第三章 食品的低温处理与保藏
? 食品冷冻保藏的基本原理
? 食品的冷却与冷藏
? 食品的冻结与冻藏
? 食品的回热与解冻
参考书目
? 食品工业制冷技术
? 食品冷冻工艺学
? 肉类食品工艺学
? 水产品冷藏加工
? 冷藏和冻藏工程技术
? 各种食品类、制冷类的期刊
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
? 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。
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
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。
第一节 食品低温保藏的基本原理
? 低温对微生物的影响
? 低温对酶活性的影响
? 低温对非酶作用的影响
概述
? 食品原料有动物性和植物性之分。
? 食品的化学成分复杂且易变。
? 食品因腐烂变质造成的损失惊人。
? 引起食品腐烂变质的三个主要因素。
一、低温对微生物的影响
? 微生物对食品的破坏作用。
? 微生物在食品中生长的主要条件：
? 液态水分
? pH值
? 营养物
? 温度
? 降温速度
微生物按生长温度分类
最低温度
℃
最适温度
℃
最高温度
℃
嗜冷
微生物
- 7 ~5 1 5 ~ 2 0 2 5 ~ 3 0
嗜温
微生物
1 0 ~ 1 5 3 0 ~ 4 0 4 0 ~ 5 0
嗜热
微生物
3 0 ~ 4 5 5 0 ~ 6 5 7 5 ~ 8 0
表 3-1,部分微生物生长和产生毒素的最低温度
生长 产毒素
肉毒杆菌 10,0 10,0
肉毒杆菌 10,0 10,0
肉毒杆菌 --- 10,0
肉毒杆菌 3,0 3,0
梭状荚膜产气杆菌 1520 ---
金黄色葡萄球菌 6,7 6,7
食物
中毒
性微
生物
沙门氏杆菌 6,7 不产外毒素
埃希氏大肠杆菌 3~ 5 不产外毒素
产气杆菌 0 不产外毒素
大肠杆菌类 3~ 5 不产外毒素
粪便
指示
剂微
生物 肠球菌 0 不产外毒素
低温对微生物的作用
? 低温可起到抑制微生物生长和促使部分
微生物死亡的作用。但在低温下，其死
亡速度比在高温下要缓慢得多。
? 一般认为，低温只是阻止微生物繁殖，
不能彻底杀死微生物，一旦温度升高，
微生物的繁殖也逐渐恢复。
降温速度对微生物的影响
? 冻结前，降温越迅速，微生物的死亡率越高；
? 冻结点以下，缓冻将导致剩余微生物的大量
死亡，而速冻对微生物的致死效果较差。
二、低温对酶活性的影响
? 酶作用的效果因原料而异
? 酶活性随温度的下降而降低
? 一般的冷藏和冻藏不能完全抑制酶的活性
三、低温对非酶因素的影响
? 各种非酶促化学反应的速度，都会因温度下
降而降低
第二节 食品的冷却
? 冷却的目的
? 冷却的方法
? 冷却过程的冷耗量
? 冷却速度与冷却时间（自学）
? 气调贮藏
一、冷却的目的
? 植物性食品的冷藏保鲜
? 肉类冻结前的预冷
? 分割肉的冷藏销售
? 水产品的冷藏保鲜
表 3 -2 鳕鱼死后僵直随温度的变化
鱼体温度 （ ℃ ） 35 15 10 5 1
僵直开始时间 3~ 10 m i n 2 h 4 h 16 h 35 h
僵直持续时间 30~ 40 m i n 10~ 24 h 36 h 48~ 60 h 72~ 96 h
? 鱼肌肉组织在自溶作用时主要的生化反应：
（ C6H10O5） n + nH2O → 2n （ C3H6O3） + 58.061 cal
肌酸 ~P + ADP → ATP + 肌酸
ATP → ADP + Pi + 7000 cal
? 这些反应产生的大量热量可使鱼体温度上
升 2~10℃, 如不及时冷却, 就会促进酶
的分解作用和微生物的繁殖 。
二、冷却的方法
? 固体物料的冷却
? 冷风冷却
? 冷水冷却
? 碎冰冷却
? 真空冷却
? 液体物料的冷却
? 其它
表 3 -3 冷却方法及其适用范围
冷却方法 肉 禽 蛋 鱼 水果 蔬菜 烹调食品
冷风冷却
冷水冷却
碎冰冷却
真空冷却
○ ○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
1、冷风冷却
? 用于果蔬类的高温库房
? 肉类的冷风冷却装置
? 隧道式冷却装置
2、冷水冷却
? 浸入式
? 喷雾式
? 淋水式
? 优缺点
3、碎冰冷却
? 特点
? 冰的种类
? 操作要点
? 适用
4、真空冷却
? 原理
? 构造示意
? 操作
? 特点
5、液体食品物料的冷却
? 特点 — 间接冷却
? 冷却介质
? 冷却器：间歇式、连续式
6、其它冷却方法
? 接触冷却
? 辐射冷却
? 低温学接触冷却
三、冷却过程的冷耗量
? 食品冷却过程中总的冷耗量, 即由制冷装置
所带走的总热负荷 QT：
QT=QF+QV
QF：冷却食品的冷耗量；
QV：其它各种冷耗量，如外界传入的热量，外界空气
进入造成的水蒸气结霜潜热，风机、泵、传送带电
机及照明灯产生的热量等。
? 食品的冷耗量,QF=QS+QL+QC+QP+QW
QS：显热；
QL：脂肪的凝固潜热；
QC：生化反应热；
QP：包装物冷耗量；
QW：水蒸气结霜潜热 ；
? 食品的显热,QS=GCO（ TI－ TF）
G：食品重量；
CO：食品的平均比热；
TI：冷却食品的初温；
TF：冷却食品的终温。
四、冷却速度与冷却时间
? 自学。
? 理论基础：传热。
? 方式：按照食品的形状和冷却装置的形式，
分别研究平板状食品、圆柱状食品和球状食
品的传热过程，从而计算食品的冷却速度和
冷却时间。
五、气调贮藏
? 发展史：参见, 冷藏和冻藏工程技术,
? 定义：食品原料在不同于周围大气（ 21% O2、
0.03% CO2）的环境中贮藏。通常与冷藏结
合使用。
? 用途：延长季节性易腐烂食品原料的贮藏期。
? 机理：采用低温和改变气体成分的技术，延
迟生鲜食品原料的自然成熟过程。
1、气调贮藏的生理基础：
? 降低呼吸强度，推迟呼吸高峰；
? 抑制乙烯的生成，延长贮藏期；
? 控制真菌的生长繁殖；
? 若氧气过少，会产生厌氧呼吸；二氧化碳过
多，会使原料中毒。
2、气调贮藏方法：
? 自然降氧法（ MA）
? 快速降氧法（ CA）
? 混合降氧法
? 包装贮藏法
自然降氧法（ Modified Atmosphere Storage）
? 果蔬原料贮藏于密封的冷藏库中，果蔬
本身的呼吸作用使库内的氧量减少，二
氧化碳量增加。
? 用吸入空气来维持一定的氧浓度。
? 用气体洗涤器来除去过多的二氧化碳。
? 碱式，让气体通过 4~5%的 NaOH；
? 水式，让气体通过低温的流动水；
? 干式，让气体通过消石灰填充柱。
快速降氧法（ Controlled Atmosphere
Storage）
? 在气体发生器中用燃烧丙烷的方法来制取低
氧高二氧化碳的气体；
? 将气体通入冷藏库中；
? 库中常保持负压。
? 待藏原料入库时，即处于最适贮藏气体氛围，
特别适用于不耐藏但经济价值高的原料，如
草莓。
吸附器 7、
10通过阀
门 6,8，
轮流工作
与再生。
丙烷通过
阀 13进入
发生器。
混合降氧法
? 先用快速降氧法将冷藏库内的氧气降低到一
定程度；
? 原料入库，利用自然降氧法使氧的含量进一
步降低。
? 既可控制易腐原料的初期快速腐烂，又降低
生产成本。
包装贮藏法
? 生理包装：将原料放进聚乙烯套袋，并密封。
利用原料的呼吸作用和气体透过袋壁的活动，
维持适宜的气体氛围。
? 硅气窗包装：用带有硅橡胶的厚质袋包装原
料，并密封。因气体的交换只通过硅窗进行，
所以改变硅窗的面积，就可以维持不同的气
体氛围。
六、冷藏中的变化及技术管理
? 由于原料性质不同，组成成分不同，冷
藏前的加工工艺不同，食品在冷藏时所
发生的变化也不尽相同。
? 除了肉类在冷藏过程中的成熟作用外，
其它所有变化均会使食品的品质下降。
? 采取一定的措施可以减缓变化速度（控
制温度和湿度，采用合适的包装，采用
冷藏结合气调储藏等）。
1、冷藏时的变化
? 水分蒸发
? 冷害
? 串味
? 生理作用
? 脂肪哈败
? 淀粉老化
? 微生物增殖
（ 1）水分蒸发
? 食品在冷却时及冷藏中，因为温湿度差而
发生表面水分蒸发。
? 水分蒸发不仅造成重量损失（俗称干耗），
而且使果蔬类食品失去新鲜饱满的外观。
? 减重达到 5%时，水果、蔬菜会出现明显的凋
萎现象。
? 肉类食品因水分蒸发而发生表面收缩硬化，
形成干燥皮膜，肉色也有变化。
? 鸡蛋因水分蒸发而造成气室增大。
水果蔬菜的水分蒸发特性
水分蒸发特性 水果蔬菜的种类
A型
(蒸发量小 )
苹果, 橘子, 柿子, 梨, 西瓜, 葡萄 (欧洲
种 ),马铃薯, 洋葱
B型
(蒸发量中等 )
白桃, 李子, 无花果, 番茄, 甜瓜, 莴苣,
萝卜
C型
(蒸发量大 )
樱桃, 杨梅, 龙须菜, 葡萄 (美国种 ),叶菜
类, 蘑菇
冷却及贮藏中食肉胴体的干耗
(θ=1℃, φ=80%~90%,ν=0.2 m/s)
时间 牛 (%) 小牛 (%) 羊 (%) 猪 (%)
12小时 2.0 2.0 2.0 1.0
24小时 2.5 2.5 2.5 2.0
36小时 3.0 3.0 3.0 2.5
48小时 3.5 3.5 3.5 3.0
8天 4.0 4.0 4.5 4.0
14天 4.5 4.6 5.0 5.0
（ 2）冷害
? 在冷藏时，果蔬的品温虽然在冻结点以上，
但当贮藏温度低于某一温度界限时，果蔬
的正常生理机能受到障碍，称为冷害。
? 冷害的各种症状见后页表。
? 虽然在外观上没有症状，但冷藏后再放至
常温中，就丧失了正常的促进成熟作用的
能力，这也是冷害的一种。
? 需要在低于界限温度的环境中放置一段时
间，才会出现冷害。
表 4-6水果蔬菜冷害的界限温度和症状
种
类
界限温
度 (℃ )
症状 种类 界限温
度 (℃ )
症状
香
蕉
11.7-13.8 果皮变黑 马铃
薯
4.4 发甜、
褐变
西
瓜
4.4 凹斑、风味异
常
番茄
(熟 )
7.2-10 软化、
腐烂
黄
瓜
7.2 凹斑、水浸状
斑点腐败
番茄
(生 )
12.3-
13.9
催熟果
颜色
茄
子
7.2 表皮变色、腐
败
不好、
腐烂
（ 3）串味
具有强烈气味的食品与其它的食品放在
一起进行冷却和贮藏，这些易挥发的气
味就会被吸附在其它的食品上。甚至存
放过有强烈气味的食品（如洋葱）的库
房中再贮藏其它的食品时，仍会有串味
现象发生。
（ 4）生化作用
? 水果、蔬菜在收获后仍是有生命的活体。
在冷藏过程中，果蔬的呼吸作用和后熟
作用仍在继续进行，机体内所含的成分
也不断发生变化。
? 淀粉、糖、酸间的比例，果胶物质的变化，
维生素 C的减少等。
? 肉类在冷藏中的成熟作用。
（ 5）脂类的变化
冷却贮藏过程中，食品中所含的油脂会发
生水解，脂肪酸氧化、聚合等复杂的变化，
使得食品的风味变差，味道恶化，出现变
色、酸败、发粘等现象。这种变化进行得
非常严重时，俗称为“油烧”。
（ 6）淀粉老化
? 普通淀粉由 20%直链淀粉和 80%支链淀粉构成，
以微晶形式存在（ ?-淀粉）。 ?-淀粉在较高温
度下，在水中溶胀形成均匀糊状溶液（ ?-淀
粉），称为 糊化 。糊化作用实质上是淀粉分子间
的氢键断开，水分子与淀粉形成氢键，形成胶体
溶液。
? 经过热加工食品中的淀粉以 ?-淀粉的形式存在。
? 在接近 0℃ 的低温范围中，糊化了的 ?-淀粉分子
又自动排列成序，形成致密的高度晶化的不溶性
淀粉分子，称为淀粉的 ?化，或淀粉的 老化 。
? 老化的淀粉不易为淀粉酶作用，所以也不易
被人体消化吸收。
? 水分含量在 30～ 60%的淀粉最容易老化，含
水量在 10%以下的干燥状态及在大量水中的
淀粉不易老化。
? 淀粉老化作用的最适温度是 2～ 4℃ 。
? 例如面包在冷却贮藏时淀粉迅速老化，松软的质
感不复存在；土豆在冷藏陈列柜中贮存时，也会
有淀粉老化现象发生。
? 当贮存温度 低于 -20℃ 或高于 60℃ 时,均不会发
生淀粉老化的现象。因为低于 -20℃ 时，淀粉分
子间的水分急速冻结，形成的冰结晶阻碍了淀粉
分子间的相互靠近而不能形成氢键。
（ 7）微生物增殖
2、冷藏技术管理
? 冷藏温度
? 冷藏间相对湿度
? 冷藏间空气流速
贮藏温度
? 冷藏温度应根据具体的原料来确定。
? 冷藏温度越接近原料的冻结温度，贮藏期
越长（香蕉、瓜类、马铃薯等在临界温度
下有冷害的除外）。
? 应严格控制冷藏室温度。温度波动会使空
气中的水分冷凝在食品表面，导致发霉。
空气相对湿度
? 若湿度过高，食品表面就会有水分冷凝，
不仅容易发霉也容易腐烂。
? 若湿度过低，则食品因水分迅速蒸发而
发生萎蔫。
? 冷藏时适宜的湿度：
? 水果,85-90%
? 蔬菜,90-95%
? 坚果,70%
? 干燥制品，＜ 50%
空气流速
? 为了保证贮藏室内温度均匀，应保持最
低速度的空气循环。
? 空气流速越大，食品水分蒸发率越高。
? 带包装的食品不受空气相对湿度和空气
流速的影响。
第三节 食品的冻结
? 冻结点与冻结率
? 冻结曲线
? 冻结时放出的热量
? 冻结速度
? 冻结时间
? 冻结方法简介
? 冻结与冻藏时的变化及技术管理
一、冻结点与冻结率
? 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。
表 3 -7,几种常见食品的冻结点
品种 冻结点
（ ℃ ）
含水率
（ % ）
品种 冻结点
（ ℃ ）
含水率
（ % ）
牛肉 -0,6~ -1,7 71,6 葡萄 -2,2 81,5
猪肉 -2,8 60 苹果 -2 87,9
鱼肉 -0,6~ -2 70~ 85 青豆 -1,1 73,4
牛奶 -0,5 88,6 橘子 -2,2 88,1
蛋白 -0,45 89 香蕉 -3,4 75,5
蛋黄 -0,65 49,5
? 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℃ 。
? 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
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
二、冻结曲线
? 冻结曲线表示了冻结过程中温度随时间
的变化。
? 过冷现象，过冷临界温度。
? 冷冻曲线的三个阶段：
? 初始阶段，从初温到冰点，
? 中间阶段，此阶段大部分水分陆续结成冰，
? 终了阶段，从大部分水结成冰到预设的冻结
终温。
上图显示冻结期间不同深度食品层温度随
时间的变化：
? 图中多条曲线表示食品不同深度处温度随冻
结时间的变化。在任一时刻食品表面的温度
始终最低，越接近中心层温度越高。显示出
在不同的深度，温度下降的速度是不同的。
? 冷冻曲线平坦段的长短与冷却介质的导热性
有关。在冷冻操作中，采用导热快的冷却介
质，可以缩短中间阶段的曲线平坦段。图中
显示在盐水中冻结曲线的平坦段要明显短于
在空气中。
三、冻结时放出的热量
? 冻结终温
? 热量的三个组成部分,
? 冷却时的热量 qc；
? 形成冰时放出的热量 qi；
? 自冰点至冻结终温时放出的热量 qe。
? 单位质量食品的总热量,q=qc+qi+qe,
G kg食品冻结时的总热量,Q=Gq，
或用焓差法表示,Q=G（ i2-i1），
i1及 i2分别为食品初始和终了状态时的焓值 。
? 在冻结过程中，若食品某一部位的温度高于
冰点，而其他部位低于冰点，则上述三部分
放出热量同时存在；若食品任何部位的温度
均处于冰点，则冻结时只有后二部分热量放
出；若食品初始温度在冰点以下，则所放出
的热量仅是第三部分。
? 冻结时三部分热量不相等，以水变为冰时放
出的热量为最大，第二部分的降热过程是制
冷机负荷最高的过程。
? 冻结时总热量的大小与食品中含水量密切有
关，含水量大的食品其总热量亦大。
四、冻结速度
? 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 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℃ 。
? 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
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
冰晶体0~ -5 ℃通
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 m i n 细胞内 杆状 5~ 20 × 20 ~ 50 0 多 I >W
10 m i n 细胞内 柱状 50 ~ 10 0 × > 100 少 I <W
90 m i n 细胞外 块粒状 50 ~ 20 0 × > 200 少 I <<W
? 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。
? 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。
五、冻结时间
设表面平坦厚度为 L的物料（图），预
冷到 0℃ 后置于介质温度为 T的环境中，其
温度降到冰点 TP时开始冻结。经时间 t后冻
结层离表面的距离为 x。又经 dt时间后冻层
向内推进 dx。对于厚度为 dx，表面积为 F
的冻层，冻结时应放出的热量 dQ为：
dQ=F.dx.?.qi
?：食品密度（ kg/m3）； qi：冻结潜热（ kJ/kg）
? 在（ TP－ T）温差作用下，经厚度 x
的冻层在 dt时间内传至冷却介质的热
量为,dQ’=KF?T.dt
式中,K=1/（ 1/?+x/?）,?T=TP－ T
? 由于 dQ=dQ’，确定边界条件后进行
积分可得平板状食品的冻结时间计
算式：
? ? ???
t iL
dxx
T
qdt
0 0
2 )1(
??
?
)
4
(
2
2
??
? LL
T
q
t i ?
?
?
式中,L,x---厚度（ m），
t---冻结时间（ h），
α---食品表面放热系数（ kJ/m2h℃ ），
λ---已冻结食品的导热系数（ kJ/mh℃ ）
同理，圆柱状及球状食品的冻结时间计算式分
别为：
)
4
(
4
2
??
? dd
T
q
t i ?
?
?
)
4
(
6
2
??
? dd
T
q
t i ?
?
?
式中 d分别为圆柱及球的直径。
将上述公式引入适当的系数就能得到适用于三
种几何形状的通用计算式（式 3-1）：
式中,P和 R为被冻物的几何形状参数 。
)(
2
??
? RxPx
T
q
t i ?
?
?
上式中,P和 R为被冻物的几何形状参数：
除了上述三种形状的食品，对方块状或长
方块状食品，在使用上述方程时，用有关
手册上给出的 P,R值图或表，可以方便地
查出 P和 R值。根据 β1=b/c,β2=a/c的数据
查 P,R值。式中,a为长边,b为次长边，
c为短边。
平板状 圆柱状 球状
P 1 / 2 1 / 4 1 / 6
R 1 / 8 1 / 1 6 1 / 2 4
式（ 3-1）的局限性：
? 只考虑了形成冰时放出潜热的时间，而
未考虑从物品初温到冻结点的时间
? 计算式推导中冻结区内导热系数 ?值为常
数，实际上随着冻层温度降低，冻结水
量增加，冻层内导热系数在不断变化
? 假定传热情况在两侧温度不变的稳定条
件下进行，而实际冻结中两侧温差往往
会发生变化
为改进精度，把式 3-1中的 qi用食品初温和
终温时的焓差 ?i代替，即为国际制冷学会
推荐的冷冻时间计算公式（式 3-2）：
)(
2
??
? RxPx
T
i
t ?
?
?
?
焓差值 ?i可查有关手册 。
从上式看，对于一种确定的食品及其加工
工艺，其 ?i,γ,λ和 Tp（ ΔT=Tp-T）都可
看作常数，而 x,α和 T是可以改变的。因
此，缩短冻结时间就应从这三方面加以考
虑：
?减小食品厚度，
?增大放热系数（采用强制循环，采用
液体介质等），
?降低冷冻温度。
六、冻结方法
? 按生产过程的特性分，冻结系统可分为
批量式、半连续式和连续式三类。
? 批量式冻结器：先装载一批产品，然后
冻结一个周期，冻结完毕后，设备停止
运转并卸货。
? 半连续式冻结器：将批量式冻结器的一
个较大的批量分成几个较小的批量，在
同一个冻结器内进行相对连续的处理。
? 连续式冻结器：产品连续地或有规律间
断地通过冻结器，采用机械化而且经常
是全自动化的系统。
? 有规律间断与半连续式的区别在于：一
次装运产品的数量（有规律间断时是一
袋、一纸盒或一盘，半连续式则是含许
多袋、盘、纸盒的一辆车或一个货架），
装货与等待的时间（有规律间断往往只
有几秒钟，不影响流水线的运行，而半
连续式则需要较长的时间，形成明显的
中断）。
? 按从产品中取出热量的方式，冻结方式
可分为吹风冻结、表面接触冻结和低温
冻结这三种基本类型，以及它们的组合
方式（如先经过低温处理，然后经机械
制冷装置完成冻结过程）。
1、吹风冻结
吹风式冻结装置用空气作为传热介质。早期
的吹风式冻结装置是一个带有冷风机及制冷
系统的冷库。通过对气流控制技术和产品传
送技术的不断改进，现在有了各种水平的冻
结设备。可分为批量式（冷库，固定的吹风
隧道，带推车的吹风隧道）和连续式（直线
式、螺旋式和流化床式冻结器）
1）冷库
2）固定的吹风隧道
3）带推车的吹风隧道
4）直线式冻结器
5）螺旋式冻结器
1、转筒； 2、螺旋输送带； 3、风机； 4、制冷盘管。
6）流化床冻结器
2、金属表面接触冻结
? 产品与金属表面接触进行热交换，金属
表面则由制冷剂的蒸发或载冷剂的吸热
来进行冷却。冻结方式与吹风冻结相比
有两个优点：传热效果好；不需配置风
机。但这种方式不适用于不规则形状产
品的冻结。按照结构形式，金属表面接
触冻结装置可分为三种主要类型：带式，
板式和筒式。
1）钢带冻结器：适用于未包装的鱼片、咖
啡提取物、熟土豆泥、汉堡牛排、各种
调味汁和蔬菜泥。因为产品只是一面接
触金属表面，食品层应当薄一些，常控
制在 20~25 mm。喷淋盐水（氯化钙或丙
二醇）的温度通常为 -35~-40℃,冻结时间
约为 30 min。
钢带冻结器的主要优点：连续运行；
便于清洗和保持卫生；能分段控制温度
（如对于咖啡提取物）；干耗较少。
2）平板冻结器：广泛用于形状为扁平状且
厚度也有限制的小包装水产品和肉类制品。
3）圆筒冻结器：通常用于冻结液体食品，
产品在圆筒的内表面或外表面冻结，并被
连续地刮除，因而具有强烈的热交换和很
高的冻结速度。
3、低温冻结
? 低温冻结采用液氮或液态二氧化碳作为制冷
剂，常用于,1）小批量生产,2）新产品开
发,3）季节性生产，和 4）临时的超负荷状
况。相对较低的温度可以使产品快速冻结，
对保证产品质量和降低干耗都是十分有利的；
但设备投资和运行费用较高。低温冻结设备
则可以是箱式，直线式，螺旋式或浸液式。
液氮冻结器：通常为直线型,-195℃ 的
液氮在产品出口端直接接触产品，产生
的低温蒸汽向物料进口端流动，变暖的
气体（约 -45℃ ）排放到大气中。
液体二氧化碳冻结器：与液氮冻结器基
本相仿，但二氧化碳的沸点为 -79℃,如
果直接排放，运行成本比液氮冻结器更
大，因此也有可回收二氧化碳的装置。
七、冻结与冻藏中的变化及技术管理
? 冻结时，因为冰晶体的形成，食品的物理
性质发生了变化，并进而影响到食品的其
它性质。
? 因为冻藏的时间长，其间发生的一系列变
化会显著影响到食品的品质。
1、冻结与冻藏中的变化
? 体积膨胀，内压增加
? 比热下降
? 导热系数增大
? 溶质重新分布
? 溶液浓缩
? 冰晶体成长
? 滴落液
? 干耗
? 脂肪氧化
? 变色
（ 1）体积膨胀与内压增加
? 4.4℃ 时，水的密度 γ=1 g/ml； 0℃ 时，水的
密度 γ= 0.9999 g /ml，冰的密度 γ=0.9168
g/ml。即 0℃ 时冰比水的体积增加约 9%。
? 冰的温度每下降 1℃,其体积约收缩
0.01~0.005%。
? 膨胀比收缩大得多，故水分含量越多，食品
冻结时体积膨胀越明显。
? 当食品外层承受不了冻结膨胀压时，便通过破裂
的方式来释放，造成食品的龟裂现象。一般认为
食品厚度大、含水率高和表面温度下降极快时易
产生龟裂。
? 结晶后体积的膨胀使液相中溶解的气体从液体中
分离出来，加剧了体积膨胀现象，亦加大了食品
内部压力。
?冻结时表面水分首先成冰，然后冰层逐渐向内
部延伸。当内部水分因冻结而膨胀时受到外部冻
结层的阻碍，就产生内压，又称为冻结膨胀压。
根据理论计算，冻结膨胀压可达到 8.5 MPa。
（ 2）比热下降
? 水和冰的比热分别为 4.2 kJ/kg.℃ 和 2.1
kJ/kg.℃,即冰的比热仅是水的 1/2。
? 食品的比热随含水量而异，含水量多的
食品比热大，含脂量多则比热小。
? 食品比热的近似计算式：
在冰点以上时, c=w+0.2b；
冰点以下时, c’ =0.5w +0.2b。
式中, w为食品含水率 （ %） ；
b为食品固形物含量 （ %） 。
表 3 - 5 常见食品的比热
比热 （ kJ /kg, ℃）食品种类 含水率
（ % ） 冷却状态 冻结状态
肉 （多脂） 50 2.51 1.46
肉 （少脂） 70~76 3.18 1.71
鱼 （多脂） 60 2.84 1.59
鱼 （少脂） 75~80 3.34 1.80
鸡 （多脂） 60 2.84 1.59
鸡 （少脂） 70 3.18 1.71
鸡蛋 70 3.18 1.71
牛奶 87~88 3.93 2.51
稀奶油 75 3.55 2.09
黄油 10~16 2.68 1.25
水果蔬菜 75~90 3.34~3.76 1.67~2.09
（ 3）导热系数增大
? 水为 2.1 kJ/m.h.℃,冰为 8.4 kJ/m.h.℃,
冰的导热系数是水的 4倍。在冷冻时冰层
向内部逐渐推进，使导热系数提高，从
而加快了冷冻过程。
? 导热系数还受到其它成分，尤其是含脂
量的影响，因脂肪是热的不良导体，含
脂量大时食品的导热系数就小。
? 导热系数还受食品构型的影响，当热流
方向与肌纤维平行时大，垂直时则小。
表 3 -6 几种动物性食品在冰点以上的导热系数
食品种类 ? ( k J / m.h,℃ ) 食品种类 ? ( k J / m.h,℃ )
猪肉
牛肉
猪油
牛油
1.81
2.01
0.64
0.63
鸡
鱼
鸡蛋液
1.48
1.38
1.05
（ 4）溶质重新分布
? 食品冻结时，理论上只是纯溶剂冻结成冰
晶体，冻结层附近溶质的浓度相应提高，
从而在尚未冻结的溶液内产生了浓度差和
渗透压差，并使溶质向溶液中部位移。
? 冻结界面位移速度越快，溶质分布越均匀，
然而在冻结推动扩散的情况下，即使冻结
层分界面高速位移，也难于促使冻结溶液
内溶质达到完全均匀分布的境地。而缓慢
的位移也很难使最初形成的冰晶体内达到
完全脱盐的程度 —— 这就是果汁冷冻浓缩
过程中果汁损耗量比较大的原因。
（ 5）液体浓缩
? 溶质结晶析出，如冰淇淋中乳糖因浓度增
加而结晶，产品具有沙砾感
? 蛋白质在高浓度的溶液中因盐析而变性
? 酸性溶液的 pH值因浓缩而下降到蛋白质的
等电点以下，导致蛋白质凝固
? 改变胶体悬浮液中阴、阳离子的平衡，从
而破坏胶体体系
? 气体因浓缩而过饱和，并从溶液中逸出
? 引起组织脱水，解冻后水分难以全部恢复，
组织也难以恢复原有的饱满度
（ 6）冰晶体成长
? 经冻结后，食品内部的冰晶体大小并不均匀
一致。在冻藏过程中，细微的冰晶体逐渐减
小、消失，而大冰晶体逐渐长得更大，食品
中冰晶体的数目也大为减少，这种现象称为
冰晶体成长。
? 冰晶体成长给食品的品质带来很大的影响。
? 果蔬肉类的组织细胞受到机械损伤，蛋白质变
性，解冻后汁液流失增加，造成食品风味和营
养价值的下降。
? 冰淇淋，冷冻面团等制品质构的严重劣化。
（ 7）滴落液（ drip）
? 动物性食品经冷冻 /解冻后，不能被肌肉组
织重新吸收回到原来状态而流失的水。
? 滴落液造成水分和营养成分的损失。
? 原因：冻结对组织细胞的损伤。
? 影响滴落液量的因素：
? 含水量，
? 新鲜度，
? 处理过程，
? 切分程度。
（ 8）干耗
? 在冷却、冻结和冷冻贮藏过程中因温差引
起食品表面的水分蒸发而产生的重量损失。
? 干耗量与制冷装置的性能有密切的关系，
性能优良的仅有 0.5~1 %，而性能不佳的
装置干耗可达 5~7 %。
? 干耗可造成很大的经济损失，如按出肉率
40 kg/头,250工作日 /年计，日处理 2000
头猪的肉联厂，干耗以 3 %计算，年损失
肉重量达 600 T，相当于 15000头猪。
（ 9）脂肪氧化
? 含较多不饱和脂肪酸的脂肪组织在空气
中易被氧化。
? 水产类最不稳定，禽类次之，畜类最稳定。
畜类中，猪脂肪最不稳定。
? 氧化变质的最初表现是产生不正常的气
味，表面出现黄色斑点；随着氧化的继
续，脂肪整体发黄，发出强烈的酸味，
并可能产生有毒物质（丙二醛）。
（ 10）变色
? 脂肪组织因氧化而黄变
? 肉类因肌红蛋白的氧化而褐变
? 果蔬的酶促褐变
? 虾的酪氨酸氧化黑变
? 红色鱼皮因类胡萝卜素氧化而褪色
2、冻藏技术管理
? 冻藏温度（正确选择、恒定）
? 冻藏间相对湿度（ 95%）
? 冻藏间空气流速（自然循环）
? 堆垛密度（越紧密越好）
? 包装或保护层（涂冰）
? 减少人员出入和电灯开启
? 用臭氧消除库内异味（ 2~6 mg/m3）
第四节 食品的回热与解冻
? 回热：冷藏食品的温度回升至常温的过程，
是冷却的逆过程。
? 解冻：冻结食品的温度回升至冻结点以上的
过程，是冻结的逆过程。
一、回热
? 回热的目的：防止食品在出库后因为表
面水分凝结而遭受污染及变质。
? 回热处理时的控制原则：与食品表面接
触的空气的露点应始终低于食品表面温
度。回热空气应连续或分阶段进行除湿
和加热（参见 P.174图）。
? 回热处理的空气相对湿度不能低，以尽
可能减少回热时食品的干耗。
? 小批量且立即要处理的物料可不用回热。
二、解冻
? 冻制食品的解冻就是使食品内冰晶体状
态的水分转化为液态，同时恢复食品原
有状态和特性的工艺过程。
? 解冻时必须尽最大努力保存加工时必要
的品质，使品质的变化或数量上的损耗
都减少到最小的程度。
? 食品的质地、稠度、色泽以及汁液流失
为食品解冻中最常出现的质量问题。
解冻温度曲线
? 解冻曲线与冻结曲线呈大致对称的形状。
? 由于冰的导热系数远大于水的导热系数，随
着解冻过程的进行，向深层传热的速度越来
越慢，解冻速度也随之减慢。
? 与冻结过程相类似,-5~-1℃ 是冰晶最大融解
带，也应尽快通过，以免食品品质的过度下
降。
? 解冻介质的温度不宜太高，一般不超过
10~15 ℃ 。
各
种
解
冻
方
法
1、空气解冻
? 由空气将热量传给冻品，使冻品升温、解冻。
? 间歇式解冻：冷却器和加温器可以调节温度，
有加湿器调节湿度，采用风速为 1 m/s、温度为
0~-5 ℃ 的加湿空气，解冻时间约 14~15 h。
? 连续式解冻：有调温调湿装置，解冻量达 1 t/h；
设备占地面积大。
? 加压解冻：通入压力为 (2~3)× 105 Pa、温度为
15~20 ℃ 的空气，因为压力升高，食品的冻结
点降低，缩短了解冻时间，食品质量较好。
? 气液接触式：经过处理的洁净低温高湿空气与
冻品接触后，水蒸气即在表面凝结成水，放出
潜热使冻品解冻。无表面干燥或失重。
2、水解冻：
? 水的传热系数大，在水中可缩短解冻时间。
水解冻适用于带皮或有薄膜包装的食品。
? 静水解冻：解冻终温较低。
? 流水解冻：水流定时换向流动。
? 喷淋水解冻：卫生质量较好。
? 盐水解冻：盐水浓度 2~3%，可防止某些海鱼的
鱼皮褪色。
? 碎冰解冻：用于大型鱼类，防止已解冻部分腐
败变质。
? 水蒸气解冻：用减压控制水在 15~20沸腾，水蒸
气在温度更低的冻品表面冷凝并放出热量。
3、接触式解冻
? 装置与平板食冻结装置相似，板间放置冻品，
油压系统控制板间距，板内通入 20~40℃ 的
流动水。间歇式操作，费时费工；但能耗低，
设备费用低。
4、内部加热式解冻
? 电阻解冻：利用食品具有的导电性，通
过 50~60Hz的交流电，产生热能 Q=I2R。
适用于薄层、内实的食品。
? 高频解冻：利用 50MHz电流的电磁场极
性的高速变化，驱动食品内的极性分子
作高速运动，产生热量，用于解冻。
? 微波解冻：机理同高频解冻，使用的电
流中心频率为 915MHz和 2450MHz。
5、组合式解冻
? 以电解冻为核心，再结合空气或水解冻。
? 微波、空气解冻：在微波解冻装置中加
上冷风装置，可防止微波所产生的局部
过热现象。
? 水、电阻解冻：先用水解冻，增加食品
的导电性，降低耗电量。
? 微波、液氮解冻：用喷淋液氮来消除微
波解冻过程中食品的过热现象。
? 食品冷冻保藏的基本原理
? 食品的冷却与冷藏
? 食品的冻结与冻藏
? 食品的回热与解冻
参考书目
? 食品工业制冷技术
? 食品冷冻工艺学
? 肉类食品工艺学
? 水产品冷藏加工
? 冷藏和冻藏工程技术
? 各种食品类、制冷类的期刊
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
? 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。
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
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。
第一节 食品低温保藏的基本原理
? 低温对微生物的影响
? 低温对酶活性的影响
? 低温对非酶作用的影响
概述
? 食品原料有动物性和植物性之分。
? 食品的化学成分复杂且易变。
? 食品因腐烂变质造成的损失惊人。
? 引起食品腐烂变质的三个主要因素。
一、低温对微生物的影响
? 微生物对食品的破坏作用。
? 微生物在食品中生长的主要条件：
? 液态水分
? pH值
? 营养物
? 温度
? 降温速度
微生物按生长温度分类
最低温度
℃
最适温度
℃
最高温度
℃
嗜冷
微生物
- 7 ~5 1 5 ~ 2 0 2 5 ~ 3 0
嗜温
微生物
1 0 ~ 1 5 3 0 ~ 4 0 4 0 ~ 5 0
嗜热
微生物
3 0 ~ 4 5 5 0 ~ 6 5 7 5 ~ 8 0
表 3-1,部分微生物生长和产生毒素的最低温度
生长 产毒素
肉毒杆菌 10,0 10,0
肉毒杆菌 10,0 10,0
肉毒杆菌 --- 10,0
肉毒杆菌 3,0 3,0
梭状荚膜产气杆菌 1520 ---
金黄色葡萄球菌 6,7 6,7
食物
中毒
性微
生物
沙门氏杆菌 6,7 不产外毒素
埃希氏大肠杆菌 3~ 5 不产外毒素
产气杆菌 0 不产外毒素
大肠杆菌类 3~ 5 不产外毒素
粪便
指示
剂微
生物 肠球菌 0 不产外毒素
低温对微生物的作用
? 低温可起到抑制微生物生长和促使部分
微生物死亡的作用。但在低温下，其死
亡速度比在高温下要缓慢得多。
? 一般认为，低温只是阻止微生物繁殖，
不能彻底杀死微生物，一旦温度升高，
微生物的繁殖也逐渐恢复。
降温速度对微生物的影响
? 冻结前，降温越迅速，微生物的死亡率越高；
? 冻结点以下，缓冻将导致剩余微生物的大量
死亡，而速冻对微生物的致死效果较差。
二、低温对酶活性的影响
? 酶作用的效果因原料而异
? 酶活性随温度的下降而降低
? 一般的冷藏和冻藏不能完全抑制酶的活性
三、低温对非酶因素的影响
? 各种非酶促化学反应的速度，都会因温度下
降而降低
第二节 食品的冷却
? 冷却的目的
? 冷却的方法
? 冷却过程的冷耗量
? 冷却速度与冷却时间（自学）
? 气调贮藏
一、冷却的目的
? 植物性食品的冷藏保鲜
? 肉类冻结前的预冷
? 分割肉的冷藏销售
? 水产品的冷藏保鲜
表 3 -2 鳕鱼死后僵直随温度的变化
鱼体温度 （ ℃ ） 35 15 10 5 1
僵直开始时间 3~ 10 m i n 2 h 4 h 16 h 35 h
僵直持续时间 30~ 40 m i n 10~ 24 h 36 h 48~ 60 h 72~ 96 h
? 鱼肌肉组织在自溶作用时主要的生化反应：
（ C6H10O5） n + nH2O → 2n （ C3H6O3） + 58.061 cal
肌酸 ~P + ADP → ATP + 肌酸
ATP → ADP + Pi + 7000 cal
? 这些反应产生的大量热量可使鱼体温度上
升 2~10℃, 如不及时冷却, 就会促进酶
的分解作用和微生物的繁殖 。
二、冷却的方法
? 固体物料的冷却
? 冷风冷却
? 冷水冷却
? 碎冰冷却
? 真空冷却
? 液体物料的冷却
? 其它
表 3 -3 冷却方法及其适用范围
冷却方法 肉 禽 蛋 鱼 水果 蔬菜 烹调食品
冷风冷却
冷水冷却
碎冰冷却
真空冷却
○ ○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
1、冷风冷却
? 用于果蔬类的高温库房
? 肉类的冷风冷却装置
? 隧道式冷却装置
2、冷水冷却
? 浸入式
? 喷雾式
? 淋水式
? 优缺点
3、碎冰冷却
? 特点
? 冰的种类
? 操作要点
? 适用
4、真空冷却
? 原理
? 构造示意
? 操作
? 特点
5、液体食品物料的冷却
? 特点 — 间接冷却
? 冷却介质
? 冷却器：间歇式、连续式
6、其它冷却方法
? 接触冷却
? 辐射冷却
? 低温学接触冷却
三、冷却过程的冷耗量
? 食品冷却过程中总的冷耗量, 即由制冷装置
所带走的总热负荷 QT：
QT=QF+QV
QF：冷却食品的冷耗量；
QV：其它各种冷耗量，如外界传入的热量，外界空气
进入造成的水蒸气结霜潜热，风机、泵、传送带电
机及照明灯产生的热量等。
? 食品的冷耗量,QF=QS+QL+QC+QP+QW
QS：显热；
QL：脂肪的凝固潜热；
QC：生化反应热；
QP：包装物冷耗量；
QW：水蒸气结霜潜热 ；
? 食品的显热,QS=GCO（ TI－ TF）
G：食品重量；
CO：食品的平均比热；
TI：冷却食品的初温；
TF：冷却食品的终温。
四、冷却速度与冷却时间
? 自学。
? 理论基础：传热。
? 方式：按照食品的形状和冷却装置的形式，
分别研究平板状食品、圆柱状食品和球状食
品的传热过程，从而计算食品的冷却速度和
冷却时间。
五、气调贮藏
? 发展史：参见, 冷藏和冻藏工程技术,
? 定义：食品原料在不同于周围大气（ 21% O2、
0.03% CO2）的环境中贮藏。通常与冷藏结
合使用。
? 用途：延长季节性易腐烂食品原料的贮藏期。
? 机理：采用低温和改变气体成分的技术，延
迟生鲜食品原料的自然成熟过程。
1、气调贮藏的生理基础：
? 降低呼吸强度，推迟呼吸高峰；
? 抑制乙烯的生成，延长贮藏期；
? 控制真菌的生长繁殖；
? 若氧气过少，会产生厌氧呼吸；二氧化碳过
多，会使原料中毒。
2、气调贮藏方法：
? 自然降氧法（ MA）
? 快速降氧法（ CA）
? 混合降氧法
? 包装贮藏法
自然降氧法（ Modified Atmosphere Storage）
? 果蔬原料贮藏于密封的冷藏库中，果蔬
本身的呼吸作用使库内的氧量减少，二
氧化碳量增加。
? 用吸入空气来维持一定的氧浓度。
? 用气体洗涤器来除去过多的二氧化碳。
? 碱式，让气体通过 4~5%的 NaOH；
? 水式，让气体通过低温的流动水；
? 干式，让气体通过消石灰填充柱。
快速降氧法（ Controlled Atmosphere
Storage）
? 在气体发生器中用燃烧丙烷的方法来制取低
氧高二氧化碳的气体；
? 将气体通入冷藏库中；
? 库中常保持负压。
? 待藏原料入库时，即处于最适贮藏气体氛围，
特别适用于不耐藏但经济价值高的原料，如
草莓。
吸附器 7、
10通过阀
门 6,8，
轮流工作
与再生。
丙烷通过
阀 13进入
发生器。
混合降氧法
? 先用快速降氧法将冷藏库内的氧气降低到一
定程度；
? 原料入库，利用自然降氧法使氧的含量进一
步降低。
? 既可控制易腐原料的初期快速腐烂，又降低
生产成本。
包装贮藏法
? 生理包装：将原料放进聚乙烯套袋，并密封。
利用原料的呼吸作用和气体透过袋壁的活动，
维持适宜的气体氛围。
? 硅气窗包装：用带有硅橡胶的厚质袋包装原
料，并密封。因气体的交换只通过硅窗进行，
所以改变硅窗的面积，就可以维持不同的气
体氛围。
六、冷藏中的变化及技术管理
? 由于原料性质不同，组成成分不同，冷
藏前的加工工艺不同，食品在冷藏时所
发生的变化也不尽相同。
? 除了肉类在冷藏过程中的成熟作用外，
其它所有变化均会使食品的品质下降。
? 采取一定的措施可以减缓变化速度（控
制温度和湿度，采用合适的包装，采用
冷藏结合气调储藏等）。
1、冷藏时的变化
? 水分蒸发
? 冷害
? 串味
? 生理作用
? 脂肪哈败
? 淀粉老化
? 微生物增殖
（ 1）水分蒸发
? 食品在冷却时及冷藏中，因为温湿度差而
发生表面水分蒸发。
? 水分蒸发不仅造成重量损失（俗称干耗），
而且使果蔬类食品失去新鲜饱满的外观。
? 减重达到 5%时，水果、蔬菜会出现明显的凋
萎现象。
? 肉类食品因水分蒸发而发生表面收缩硬化，
形成干燥皮膜，肉色也有变化。
? 鸡蛋因水分蒸发而造成气室增大。
水果蔬菜的水分蒸发特性
水分蒸发特性 水果蔬菜的种类
A型
(蒸发量小 )
苹果, 橘子, 柿子, 梨, 西瓜, 葡萄 (欧洲
种 ),马铃薯, 洋葱
B型
(蒸发量中等 )
白桃, 李子, 无花果, 番茄, 甜瓜, 莴苣,
萝卜
C型
(蒸发量大 )
樱桃, 杨梅, 龙须菜, 葡萄 (美国种 ),叶菜
类, 蘑菇
冷却及贮藏中食肉胴体的干耗
(θ=1℃, φ=80%~90%,ν=0.2 m/s)
时间 牛 (%) 小牛 (%) 羊 (%) 猪 (%)
12小时 2.0 2.0 2.0 1.0
24小时 2.5 2.5 2.5 2.0
36小时 3.0 3.0 3.0 2.5
48小时 3.5 3.5 3.5 3.0
8天 4.0 4.0 4.5 4.0
14天 4.5 4.6 5.0 5.0
（ 2）冷害
? 在冷藏时，果蔬的品温虽然在冻结点以上，
但当贮藏温度低于某一温度界限时，果蔬
的正常生理机能受到障碍，称为冷害。
? 冷害的各种症状见后页表。
? 虽然在外观上没有症状，但冷藏后再放至
常温中，就丧失了正常的促进成熟作用的
能力，这也是冷害的一种。
? 需要在低于界限温度的环境中放置一段时
间，才会出现冷害。
表 4-6水果蔬菜冷害的界限温度和症状
种
类
界限温
度 (℃ )
症状 种类 界限温
度 (℃ )
症状
香
蕉
11.7-13.8 果皮变黑 马铃
薯
4.4 发甜、
褐变
西
瓜
4.4 凹斑、风味异
常
番茄
(熟 )
7.2-10 软化、
腐烂
黄
瓜
7.2 凹斑、水浸状
斑点腐败
番茄
(生 )
12.3-
13.9
催熟果
颜色
茄
子
7.2 表皮变色、腐
败
不好、
腐烂
（ 3）串味
具有强烈气味的食品与其它的食品放在
一起进行冷却和贮藏，这些易挥发的气
味就会被吸附在其它的食品上。甚至存
放过有强烈气味的食品（如洋葱）的库
房中再贮藏其它的食品时，仍会有串味
现象发生。
（ 4）生化作用
? 水果、蔬菜在收获后仍是有生命的活体。
在冷藏过程中，果蔬的呼吸作用和后熟
作用仍在继续进行，机体内所含的成分
也不断发生变化。
? 淀粉、糖、酸间的比例，果胶物质的变化，
维生素 C的减少等。
? 肉类在冷藏中的成熟作用。
（ 5）脂类的变化
冷却贮藏过程中，食品中所含的油脂会发
生水解，脂肪酸氧化、聚合等复杂的变化，
使得食品的风味变差，味道恶化，出现变
色、酸败、发粘等现象。这种变化进行得
非常严重时，俗称为“油烧”。
（ 6）淀粉老化
? 普通淀粉由 20%直链淀粉和 80%支链淀粉构成，
以微晶形式存在（ ?-淀粉）。 ?-淀粉在较高温
度下，在水中溶胀形成均匀糊状溶液（ ?-淀
粉），称为 糊化 。糊化作用实质上是淀粉分子间
的氢键断开，水分子与淀粉形成氢键，形成胶体
溶液。
? 经过热加工食品中的淀粉以 ?-淀粉的形式存在。
? 在接近 0℃ 的低温范围中，糊化了的 ?-淀粉分子
又自动排列成序，形成致密的高度晶化的不溶性
淀粉分子，称为淀粉的 ?化，或淀粉的 老化 。
? 老化的淀粉不易为淀粉酶作用，所以也不易
被人体消化吸收。
? 水分含量在 30～ 60%的淀粉最容易老化，含
水量在 10%以下的干燥状态及在大量水中的
淀粉不易老化。
? 淀粉老化作用的最适温度是 2～ 4℃ 。
? 例如面包在冷却贮藏时淀粉迅速老化，松软的质
感不复存在；土豆在冷藏陈列柜中贮存时，也会
有淀粉老化现象发生。
? 当贮存温度 低于 -20℃ 或高于 60℃ 时,均不会发
生淀粉老化的现象。因为低于 -20℃ 时，淀粉分
子间的水分急速冻结，形成的冰结晶阻碍了淀粉
分子间的相互靠近而不能形成氢键。
（ 7）微生物增殖
2、冷藏技术管理
? 冷藏温度
? 冷藏间相对湿度
? 冷藏间空气流速
贮藏温度
? 冷藏温度应根据具体的原料来确定。
? 冷藏温度越接近原料的冻结温度，贮藏期
越长（香蕉、瓜类、马铃薯等在临界温度
下有冷害的除外）。
? 应严格控制冷藏室温度。温度波动会使空
气中的水分冷凝在食品表面，导致发霉。
空气相对湿度
? 若湿度过高，食品表面就会有水分冷凝，
不仅容易发霉也容易腐烂。
? 若湿度过低，则食品因水分迅速蒸发而
发生萎蔫。
? 冷藏时适宜的湿度：
? 水果,85-90%
? 蔬菜,90-95%
? 坚果,70%
? 干燥制品，＜ 50%
空气流速
? 为了保证贮藏室内温度均匀，应保持最
低速度的空气循环。
? 空气流速越大，食品水分蒸发率越高。
? 带包装的食品不受空气相对湿度和空气
流速的影响。
第三节 食品的冻结
? 冻结点与冻结率
? 冻结曲线
? 冻结时放出的热量
? 冻结速度
? 冻结时间
? 冻结方法简介
? 冻结与冻藏时的变化及技术管理
一、冻结点与冻结率
? 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。
表 3 -7,几种常见食品的冻结点
品种 冻结点
（ ℃ ）
含水率
（ % ）
品种 冻结点
（ ℃ ）
含水率
（ % ）
牛肉 -0,6~ -1,7 71,6 葡萄 -2,2 81,5
猪肉 -2,8 60 苹果 -2 87,9
鱼肉 -0,6~ -2 70~ 85 青豆 -1,1 73,4
牛奶 -0,5 88,6 橘子 -2,2 88,1
蛋白 -0,45 89 香蕉 -3,4 75,5
蛋黄 -0,65 49,5
? 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℃ 。
? 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
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
二、冻结曲线
? 冻结曲线表示了冻结过程中温度随时间
的变化。
? 过冷现象，过冷临界温度。
? 冷冻曲线的三个阶段：
? 初始阶段，从初温到冰点，
? 中间阶段，此阶段大部分水分陆续结成冰，
? 终了阶段，从大部分水结成冰到预设的冻结
终温。
上图显示冻结期间不同深度食品层温度随
时间的变化：
? 图中多条曲线表示食品不同深度处温度随冻
结时间的变化。在任一时刻食品表面的温度
始终最低，越接近中心层温度越高。显示出
在不同的深度，温度下降的速度是不同的。
? 冷冻曲线平坦段的长短与冷却介质的导热性
有关。在冷冻操作中，采用导热快的冷却介
质，可以缩短中间阶段的曲线平坦段。图中
显示在盐水中冻结曲线的平坦段要明显短于
在空气中。
三、冻结时放出的热量
? 冻结终温
? 热量的三个组成部分,
? 冷却时的热量 qc；
? 形成冰时放出的热量 qi；
? 自冰点至冻结终温时放出的热量 qe。
? 单位质量食品的总热量,q=qc+qi+qe,
G kg食品冻结时的总热量,Q=Gq，
或用焓差法表示,Q=G（ i2-i1），
i1及 i2分别为食品初始和终了状态时的焓值 。
? 在冻结过程中，若食品某一部位的温度高于
冰点，而其他部位低于冰点，则上述三部分
放出热量同时存在；若食品任何部位的温度
均处于冰点，则冻结时只有后二部分热量放
出；若食品初始温度在冰点以下，则所放出
的热量仅是第三部分。
? 冻结时三部分热量不相等，以水变为冰时放
出的热量为最大，第二部分的降热过程是制
冷机负荷最高的过程。
? 冻结时总热量的大小与食品中含水量密切有
关，含水量大的食品其总热量亦大。
四、冻结速度
? 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 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℃ 。
? 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
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
冰晶体0~ -5 ℃通
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 m i n 细胞内 杆状 5~ 20 × 20 ~ 50 0 多 I >W
10 m i n 细胞内 柱状 50 ~ 10 0 × > 100 少 I <W
90 m i n 细胞外 块粒状 50 ~ 20 0 × > 200 少 I <<W
? 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。
? 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。
五、冻结时间
设表面平坦厚度为 L的物料（图），预
冷到 0℃ 后置于介质温度为 T的环境中，其
温度降到冰点 TP时开始冻结。经时间 t后冻
结层离表面的距离为 x。又经 dt时间后冻层
向内推进 dx。对于厚度为 dx，表面积为 F
的冻层，冻结时应放出的热量 dQ为：
dQ=F.dx.?.qi
?：食品密度（ kg/m3）； qi：冻结潜热（ kJ/kg）
? 在（ TP－ T）温差作用下，经厚度 x
的冻层在 dt时间内传至冷却介质的热
量为,dQ’=KF?T.dt
式中,K=1/（ 1/?+x/?）,?T=TP－ T
? 由于 dQ=dQ’，确定边界条件后进行
积分可得平板状食品的冻结时间计
算式：
? ? ???
t iL
dxx
T
qdt
0 0
2 )1(
??
?
)
4
(
2
2
??
? LL
T
q
t i ?
?
?
式中,L,x---厚度（ m），
t---冻结时间（ h），
α---食品表面放热系数（ kJ/m2h℃ ），
λ---已冻结食品的导热系数（ kJ/mh℃ ）
同理，圆柱状及球状食品的冻结时间计算式分
别为：
)
4
(
4
2
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? dd
T
q
t i ?
?
?
)
4
(
6
2
??
? dd
T
q
t i ?
?
?
式中 d分别为圆柱及球的直径。
将上述公式引入适当的系数就能得到适用于三
种几何形状的通用计算式（式 3-1）：
式中,P和 R为被冻物的几何形状参数 。
)(
2
??
? RxPx
T
q
t i ?
?
?
上式中,P和 R为被冻物的几何形状参数：
除了上述三种形状的食品，对方块状或长
方块状食品，在使用上述方程时，用有关
手册上给出的 P,R值图或表，可以方便地
查出 P和 R值。根据 β1=b/c,β2=a/c的数据
查 P,R值。式中,a为长边,b为次长边，
c为短边。
平板状 圆柱状 球状
P 1 / 2 1 / 4 1 / 6
R 1 / 8 1 / 1 6 1 / 2 4
式（ 3-1）的局限性：
? 只考虑了形成冰时放出潜热的时间，而
未考虑从物品初温到冻结点的时间
? 计算式推导中冻结区内导热系数 ?值为常
数，实际上随着冻层温度降低，冻结水
量增加，冻层内导热系数在不断变化
? 假定传热情况在两侧温度不变的稳定条
件下进行，而实际冻结中两侧温差往往
会发生变化
为改进精度，把式 3-1中的 qi用食品初温和
终温时的焓差 ?i代替，即为国际制冷学会
推荐的冷冻时间计算公式（式 3-2）：
)(
2
??
? RxPx
T
i
t ?
?
?
?
焓差值 ?i可查有关手册 。
从上式看，对于一种确定的食品及其加工
工艺，其 ?i,γ,λ和 Tp（ ΔT=Tp-T）都可
看作常数，而 x,α和 T是可以改变的。因
此，缩短冻结时间就应从这三方面加以考
虑：
?减小食品厚度，
?增大放热系数（采用强制循环，采用
液体介质等），
?降低冷冻温度。
六、冻结方法
? 按生产过程的特性分，冻结系统可分为
批量式、半连续式和连续式三类。
? 批量式冻结器：先装载一批产品，然后
冻结一个周期，冻结完毕后，设备停止
运转并卸货。
? 半连续式冻结器：将批量式冻结器的一
个较大的批量分成几个较小的批量，在
同一个冻结器内进行相对连续的处理。
? 连续式冻结器：产品连续地或有规律间
断地通过冻结器，采用机械化而且经常
是全自动化的系统。
? 有规律间断与半连续式的区别在于：一
次装运产品的数量（有规律间断时是一
袋、一纸盒或一盘，半连续式则是含许
多袋、盘、纸盒的一辆车或一个货架），
装货与等待的时间（有规律间断往往只
有几秒钟，不影响流水线的运行，而半
连续式则需要较长的时间，形成明显的
中断）。
? 按从产品中取出热量的方式，冻结方式
可分为吹风冻结、表面接触冻结和低温
冻结这三种基本类型，以及它们的组合
方式（如先经过低温处理，然后经机械
制冷装置完成冻结过程）。
1、吹风冻结
吹风式冻结装置用空气作为传热介质。早期
的吹风式冻结装置是一个带有冷风机及制冷
系统的冷库。通过对气流控制技术和产品传
送技术的不断改进，现在有了各种水平的冻
结设备。可分为批量式（冷库，固定的吹风
隧道，带推车的吹风隧道）和连续式（直线
式、螺旋式和流化床式冻结器）
1）冷库
2）固定的吹风隧道
3）带推车的吹风隧道
4）直线式冻结器
5）螺旋式冻结器
1、转筒； 2、螺旋输送带； 3、风机； 4、制冷盘管。
6）流化床冻结器
2、金属表面接触冻结
? 产品与金属表面接触进行热交换，金属
表面则由制冷剂的蒸发或载冷剂的吸热
来进行冷却。冻结方式与吹风冻结相比
有两个优点：传热效果好；不需配置风
机。但这种方式不适用于不规则形状产
品的冻结。按照结构形式，金属表面接
触冻结装置可分为三种主要类型：带式，
板式和筒式。
1）钢带冻结器：适用于未包装的鱼片、咖
啡提取物、熟土豆泥、汉堡牛排、各种
调味汁和蔬菜泥。因为产品只是一面接
触金属表面，食品层应当薄一些，常控
制在 20~25 mm。喷淋盐水（氯化钙或丙
二醇）的温度通常为 -35~-40℃,冻结时间
约为 30 min。
钢带冻结器的主要优点：连续运行；
便于清洗和保持卫生；能分段控制温度
（如对于咖啡提取物）；干耗较少。
2）平板冻结器：广泛用于形状为扁平状且
厚度也有限制的小包装水产品和肉类制品。
3）圆筒冻结器：通常用于冻结液体食品，
产品在圆筒的内表面或外表面冻结，并被
连续地刮除，因而具有强烈的热交换和很
高的冻结速度。
3、低温冻结
? 低温冻结采用液氮或液态二氧化碳作为制冷
剂，常用于,1）小批量生产,2）新产品开
发,3）季节性生产，和 4）临时的超负荷状
况。相对较低的温度可以使产品快速冻结，
对保证产品质量和降低干耗都是十分有利的；
但设备投资和运行费用较高。低温冻结设备
则可以是箱式，直线式，螺旋式或浸液式。
液氮冻结器：通常为直线型,-195℃ 的
液氮在产品出口端直接接触产品，产生
的低温蒸汽向物料进口端流动，变暖的
气体（约 -45℃ ）排放到大气中。
液体二氧化碳冻结器：与液氮冻结器基
本相仿，但二氧化碳的沸点为 -79℃,如
果直接排放，运行成本比液氮冻结器更
大，因此也有可回收二氧化碳的装置。
七、冻结与冻藏中的变化及技术管理
? 冻结时，因为冰晶体的形成，食品的物理
性质发生了变化，并进而影响到食品的其
它性质。
? 因为冻藏的时间长，其间发生的一系列变
化会显著影响到食品的品质。
1、冻结与冻藏中的变化
? 体积膨胀，内压增加
? 比热下降
? 导热系数增大
? 溶质重新分布
? 溶液浓缩
? 冰晶体成长
? 滴落液
? 干耗
? 脂肪氧化
? 变色
（ 1）体积膨胀与内压增加
? 4.4℃ 时，水的密度 γ=1 g/ml； 0℃ 时，水的
密度 γ= 0.9999 g /ml，冰的密度 γ=0.9168
g/ml。即 0℃ 时冰比水的体积增加约 9%。
? 冰的温度每下降 1℃,其体积约收缩
0.01~0.005%。
? 膨胀比收缩大得多，故水分含量越多，食品
冻结时体积膨胀越明显。
? 当食品外层承受不了冻结膨胀压时，便通过破裂
的方式来释放，造成食品的龟裂现象。一般认为
食品厚度大、含水率高和表面温度下降极快时易
产生龟裂。
? 结晶后体积的膨胀使液相中溶解的气体从液体中
分离出来，加剧了体积膨胀现象，亦加大了食品
内部压力。
?冻结时表面水分首先成冰，然后冰层逐渐向内
部延伸。当内部水分因冻结而膨胀时受到外部冻
结层的阻碍，就产生内压，又称为冻结膨胀压。
根据理论计算，冻结膨胀压可达到 8.5 MPa。
（ 2）比热下降
? 水和冰的比热分别为 4.2 kJ/kg.℃ 和 2.1
kJ/kg.℃,即冰的比热仅是水的 1/2。
? 食品的比热随含水量而异，含水量多的
食品比热大，含脂量多则比热小。
? 食品比热的近似计算式：
在冰点以上时, c=w+0.2b；
冰点以下时, c’ =0.5w +0.2b。
式中, w为食品含水率 （ %） ；
b为食品固形物含量 （ %） 。
表 3 - 5 常见食品的比热
比热 （ kJ /kg, ℃）食品种类 含水率
（ % ） 冷却状态 冻结状态
肉 （多脂） 50 2.51 1.46
肉 （少脂） 70~76 3.18 1.71
鱼 （多脂） 60 2.84 1.59
鱼 （少脂） 75~80 3.34 1.80
鸡 （多脂） 60 2.84 1.59
鸡 （少脂） 70 3.18 1.71
鸡蛋 70 3.18 1.71
牛奶 87~88 3.93 2.51
稀奶油 75 3.55 2.09
黄油 10~16 2.68 1.25
水果蔬菜 75~90 3.34~3.76 1.67~2.09
（ 3）导热系数增大
? 水为 2.1 kJ/m.h.℃,冰为 8.4 kJ/m.h.℃,
冰的导热系数是水的 4倍。在冷冻时冰层
向内部逐渐推进，使导热系数提高，从
而加快了冷冻过程。
? 导热系数还受到其它成分，尤其是含脂
量的影响，因脂肪是热的不良导体，含
脂量大时食品的导热系数就小。
? 导热系数还受食品构型的影响，当热流
方向与肌纤维平行时大，垂直时则小。
表 3 -6 几种动物性食品在冰点以上的导热系数
食品种类 ? ( k J / m.h,℃ ) 食品种类 ? ( k J / m.h,℃ )
猪肉
牛肉
猪油
牛油
1.81
2.01
0.64
0.63
鸡
鱼
鸡蛋液
1.48
1.38
1.05
（ 4）溶质重新分布
? 食品冻结时，理论上只是纯溶剂冻结成冰
晶体，冻结层附近溶质的浓度相应提高，
从而在尚未冻结的溶液内产生了浓度差和
渗透压差，并使溶质向溶液中部位移。
? 冻结界面位移速度越快，溶质分布越均匀，
然而在冻结推动扩散的情况下，即使冻结
层分界面高速位移，也难于促使冻结溶液
内溶质达到完全均匀分布的境地。而缓慢
的位移也很难使最初形成的冰晶体内达到
完全脱盐的程度 —— 这就是果汁冷冻浓缩
过程中果汁损耗量比较大的原因。
（ 5）液体浓缩
? 溶质结晶析出，如冰淇淋中乳糖因浓度增
加而结晶，产品具有沙砾感
? 蛋白质在高浓度的溶液中因盐析而变性
? 酸性溶液的 pH值因浓缩而下降到蛋白质的
等电点以下，导致蛋白质凝固
? 改变胶体悬浮液中阴、阳离子的平衡，从
而破坏胶体体系
? 气体因浓缩而过饱和，并从溶液中逸出
? 引起组织脱水，解冻后水分难以全部恢复，
组织也难以恢复原有的饱满度
（ 6）冰晶体成长
? 经冻结后，食品内部的冰晶体大小并不均匀
一致。在冻藏过程中，细微的冰晶体逐渐减
小、消失，而大冰晶体逐渐长得更大，食品
中冰晶体的数目也大为减少，这种现象称为
冰晶体成长。
? 冰晶体成长给食品的品质带来很大的影响。
? 果蔬肉类的组织细胞受到机械损伤，蛋白质变
性，解冻后汁液流失增加，造成食品风味和营
养价值的下降。
? 冰淇淋，冷冻面团等制品质构的严重劣化。
（ 7）滴落液（ drip）
? 动物性食品经冷冻 /解冻后，不能被肌肉组
织重新吸收回到原来状态而流失的水。
? 滴落液造成水分和营养成分的损失。
? 原因：冻结对组织细胞的损伤。
? 影响滴落液量的因素：
? 含水量，
? 新鲜度，
? 处理过程，
? 切分程度。
（ 8）干耗
? 在冷却、冻结和冷冻贮藏过程中因温差引
起食品表面的水分蒸发而产生的重量损失。
? 干耗量与制冷装置的性能有密切的关系，
性能优良的仅有 0.5~1 %，而性能不佳的
装置干耗可达 5~7 %。
? 干耗可造成很大的经济损失，如按出肉率
40 kg/头,250工作日 /年计，日处理 2000
头猪的肉联厂，干耗以 3 %计算，年损失
肉重量达 600 T，相当于 15000头猪。
（ 9）脂肪氧化
? 含较多不饱和脂肪酸的脂肪组织在空气
中易被氧化。
? 水产类最不稳定，禽类次之，畜类最稳定。
畜类中，猪脂肪最不稳定。
? 氧化变质的最初表现是产生不正常的气
味，表面出现黄色斑点；随着氧化的继
续，脂肪整体发黄，发出强烈的酸味，
并可能产生有毒物质（丙二醛）。
（ 10）变色
? 脂肪组织因氧化而黄变
? 肉类因肌红蛋白的氧化而褐变
? 果蔬的酶促褐变
? 虾的酪氨酸氧化黑变
? 红色鱼皮因类胡萝卜素氧化而褪色
2、冻藏技术管理
? 冻藏温度（正确选择、恒定）
? 冻藏间相对湿度（ 95%）
? 冻藏间空气流速（自然循环）
? 堆垛密度（越紧密越好）
? 包装或保护层（涂冰）
? 减少人员出入和电灯开启
? 用臭氧消除库内异味（ 2~6 mg/m3）
第四节 食品的回热与解冻
? 回热：冷藏食品的温度回升至常温的过程，
是冷却的逆过程。
? 解冻：冻结食品的温度回升至冻结点以上的
过程，是冻结的逆过程。
一、回热
? 回热的目的：防止食品在出库后因为表
面水分凝结而遭受污染及变质。
? 回热处理时的控制原则：与食品表面接
触的空气的露点应始终低于食品表面温
度。回热空气应连续或分阶段进行除湿
和加热（参见 P.174图）。
? 回热处理的空气相对湿度不能低，以尽
可能减少回热时食品的干耗。
? 小批量且立即要处理的物料可不用回热。
二、解冻
? 冻制食品的解冻就是使食品内冰晶体状
态的水分转化为液态，同时恢复食品原
有状态和特性的工艺过程。
? 解冻时必须尽最大努力保存加工时必要
的品质，使品质的变化或数量上的损耗
都减少到最小的程度。
? 食品的质地、稠度、色泽以及汁液流失
为食品解冻中最常出现的质量问题。
解冻温度曲线
? 解冻曲线与冻结曲线呈大致对称的形状。
? 由于冰的导热系数远大于水的导热系数，随
着解冻过程的进行，向深层传热的速度越来
越慢，解冻速度也随之减慢。
? 与冻结过程相类似,-5~-1℃ 是冰晶最大融解
带，也应尽快通过，以免食品品质的过度下
降。
? 解冻介质的温度不宜太高，一般不超过
10~15 ℃ 。
各
种
解
冻
方
法
1、空气解冻
? 由空气将热量传给冻品，使冻品升温、解冻。
? 间歇式解冻：冷却器和加温器可以调节温度，
有加湿器调节湿度，采用风速为 1 m/s、温度为
0~-5 ℃ 的加湿空气，解冻时间约 14~15 h。
? 连续式解冻：有调温调湿装置，解冻量达 1 t/h；
设备占地面积大。
? 加压解冻：通入压力为 (2~3)× 105 Pa、温度为
15~20 ℃ 的空气，因为压力升高，食品的冻结
点降低，缩短了解冻时间，食品质量较好。
? 气液接触式：经过处理的洁净低温高湿空气与
冻品接触后，水蒸气即在表面凝结成水，放出
潜热使冻品解冻。无表面干燥或失重。
2、水解冻：
? 水的传热系数大，在水中可缩短解冻时间。
水解冻适用于带皮或有薄膜包装的食品。
? 静水解冻：解冻终温较低。
? 流水解冻：水流定时换向流动。
? 喷淋水解冻：卫生质量较好。
? 盐水解冻：盐水浓度 2~3%，可防止某些海鱼的
鱼皮褪色。
? 碎冰解冻：用于大型鱼类，防止已解冻部分腐
败变质。
? 水蒸气解冻：用减压控制水在 15~20沸腾，水蒸
气在温度更低的冻品表面冷凝并放出热量。
3、接触式解冻
? 装置与平板食冻结装置相似，板间放置冻品，
油压系统控制板间距，板内通入 20~40℃ 的
流动水。间歇式操作，费时费工；但能耗低，
设备费用低。
4、内部加热式解冻
? 电阻解冻：利用食品具有的导电性，通
过 50~60Hz的交流电，产生热能 Q=I2R。
适用于薄层、内实的食品。
? 高频解冻：利用 50MHz电流的电磁场极
性的高速变化，驱动食品内的极性分子
作高速运动，产生热量，用于解冻。
? 微波解冻：机理同高频解冻，使用的电
流中心频率为 915MHz和 2450MHz。
5、组合式解冻
? 以电解冻为核心，再结合空气或水解冻。
? 微波、空气解冻：在微波解冻装置中加
上冷风装置，可防止微波所产生的局部
过热现象。
? 水、电阻解冻：先用水解冻，增加食品
的导电性，降低耗电量。
? 微波、液氮解冻：用喷淋液氮来消除微
波解冻过程中食品的过热现象。
