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第六章食品冻结与冻藏

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第六章食品冻结与冻藏

摘要：食品冻结与冻藏技术在食品工业中扮演着至关重要的角色。本文首先对食品冻结与冻藏的基本原理进行了阐述，包括冻结过程中的热量传递、相变和结构变化等。接着，详细介绍了不同类型的冻结方法，如空气冻结、液氮冻结和真空冻结等，并分析了它们的优缺点。此外，对冻藏过程中的食品安全问题进行了探讨，包括微生物的生长、酶活性变化和冻藏食品的感官品质变化等。最后，提出了食品冻结与冻藏技术在实际应用中的改进措施，以期为食品工业提供有益的参考。

随着人们生活水平的提高，食品安全问题日益受到关注。食品冻结与冻藏技术作为一种有效的食品保藏方法，在食品工业中得到了广泛应用。然而，食品在冻结与冻藏过程中容易出现品质下降、微生物污染等问题，因此，深入研究食品冻结与冻藏技术对于保障食品安全具有重要意义。本文旨在对食品冻结与冻藏技术进行综述，分析其原理、方法、食品安全问题及改进措施，以期为食品工业提供有益的参考。

一、食品冻结与冻藏的基本原理

1.冻结过程中的热量传递

(1)在食品冻结过程中，热量传递是一个关键环节，它影响着冻结速率、冻品品质以及冻结效率。热量传递主要通过三种方式进行：传导、对流和辐射。传导是热量通过食品内部的分子振动和旋转传递的过程，它主要发生在食品内部，对于冻结速率有重要影响。对流是在食品表面与周围介质（如空气或冷却剂）之间发生的热量交换，它受到流体运动的影响，对流强度越高，冻结速率越快。辐射是通过电磁波形式传递热量，虽然其在冻结过程中的作用相对较小，但在真空冻结等特定条件下，辐射成为热量传递的重要途径。

(2)冻结过程中，热量的传递速率受到多种因素的影响。首先，食品的物理性质如导热系数、比热容等直接影响热量的传导速率。其次，食品的初始温度、冻结速率、冷却剂温度等因素都会对对流和辐射的热量传递产生显著影响。例如，食品初始温度较高时，热量传递速率加快；而冷却剂温度较低，则有助于提高冻结效率。此外，食品的形状、尺寸和表面状况也会影响热量的传递，如食品表面粗糙度增加，可以增强对流和辐射的热量传递。

(3)在实际操作中，为了优化热量传递效率，常常采取以下措施：合理设计冻结装置，如采用多孔材料制作的冻结板，增加热交换面积；优化冷却剂的流动，如使用循环冷却系统，保证冷却剂在整个冻结过程中的温度均匀；控制食品的装载量，避免食品堆积过厚，影响热量传递。此外，通过研究食品冻结过程中的热量传递规律，可以为食品工业提供科学依据，指导生产实践，从而提高食品冻结与冻藏的质量和效率。

2.冻结过程中的相变

(1)冻结过程中的相变是食品从液态转变为固态的关键步骤，这一过程伴随着大量热量的释放。在食品冻结过程中，水分是主要的相变物质，其相变过程包括冰晶的形成和生长。冰晶的形成是一个放热过程，水分子在低温下从液态转变为固态，释放出潜热。这一相变过程在食品内部形成冰晶，冰晶的形态、大小和分布对食品的冻结速率、质地和最终品质有着重要影响。冰晶的形成速率和形态取决于食品的初始温度、冻结速率和冷却剂温度等因素。

(2)冰晶的生长是一个复杂的过程，它受到食品内部温度梯度、水分分布和食品结构等因素的影响。在冻结初期，冰晶以树枝状结构迅速生长，随着冻结的进行，冰晶逐渐长大，形成较大的晶粒。冰晶的形态和大小对食品的质地有着显著影响。过小的冰晶会导致食品质地过硬，而过大的冰晶则可能造成食品内部结构破坏，影响食品的口感和质地。因此，控制冰晶的生长是食品冻结过程中至关重要的环节。通过优化冻结条件，如降低冷却剂温度、控制冻结速率等，可以有效调节冰晶的生长，从而改善食品的冻结品质。

(3)冻结过程中的相变还涉及到食品中其他成分的行为，如蛋白质、脂肪和碳水化合物等。这些成分在冻结过程中会发生相变、结构变化和迁移等现象，这些变化对食品的质地、风味和营养品质都有重要影响。例如，蛋白质在冻结过程中会发生变性，导致食品质地变硬；脂肪在低温下可能会发生结晶，影响食品的口感。因此，在食品冻结过程中，需要综合考虑食品中各成分的相变行为，采取适当的措施，如优化冻结工艺、控制冻结速率等，以最大限度地保持食品的原始品质。此外，研究食品冻结过程中的相变规律，对于开发新型食品加工技术和改善食品保藏方法具有重要意义。

3.冻结过程中的结构变化

(1)冻结过程中的结构变化是食品从液态转变为固态时，其内部结构发生的一系列复杂变化。这些变化包括细胞结构破坏、蛋白质变性、脂肪结晶和水分迁移等。例如，在冻结牛肉时，细胞结构在低温下会逐渐破坏，导致肉汁释放，从而影响肉的质地和风味。据研究，牛肉在-18°C冻结