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13食品冻结
第三章食品的冻结
鱼、肉、加工食品等要长期贮藏,如一个月以上就必须经过冻结处理。
一般食品温度越低质量变化越缓慢,质量变化是由酶、微生物及氧化作用等引起,它们都随温度降低而作用受弱。
此外因蒸发而引起的干耗速度亦随温度降低而变弱。
防止微生物繁殖的临界温度是-12℃,但在此温度下酶及非酶作用以及物理变化都还不能有效地抑制。
所以必须采用更低的温度,实际使用时的推荐温度是—18℃。
在这样低的温度下食品内含有的水分必定要结冰,冰晶危害。
水果、蔬菜类若不经前处理直接冻结则解冻后的品质要恶化。
所以蔬菜须经漂烫,水果进行加糖等前处理后再去冻结。
第一节食品在冻结时的变化
一、物理变化由于水结冰
1体积增加冻啤酒瓶暴烈,最大冰晶生成带-1℃~-5℃。
2比热下降,导热系数上升。
要求同学能估计食品的比热和导热系数。
总结规律:
记住水和冰的比热/导热系数(1、0.5kcal/kg.℃,0.5、2kcal/m.h.℃),乘以含水量见P33。
下表中果蔬75~90%?
?
估计食品含水量:
水果85-90%/含糖甜;蔬菜90-95%。
瘦肉70%左右,豆薯类因含淀粉70%左右。
由于冻结点以下水并未完全结冰,故比热/导热系数减少或增加实际没有那么大,要打10%的折扣。
比如:
估计番茄、甜橙、瘦肉的比热和导热系数?
?
3汁液流失的原因,冰机械损伤,蛋白质变性。
危害,质与量均损失,重要指标。
减少办法,提高冻结冻藏质量。
P34
4干耗,损失P34,3%,原因水蒸汽压差,要求温度风速低。
结合同学们晾衣服加深理解。
二、组织学变化植物性组织含水量大,结冰损伤大,故?
三、化学变化盐析浓缩使蛋白质变性,脱水,变色
四、生物和微生物有一定的杀灭或致死作用。
寄生虫如旋毛虫;猪链球菌、禽流感
第二节冻结率——食品中水分冻结的百分率。
冻结点:
食品开始冻结的温度——-1~-2℃,为什么?
同学会估计。
水分冻结百分率——冻结率=1-(冻结点÷食品温度)
1--1/-18=94.5%,1--1/-5=80%,
大部分食品,在-l~-5℃温度范围内几乎80%水分结成冰,此温度范围称为最大冰晶生成带。
对保证冻品的品质这是最重要的温度区间。
最大冰晶生成带-1℃~-5℃。
第三节冻结速度与结晶分布情况
一、冻结速度
1时间划分30分钟通过最大冰晶生产带为快速。
最大冰晶生成带:
指-1~-5℃的温度范围,大部分食品在此温度范围内约80%的水分形成冰晶。
研究表明,应以最快的速度通过最大冰晶生成带。
2距离划分冻结层移动速度。
慢速、中速、快速
0.1cm/h——1cm/h——5cm/h——20cm/h
我国为慢速或中慢速,
二、冻结速度与结晶分布的关系(重点P39)
冰晶分布特点:
冻结速度快,食品组织内冰层推进速度大于水移动速度,冰晶的分布接近天然食品中液态水的分布情况,冰晶数量极多,呈针状细小结晶体。
冻结速度慢,细胞外溶液浓度较低,冰晶首先在细胞外产生,而此时细胞内的水分是液相。
在蒸汽压差作用下,细胞内的水向细胞外移动,形成较大的冰晶,且分布不均匀。
除蒸汽压差外,因蛋白质变性,其持水能力降低,细胞膜的透水性增强而使水分转移作用加强,从而产生更多更大的冰晶大颗粒。
速冻/缓冻对品质的影响/危害:
速冻形成的冰结晶多且细小均匀,水分从细胞内向细胞外的转移少,不至于对细胞造成机械损伤。
冷冻中未被破坏的细胞组织,在适当解冻后水分能保持在原来的位置,并发挥原有的作用,有利于保持食品原有的营养价值和品质。
缓冻形成的较大冰结晶会刺伤细胞,破坏组织结构,解冻后汁液流失严重,影响食品的价值,甚至不能食用。
同学们怎样理解、掌握下面几个表
第四节食品冻结温度曲线
1初阶段:
初温到冻结点,放出显热,数量小,温差大,故降温快,曲线陡。
2中阶段:
冰结晶最大生成带,-1℃~-5℃。
放出结冰潜热,数量最大,故降温慢,曲线平坦。
3终阶段:
显热、潜热同时放出,由于数量不大,故降温较快,但曲线不及曲线陡。
冻结过程生产上注意:
1由于M,E,O2,冰晶等的不良影响,力求快速通过三阶段。
2由于中阶段放出热量很大,放热不均衡,制冷设备不能按平均放热量来选择。
三个阶段的分析和注意事项,显热/潜热。
速冻与缓冻对品质的影响。
图A、B哪一个有利于食品品质?
第五节冻结时所放出的热量
方法一:
比热法
1冷却时的热量显热相对潜热较小
q1=c1△tkcal/kg
2形成冰时的热量融冰潜热,也叫相变热,冰80kcal/kg,数量较大。
一般占全过程的60—70%。
q2=Wωrkcal/kg
3冰点至终温的热量
q3=c3△tkcal/kg
Q=G(q1+q2+q3)
方法二:
焓差法计算
焓表示食品所含热量的多少,单位kcal/kg,用字母i表示,以-20℃的焓定为零,其大小与食品含水量密切相关。
举例材料参见手稿。
例:
10t牛肉由+5降至-20℃,求Q=?
解法一:
q1=c1△t=0.70×7=4.9kcal/kg
q2=Wωr=0.70×0.95×80=53.2kcal/kg
q3=c3△t=0.38×18=6.84kcal/kg
Q=G(q1+q2+q3)=10×103(4.9+53.2+6.84)
=64.9×104kcal
解法二:
Q=G×(i初-i终)=G×△i=10×103(59.3-0)=59.3×104 kcal
用两种方法举例计算,P42-43放热不均衡性,较好解释冻结曲线。
对制冷设备选择有指导意义。
焓差法以均衡放热为依据,但计算简单,很常用。
第六节冻结时间
本节结合附件材料讲解。
冻结时间计算式的应用,讲解相关参数取值/估值?
查阅手册,也应该会估计,它们对冻结时间的影响。
尤其导热系数α=6+4v,冰箱中α=6kcal/m2h℃
缩短冻结时间可选择的途径,是否可以提高导热系数来缩短冻结时间?
哪些参数不能改变?
提问:
题中那些取值与以前讲的不一样?
风速快,介质温度低。
与普通冻库不同之处:
P48风速一般1~2m/s,速冻/冻结装置一般达到3~5m/s。
冷却介质温度不同:
冷库普通冻结间温度-23℃,速冻/冻结装置一般达到-30—-40℃。
导热系数α=6+4v
第七节食品冻结装置
食品直接置于空气中冻结时,由于蒸汽压差的影响,食品表面的水分向空气中蒸发,引起食品的干耗,增加了空气中的水分,并随后成为冻结器蒸发管表面的霜层,这种情况对冻结极为不利。
增加了热阻,延长冻结时间,增加电耗,所以一般冻结器在冻结过程中必须停止冻结进行融霜。
若冻结经包装的食品这种情况就有所改善,但包装使热阻增大,冻结时间仍有所延长。
冰箱就是一个以空气为介质的冻结装置。
P48最后一段重点讲,融霜/除霜及方法,来源于食品水分蒸发,致使食品重量减轻,质量下降,同时影响冷却排管传热。
增加风速增加导热系数α=6+4v,提高冻结速度,冷库冻结如P49表中,最高列有6m/s。
提问:
冰箱的α=?
增大风速能使表面放热系数提高,从而提高冻结速度。
表3—12表明了食品表面的风速与冻结速度之间的关系。
与无风速比较,风速1.5m/s时冻结速度提高1倍,风速3m/s时提高近3倍,风速5m/s时冻速提高近4倍,所以送风冻结是有利的。
目前的任务是要使冻结室内各点上风速都—致。
一、间接冻结装置
速冻装置与冷库不一样?
1静止空气/不吹风如冰箱α小,时间长。
2半吹风安装风机,但不是冷风机。
α有所增加
3吹风安装冷风机。
α大,时间较短。
隧道式冻结装置:
为了改善静止空气冻结速度慢的缺点,采用风机使空气运动。
冷空气在风机作用下以3—4m/s的速度在室内循环。
图3—9由燕发器和风机组成冷风机,装在冻结间的一侧。
风机使冷风通过蒸发器到食品,冷风吸收热量的同时食品被冻结,吸热后的冷风再出风机吸入蒸发器被冷却。
如此不断反复循环。
蒸发器的融霜采用热氨和水同时进行,故融霜时间短。
传送带式:
冷库普通冻结间温度-23℃,速冻/冻结装置一般达到-30—-40℃。
螺旋式和悬浮式:
4平板冻结器特点:
接触压紧,α特大,冻结速度更快,但猪头/草莓是否
可以?
二、直接冻结装置
液氮喷淋冻结,记住沸点-196℃,冻结速度最快。
液态二氧化碳喷淋冻结,沸点-79℃。
速度快,惰性气体,品质佳。
第八节几种冻结装置的计算
实质就是冻结时间计算公式的应用,风速和介质温度不同、低一些。
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