食品凍藏

食品凍藏是套用製冷技術使食品快速凍結並保持在凍結狀態下貯藏的食品保藏方法。

基本介紹

• 中文名：食品凍藏
• 套用：製冷技術
• 作用：使食品快速凍結
• 套用於：肉類、 水產、 乳品等

一、概述

套用製冷技術使食品快速凍結並保持在凍結狀態下貯藏的食品保藏方法。廣泛套用於肉類、 水產、 乳品、禽蛋以及蔬菜、水果等。凍藏的保藏期較長，且能較好地保存食品本身的色香味、營養素和組織狀態。80年代，已開發國家凍藏食品的人均消費量比70年代增長2～3倍。

二、技術發展歷史

公元1550年以前，已發現在天然冰中添加化學藥品能降低冰點。1863年，美國套用這一原理，以冰和食鹽為冷凍介質，首先工業化生產凍魚。1864年氨壓縮機獲得法國專利，為凍藏食品創造了條件。1880年，澳大利亞首先套用氨壓縮機製冷生產凍肉，銷往英國。1889年美國製成冰蛋。1891年紐西蘭大量出口凍羊肉。1905和1929年，美國大規模生產凍水果和凍蔬菜。1945～1950年大規模生產多種速凍方便食品。60年代初，流化床速凍機和單體速凍食品出現。1962年，液氮凍結技術首先套用於工業生產。

三、技術原理

食品凍結過程任何水溶液的冰點都低於純水的冰點0℃,這一自然現象稱為冰點降低。降低的程度取決於溶質的性質和濃度。新鮮食品中的水分一般占2/3,最高達95%以上,水中溶有糖、酸、礦物質以及膠體物質,所以食品的冰點均在 0℃以下。凍結過程是食品中水分不斷凍結成凍的過程。隨著溫度的降低，水分由液相轉變為固相的變化可以用凍結曲線表示。冰晶大小和膠體濃縮是影響凍結食品質量的重要因素。

凍結曲線食品在緩慢凍結的過程中，水分隨溫度而變化。以牛肉薄片的凍結曲線為例（圖1 )，圖中右側斜線表示冰點總水分的百分率）。①當溫度降到冰點時，肉中的水並不立即凍結，待溫度降到足以出現晶核後，才開始向固相轉變，而且釋放出凍的熔化潛熱，使溫度回升到冰點。這一現象稱為過冷，回升前的溫度稱為過冷溫度。②其後，牛肉中的純水由外向內凍結成凍的結晶。在水不斷凍結並釋放潛熱的一段時間內，溫度保持恆定,與此同時,水中的溶質因水分減少而相應濃縮。③隨著水溶液中溶質濃度的增加，按照冰點降低的原理，出現新的冰點。新冰點低於原來的冰點,因而牛肉的溫度逐漸下降。因溫度的繼續降低,水分不斷凍結，溶液進一步濃縮，冰點再一次降低。④上述②和③的現象交替重複，直到濃縮溶液中的殘留水分基本凍結。食品的種類繁多，其化學成分各不相同，但凍結曲線相似,僅冰點高低有些出入（圖2過冷溫度略去）。

冰晶和膠體各種固態食品無論是肉禽魚貝還是蔬菜水果，都是由細胞組成的。細胞內有膠體狀態的原生質，水分以游離狀態存在於細胞間隙和原生質之中。當食品開始凍結時，細胞間隙和膠體親和力較弱的水首先結成冰晶，其後逐漸長大。冰晶的大小決定於結晶的快慢，溫度越低，凍結越快，形成的冰晶愈多，冰晶就愈小。反之，冰晶越大。要得到高質量的凍結食品，必須採用速凍工藝，使食品整個組織中的水都形成均一的微小冰晶；解凍後，其膠體物質能重新吸水恢復原狀。否則,緩慢凍結形成的大冰晶會刺破細胞膜，解凍以後,汁水流失，組織軟爛，失去原來的新鮮度。食品在凍藏期間，溫度應保持恆定，如波動幅度過大，每當溫度高於冰點時，小結晶融化成水，大結晶只部分融化；待溫度降到冰點以下時,小冰晶融成的水,以大冰晶為晶核，使大冰晶長得更大。

緩慢凍結對成品的不良影響，除大冰晶的危害以外，還有膠體的濃縮問題。當膠體中電解質濃縮到一定程度時，膠體即產生不可逆的化學反應，以致解凍以後出現蛋白質凝固等現象，不能恢復原來的膠體狀態。水結為冰晶和膠體濃度是同時發生的，並且都是影響食品質量的重要因素。因此在許多國家的食品法、食品法規或食品標準中都規定了各種凍藏食品必須在特定的時間內快速凍結。

四、技術分類

食品凍結方法按凍結的快慢,分為速凍與慢凍;按冷凍介質和食品接觸的方式，分為直接接觸法和間接接觸法。凍結方法根據具體產品的質量要求和技術經濟指標選用。直接接觸法套用較廣，它包括靜置法、強制通風法、噴淋法等。

靜置法將食品靜置在冷庫中，憑藉空氣的自然對流使食品緩慢凍結的方法。常用的溫度為－15～－29℃，凍結時間視食品的形狀厚薄為3～72h。為提高凍結效率，有時也在冷庫內安裝風扇以加速冷空氣循環。靜置法迄今已有120多年的歷史，因設備簡單，適應多種產品,現在仍用於豬、牛、羊胴體和水產、家禽、蛋液等的凍結。

強制通風法將10～15m/s高速流動的－29～-46℃的冷空氣吹向食品，使其迅速凍結的方法。所用的凍結機有多種。①隧道式凍結機。它用鼓風機將冷空氣吹入狹長的隧道，使食品凍結。食品的進料方式有用托盤裝載在小車上推入隧道的，也有用不鏽鋼輸送帶連續自動進出物料的。設備簡單，適宜於多種食品。②螺旋運輸帶式凍結機（圖3)，將狹長的運輸帶盤成螺旋狀，以節省車間面積。食品由機底進入,在運輸帶上盤旋上升,冷空氣從側面吹過，凍結後的食品從機頂卸出。這種設備適用於多種食品，並可在凍結前用紙盒式塑膠袋作小包裝。但結構較複雜，投資較高。③流化床凍結機。限用於青豌豆、段狀四季豆、胡蘿蔔丁等顆粒狀食品。食品由床的一端進入，被床底鼓入的冷空氣吹上，懸浮在空氣之中，同時不斷前進。食品在流化床上約經5～6分鐘即完成凍結，從另一端卸出。流化床結構簡單，成品不凍結成塊，顆粒保持各個分開，故又稱單體速凍。單體速凍的食品可以立即進行小包裝，也可散裝存入冷庫，根據市場需要隨時包裝。

噴淋法將低溫液體介質噴淋在食品表面，通過直接接觸進行熱交換的凍結方法。液體傳熱的效率高，凍結速度快。凍結時，食品連續通過有罩的運輸帶，低溫液體從上向下噴淋到食品表面，吸收熱量以後，由泵送經冷卻器循環使用。常用的介質是食鹽水，溫度可低到-21℃。因鹽水有鹹味,一般用於有小包裝的食品或海魚海蝦。液氮也可以作為介質,它是一種超低溫製冷劑,其沸點為-195.78℃。當其噴淋到食品上時,每千克液氮由-195.78℃的液體氣化時吸收潛熱200kJ,再由-195.78℃的氣體上升到-18℃時，又吸收顯熱209kJ，從而可使食品很快凍結，速度比一般方法高20～30倍，是當前凍結速度最快的方法。而且成品中凍結的水呈無定形，沒有明顯的冰晶。每kg食品消耗液氮0.5～1.2kg，用後不回收。用強制通風法凍結的食品，因水分蒸發，食品的重量損失約為2%。而用液氮噴淋法凍結的食品,重量損失只有1%,且成品質量好。因此，在液氮便宜而食品昂貴的國家，或是對於高檔食品，液氮噴淋法在經濟上是可行的。噴淋液體二氧化碳也是超低溫凍結方法之一。當液體二氧化碳噴淋到食品表面，凍結作用分為兩個階段：①二氧化碳沸點為-78.5℃,立即使食品部分凍結。②二氧化碳因壓力突然降低,有一部分在-78.5℃形成粉末狀乾冰，並和食品混在一處，使食品進一步凍結。

間接接觸法和人造凍的原理相同。以金屬板為傳熱體， 使其一面與食品接觸， 另一面與低溫介質接觸，進行熱交換的速凍方法。1923年美國設計的多板式凍結櫃首先進入速凍領域。這種凍結櫃適用於小包裝的食品。櫃殼有絕緣層，櫃裡裝有一組互相重疊水平方向的空氣金屬託板,板內可供低溫介質(例如-40℃的氯化鈣溶液)出入。托板的間距可用水壓機調節，裝卸料時擴大間距，裝料後壓緊,使食品的上下表面都和金屬板接觸,以加快凍結。厚度為5cm的魚肉製品,約經1.5h可完成凍結。目前已有多種形式不同規模的間接接觸式凍結機。

五、技術技巧

包裝和貯藏凍藏食品對包裝材料的要求是：①不透氧氣和水汽；②防止外界微生物和氣味侵入；③不透光線；④傳熱快，以利速凍和食前加熱；⑤能經受很低的溫度。散裝半成品一般用大木箱或大木桶，零售小包裝有紙盒、各種塑膠袋（如聚酯、聚偏二氯乙烯）、金屬罐、鋁箔和塑膠膜的複合袋等。

凍藏期間，食品的理化性質和營養成分變化很小。主要變化有：①水分蒸發，重量減輕，表面乾縮；②酶的活性大為降低，但並未完全被抑制；③絕大多數微生物的營養細胞被凍死，而孢子和芽孢仍保持存活，但不能生長；④可凍死寄生蟲,例如在-18℃經20～30天可殺死旋毛蟲；⑤脂肪含量高的魚肉及其製品易被氧化，產生油哈味,溫度愈低，變化愈慢；⑥引起蛋白質變性,多次解凍和再凍結，尤為明顯，但不影響營養價值；⑦各種維生素都有損失，但不大。

食品凍藏期的長短，取決於很多因素，如食品的種類，原料的預處理（蔬菜多經燙漂，水果浸在添加維生素C的糖水中，魚蝦掛上冰衣,蛋液經過巴氏殺菌等等），凍前的質量以及貯藏溫度。溫度越低,貯藏期越長(見表),一般以-18℃為極限溫度。

六、發展趨勢

發展趨勢①速凍食品是發展最快的工業食品之一，平均每年以10%左右的速度增長；②採用噴淋液氮等超低溫製冷劑以加速凍結，提高質量；③速凍的方便食品、快餐正餐、電視餐很受歡迎；④中國式的包子、餃子、春卷、餡餅和各種菜餚，日本式的調理食品等正在發展中。

七、參考書目

天津輕工業學院、無錫輕工業學院合編，《食品工藝學》，上冊，輕工業出版社，北京，1984。

Mogen Jul,The Quality of Frozen Foods,Academic Press,London,New York,Tokyo,1984.

NormanW.Desrorier, FoundamentalsofFood Freezing, AVI PublishingCompany Inc., Westport,USA,1977.