食品加工学.ppt
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1、第六章第六章 食品的冷加工技术食品的冷加工技术食品的冷却和冷藏食品的冷却和冷藏 冷却是冷藏的必要前处理冷却是冷藏的必要前处理, ,其本质上是一其本质上是一种热交换的过程种热交换的过程, ,冷却的最终温度在冰点冷却的最终温度在冰点以上。以上。使食品的热量传递给温度低于食品的周围介质,食品温度降低到高于冻结温度的预定温度。冷藏是冷却后的食品在冷藏温度冷藏是冷却后的食品在冷藏温度( (冰点以冰点以上上) )下保持食品品质的一种贮藏方法。下保持食品品质的一种贮藏方法。冷却与冷藏能抑制食品的生物化学变化和微生物的繁殖活动。食品在冷却过程中的热量传递食品在冷却过程中的热量传递1 1、食品表面失去的热量、食
2、品表面失去的热量2 2、食品内部热量的传递、食品内部热量的传递 3 3、食品表面热量的传递、食品表面热量的传递 4 4、食品内部温度的降低、食品内部温度的降低 食品冷却的目的食品冷却的目的 冷却的目的冷却的目的 快速排出食品内部的热量快速排出食品内部的热量, ,使食品温度在尽快可能短的时间内使食品温度在尽快可能短的时间内( (一般一般为几小时为几小时) )降低到冰点以上降低到冰点以上, ,从而能及时地从而能及时地抑制食品中微生物的生长繁殖和生化反应抑制食品中微生物的生长繁殖和生化反应速度速度, ,保持食品的良好品质及新鲜度保持食品的良好品质及新鲜度, ,延长延长食品的贮藏期食品的贮藏期. .
3、冷却速度及其最终冷却温度冷却速度及其最终冷却温度是抑制食品是抑制食品本身生化变化和微生物繁殖活动的决定因本身生化变化和微生物繁殖活动的决定因素素. .食品的冷却速度与时间食品的冷却速度与时间1 1、平板状食品、平板状食品2 2、圆柱状食品、圆柱状食品3 3、球状食品、球状食品冷却速度和冷却时间冷却速度和冷却时间食品在冷却过程中食品在冷却过程中, ,内部热量传内部热量传递依傅里叶定律可记为递依傅里叶定律可记为: : Q=-FgradT 式中:式中:gradT为温度梯度为温度梯度(K/m); 为为导热系数导热系数( W/(m K);F为导热面积为导热面积(m)。食品的冷却速度是食品温度下降的速度食
4、品的冷却速度是食品温度下降的速度, ,用用( (- -T/T/) )来表示来表示, ,一般以食品平均温度一般以食品平均温度的下降速度来表示的下降速度来表示。冷却方法冷却方法 1、冷风冷却冷风冷却 利用被风机强制流动的冷空气使被冷却食品的温度下降的一种冷却方法。 它是一种使用范围较广的冷却方法。使用最多的是冷却水果、蔬菜。冷却方法冷却方法2、冷水冷却冷水冷却 通过低温水把被冷却的食品冷却到指定的温度的方法。 可用于水果、蔬菜、家禽、水产品。冷水冷却的方式冷水冷却的方式(1 1)浸渍式)浸渍式 被冷却食品直接在冷水中冷却,冷水被搅拌器不停地搅拌,以使温度均匀。 (2 2)散水式)散水式 用喷嘴把冷
5、却的有压力的水呈散水状喷向食品,达到冷却的目的。 (3 3)降水式)降水式 被冷却的水果在传送带上移动,上部的水盘均匀地像降雨一样地降水,这种形式适用于大量处理。散水式和降水式也总称喷淋式。散水式和降水式也总称喷淋式。冷却方法冷却方法3、碎冰冷却碎冰冷却 碎冰碎冰与食品接触过程中,冰融化成水要吸收334.53kJ/kg的相变潜热使食品迅速冷却。冷却方法冷却方法4 4、真空冷却真空冷却又叫减压冷却,利用水的汽化热使食品降温。水变成水蒸汽要吸收水变成水蒸汽要吸收2.49kJkg-1的汽化热的汽化热一般冷却时间只需1020min。只要减少产品总质量的1,就能使叶菜温度下降6。 缺点是食品干耗大、能耗
6、大。对某些食品适用的冷却工艺条件食品的冷藏食品的冷藏(cold storage)空气冷藏法空气冷藏法气调冷藏气调冷藏法法冷藏的条件和控制要素 冷藏过程中主要控制的工艺条件包括冷藏过程中主要控制的工艺条件包括冷藏温度冷藏温度、空气的相对湿度空气的相对湿度和和空气的空气的流速流速等。等。这些工艺条件因食品物料的种类、贮这些工艺条件因食品物料的种类、贮藏期的长短和有无包装而异。一般来藏期的长短和有无包装而异。一般来说,贮藏期短,对相应冷藏的条件要说,贮藏期短,对相应冷藏的条件要求可以低一些。求可以低一些。食品的气调冷藏食品的气调冷藏 气调冷藏法气调冷藏法(Controlled Atmosphere,
7、 CA) 含义:利用调整环境气体来延长食品寿命含义:利用调整环境气体来延长食品寿命和货架寿命的方法,和货架寿命的方法, 通常与低温并用。一通常与低温并用。一般需调节贮藏环境中的氧、二氧化碳、氮般需调节贮藏环境中的氧、二氧化碳、氮气等的含量。气等的含量。 原理原理: :在一定的封闭体系内在一定的封闭体系内, ,通过各种调节通过各种调节方式得到不同于正常大气组成的调节气体方式得到不同于正常大气组成的调节气体, ,以此来抑制食品本身引起食品劣变的生理以此来抑制食品本身引起食品劣变的生理生化过程或抑制作用于食品的微生物活动生化过程或抑制作用于食品的微生物活动过程过程. .气调冷藏的特点气调冷藏的特点抑
8、制果蔬的后熟;抑制果蔬的后熟;减少果蔬损失;减少果蔬损失;抑制果蔬的生理病害;抑制果蔬的生理病害;抑制真菌的生长和繁殖;抑制真菌的生长和繁殖;防止老鼠的危害和昆虫的生存。防止老鼠的危害和昆虫的生存。气调冷藏的方法气调冷藏的方法 自然降氧法自然降氧法( (MA贮藏贮藏) ); 快速降氧法快速降氧法( (CA贮藏贮藏) ); 混合降氧法;混合降氧法; 减压降氧法。减压降氧法。气调贮藏的不足气调贮藏的不足氧浓度过低或二氧化碳过高会引起果蔬氧浓度过低或二氧化碳过高会引起果蔬发生异常代谢使其腐烂或中毒;发生异常代谢使其腐烂或中毒;不同品种的果蔬应单独存放不同品种的果蔬应单独存放, ,因而需建多因而需建多
9、个库房个库房适于气调贮藏的果蔬品种有限;适于气调贮藏的果蔬品种有限;气调贮藏库投资较高。气调贮藏库投资较高。食品在冷藏过程中的质量变化食品在冷藏过程中的质量变化干耗干耗冷害冷害后熟后熟( (有益变化有益变化) )移臭和串味移臭和串味肉的成熟肉的成熟( (有益变化有益变化) )寒冷收缩寒冷收缩脂肪的水解和氧化脂肪的水解和氧化其他变化其他变化食品的冻结食品的冻结一般称冻结加工品为冻结食品或冷一般称冻结加工品为冻结食品或冷冻食品冻食品(frozen foods)冻结食品的四个要素冻结食品的四个要素: :冻结前经过预处理;冻结前经过预处理;用速冻法冻结;用速冻法冻结;冻结后产品中心温度达到冻结后产品中
10、心温度达到-18以下;以下;有适宜的包装并在冷链下运销。有适宜的包装并在冷链下运销。食品的冻结过程食品的冻结过程 1、食品的冰点、食品的冰点 水的冰点是0,而水中溶入糖、盐一类非挥发性物质时,冰点就会下降。 食品一般都是由动植物来源的原料制成,动植物原料则由大量细胞构成,细胞中含有大量有机物质和无机物质,包括水、盐、糖及复杂的蛋白质、核糖核酸等,有些还溶有气体。不仅原料如此,在加工过程中,大部分食品,特别是预制食品,还要添加盐类、糖类、油脂等等辅料,使食品体系更为复杂。因此,食品的冻结点低于纯水的冰点。 食品的冻结点食品的冻结点 由于水分和溶有固形物的种类及由于水分和溶有固形物的种类及其数量各
11、有差异,食品的冻结点也其数量各有差异,食品的冻结点也不一样。如肉类不一样。如肉类-1.7-1.7-2.2 -2.2 , 鱼鱼 -1.0 -1.0 -2.2 -2.2 , 蛋蛋 -0.56 -0.56 , 葡萄葡萄 -2.5 -2.5 -3.9 -3.9 , 花生花生 -8.3 -8.3 。 这些食品在同一冻结条件下冻这些食品在同一冻结条件下冻结时,时间就会不同。结时,时间就会不同。食品冻结过程与冻结曲线食品冻结过程与冻结曲线 冻结时水的物理特性 冻结温度曲线与冻结率冻结速度与冻结时间冻结速度与冻结时间冻结速度 a、冻结速度快或慢的划分 目前还未统一,现通用的方法有按时间和距离两种划分方法。 (
12、i) 按时间划分 (ii) 按距离划分b、冻结速度有两种不同的表达方式:界面位移速度和冰晶体形成速度。 (i) 界面位移速。 (ii) 冰晶体的形成速度 一般讲冻结速度以快速为好,因鱼肉肌球蛋白在-2-3之间变性最大。淀粉的老化在1-1之间进行最快,所以必须快速通过-1-5温度区域。 c、影响冻结速度的因素 (i) 食品成分 (ii) 非食品成分如传热介质、食品厚度、放热系数(空气流速、搅拌)以及食品和冷却介质密切接触程度等。d、冻结速度与冰晶分布的关系 (i)冻结速度快,组织内冰层推进速度大于水分移动速度时,冰晶分布越接近天然食品中液态水的分布情况,且冰晶的针状结晶体数量多。 (ii)大多数
13、食品是在温度降低到-1以下才开始冻结,然而温度降低到-46时,尚有部分高浓度的汁液仍未冻结。 (iii)大多数冰晶体都是在-1-5间形成,这个温度区间称为最大冰晶体形成区。 冻结速度与结晶冰形状之间的关系 当冰层推进速度大于水移动速度时,冰晶体小、数量多。龙须菜的冻结速度与冰晶大小的关系 冻结速度快冰晶小,冻结速度慢冰晶大。冻结点冻结点与冻结过程与冻结过程 结冰结冰 包括晶核的形成包括晶核的形成(nucleation)(nucleation)和冰和冰晶的增长晶的增长(ice growth)(ice growth)两个过程两个过程. . 冻结点冻结点(freezing pointfreezing
14、 point) 随着温度随着温度的降低,食品中冰晶开始出现时的温度,的降低,食品中冰晶开始出现时的温度,又称又称食品的冰点食品的冰点。因食品种类而异,一般。因食品种类而异,一般为为-0.5-0.5-2.5-2.5。 食品中的水分不是纯水食品中的水分不是纯水, ,大多是含有有机大多是含有有机盐或有机物的溶液盐或有机物的溶液, ,其冻结点较纯水低其冻结点较纯水低. . 在缓慢冻结过程中在缓慢冻结过程中, ,若溶液浓度逐渐增若溶液浓度逐渐增大大 , ,其冻结点还会下降其冻结点还会下降. . 食品冻结时其温度随时间推移而变化食品冻结时其温度随时间推移而变化的曲线的曲线 (freezing time-t
15、emperature curve) 。冻结温度曲线大致可分为三个阶段:冻结温度曲线大致可分为三个阶段:初温降至冻结点,曲线较陡;通过最初温降至冻结点,曲线较陡;通过最大冰结晶生成带,曲线较平坦;残留大冰结晶生成带,曲线较平坦;残留水分冻结及已结冰部分继续降温至终水分冻结及已结冰部分继续降温至终温,曲线较第一阶段更陡。温,曲线较第一阶段更陡。冻结温度曲线牛肉薄片的冻结曲线 最大冰晶生成区最大冰晶生成区 (zone of maximum ice crystal formation) 食品中心温度从食品中心温度从- -11降至降至-5-5时时, ,近近80%80%的水分可冻结成的水分可冻结成冰冰,
16、,此温度范围即称。也称此温度范围即称。也称最大冰结晶最大冰结晶生成带生成带(crystallisation) 冻结率冻结率(frozen water ratio) 食品中的水食品中的水分冻结量。分冻结量。 =(1-tp/t)100% 式中式中, ,为冻结率为冻结率(%),(%),tp为食品的冻结点为食品的冻结点(),t,t为冷为冷冻食品的温度冻食品的温度()食品冻结过程中冷却介质的温度。食品冻结过程中冷却介质的温度。一般推荐为一般推荐为-23-23-30-30以下。以下。 冻结速度时间划分时间划分 食品热中心温度下降的时间食品热中心温度下降的时间 食品的热中心(降温过程中食品内部温度最食品的热
17、中心(降温过程中食品内部温度最高点,高点,thermal center)温度从)温度从-1-1下降至下降至- -55所需的时间所需的时间( (即通过最大冰晶生成区的时即通过最大冰晶生成区的时间间) ),在,在30min30min以内,属于快速冻结,超过以内,属于快速冻结,超过30min30min则属于慢速冻结。则属于慢速冻结。 一般认为,在一般认为,在30min30min内通过内通过-1-1-5-5的温度的温度区域所冻结形成的冰晶,对食品组织影响最小,区域所冻结形成的冰晶,对食品组织影响最小,尤其是果蔬组织质地比较脆嫩,冻结速度应要尤其是果蔬组织质地比较脆嫩,冻结速度应要求更快。由于食品的种类
18、、形状和包装等情况求更快。由于食品的种类、形状和包装等情况不同,这种划分方法对某些食品并不十分可不同,这种划分方法对某些食品并不十分可靠靠冻结速度距离划分距离划分 冻结层伸延的距离冻结层伸延的距离 单位时间内单位时间内-5-5的冻结层从食品表的冻结层从食品表面伸延向内部的距离,单位面伸延向内部的距离,单位cmcmh h-1-1。常称线性平均冻结速率。常称线性平均冻结速率。 以此而将冻结速度分为以此而将冻结速度分为3 3类;快速类;快速冻结,冻结,V5V5cmcmh h-1-1;中速冻结,中速冻结,V=1V=15cm5cmh h-1-1,慢速冻结,慢速冻结,V=O.1V=O.11cm1cmh h
19、-1 -1 。冻结速度国际制冷学会对冻结速度的定义:国际制冷学会对冻结速度的定义: 食品表面与热中心温度点间的最短距离食品表面与热中心温度点间的最短距离( (L) )与食品表面达与食品表面达到到0 后食品热中心温度降至比食品冰点后食品热中心温度降至比食品冰点( (开始冻结温度开始冻结温度) )低低1010所需时间(所需时间(t) )之比,该比值就是冻结速率之比,该比值就是冻结速率( (V) ),单位,单位cmcmh h-1 -1 。 V =L/t 式中:式中:L为食品表面与热中心温度点间的最短距离为食品表面与热中心温度点间的最短距离(cm);); t为表面达为表面达0 后,食品热中心温度降至比
20、冻结点低后,食品热中心温度降至比冻结点低10所需所需的时间的时间(h)。 一般快速冻结一般快速冻结v520 cmh-1 ,中速冻结中速冻结v15 cmh-1 ,慢速冻结慢速冻结v0.1l cmh-1 。各各种冻结装置性能不同,冻结速度差异很大。种冻结装置性能不同,冻结速度差异很大。冻结及冻结速度对冻品质量的影响冻结及冻结速度对冻品质量的影响 冻结对食品组织结构的影响冻结对食品组织结构的影响机械性损伤机械性损伤细胞的溃解细胞的溃解气体膨胀气体膨胀 冻结对食品的化学影响冻结对食品的化学影响蛋白质变性蛋白质变性变色变色常用的食品冻结方法常用的食品冻结方法 空气冻结法空气冻结法 静止空气静止空气 送风
21、冻结送风冻结 强风冻结强风冻结 ( (隧道式、传送带式、悬浮隧道式、传送带式、悬浮式式) ) 平板冻结法平板冻结法 浸渍冻结法浸渍冻结法空气冻结空气为冷却介质冻结食品的方法。空气为冷却介质冻结食品的方法。按空气的流动形式可分为:自然对按空气的流动形式可分为:自然对流和强制对流。前者冻结速度慢,流和强制对流。前者冻结速度慢,工业生产中已很少采用;后者依靠工业生产中已很少采用;后者依靠风机增大风速,冻结速度快,生产风机增大风速,冻结速度快,生产上普遍采用。上普遍采用。 平板冻结亦称亦称“接触冻结接触冻结”。食品置于两。食品置于两块金属平板之间,依靠导热来传块金属平板之间,依靠导热来传递热量的冻结方
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