第四章果蔬速冻 第一节概述 第二节速冻原理 第三节速冻方法与设备第四节速冻果蔬的冻藏、流通与食用 第一节概述 一、冷冻食品和冷却食品 冷冻食品又称冻结食品，是冻结后在低于冻结点的温度保藏的食品：速冻食 品(Quick-frozen foods),是指将食品原料经预处理后，采用快速冻结的方法 使之冻结，并在适宜低温下(-18-一20℃)进行贮存：冷却食品不需要冻结，是 将食品的温度降到接近冻结点，并在此温度下保藏的食品。 冷冻食品和冷却食品可按原料及消费形式分为果蔬类、水产类、肉禽蛋类、 调理方便食品类这四大类。 二、冷冻和冷却食品的特点 易保藏，广泛用于肉、禽、水产、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生产 运输和贮藏营养、方便、卫生、经济市场需求量大，在发达国家占有重要的地 位，在发展中国家发展迅速。 三、低温保藏食品的历史 公元前一千多年，我国就有利用天然冰雪来贮藏食品的记载。冻结食品的产 生起源于19世纪上半叶冷冻机的发明。1834年，Jacob Perkins(英)发明了 以乙醚为介质的压缩式冷冻机。1860年，Carre(法)发明以氨为介质，以水为 吸收剂的吸收式冷冻机。l872年，David Boyle(美)和Carl Von Linde(德) 分别发明了以氨为介质的压缩式冷冻机，当时主要用于制冰。1877年，Charles Tellier(法)将氨-水吸收式冷冻机用于冷冻阿根廷的牛肉和新西兰的羊肉并运 输到法国，这是食品冷冻的首次商业应用，也是冷冻食品的首度问世。20世纪 初，美国建立了冻结食品厂。20世纪30年代，出现带包装的冷冻食品。 二战的军需，极大地促进了美国冻结食品业的发展。战后，冷冻技术和配套设备 不断改进，出现预制冷冻制品、耐热复合塑料薄膜包装袋和高质快速解冻复原加 热设备，冷冻食品业成为方便食品和快餐业的支柱行业。20世纪60年代，发达
1 第四章 果蔬速冻 第一节 概述 第二节 速冻原理 第三节 速冻方法与设备第四节 速冻果蔬的冻藏、流通与食用 第一节 概 述 一、冷冻食品和冷却食品 冷冻食品又称冻结食品，是冻结后在低于冻结点的温度保藏的食品；速冻食 品（Quick-frozen foods），是指将食品原料经预处理后，采用快速冻结的方法 使之冻结，并在适宜低温下（-18-20℃）进行贮存；冷却食品不需要冻结，是 将食品的温度降到接近冻结点，并在此温度下保藏的食品。 冷冻食品和冷却食品可按原料及消费形式分为果蔬类、水产类、肉禽蛋类、 调理方便食品类这四大类。 二、冷冻和冷却食品的特点 易保藏，广泛用于肉、禽、水产、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生产、 运输和贮藏 营养、方便、卫生、经济 市场需求量大，在发达国家占有重要的地 位，在发展中国家发展迅速。 三、低温保藏食品的历史 公元前一千多年，我国就有利用天然冰雪来贮藏食品的记载。冻结食品的产 生起源于 19 世纪上半叶冷冻机的发明。1834 年，Jacob Perkins（英）发明了 以乙醚为介质的压缩式冷冻机。1860 年，Carre（法）发明以氨为介质，以水为 吸收剂的吸收式冷冻机。1872 年，David Boyle（美）和 Carl Von Linde（德） 分别发明了以氨为介质的压缩式冷冻机，当时主要用于制冰。 1877 年，Charles Tellier（法）将氨-水吸收式冷冻机用于冷冻阿根廷的牛肉和新西兰的羊肉并运 输到法国，这是食品冷冻的首次商业应用，也是冷冻食品的首度问世。20 世纪 初，美国建立了冻结食品厂。20 世纪 30 年代，出现带包装的冷冻食品。 二战的军需，极大地促进了美国冻结食品业的发展。战后，冷冻技术和配套设备 不断改进，出现预制冷冻制品、耐热复合塑料薄膜包装袋和高质快速解冻复原加 热设备，冷冻食品业成为方便食品和快餐业的支柱行业。20 世纪 60 年代，发达
国家构成完整的冷藏链。冷冻食品进入超市。冷冻食品的品种迅猛增加。冷冻加 工技术从整体冻结向小块或颗粒冻结发展。 我国在20世纪70年代，因外贸需要冷冻蔬菜，冷冻食品开始起步。80年 代，家用冰箱和微波炉的普及，销售用冰柜和冷藏柜的使用，推动了冷冻冷藏食 品的发展：出现冷冻面点。90年代，冷链初步形成：品种增加，风味特色产品 和各种菜式：生产企业和产量大幅度增加。 第二节速冻原理 一、食品原料的冻结 1.冻结点：冰晶开始出现的温度食品冻结的实质是其中水分的冻结食品中的水 分并非纯水Raoult稀溶液定律：△Tf=KfbB,Kf为与溶剂有关的常数，水为1.86。 即质量摩尔浓度每增加1mo1/kg,冻结点就会下降1.86℃。因此食品物料要降 到0℃以下才产生冰晶。 果蔬活组织的冰点温度低于死组织。温度-60℃左右，食品内水分全部冻结。在 -18~-30℃时，食品中绝大部分水分己冻结，能够达到冻藏的要求。低温冷库的 贮藏温度一般为-18℃、-25℃。 表7-1几种果蔬的冰点温度 冰点温度/℃ 冰点温度/℃ 种类 种类 最高 最低
2 国家构成完整的冷藏链。冷冻食品进入超市。冷冻食品的品种迅猛增加。冷冻加 工技术从整体冻结向小块或颗粒冻结发展。 我国在 20 世纪 70 年代，因外贸需要冷冻蔬菜，冷冻食品开始起步。80 年 代，家用冰箱和微波炉的普及，销售用冰柜和冷藏柜的使用，推动了冷冻冷藏食 品的发展；出现冷冻面点。90 年代，冷链初步形成；品种增加，风味特色产品 和各种菜式；生产企业和产量大幅度增加。 第二节 速冻原理 一、食品原料的冻结 1.冻结点：冰晶开始出现的温度 食品冻结的实质是其中水分的冻结 食品中的水 分并非纯水 Raoult 稀溶液定律：ΔTf=KfbB，Kf 为与溶剂有关的常数，水为 1.86。 即质量摩尔浓度每增加 1 mol/kg，冻结点就会下降 1.86℃。因此食品物料要降 到 0℃以下才产生冰晶。 果蔬活组织的冰点温度低于死组织。温度-60℃左右，食品内水分全部冻结。 在 -18~ -30℃时，食品中绝大部分水分已冻结，能够达到冻藏的要求。低温冷库的 贮藏温度一般为-18℃~ -25℃。 表 7-1 几种果蔬的冰点温度 种类 冰点温度/℃ 种类 冰点温度/℃ 最高 最低
苹果 -0.9 梨杏 桃 ,93 花椰菜 -1.1 -1.55 -1 马铃薯 -1.7 酸樱桃 -3.38 -3.75 甘警 -1.9 -3.29 4,64 -1.5 08 -12 -1.17 -1.56 -2.2 2.冻结率：冻结终了时食品内水分的冻结量(%)，又称结冰率K=100(1一TD/TF) TD和T℉分别为食品的冻结点及其冻结终了温度。 表3-8 一些食品的冻结率(%) 度 .1012.515 -18 合已 肉类，禽类 -2552-6067.7372.7775-8077-8279-8480-8581-8682-8785-8987-9089-91 米 1-4510-68 32-7745-82848587 89 90 91 92 93 95 0 78 R45R1 005015 3 045 05 95.5 15 68 77 8485.587 89.590.592 03505 西红 70 8284 R55 01 故果利十后 70 0 大豆，萝卜 0 64.56871 77 80583 8 橙柠檬葡 0 60 Q35 二、冻结速度与产品质量 (一)冻结速度 1.定量法 速冻的定量表达：以时间划分和以推进距离划分两种方法。按时间：食品 中心温度从-1℃降到-5℃所需的时间，在330min内，快速冻结，在30120 min内，中速冻结，超过120min,慢速冻结。 按推进距离：以-5℃的冻结层在单位时间内从食品表面向内部推进的距离为标 准：缓慢冻结V=0.11cm/h,中速冻结V=1^5cm/h,快速冻结V=515
3 苹果 梨 杏 桃 李 酸樱桃 葡萄 草莓 甜橙 -1.40 -1.50 -2.12 -1.31 -1.55 -3.38 -3.29 -0.85 -1.17 -2.78 -3.16 -3.25 -1.93 -1.83 -3.75 -4.64 -1.08 -1.56 番茄 圆葱 豌豆 花椰菜 马铃薯 甘薯 青椒 黄瓜 芦笋 -0.9 -1.1 -1.1 -1.1 -1.7 -1.9 -1.5 -1.2 -2.2 2.冻结率：冻结终了时食品内水分的冻结量（%），又称结冰率 K=100（1－TD/TF） TD 和 TF 分别为食品的冻结点及其冻结终了温度。 二、冻结速度与产品质量 （一）冻结速度 1. 定量法 速冻的定量表达：以时间划分和以推进距离划分两种方法。按时间： 食品 中心温度从-1℃降到-5℃所需的时间， 在 3~30 min 内，快速冻结， 在 30~120 min 内，中速冻结， 超过 120 min，慢速冻结。 按推进距离： 以-5℃的冻结层在单位时间内从食品表面向内部推进的距离为标 准： 缓慢冻结 V=0.1~1 cm/h， 中速冻结 V=1~5 cm/h， 快速冻结 V=5~15 表 3-8 一些食品的冻结率（%） 温度/C 食品 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -12.5 -15 -18 肉类，禽类 0-25 52-60 67-73 72-77 75-80 77-82 79-84 80-85 81-86 82-87 85-89 87-90 89-91 鱼类 0-45 0-68 32-77 45-82 84 85 87 89 90 91 92 93 95 蛋类，菜类 60 78 84.5 81 89 90.5 91.5 92 93 94 94.5 95 95.5 乳 45 68 77 82 84 85.5 87 88.5 89.5 90.5 92 93.5 95 西红柿 30 60 70 76 80 82 84 85.5 87 88 89 90 91 苹果,梨,土豆 0 0 32 45 53 58 62 65 68 70 74 78 80 大豆，萝卜 0 28 50 58 64.5 68 71 73 75 77 80.5 83 84 橙,柠檬,葡萄 0 0 20 32 41 48 54 58.5 62.5 69 72 75 76 葱，豌豆 10 50 65 71 75 77 79 80.5 82 83.5 86 87.5 89 樱桃 0 0 0 20 32 40 47 52 55.5 58 63 67 71
cm/h,超速冻结15cm/h 国际制冷学会的冻结速度定义：食品表面与中心点间的最短距离，与食品表 面达到0℃后至食品中心温度降到比食品冻结点低10℃所需时间之比。例如： 食品中心与表面的最短距离为10cm,食品冻结点为-2℃，其中心降到比冻结点 低10℃即-12℃时所需时间为15h,其冻结速度为V=10/15=0.67cm/h。根据这 一定义，食品中心温度的计算值随食品冻结点不同而改变。如冻结点-1℃时中心 温度计算值需达到-11℃，冻结点-3℃时其值为-13℃。 目前使用的各种冻结器的冻结速度：通风的冷库，0.2cm/h送风冻结器， 0.53cm/h流态化冻结器，510cm/h液氮冻结器，10100cm/h 2.定性法 速冻的定性表达：外界的温度降与细胞组织内的温度降不等，即内外有较大 的温差：而慢冻是指外界的温度降与细胞组织内的温度降基本上保持等速。速冻 是指以最快的冻结速度通过食品的最大冰晶生成带(-1一5℃)的冻结过程。 (二)冻结速度与冰晶 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。 表3-9冻结速度与冰晶的关系 05℃通冰品体 冰层推讲速度工上 过时间 位置 形状 直径×长度（μ）数量 水移动速度W 5s细胞内针状 1-5×5-10 极多 B>W 1.5mn细胞内杆状 5-20×20-500 多 DW 10mm细胞内柱状 50-100×>100少 I<W 90mn细胞外块粒状50200×>200☐少 K<W 最大冰晶生成带(Zone of maximum ice crystal formation):大部分食品在-1~ -5℃的温度范围内约80%的水分形成冰晶。此温度范围也称最大冰晶生成带。研 究表明，应以最快的速度通过最大冰晶生成带。速冻形成的冰结晶多且细小均 4
4 cm/h， 超速冻结 V>15 cm/h。 国际制冷学会的冻结速度定义：食品表面与中心点间的最短距离，与食品表 面达到 0℃后至食品中心温度降到比食品冻结点低 10℃所需时间之比。 例如： 食品中心与表面的最短距离为 10 cm，食品冻结点为-2℃，其中心降到比冻结点 低 10℃即-12℃时所需时间为 15 h，其冻结速度为 V=10/15=0.67 cm/h。根据这 一定义，食品中心温度的计算值随食品冻结点不同而改变。如冻结点-1℃时中心 温度计算值需达到-11℃，冻结点-3℃时其值为-13℃。 目前使用的各种冻结器的冻结速度： 通风的冷库，0.2 cm/h 送风冻结器， 0.5~3 cm/h 流态化冻结器，5~10 cm/h 液氮冻结器，10~100 cm/h 2. 定性法 速冻的定性表达：外界的温度降与细胞组织内的温度降不等，即内外有较大 的温差；而慢冻是指外界的温度降与细胞组织内的温度降基本上保持等速。速冻 是指以最快的冻结速度通过食品的最大冰晶生成带（-1-5 ℃）的冻结过程。 （二）冻结速度与冰晶 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。 最大冰晶生成带（Zone of maximum ice crystal formation）：大部分食品在-1~ -5℃的温度范围内约 80%的水分形成冰晶。此温度范围也称最大冰晶生成带。研 究表明，应以最快的速度通过最大冰晶生成带。 速冻形成的冰结晶多且细小均 表 3-9 冻结速度与冰晶的关系 0~-5℃ 通 冰晶体 过时间 位置 形状 直径×长度(μ) 数量 冰层推进速度 I 与 水移动速度 W 5 s 细胞内 针状 1~5×5~10 极多 I>>W 1.5 min 细胞内 杆状 5~20×20~500 多 I>W 10 min 细胞内 柱状 50~100×>100 少 I<W 90 min 细胞外 块粒状 50~200×>200 少 I<<W
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。 食品冻结曲线：图中t为物料初温，t2~t之间的温度段为物料大量形成冰晶体 的区间，温度约在-1一一5℃，亦即所谓的最大冰晶生成带。t4为冻结最后温度 曲线上AS段代表简单的冷却，即从初温t降到t.期间没有冰的形成。点S代表 过冷点，温度到达S点时，物料内的水分开始形成冰晶，冰结晶放出潜热引起温 度回升至食品的冰点t,(B点)，大量的冰晶是在B点以后开始形成的。随着冻结 的进行，水分的冻结量越来越大，残留在水分中的溶质的浓度也越来越高，导致 残留溶液的冰点越来越低，因而曲线上C段就不像纯水那样是条水平直线，而 是逐渐向下倾斜。到达C点时，容易结冰的水分都己冻结，食品呈冻结状态，此 时的温度为t(C点)。进一步冷冻，由于只有较少的水分冻结，放出的潜热较少， 因此食品的温度急剧下降(CD段)，直达到或接近冷冻介质的温度t(D点)。 (二)冻结速度对产品质量的影响 单纯冻结水，对形成冰的质量的影响似乎无多大意义。但对冷冻食品而言， 冻结过程对食品质量则有非常重要的影响。 冻结速度的快慢与冻结过程中形成的冰品颗粒的大小有直接的关系，采用速 冻是抑制冰晶大颗粒的有效方法。当冻结速度快到使食品组织内冰层推进速度大 于水移动时，冰品分布便接近天然食品中液态水的分布状态，且冰品呈无数针状 结晶体。当慢冻时，由于组织细胞外溶液浓度较低，因此首先在细胞外产生冰晶， 而此时细胞内的水分还以液相残留着。同温度下水的蒸汽压总是大于冰的蒸汽 压，在蒸汽压差的作用下细胞内的水便向冰晶体移动，进而形成较大的冰晶体， 且分布不均匀。同时由于组织死亡后其持水力降低，细胞膜的透性增大，使水分 的转移作用加强，会使细胞外形成更大颗粒的冰晶体。冰晶体的大小对细胞组织 的伤害是不同的。冻结速度越快，形成的冰晶体就越细小、均匀，而不至于刺伤 组织细胞造成机械伤。缓慢冻结形成的较大的冰品体会刺伤细胞，破坏组织结构， 对产品质量影响较大
5 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。 食品冻结曲线：图中 t1为物料初温，t2- t3之间的温度段为物料大量形成冰晶体 的区间，温度约在-l-5℃，亦即所谓的最大冰晶生成带。 t4 为冻结最后温度。 曲线上 AS 段代表简单的冷却，即从初温 t1降到 ts期间没有冰的形成。点 S 代表 过冷点，温度到达 S 点时，物料内的水分开始形成冰晶，冰结晶放出潜热引起温 度回升至食品的冰点 t2(B 点)，大量的冰晶是在 B 点以后开始形成的。随着冻结 的进行，水分的冻结量越来越大，残留在水分中的溶质的浓度也越来越高，导致 残留溶液的冰点越来越低，因而曲线上 BC 段就不像纯水那样是条水平直线，而 是逐渐向下倾斜。到达 C 点时，容易结冰的水分都已冻结，食品呈冻结状态，此 时的温度为 t3(C 点)。进一步冷冻，由于只有较少的水分冻结，放出的潜热较少， 因此食品的温度急剧下降(CD 段)，直达到或接近冷冻介质的温度 t4(D 点)。 (二)冻结速度对产品质量的影响 单纯冻结水，对形成冰的质量的影响似乎无多大意义。但对冷冻食品而言， 冻结过程对食品质量则有非常重要的影响。 冻结速度的快慢与冻结过程中形成的冰晶颗粒的大小有直接的关系，采用速 冻是抑制冰晶大颗粒的有效方法。当冻结速度快到使食品组织内冰层推进速度大 于水移动时，冰晶分布便接近天然食品中液态水的分布状态，且冰晶呈无数针状 结晶体。当慢冻时，由于组织细胞外溶液浓度较低，因此首先在细胞外产生冰晶， 而此时细胞内的水分还以液相残留着。同温度下水的蒸汽压总是大于冰的蒸汽 压，在蒸汽压差的作用下细胞内的水便向冰晶体移动，进而形成较大的冰晶体， 且分布不均匀。同时由于组织死亡后其持水力降低，细胞膜的透性增大，使水分 的转移作用加强，会使细胞外形成更大颗粒的冰晶体。冰晶体的大小对细胞组织 的伤害是不同的。冻结速度越快，形成的冰晶体就越细小、均匀，而不至于刺伤 组织细胞造成机械伤。缓慢冻结形成的较大的冰晶体会刺伤细胞，破坏组织结构， 对产品质量影响较大