第四章 食品的冷加工原理與冷凍保藏技術(shù)

第三章食品的低溫處理與保藏食品冷凍保藏的基本原理食品的冷卻與冷藏食品的凍結(jié)與凍藏食品的回?zé)崤c解凍參考書目食品工業(yè)制冷技術(shù)食品冷凍工藝學(xué)肉類食品工藝學(xué)水產(chǎn)品冷藏加工冷藏和凍藏工程技術(shù)各種食品類、制冷類的期刊冷凍食品和冷卻食品冷凍食品又稱凍結(jié)食品，是凍結(jié)后在低于凍結(jié)點(diǎn)的溫度保藏的食品冷卻食品不需要凍結(jié)，是將食品的溫度降到接近凍結(jié)點(diǎn)，并在此溫度下保藏的食品冷凍食品和冷卻食品可按原料及消費(fèi)形式分為果蔬類、水產(chǎn)類、肉禽蛋類、調(diào)理方便食品類這四大類。冷凍和冷卻食品的特點(diǎn)易保藏，廣泛用于肉、禽、水產(chǎn)、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生產(chǎn)、運(yùn)輸和貯藏營(yíng)養(yǎng)、方便、衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)需求量大，在發(fā)達(dá)國(guó)家占有重要的地位，在發(fā)展中國(guó)家發(fā)展迅速低溫保藏食品的歷史公元前一千多年，我國(guó)就有利用天然冰雪來(lái)貯藏食品的記載。凍結(jié)食品的產(chǎn)生起源于19世紀(jì)上半葉冷凍機(jī)的發(fā)明。1834年，JacobPerkins（英）發(fā)明了以乙醚為介質(zhì)的壓縮式冷凍機(jī)。1860年，Carre（法）發(fā)明以氨為介質(zhì)，以水為吸收劑的吸收式冷凍機(jī)。1872年，DavidBoyle（美）和CarlVonLinde（德）分別發(fā)明了以氨為介質(zhì)的壓縮式冷凍機(jī)，當(dāng)時(shí)主要用于制冰。1877年，CharlesTellier（法）將氨-水吸收式冷凍機(jī)用于冷凍阿根廷的牛肉和新西蘭的羊肉并運(yùn)輸?shù)椒▏?guó)，這是食品冷凍的首次商業(yè)應(yīng)用，也是冷凍食品的首度問(wèn)世。20世紀(jì)初，美國(guó)建立了凍結(jié)食品廠。20世紀(jì)30年代，出現(xiàn)帶包裝的冷凍食品。二戰(zhàn)的軍需，極大地促進(jìn)了美國(guó)凍結(jié)食品業(yè)的發(fā)展。戰(zhàn)后，冷凍技術(shù)和配套設(shè)備不斷改進(jìn)，出現(xiàn)預(yù)制冷凍制品、耐熱復(fù)合塑料薄膜包裝袋和高質(zhì)快速解凍復(fù)原加熱設(shè)備，冷凍食品業(yè)成為方便食品和快餐業(yè)的支柱行業(yè)。20世紀(jì)60年代，發(fā)達(dá)國(guó)家構(gòu)成完整的冷藏鏈。冷凍食品進(jìn)入超市。冷凍食品的品種迅猛增加。冷凍加工技術(shù)從整體凍結(jié)向小塊或顆粒凍結(jié)發(fā)展。我國(guó)在20世紀(jì)70年代，因外貿(mào)需要冷凍蔬菜，冷凍食品開始起步。80年代，家用冰箱和微波爐的普及，銷售用冰柜和冷藏柜的使用，推動(dòng)了冷凍冷藏食品的發(fā)展；出現(xiàn)冷凍面點(diǎn)。90年代，冷鏈初步形成；品種增加，風(fēng)味特色產(chǎn)品和各種菜式；生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)量大幅度增加。第一節(jié)食品低溫保藏的基本原理低溫對(duì)微生物的影響低溫對(duì)酶活性的影響低溫對(duì)非酶作用的影響概述食品原料有動(dòng)物性和植物性之分。食品的化學(xué)成分復(fù)雜且易變。食品因腐爛變質(zhì)造成的損失驚人。引起食品腐爛變質(zhì)的三個(gè)主要因素。一、低溫對(duì)微生物的影響微生物對(duì)食品的破壞作用。微生物在食品中生長(zhǎng)的主要條件：液態(tài)水分pH值營(yíng)養(yǎng)物溫度降溫速度低溫對(duì)微生物的作用低溫可起到抑制微生物生長(zhǎng)和促使部分微生物死亡的作用。但在低溫下，其死亡速度比在高溫下要緩慢得多。一般認(rèn)為，低溫只是阻止微生物繁殖，不能徹底殺死微生物，一旦溫度升高，微生物的繁殖也逐漸恢復(fù)。降溫速度對(duì)微生物的影響凍結(jié)前，降溫越迅速，微生物的死亡率越高；凍結(jié)點(diǎn)以下，緩凍將導(dǎo)致剩余微生物的大量死亡，而速凍對(duì)微生物的致死效果較差。二、低溫對(duì)酶活性的影響酶作用的效果因原料而異酶活性隨溫度的下降而降低一般的冷藏和凍藏不能完全抑制酶的活性三、低溫對(duì)非酶因素的影響各種非酶促化學(xué)反應(yīng)的速度，都會(huì)因溫度下降而降低第二節(jié)食品的冷卻冷卻的目的冷卻的方法冷卻過(guò)程的冷耗量冷卻速度與冷卻時(shí)間（自學(xué)）氣調(diào)貯藏一、冷卻的目的植物性食品的冷藏保鮮肉類凍結(jié)前的預(yù)冷分割肉的冷藏銷售水產(chǎn)品的冷藏保鮮魚肌肉組織在自溶作用時(shí)主要的生化反應(yīng)：（C6H10O5）n+nH2O→2n（C3H6O3）+58.061cal肌酸~P+ADP→ATP+肌酸ATP→ADP+Pi+7000cal這些反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量可使魚體溫度上升2~10℃，如不及時(shí)冷卻，就會(huì)促進(jìn)酶的分解作用和微生物的繁殖。二、冷卻的方法固體物料的冷卻冷風(fēng)冷卻冷水冷卻碎冰冷卻真空冷卻液體物料的冷卻其它1、冷風(fēng)冷卻用于果蔬類的高溫庫(kù)房肉類的冷風(fēng)冷卻裝置隧道式冷卻裝置2、冷水冷卻浸入式噴霧式淋水式優(yōu)缺點(diǎn)3、碎冰冷卻特點(diǎn)冰的種類操作要點(diǎn)適用4、真空冷卻原理構(gòu)造示意操作特點(diǎn)5、液體食品物料的冷卻特點(diǎn)—間接冷卻冷卻介質(zhì)冷卻器：間歇式、連續(xù)式6、其它冷卻方法接觸冷卻輻射冷卻低溫學(xué)接觸冷卻三、冷卻過(guò)程的冷耗量食品冷卻過(guò)程中總的冷耗量，即由制冷裝置所帶走的總熱負(fù)荷QT：QT=QF+QV

QF：冷卻食品的冷耗量；QV：其它各種冷耗量，如外界傳入的熱量，外界空氣進(jìn)入造成的水蒸氣結(jié)霜潛熱，風(fēng)機(jī)、泵、傳送帶電機(jī)及照明燈產(chǎn)生的熱量等。食品的冷耗量：QF=QS+QL+QC+QP+QWQS：顯熱；QL：脂肪的凝固潛熱；QC：生化反應(yīng)熱；QP：包裝物冷耗量；QW：水蒸氣結(jié)霜潛熱；食品的顯熱：QS=GCO（TI－TF）G：食品重量；CO：食品的平均比熱；TI：冷卻食品的初溫；TF：冷卻食品的終溫。四、冷卻速度與冷卻時(shí)間自學(xué)。理論基礎(chǔ)：傳熱。方式：按照食品的形狀和冷卻裝置的形式，分別研究平板狀食品、圓柱狀食品和球狀食品的傳熱過(guò)程，從而計(jì)算食品的冷卻速度和冷卻時(shí)間。五、冷藏中的變化及技術(shù)管理由于原料性質(zhì)不同，組成成分不同，冷藏前的加工工藝不同，食品在冷藏時(shí)所發(fā)生的變化也不盡相同。除了肉類在冷藏過(guò)程中的成熟作用外，其它所有變化均會(huì)使食品的品質(zhì)下降。采取一定的措施可以減緩變化速度（控制溫度和濕度，采用合適的包裝，采用冷藏結(jié)合氣調(diào)儲(chǔ)藏等）。1、冷藏時(shí)的變化

水分蒸發(fā)冷害串味生理作用脂肪哈敗淀粉老化微生物增殖（1）水分蒸發(fā)

食品在冷卻時(shí)及冷藏中，因?yàn)闇貪穸炔疃l(fā)生表面水分蒸發(fā)。水分蒸發(fā)不僅造成重量損失（俗稱干耗），而且使果蔬類食品失去新鮮飽滿的外觀。減重達(dá)到5%時(shí)，水果、蔬菜會(huì)出現(xiàn)明顯的凋萎現(xiàn)象。肉類食品因水分蒸發(fā)而發(fā)生表面收縮硬化，形成干燥皮膜，肉色也有變化。雞蛋因水分蒸發(fā)而造成氣室增大。

水果蔬菜的水分蒸發(fā)特性

水分蒸發(fā)特性水果蔬菜的種類A型(蒸發(fā)量小)蘋果、橘子、柿子、梨、西瓜、葡萄(歐洲種)、馬鈴薯、洋蔥B型(蒸發(fā)量中等)白桃、李子、無(wú)花果、番茄、甜瓜、萵苣、蘿卜C型(蒸發(fā)量大)櫻桃、楊梅、龍須菜、葡萄(美國(guó)種)、葉菜類、蘑菇

冷卻及貯藏中食肉胴體的干耗(θ=1℃，φ=80%~90%，ν=0.2m/s)時(shí)間牛(%)小牛(%)羊(%)豬(%)12小時(shí)2.02.02.01.024小時(shí)2.52.52.52.036小時(shí)3.03.03.02.548小時(shí)3.53.53.53.08天4.04.04.54.014天4.54.65.05.0

（2）冷害

在冷藏時(shí)，果蔬的品溫雖然在凍結(jié)點(diǎn)以上，但當(dāng)貯藏溫度低于某一溫度界限時(shí)，果蔬的正常生理機(jī)能受到障礙，稱為冷害。冷害的各種癥狀見(jiàn)后頁(yè)表。雖然在外觀上沒(méi)有癥狀，但冷藏后再放至常溫中，就喪失了正常的促進(jìn)成熟作用的能力，這也是冷害的一種。需要在低于界限溫度的環(huán)境中放置一段時(shí)間，才會(huì)出現(xiàn)冷害。表4-6水果蔬菜冷害的界限溫度和癥狀種類界限溫度(℃)癥狀種類界限溫度(℃)癥狀香蕉11.7-13.8果皮變黑馬鈴薯4.4發(fā)甜、褐變西瓜4.4凹斑、風(fēng)味異常番茄(熟)7.2-10軟化、腐爛黃瓜7.2凹斑、水浸狀斑點(diǎn)腐敗番茄(生)12.3-13.9催熟果顏色茄子7.2表皮變色、腐敗

不好、腐爛

（3）串味具有強(qiáng)烈氣味的食品與其它的食品放在一起進(jìn)行冷卻和貯藏，這些易揮發(fā)的氣味就會(huì)被吸附在其它的食品上。甚至存放過(guò)有強(qiáng)烈氣味的食品（如洋蔥）的庫(kù)房中再貯藏其它的食品時(shí)，仍會(huì)有串味現(xiàn)象發(fā)生。（4）生化作用

水果、蔬菜在收獲后仍是有生命的活體。在冷藏過(guò)程中，果蔬的呼吸作用和后熟作用仍在繼續(xù)進(jìn)行，機(jī)體內(nèi)所含的成分也不斷發(fā)生變化。淀粉、糖、酸間的比例，果膠物質(zhì)的變化，維生素C的減少等。肉類在冷藏中的成熟作用。（5）脂類的變化

冷卻貯藏過(guò)程中，食品中所含的油脂會(huì)發(fā)生水解，脂肪酸氧化、聚合等復(fù)雜的變化，使得食品的風(fēng)味變差，味道惡化，出現(xiàn)變色、酸敗、發(fā)粘等現(xiàn)象。這種變化進(jìn)行得非常嚴(yán)重時(shí)，俗稱為“油燒”。（6）淀粉老化

普通淀粉由20%直鏈淀粉和80%支鏈淀粉構(gòu)成，以微晶形式存在（

-淀粉）。

-淀粉在較高溫度下，在水中溶脹形成均勻糊狀溶液（

-淀粉），稱為糊化。糊化作用實(shí)質(zhì)上是淀粉分子間的氫鍵斷開，水分子與淀粉形成氫鍵，形成膠體溶液。經(jīng)過(guò)熱加工食品中的淀粉以

-淀粉的形式存在。在接近0℃的低溫范圍中，糊化了的

-淀粉分子又自動(dòng)排列成序，形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子，稱為淀粉的

化，或淀粉的老化。老化的淀粉不易為淀粉酶作用，所以也不易被人體消化吸收。水分含量在30～60%的淀粉最容易老化，含水量在10%以下的干燥狀態(tài)及在大量水中的淀粉不易老化。淀粉老化作用的最適溫度是2～4℃。例如面包在冷卻貯藏時(shí)淀粉迅速老化，松軟的質(zhì)感不復(fù)存在；土豆在冷藏陳列柜中貯存時(shí)，也會(huì)有淀粉老化現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)貯存溫度低于-20℃或高于60℃時(shí)，均不會(huì)發(fā)生淀粉老化的現(xiàn)象。因?yàn)榈陀?20℃時(shí)，淀粉分子間的水分急速凍結(jié)，形成的冰結(jié)晶阻礙了淀粉分子間的相互靠近而不能形成氫鍵。（7）微生物增殖

2、冷藏技術(shù)管理冷藏溫度冷藏間相對(duì)濕度冷藏間空氣流速貯藏溫度冷藏溫度應(yīng)根據(jù)具體的原料來(lái)確定。冷藏溫度越接近原料的凍結(jié)溫度，貯藏期越長(zhǎng)（香蕉、瓜類、馬鈴薯等在臨界溫度下有冷害的除外）。應(yīng)嚴(yán)格控制冷藏室溫度。溫度波動(dòng)會(huì)使空氣中的水分冷凝在食品表面，導(dǎo)致發(fā)霉?？諝庀鄬?duì)濕度若濕度過(guò)高，食品表面就會(huì)有水分冷凝，不僅容易發(fā)霉也容易腐爛。若濕度過(guò)低，則食品因水分迅速蒸發(fā)而發(fā)生萎蔫。冷藏時(shí)適宜的濕度：水果，85-90%蔬菜，90-95%堅(jiān)果，70%干燥制品，＜50%空氣流速為了保證貯藏室內(nèi)溫度均勻，應(yīng)保持最低速度的空氣循環(huán)。空氣流速越大，食品水分蒸發(fā)率越高。帶包裝的食品不受空氣相對(duì)濕度和空氣流速的影響。第三節(jié)食品的凍結(jié)凍結(jié)點(diǎn)與凍結(jié)率凍結(jié)曲線凍結(jié)時(shí)放出的熱量?jī)鼋Y(jié)速度凍結(jié)時(shí)間凍結(jié)方法簡(jiǎn)介凍結(jié)與凍藏時(shí)的變化及技術(shù)管理一、凍結(jié)點(diǎn)與凍結(jié)率凍結(jié)點(diǎn)：冰晶開始出現(xiàn)的溫度食品凍結(jié)的實(shí)質(zhì)是其中水分的凍結(jié)食品中的水分并非純水Raoult稀溶液定律：ΔTf=KfbB，Kf為與溶劑有關(guān)的常數(shù)，水為1.86。即質(zhì)量摩爾濃度每增加1mol/kg，凍結(jié)點(diǎn)就會(huì)下降1.86℃。因此食品物料要降到0℃以下才產(chǎn)生冰晶。溫度-60℃左右，食品內(nèi)水分全部?jī)鼋Y(jié)。在-18~-30℃時(shí)，食品中絕大部分水分已凍結(jié)，能夠達(dá)到凍藏的要求。低溫冷庫(kù)的貯藏溫度一般為-18℃~-25℃。凍結(jié)率：凍結(jié)終了時(shí)食品內(nèi)水分的凍結(jié)量（%），又稱結(jié)冰率K=100（1－TD/TF）TD和TF分別為食品的凍結(jié)點(diǎn)及其凍結(jié)終了溫度二、凍結(jié)曲線凍結(jié)曲線表示了凍結(jié)過(guò)程中溫度隨時(shí)間的變化。過(guò)冷現(xiàn)象，過(guò)冷臨界溫度。冷凍曲線的三個(gè)階段：初始階段，從初溫到冰點(diǎn)，中間階段，此階段大部分水分陸續(xù)結(jié)成冰，終了階段，從大部分水結(jié)成冰到預(yù)設(shè)的凍結(jié)終溫。上圖顯示凍結(jié)期間不同深度食品層溫度隨時(shí)間的變化：圖中多條曲線表示食品不同深度處溫度隨凍結(jié)時(shí)間的變化。在任一時(shí)刻食品表面的溫度始終最低，越接近中心層溫度越高。顯示出在不同的深度，溫度下降的速度是不同的。冷凍曲線平坦段的長(zhǎng)短與冷卻介質(zhì)的導(dǎo)熱性有關(guān)。在冷凍操作中，采用導(dǎo)熱快的冷卻介質(zhì)，可以縮短中間階段的曲線平坦段。圖中顯示在鹽水中凍結(jié)曲線的平坦段要明顯短于在空氣中。三、凍結(jié)時(shí)放出的熱量?jī)鼋Y(jié)終溫?zé)崃康娜齻€(gè)組成部分：冷卻時(shí)的熱量qc；形成冰時(shí)放出的熱量qi；自冰點(diǎn)至凍結(jié)終溫時(shí)放出的熱量qe。單位質(zhì)量食品的總熱量：q=qc+qi+qe，

Gkg食品凍結(jié)時(shí)的總熱量：Q=Gq，或用焓差法表示：Q=G（i2-i1），i1及i2分別為食品初始和終了狀態(tài)時(shí)的焓值。在凍結(jié)過(guò)程中，若食品某一部位的溫度高于冰點(diǎn)，而其他部位低于冰點(diǎn)，則上述三部分放出熱量同時(shí)存在；若食品任何部位的溫度均處于冰點(diǎn)，則凍結(jié)時(shí)只有后二部分熱量放出；若食品初始溫度在冰點(diǎn)以下，則所放出的熱量?jī)H是第三部分。凍結(jié)時(shí)三部分熱量不相等，以水變?yōu)楸鶗r(shí)放出的熱量為最大，第二部分的降熱過(guò)程是制冷機(jī)負(fù)荷最高的過(guò)程。凍結(jié)時(shí)總熱量的大小與食品中含水量密切有關(guān)，含水量大的食品其總熱量亦大。四、凍結(jié)速度速凍的定性表達(dá)：外界的溫度降與細(xì)胞組織內(nèi)的溫度降不等，即內(nèi)外有較大的溫差；而慢凍是指外界的溫度降與細(xì)胞組織內(nèi)的溫度降基本上保持等速。速凍的定量表達(dá)：以時(shí)間劃分和以推進(jìn)距離劃分兩種方法。按時(shí)間：食品中心溫度從-1℃降到-5℃所需的時(shí)間，在3~30min內(nèi)，快速凍結(jié)，在30~120min內(nèi)，中速凍結(jié)，超過(guò)120min，慢速凍結(jié)。按推進(jìn)距離：以-5℃的凍結(jié)層在單位時(shí)間內(nèi)從食品表面向內(nèi)部推進(jìn)的距離為標(biāo)準(zhǔn)：緩慢凍結(jié)V=0.1~1cm/h，中速凍結(jié)V=1~5cm/h，快速凍結(jié)V=5~15cm/h，超速凍結(jié)V>15cm/h。國(guó)際制冷學(xué)會(huì)的凍結(jié)速度定義：食品表面與中心點(diǎn)間的最短距離，與食品表面達(dá)到0℃后至食品中心溫度降到比食品凍結(jié)點(diǎn)低10℃所需時(shí)間之比。例如：食品中心與表面的最短距離為10cm，食品凍結(jié)點(diǎn)為-2℃，其中心降到比凍結(jié)點(diǎn)低10℃即-12℃時(shí)所需時(shí)間為15h，其凍結(jié)速度為V=10/15=0.67cm/h。根據(jù)這一定義，食品中心溫度的計(jì)算值隨食品凍結(jié)點(diǎn)不同而改變。如凍結(jié)點(diǎn)-1℃時(shí)中心溫度計(jì)算值需達(dá)到-11℃，凍結(jié)點(diǎn)-3℃時(shí)其值為-13℃。各種凍結(jié)器的凍結(jié)速度：通風(fēng)的冷庫(kù)，0.2cm/h送風(fēng)凍結(jié)器，0.5~3cm/h流態(tài)化凍結(jié)器，5~10cm/h液氮凍結(jié)器，10~100cm/h凍結(jié)速度與冰晶凍結(jié)速度快，食品組織內(nèi)冰層推進(jìn)速度大于水移動(dòng)速度，冰晶的分布接近天然食品中液態(tài)水的分布情況，冰晶數(shù)量極多，呈針狀結(jié)晶體。凍結(jié)速度慢，細(xì)胞外溶液濃度較低，冰晶首先在細(xì)胞外產(chǎn)生，而此時(shí)細(xì)胞內(nèi)的水分是液相。在蒸汽壓差作用下，細(xì)胞內(nèi)的水向細(xì)胞外移動(dòng)，形成較大的冰晶，且分布不均勻。除蒸汽壓差外，因蛋白質(zhì)變性，其持水能力降低，細(xì)胞膜的透水性增強(qiáng)而使水分轉(zhuǎn)移作用加強(qiáng)，從而產(chǎn)生更多更大的冰晶大顆粒。最大冰晶生成帶：指-1~-5℃的溫度范圍，大部分食品在此溫度范圍內(nèi)約80%的水分形成冰晶。研究表明，應(yīng)以最快的速度通過(guò)最大冰晶生成帶。速凍形成的冰結(jié)晶多且細(xì)小均勻，水分從細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外的轉(zhuǎn)移少，不至于對(duì)細(xì)胞造成機(jī)械損傷。冷凍中未被破壞的細(xì)胞組織，在適當(dāng)解凍后水分能保持在原來(lái)的位置，并發(fā)揮原有的作用，有利于保持食品原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和品質(zhì)。緩凍形成的較大冰結(jié)晶會(huì)刺傷細(xì)胞，破壞組織結(jié)構(gòu)，解凍后汁液流失嚴(yán)重，影響食品的價(jià)值，甚至不能食用。五、凍結(jié)時(shí)間

設(shè)表面平坦厚度為L(zhǎng)的物料（圖），預(yù)冷到0℃后置于介質(zhì)溫度為T的環(huán)境中，其溫度降到冰點(diǎn)TP時(shí)開始凍結(jié)。經(jīng)時(shí)間t后凍結(jié)層離表面的距離為x。又經(jīng)dt時(shí)間后凍層向內(nèi)推進(jìn)dx。對(duì)于厚度為dx，表面積為F的凍層，凍結(jié)時(shí)應(yīng)放出的熱量dQ為：dQ=F.dx.

.qi

：食品密度（kg/m3）；qi：凍結(jié)潛熱（kJ/kg）在（TP－T）溫差作用下，經(jīng)厚度x的凍層在dt時(shí)間內(nèi)傳至冷卻介質(zhì)的熱量為：dQ’=KF

T.dt式中，K=1/（1/

+x/

），

T=TP－T由于dQ=dQ’，確定邊界條件后進(jìn)行積分可得平板狀食品的凍結(jié)時(shí)間計(jì)算式：式中，L、x---厚度（m），t---凍結(jié)時(shí)間（h），α---食品表面放熱系數(shù)（kJ/m2h℃），λ---已凍結(jié)食品的導(dǎo)熱系數(shù)（kJ/mh℃）同理，圓柱狀及球狀食品的凍結(jié)時(shí)間計(jì)算式分別為：式中d分別為圓柱及球的直徑。將上述公式引入適當(dāng)?shù)南禂?shù)就能得到適用于三種幾何形狀的通用計(jì)算式（式3-1）：式中，P和R為被凍物的幾何形狀參數(shù)。上式中，P和R為被凍物的幾何形狀參數(shù)：除了上述三種形狀的食品，對(duì)方塊狀或長(zhǎng)方塊狀食品，在使用上述方程時(shí)，用有關(guān)手冊(cè)上給出的P、R值圖或表，可以方便地查出P和R值。根據(jù)β1=b/c，β2=a/c的數(shù)據(jù)查P、R值。式中，a為長(zhǎng)邊，b為次長(zhǎng)邊，c為短邊。式（3-1）的局限性：只考慮了形成冰時(shí)放出潛熱的時(shí)間，而未考慮從物品初溫到凍結(jié)點(diǎn)的時(shí)間計(jì)算式推導(dǎo)中凍結(jié)區(qū)內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)

值為常數(shù)，實(shí)際上隨著凍層溫度降低，凍結(jié)水量增加，凍層內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)在不斷變化假定傳熱情況在兩側(cè)溫度不變的穩(wěn)定條件下進(jìn)行，而實(shí)際凍結(jié)中兩側(cè)溫差往往會(huì)發(fā)生變化為改進(jìn)精度，把式3-1中的qi用食品初溫和終溫時(shí)的焓差

i代替，即為國(guó)際制冷學(xué)會(huì)推薦的冷凍時(shí)間計(jì)算公式（式3-2）：

焓差值

i可查有關(guān)手冊(cè)。從上式看，對(duì)于一種確定的食品及其加工工藝，其

i，γ，λ和Tp（ΔT=Tp-T）都可看作常數(shù)，而x，α和T是可以改變的。因此，縮短凍結(jié)時(shí)間就應(yīng)從這三方面加以考慮：減小食品厚度，增大放熱系數(shù)（采用強(qiáng)制循環(huán)，采用液體介質(zhì)等），降低冷凍溫度。六、凍結(jié)方法按生產(chǎn)過(guò)程的特性分，凍結(jié)系統(tǒng)可分為批量式、半連續(xù)式和連續(xù)式三類。批量式凍結(jié)器：先裝載一批產(chǎn)品，然后凍結(jié)一個(gè)周期，凍結(jié)完畢后，設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)并卸貨。半連續(xù)式凍結(jié)器：將批量式凍結(jié)器的一個(gè)較大的批量分成幾個(gè)較小的批量，在同一個(gè)凍結(jié)器內(nèi)進(jìn)行相對(duì)連續(xù)的處理。連續(xù)式凍結(jié)器：產(chǎn)品連續(xù)地或有規(guī)律間斷地通過(guò)凍結(jié)器，采用機(jī)械化而且經(jīng)常是全自動(dòng)化的系統(tǒng)。有規(guī)律間斷與半連續(xù)式的區(qū)別在于：一次裝運(yùn)產(chǎn)品的數(shù)量（有規(guī)律間斷時(shí)是一袋、一紙盒或一盤，半連續(xù)式則是含許多袋、盤、紙盒的一輛車或一個(gè)貨架），裝貨與等待的時(shí)間（有規(guī)律間斷往往只有幾秒鐘，不影響流水線的運(yùn)行，而半連續(xù)式則需要較長(zhǎng)的時(shí)間，形成明顯的中斷）。按從產(chǎn)品中取出熱量的方式，凍結(jié)方式可分為吹風(fēng)凍結(jié)、表面接觸凍結(jié)和低溫凍結(jié)這三種基本類型，以及它們的組合方式（如先經(jīng)過(guò)低溫處理，然后經(jīng)機(jī)械制冷裝置完成凍結(jié)過(guò)程）。1、吹風(fēng)凍結(jié)吹風(fēng)式凍結(jié)裝置用空氣作為傳熱介質(zhì)。早期的吹風(fēng)式凍結(jié)裝置是一個(gè)帶有冷風(fēng)機(jī)及制冷系統(tǒng)的冷庫(kù)。通過(guò)對(duì)氣流控制技術(shù)和產(chǎn)品傳送技術(shù)的不斷改進(jìn)，現(xiàn)在有了各種水平的凍結(jié)設(shè)備?？煞譃榕渴剑ɡ鋷?kù)，固定的吹風(fēng)隧道，帶推車的吹風(fēng)隧道）和連續(xù)式（直線式、螺旋式和流化床式凍結(jié)器）1）冷庫(kù)2）固定的吹風(fēng)隧道3）帶推車的吹風(fēng)隧道4）直線式凍結(jié)器5）螺旋式凍結(jié)器1、轉(zhuǎn)筒；2、螺旋輸送帶；3、風(fēng)機(jī)；4、制冷盤管。6）流化床凍結(jié)器2、金屬表面接觸凍結(jié)產(chǎn)品與金屬表面接觸進(jìn)行熱交換，金屬表面則由制冷劑的蒸發(fā)或載冷劑的吸熱來(lái)進(jìn)行冷卻。凍結(jié)方式與吹風(fēng)凍結(jié)相比有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：傳熱效果好；不需配置風(fēng)機(jī)。但這種方式不適用于不規(guī)則形狀產(chǎn)品的凍結(jié)。按照結(jié)構(gòu)形式，金屬表面接觸凍結(jié)裝置可分為三種主要類型：帶式，板式和筒式。1）鋼帶凍結(jié)器：適用于未包裝的魚片、咖

啡提取物、熟土豆泥、漢堡牛排、各種

調(diào)味汁和蔬菜泥。因?yàn)楫a(chǎn)品只是一面接

觸金屬表面，食品層應(yīng)當(dāng)薄一些，?？刂圃?0~25mm。噴淋鹽水（氯化鈣或丙二醇）的溫度通常為-35~-40℃，凍結(jié)時(shí)間約為30min。

鋼帶凍結(jié)器的主要優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)運(yùn)行；便于清洗和保持衛(wèi)生；能分段控制溫度（如對(duì)于咖啡提取物）；干耗較少。2）平板凍結(jié)器：廣泛用于形狀為扁平狀且厚度也有限制的小包裝水產(chǎn)品和肉類制品。3）圓筒凍結(jié)器：通常用于凍結(jié)液體食品，產(chǎn)品在圓筒的內(nèi)表面或外表面凍結(jié)，并被連續(xù)地刮除，因而具有強(qiáng)烈的熱交換和很高的凍結(jié)速度。3、低溫凍結(jié)低溫凍結(jié)采用液氮或液態(tài)二氧化碳作為制冷劑，常用于：1）小批量生產(chǎn)，2）新產(chǎn)品開發(fā)，3）季節(jié)性生產(chǎn)，和4）臨時(shí)的超負(fù)荷狀況。相對(duì)較低的溫度可以使產(chǎn)品快速凍結(jié)，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低干耗都是十分有利的；但設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用較高。低溫凍結(jié)設(shè)備則可以是箱式，直線式，螺旋式或浸液式。液氮凍結(jié)器：通常為直線型，-195℃的液氮在產(chǎn)品出口端直接接觸產(chǎn)品，產(chǎn)生的低溫蒸汽向物料進(jìn)口端流動(dòng)，變暖的氣體（約-45℃）排放到大氣中。液體二氧化碳凍結(jié)器：與液氮凍結(jié)器基本相仿，但二氧化碳的沸點(diǎn)為-79℃，如果直接排放，運(yùn)行成本比液氮凍結(jié)器更大，因此也有可回收二氧化碳的裝置。七、凍結(jié)與凍藏中的變化及技術(shù)管理凍結(jié)時(shí)，因?yàn)楸w的形成，食品的物理性質(zhì)發(fā)生了變化，并進(jìn)而影響到食品的其它性質(zhì)。因?yàn)閮霾氐臅r(shí)間長(zhǎng)，其間發(fā)生的一系列變化會(huì)顯著影響到食品的品質(zhì)。1、凍結(jié)與凍藏中的變化體積膨脹，內(nèi)壓增加比熱下降導(dǎo)熱系數(shù)增大溶質(zhì)重新分布溶液濃縮冰晶體成長(zhǎng)滴落液干耗脂肪氧化變色（1）體積膨脹與內(nèi)壓增加4.4℃時(shí)，水的密度γ=1g/ml；0℃時(shí)，水的密度γ=0.9999g/ml，冰的密度γ=0.9168g/ml。即0℃時(shí)冰比水的體積增加約9%。冰的溫度每下降1℃，其體積約收縮0.01~0.005%。膨脹比收縮大得多，故水分含量越多，食品凍結(jié)時(shí)體積膨脹越明顯。當(dāng)食品外層承受不了凍結(jié)膨脹壓時(shí)，便通過(guò)破裂的方式來(lái)釋放，造成食品的龜裂現(xiàn)象。一般認(rèn)為食品厚度大、含水率高和表面溫度下降極快時(shí)易產(chǎn)生龜裂。結(jié)晶后體積的膨脹使液相中溶解的氣體從液體中分離出來(lái)，加劇了體積膨脹現(xiàn)象，亦加大了食品內(nèi)部壓力。凍結(jié)時(shí)表面水分首先成冰，然后冰層逐漸向內(nèi)部延伸。當(dāng)內(nèi)部水分因凍結(jié)而膨脹時(shí)受到外部?jī)鼋Y(jié)層的阻礙，就產(chǎn)生內(nèi)壓，又稱為凍結(jié)膨脹壓。根據(jù)理論計(jì)算，凍結(jié)膨脹壓可達(dá)到8.5MPa。（