食品冷冻的原理


利用冻结来防护食品(是指新鲜原料)是保证许多种易腐食物几乎不变地保持其原有特性的极好方法。其原因有两个:

一是由于低温减缓了生物化学反应并抑制了微生物的活动;

二是由于降低了基质中的水活性,大部分所含水量在通常用于冻结食品的温度(-18℃或更低)下变成了冰。

原理:水是大多数冻结食物的主要成份,其绝大部分不同程度地结合在大分子胶质复合体中、细胞的凝胶状或纤维状构造中和水合物中。当冻结时,成核作用和冰晶生长引起了许多变化。细胞中的可溶成份会饱和而沉淀,PH值变化要影响胶质复合体,而渗透压的剧烈变化会使半渗透性薄膜开裂。

这种低温浓缩的影响在含有高电触质的产品(熏或腌的产品)中特别明显,其影响可能还大于由低温所带来的活性降低,这就限制了使用太低的温度来储存这些产品。

因此,也需要对具有高度酶活性的那些蔬菜采取专门冻结前处理措施,使酶的活动钝化。

冻前处理、选择最佳冻结速度、良好的包装、正确而不变的贮存温度、及随后的解冻速度等等都是实现食品冻结的全部利益和使少数有害反应降到最低的关键。

然而,比这些问题更重要的是原料的高质量,所以对所要冻结的产品在物理、物理化学和生物化学方面有所了解,使消费者终于享受到高质量的产品是非常重要的。

从物理方面的观点看来,动植物纤维可粗略地当作稀的水溶液来对待。当食品冷却到0℃(32℉)以下时,冰在冰点温度(或初始冻结点)下开始形成,这个温度也是它特有的溶解温度,其最后的冰晶在足够缓慢的解冻下溶化。冻结开始时的温度与所具有的溶解物质分子浓度有直接关系,而与其含水量无关。

例如,水果的含水量高,其冻结点为-2℃~-3℃,而瘦肉的含水量低,其冻结点却大致是—1℃,这种差异是由于水果溶液中有高的糖和酸含量,而肉中的溶解物含量却较低。冻结时只有在适当的过冷(注)下才出现冰结晶,在冻结过程中会带来温度的升高,并接近于冰点温度。

虽然在大块食品的冻结中,过冷程度一般可以忽略,但在某些食品工艺中,例如冰淇淋的制造,却要最大限度地采用过冷。

一般说来,食品就其物理与化学组成而言,是非均质系统。这就造成其冻结工况的特点是有一个初次出现冰晶的温度和一个全部冰分离出来的温度区域。

只要冰一直处在细胞的外部,就不会出现严重的或不可逆转的损伤。例如,在新鲜状态下的水果是活的,冷却到低于初始冻结点的温度,使得冰只出现在细胞间通道内,这种水果在回暖后仍是活的。
   
众所周知,天然含水量低的细胞,或其液体的浓度由于低温保护剂的渗入而显著增加的细胞,能够经受一个适当安排的冷却过程而不致损坏,这些细胞尽管是在极低的温度下,例如长期在液氮温度下保存,在回暖后可以恢复其活力。

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