导致食品变质。对低温不适应的微 生物则逐渐死亡。这就是高温冷藏食品时仍会出现不耐久 藏的原因。 ☞ 稍低于生长温度或冻结温度时对微生物的威胁性最大, 一般为-1~-12℃,尤以-2~-5℃为最甚,此时微生物的活 动会受到抑制或几乎全部死亡。
长期处在低温中的微生物能产生新的适应性,这是长 期低温培育中自然选育后形成了能适应低温的菌种。这种 微生物对低温的适应性可以从微生物生长时出现的滞后期 缩短的情况加以判断 滞后期是微生物接种培养后观察到有生长现象时所需 的时间。为此,长期处于冻结状态的食品解冻过程中,残 存的微生物常会快速恢复生长。
表4-2 微生物生长的适应性(二)低温导致微生物活力减弱和死亡的原因
1 微生物代谢失调 微生物的生长繁殖是酶活动下物质代谢的结果。温度 下降,酶的活性将随之下降,使得物质代谢过程中各种生 化减缓,因而微生物的生长繁殖就逐渐减慢。 在正常情况下,微生物细胞内各种生化反应总是相互 协调一致。 但各种生化反应的温度系数Q10各不相同,因而降温时 这些反应将按照各自的温度系数减慢,破坏了各种反应原 来的协调一致性,影响了微生物的生活机能。 温度降得愈低,失调程度也愈大,从而破坏了微生物 细胞内的新陈代谢,以致它们生活机能受到了抑制甚至达 到完全终止的程度。
(三)影响微生物低温致死的因素
3、结合水分和过冷状态 ☞ 急速冷却时,如果水分能迅 速转化成过冷状态,避免结晶 并成为固态玻璃质体,这就有 可能避免因介质内水分结冰所 遭受到的破坏作用。 ☞ 当微生物细胞含有大量结合水 分时,介质极易进入过冷状态, 不再形成冰晶体,这将有利于 保持细胞内胶质体的稳定性。 若和生长细胞相比,细菌和霉 菌芽孢中的水分含量就比较低, 而其中结合水分的含量就比较 高,因而它们在低温下的稳定 性也就相应地较高。
☞ 首先特别注意的是肉毒杆菌。
肉毒杆菌及其毒素对低温有很强的抵抗力。 在-16℃温度中肉毒杆菌能保持生命达一年之久,其毒素毒力 在-79℃温度中可保持2个月, 在20℃温度下生长并产生毒素, 但在10℃以下就不能生长活动。 因此,冻制食品即使有肉毒杆菌存在,若贮藏在-18℃以下,不 会产生毒素。
(四)冻制食品中病原菌控制
总结
☞ 10℃以上大多数腐败菌能迅速繁殖生长。 ☞ 0℃时微生物繁殖速度与室温时相比非常缓慢,故成为短时 期贮藏食品耐常用的贮温。 ☞某些食品中毒菌和病原菌在温度降低至3℃前仍能缓慢地生 长。 ☞ 嗜冷菌仍能在-10~-5℃温暖范围内缓慢地生长,而且不会 产生毒素和导致疾病,不过它们即使处于-4℃以下,却仍有 导致食品腐败变质的可能。 ☞ -7 ~ -10℃时只有少数霉菌尚能生长,而所有细菌和酵母 几乎都停止了生长。 ☞如食品温度低于-10℃,微生物不再有明显的生长,并与之 相反,活菌数将逐渐缓慢地下降,但达不到无菌的程度。 因此,食品低温保藏时菌数虽也下降,和高温热处理相 比并不相同,因它本身并非为有效的杀菌措施,低温的作用 主要是延缓或阻止食品腐败变质。
☞温度冷却到-20℃~-25℃时,微生物细胞内所有酶的反 应实际上几乎全部停止,并且还延缓了细胞内胶质体的变 性,因而此时微生物的死亡比在-8~-10℃时就缓慢得多
表4.3 不同温度和贮藏期的冻鱼中细菌含量
(三)影响微生物低温致死的因素
2、降温速度 ☞ 食品冻结前,降温愈速,微生物的死亡率也愈大。这是 因为迅速降温过程中,微生物细胞内新陈代谢时原来协调 一致的各种生化反应未能及时迅速重新调整,并和温度变 化情况相适应所致。 ☞ 食品冻结时情况恰好相反,缓冻将导致大量微生物死亡, 而速冻则相反。这是因为 ▶ 缓冻时一般食品温度长时间处于-1 ~ -12℃(特 别在-2~-5℃),并形成量少粒大的冰晶体,对细胞产生 机械性破坏作用,还促进蛋白质变性,以致微生物死亡率 相应增加。 ▶ 速冻时,在对细胞威胁性最大的温度范围内停留的时 间甚短,同时温度迅速下降到-18℃以下,能及时终止细 胞内酶的反应和延缓胶质体的变性,故微生物的死亡率也 相应降低。一般情况下,食品速冻过程中微生物的死亡数 仅为原菌数的50%左右。
(二)低温导致微生物活力减弱和死亡的原因
2、细胞内原生质稠度增加 一方面,温度下降时微生物细胞内原生质粘度增加, 胶体吸水性下降,蛋白质分散度改变,并且最后还导致了 不可逆性蛋白质凝固,从而破坏了生物性物质代谢的正常 运行,对细胞造成了严重损害。 另一方面,冷却时介质中冰晶体的形成就会促使细胞 内原生质或胶体脱水,胶体内电解质浓度的增加常会促使 蛋白质变性。微生物细胞失去了水分就失去了活动要素, 于是它的代谢机能就受到抑制。
(三)影响微生物低温致死的因素
4、介质 ☞ 高水分和低pH值的介质会加速微生物的死 亡,而糖,盐,蛋白质、胶体、脂肪对微生物则 有保护作用。 ☞ 冻结或冰冻介质最易促使微生物死亡。对 0℃下尚能生长的微生物也是这样。 ☞ -8 ~ -12℃温度下,因介质内有大量水分 转变成冰晶体,对微生物的破坏作用特别显著。 ☞ 在温度更低的冻结或冰冻介质中(-18~20℃)微生物的死亡速度却显著地缓慢
能产生肠毒素的葡萄球菌也常会在冻制蔬菜中出现。 它们对冷冻的抵抗力比一般细菌强。有人曾将伤寒沙门氏 菌和冰淇淋配料混和而后冻结,并贮存于-40℃的硬化室 内,观察它的残菌量,所得试验结果见表4.4。
(四)冻制食品中病原菌控制
2、冻制食品中病原菌如伤害菌等的控制 目前主要还是: ☞杜绝各个生产环节中一切可能的污染源, ☞ 不让带菌者和患病者参加生产,尽可能减少生产过程中 的人工处理。 ☞ 对消费者食用冻制食品最大的保险就是有关卫生部门对 食品原料处理以及加工、分配和贮藏中的卫生措施始终不 渝地进行严格的监督。 当然,食品冻结前的加工处理必须符合安全卫生的要 求仍是重要的因素。
二、低温与酶的活性控制

大多数酶活性化学反应的 Q10 值为2 ~ 3。这就是 说温度每下降10℃,酶活 性就会削弱1/2 ~ 1/3。 图表明了温度与蔗糖酶活 性的关系,由此可知,大 多数酶仍能继续活动,和 适宜温度时相比,它的活 性就会有所减弱。
120
蔗糖酶的活性(%)
100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 温度(℃) 40 50 60
第二节 食品冷冻工艺
一、冷冻食品的定义和分类 1 冷冻(Refrigeration and Freezing) 即食品制冷过 程中各阶段的总称,包括: ▶ 物料由室温冷至冰点以上的过程称“冷却”(Cooling) ▶ 物料在室温以下,冰点以上温度范围中维持较长时间以 达到保藏目的的过程称“冷藏” (Cold Storage) ▶ 物料由冰点以上温度冷至冰点以下温度而不结冰过程和现 象称“过冷” (Supercooling or Undercooling); ▶ 物料温度由冰点以上冷至冰点以下并形成冰结晶的过程称 “冻结”(Freezing) ▶ 冻结物料在冰点以下维持较长时间以达到保藏目的的过程 称“冻藏”(Freeze Storage)。
为此,-10~-12℃则成为冻制食品能长期贮藏 时的控制微生物生长的安全贮藏温度。 酶的活动控制:一般只有温度降低到-20~-30℃ 时才有可能完全停止。 对寄生虫的控制: - 18 ℃ ,至少要保持24 ~ 48 h,才能杀死寄生虫。 工业生产实践证明-18℃以下的温度是冻制食品 冻藏时最适宜的安全贮藏温度。在此温度下还有 利于保持食品色泽、减少干缩量和运输中保冷。
第四章冷冻技术保藏原理 与食品冷冻工艺
第一节冷冻技术保藏原理 第二节食品冷冻过程 第三节 食品冷冻方法及设备 第四节食品冻藏 第五节食品的解冻方法及设备
第一节冷冻技术保藏原理
一、低温与微生物的控制 (一)低温与微生物的关系 降低温度能减缓微生物生长和 繁殖的速度和酶活性,这就是冷藏和 冻结冷藏的依据。 当温度降低到微生物最低生长 温度时,它们就停止生长并出现死亡。 值得注意的是,低温可以减缓 微生物的生长和活力,并可使部分细 菌死亡,但死亡速度比在高温下缓慢 得多。仅依靠冷是不能使食品杀菌。 不同微生物对低温的敏感性不同, 许多嗜冷菌和嗜温菌的最低生长温度 低于0℃,有的可达-8℃。
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