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食品冻藏
food freezing
应用制冷技术使食品快速冻结并保持在冻结状态下贮藏的方法。广泛应用于肉类、 水产、 乳品、禽蛋以及蔬菜、水果等。冻藏的保藏期较长，且能较好地保存食品本身的色香味、营养素和组织状态。80年代，发达国家冻藏食品的人均消费量比70年代增长2～3倍。
公元1550年以前，已发现在天然冰中添加化学药品能降低冰点。1863年，美国应用这一原理，以冰和食盐为冷冻介质，首先工业化生产冻鱼。1864年氨压缩机获得法国专利，为冻藏食品创造了条件。1880年，澳大利亚首先应用氨压缩机制冷生产冻肉，销往英国。1889年美国制成冰蛋。1891年新西兰大量出口冻羊肉。1905和1929年，美国大规模生产冻水果和冻蔬菜。1945～1950年大规模生产多种速冻方便食品。60年代初，流化床速冻机和单体速冻食品出现。1962年，液氮冻结技术首先应用于工业生产。
食品冻结过程 任何水溶液的冰点都低于纯水的冰点0℃,这一自然现象称为冰点降低。降低的程度取决于溶质的性质和浓度。新鲜食品中的水分一般占2/3,最高达95％以上,水中溶有糖、酸、矿物质以及胶体物质,所以食品的冰点均在 0℃以下。冻结过程是食品中水分不断冻结成冰的过程。随着温度的降低，水分由液相转变为固相的变化可以用冻结曲线表示。冰晶大小和胶体浓缩是影响冻结食品质量的重要因素。
冻结曲线 食品在缓慢冻结的过程中，水分随温度而变化。以牛肉薄片的冻结曲线为例（图1 [牛肉薄片的冻结曲线]，图中右侧斜线表示冰点总水分的百分率）。①当温度降到冰点时，肉中的水并不立即冻结，待温度降到足以出现晶核后，才开始向固相转变，而且释放出冰的熔化潜热，使温度回升到冰点。这一现象称为过冷，回升前的温度称为过冷温度。②其后，牛肉中的纯水由外向内冻结成冰的结晶。在水不断冻结并释放潜热的一段时间内，温度保持恒定,与此同时,水中的溶质因水分减少而相应浓缩。③随着水溶液中溶质浓度的增加，按照冰点降低的原理，出现新的冰点。新冰点低于原来的冰点,因而牛肉的温度逐渐下降。因温度的继续降低,水分不断冻结，溶液进一步浓缩，冰点再一次降低。④上述②和③的现象交替重复，直到浓缩溶液中的残留水分基本冻结。食品的种类繁多，其化学成分各不相同，但冻结曲线相似,仅冰点高低有些出入（图2[食品在不同冻结温度下冰占含水总量的百分率 1 蛋 2 乳、（低][渗压）鱼类 3 肉、番茄 4 圆葱头 5 菜豆、胡萝卜6 苹果、梨、李、马铃薯、（等渗压）鱼类 7 柑橘类 ][8 葡萄、樱桃 9 香蕉]，过冷温度略去）。
冰晶和胶体 各种固态食品无论是肉禽鱼贝还是蔬菜水果，都是由细胞组成的。细胞内有胶体状态的原生质，水分以游离状态存在于细胞间隙和原生质之中。当食品开始冻结时，细胞间隙和胶体亲和力较弱的水首先结成冰晶，其后逐渐长大。冰晶的大小决定于结晶的快慢，温度越低，冻结越快，形成的冰晶愈多，冰晶就愈小。反之，冰晶越大。要得到高质量的冻结食品，必须采用速冻工艺，使食品整个组织中的水都形成均一的微小冰晶；解冻后，其胶体物质能重新吸水恢复原状。否则,缓慢冻结形成的大冰晶会刺破细胞膜，解冻以后,汁水流失，组织软烂，失去原来的新鲜度。食品在冻藏期间，温度应保持恒定，如波动幅度过大，每当温度高于冰点时，小结晶融化成水，大结晶只部分融化；待温度降到冰点以下时,小冰晶融成的水,以大冰晶为晶核，使大冰晶长得更大。
缓慢冻结对成品的不良影响，除大冰晶的危害以外，还有胶体的浓缩问题。当胶体中电解质浓缩到一定程度时，胶体即产生不可逆的化学反应，以致解冻以后出现蛋白质凝固等现象，不能恢复原来的胶体状态。水结为冰晶和胶体浓度是同时发生的，并且都是影响食品质量的重要因素。因此在许多国家的食品法、食品法规或食品标准中都规定了各种冻藏食品必须在特定的时间内快速冻结。
食品冻结方法 按冻结的快慢,分为速冻与慢冻;按冷冻介质和食品接触的方式，分为直接接触法和间接接触法。冻结方法根据具体产品的质量要求和技术经济指标选用。直接接触法应用较广，它包括静置法、强制通风法、喷淋法等。
静置法 将食品静置在冷库中，凭借空气的自然对流使食品缓慢冻结的方法。常用的温度为－15～－29℃，冻结时间视食品的形状厚薄为3～72h。为提高冻结效率，有时也在冷库内安装风扇以加速冷空气循环。静置法迄今已有120多年的历史，因设备简单，适应多种产品,现在仍用于猪、牛、羊胴体和水产、家禽、蛋液等的冻结。
强制通风法 将10～15m/s高速流动的－29～-46℃的冷空气吹向食品，使其迅速冻结的方法。所用的冻结机有多种。①隧道式冻结机。它用鼓风机将冷空气吹入狭长的隧道，使食品冻结。食品的进料方式有用托盘装载在小车上推入隧道的，也有用不锈钢输送带连续自动进出物料的。设备简单，适宜于多种食品。②螺旋运输带式冻结机（图3[螺旋运输带式冻结机结构]）,将狭长的运输带盘成螺旋状，以节省车间面积。食品由机底进入,在运输带上盘旋上升,冷空气从侧面吹过，冻结后的食品从机顶卸出。这种设备适用于多种食品，并可在冻结前用纸盒式塑料袋作小包装。但结构较复杂，投资较高。③流化床冻结机。限用于青豌豆、段状四季豆、胡萝卜丁等颗粒状食品。食品由床的一端进入，被床底鼓入的冷空气吹上，悬浮在空气之中，同时不断前进。食品在流化床上约经5～6分钟即完成冻结，从另一端卸出。流化床结构简单，成品不冻结成块，颗粒保持各个分开，故又称单体速冻。单体速冻的食品可以立即进行小包装，也可散装存入冷库，根据市场需要随时包装。
喷淋法 将低温液体介质喷淋在食品表面，通过直接接触进行热交换的冻结方法。液体传热的效率高，冻结速度快。冻结时，食品连续通过有罩的运输带，低温液体从上向下喷淋到食品表面，吸收热量以后，由泵送经冷却器循环使用。常用的介质是食盐水，温度可低到-21℃。因盐水有咸味,一般用于有小包装的食品或海鱼海虾。液氮也可以作为介质,它是一种超低温制冷剂,其沸点为-195.78℃。当其喷淋到食品上时,每千克液氮由-195.78℃的液体气化时吸收潜热200kJ,再由-195.78℃的气体上升到-18℃时，又吸收显热209kJ，从而可使食品很快冻结，速度比一般方法高20～30倍，是当前冻结速度最快的方法。而且成品中冻结的水呈无定形，没有明显的冰晶。每kg食品消耗液氮0.5～1.2kg，用后不回收。用强制通风法冻结的食品，因水分蒸发，食品的重量损失约为2％。而用液氮喷淋法冻结的食品,重量损失只有1％,且成品质量好。因此，在液氮便宜而食品昂贵的国家，或是对于高档食品，液氮喷淋法在经济上是可行的。喷淋液体二氧化碳也是超低温冻结方法之一。当液体二氧化碳喷淋到食品表面，冻结作用分为两个阶段：①二氧化碳沸点为-78.5℃,立即使食品部分冻结。②二氧化碳因压力突然降低,有一部分在-78.5℃形成粉末状干冰，并和食品混在一处，使食品进一步冻结。
间接接触法 和人造冰的原理相同。以金属板为传热体， 使其一面与食品接触， 另一面与低温介质接触，进行热交换的速冻方法。1923年美国设计的多板式冻结柜首先进入速冻领域。这种冻结柜适用于小包装的食品。柜壳有绝缘层，柜里装有一组互相重叠水平方向的空气金属托板,板内可供低温介质(例如-40℃的氯化钙溶液)出入。托板的间距可用水压机调节，装卸料时扩大间距，装料后压紧,使食品的上下表面都和金属板接触,以加快冻结。厚度为5cm的鱼肉制品,约经1.5h可完成冻结。目前已有多种形式不同规模的间接接触式冻结机。
包装和贮藏 冻藏食品对包装材料的要求是：①不透氧气和水汽；②防止外界微生物和气味侵入；③不透光线；④传热快，以利速冻和食前加热；⑤能经受很低的温度。散装半成品一般用大木箱或大木桶，零售小包装有纸盒、各种塑料袋（如聚酯、聚偏二氯乙烯）、金属罐、铝箔和塑料膜的复合袋等。
冻藏期间，食品的理化性质和营养成分变化很小。主要变化有：①水分蒸发，重量减轻，表面干缩；②酶的活性大为降低，但并未完全被抑制；③绝大多数微生物的营养细胞被冻死，而孢子和芽孢仍保持存活，但不能生长；④可冻死寄生虫,例如在-18℃经20～30天可杀死旋毛虫；⑤脂肪含量高的鱼肉及其制品易被氧化，产生油哈味,温度愈低，变化愈慢；⑥引起蛋白质变性,多次解冻和再冻结，尤为明显，但不影响营养价值；⑦各种维生素都有损失，但不大。
食品冻藏期的长短，取决于很多因素，如食品的种类，原料的预处理（蔬菜多经烫漂，水果浸在添加维生素C的糖水中，鱼虾挂上冰衣,蛋液经过巴氏杀菌等等），冻前的质量以及贮藏温度。温度越低,贮藏期越长(见表[几种食品在不同温度下的贮藏期（月)]),一般以-18℃为极限温度。
发展趋势 ①速冻食品是发展最快的工业食品之一，平均每年以10％左右的速度增长；②采用喷淋液氮等超低温制冷剂以加速冻结，提高质量；③速冻的方便食品、快餐正餐、电视餐很受欢迎；④中国式的包子、饺子、春卷、馅饼和各种菜肴，日本式的调理食品等正在发展中。
参考书目
天津轻工业学院、无锡轻工业学院合编，《食品工艺学》，上册，轻工业出版社，北京，1984。
Mogen Jul,The Quality of Frozen Foods,Academic Press,London,New York,Tokyo,1984.
NormanW.Desrorier, Foundamentals of Food Freezin, AVI PublishingCompany Inc., Westport,USA,1977.
萧家捷
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