第三章 食品冷冻新技术

03制冷与食品冷冻技术制冷与食品冷冻技术在食品工程中具有重要的作用，可以有效地延长食品的保鲜期，降低食品的温度，减缓食品品质的变化，并保持食品的营养价值。

本文将介绍制冷与食品冷冻技术的原理以及其在食品工程中的应用。

制冷技术的原理主要是利用物质的相变过程来吸取热量并实现降温。

制冷剂通过蒸发和冷凝的循环过程，将热量从一个地方传递到另一个地方，从而实现温度的降低。

制冷剂在蒸发过程中从低温的状态转变为高温状态，吸收周围环境的热量；而在冷凝过程中从高温状态转变为低温状态，释放出热量。

这个循环过程可以不断地重复，从而使得温度持续降低。

制冷技术在食品工程中的应用广泛，其中最常见的是冷冻技术。

冻结是一种通过降低食品温度将水分转变为固态的过程。

通过冷冻，食品中的水分形成冰晶，从而实现食品的冷藏和保鲜效果。

冷冻可以有效地延缓食品的微生物和酶的活动，从而减缓食品的品质变化。

同时，冷冻还可以减少食品中的微生物和酶的活性，降低食品的酸败和变质的速度。

冷冻还能够保持食品的营养价值，减少营养损失。

冷冻技术在食品工程中的应用可以分为冷冻保鲜、冷冻加工和冷冻储存等方面。

冷冻保鲜是指将新鲜的食材通过冷冻技术降低温度，从而延长其保鲜期。

冷冻可以使食材中的微生物和酶的活动减慢，减少营养损失，保持食材的新鲜度和口感。

冷冻加工是指在食品加工过程中对食材进行冷冻处理，以便更好地保持食材的品质。

例如，在肉类加工中，将肉通过冷冻处理可以使肉中的水分转变为冰晶，从而增加肉的持水性和口感。

冷冻储存是指在食品工程中利用冷冻技术将食品储存起来。

冷冻储存可以延长食品的保质期，降低食品的温度，减缓食品品质的变化，并保持食品的营养价值。

在冷冻储存过程中，除了温度要保持在适宜的范围内外，还必须保证食品密封和避免冻结过程中的结冰。

总结起来，制冷与食品冷冻技术在食品工程中起着至关重要的作用。

它可以通过降低食品温度来延长食品的保鲜期，减少微生物和酶的活动，降低食品的酸败和变质的速度。

食品科学与技术中的新型食品加工技术第一章：传统食品加工技术的局限性与需求传统食品加工技术是人类在长期的食品生产与消费过程中形成的一套成熟而有效的方法。

然而，随着社会的进步和科技的发展，传统食品加工技术在一些方面已经显现出局限性，无法满足现代人们对食品的多样性、营养性和安全性的需求。

首先，传统食品加工技术在加工过程中可能破坏食物的营养成分。

例如，高温烹饪或加热过程中，食物中的维生素和蛋白质容易被破坏，从而降低食品的营养价值。

其次，传统食品加工技术在保存食物过程中存在一定的风险。

例如，传统的腌制和储存方法可能导致食品受到细菌、真菌或其他有害微生物的污染，从而引发食物中毒等问题。

另外，传统食品加工技术无法满足人们对食品的个性化需求。

现代人们对食品的要求已经不再满足于简单的饮食需求，还追求个性化、多样化和方便性。

因此，需要新型的食品加工技术来满足这些需求。

第二章：新型食品加工技术的发展与应用新型食品加工技术的发展为解决传统食品加工技术所存在的问题提供了可能。

新技术不仅可以提高食品的营养价值和安全性，还可以增加食品的个性化和多样性。

1. 高压处理技术高压处理技术是一种将食品置于高压环境下进行处理的方法。

在高压下，微生物、酶和细胞结构会发生变化，从而改变食品的性质。

高压处理技术可以有效杀灭食品中的细菌和其他有害微生物，延长食品的保质期，同时又能保持食品的营养成分。

2. 超临界流体提取技术超临界流体提取技术是一种利用物质在超临界状态下的特性进行提取的方法。

在超临界状态下，流体的密度和溶解力都会发生变化，从而提取物质变得更加容易。

这种技术可以用于提取食品中的活性物质，如香料、色素和营养成分，从而增加食品的营养价值和口感。

3. 冷冻干燥技术冷冻干燥技术是一种将食物冷冻并在真空环境中挥发水分的方法。

在这个过程中，食物的水含量会减少，同时保持其营养成分和风味。

这种技术可以用于制作冻干食品，如蔬菜粉、水果干等，方便保存和携带。

食品科技冷冻是一种利用接近或低于冰点的温度处理食品，以达到改善其加工或保藏特性的食品加工方法。

食品冷冻历史悠久，最早可追溯至史前时期，人们在那时就已经开始利用山洞、泉水以及天然冰对食物进行冷冻处理。

而现代食品冷冻技术则最早出现在19世纪后半叶的美国，机械制冷系统的迅速发展，使冷冻食品的产业化、现代化成为可能[1-2]。

根据处理采用的温度不同，食品冷冻技术可以分为食品冷却技术和食品冻结技术两类，其中食品冷却技术所采用的温度在食品的冰点以上，而食品冻结技术的温度则在食品的冰点以下。

这两种方法的处理温度虽然不同，但是其处理过程均为降低温度至适宜水平后再长期保持。

由于处理过程中，待处理的食品处在低温条件下，其中催化生化反应的酶的活性下降，水的流动性、溶解性减弱，致使食品中发生的各类生化反应速率减慢，并使大部分微生物的生长受到抑制。

此外，冻结过程中产生的冰晶还会改变食品原有的组织结构，同时进一步抑制微生物的生长。

因此，对食品进行冷冻处理可以达到延长食品保藏期、改变其加工特性的目的。

在食品工业中，常见的食品冷冻方法有：间接接触冷冻法、鼓风冷冻法以及浸渍冷冻法等[3]。

这些方法均是通过食品直接与低温介质接触而发生热交换，导致食品的温度降低至所设定的温度，从而实现对食品的冷冻处理，具有设备结构简单、操作简便等优点。

然而，这些冷冻方法大多具有耗费时间长，冻结时产生的冰晶大小不易控制以及得到的冷冻食品中的冰晶的体积过大等不足，因而无法适用于某些组织结构较为脆弱的食品的冷冻。

近几年，为解决食品冷冻过程中冰晶体积过大、能耗较高等问题，人们进行了深入研究，提出了超声波辅助浸渍冷冻法、食品减压冷冻技术以及冰核细菌冷冻技术等一系列新兴的冷冻技术，并在实践中取得了较为良好的成果。

1 食品冷冻新技术原理及应用1.1 超声辅助浸渍冷冻技术直接浸渍冷冻技术是一种在低温条件下将食品或食品原料浸没于以丙二醇、乙醇、食盐以及水为主要成分的载冷剂中，通过食品与载冷剂的热量传递以及食品内部的游离水分与载冷剂中所含溶质间的相互迁移，达到降低食品表面及内部温度的目的的冷冻技术[4]。

第3章 食品冷冻技术3.1 主要公式3.1.1 制冷技术1) 制冷系数制冷系数是评价某具体制冷循环的一项经济性指标,对制冷机而言，它表示制冷循环中的制冷量Q 与该循环所需消耗的功率P 之比，理论推导逆卡诺循环的制冷系数为,NC N T T T −=ε (3-1) 式中，T C －高温热源温度；T N －低温热源温度。

2) 单位制冷量单位质量或单位容积制冷剂在蒸发器中所吸收的热量称为单位制冷量。

以单位质量计者，为单位质量制冷量q。

；以单位容积（按压缩机吸入状态计）计者，为单位容积制冷量q V 。

q。

= h 1-h 4 (J/kg) (3-2) 设制冷剂在吸入压力下的比容为v 0，则单位容积制冷量q v 为：04100V h h V q q v −== (J/m 3) (3-3)3) 制冷剂循环量即单位时间在制冷机中循环的制冷剂流量。

循环量也有以质量表示和容积表示的两种。

以质量表示的循环量G 为： 41000h h Q q Q G −== (kg/s) (3-4)以容积表示的循环量V 为： v v q Q q V Q Gv v ===0000 (m 3/s) (3-5)4) 压缩机所消耗的功率(12h h G w G N t t )−=•= (w) (3-6) 式中，w t －压缩机的单位质量理论压缩功率；－进出压缩机制冷剂的焓； 21,h h G－循环量。

理论（绝热）功率与指示功率之比称为指示（绝热指示）效率ηai ，故有：ai t i N N η= (3-7)指示效率可用下式计算：0bT w ai +λ=η (3-8)式中λW 是考虑到蒸汽与缸壁、活塞和汽阀的热交换影响的预热系数，可按下列经验公式计算，中、小型卧式压缩机2233273T T k w ++=λ (3-9)大型卧式压缩机 k w T T ++=λ2992730 (3-10)立式压缩机 30233273T T w ++=λ (3-11)其中，T O 、T k 、T 2分别为蒸发温度、冷凝温度、排气温度（℃）。

食品冷冻冷藏新技术综述摘要：本文简要介绍了食品冷冻加工过程和食品冷冻贮藏中的几项新技术,包括抗冻蛋白,冰核细菌,超声波冷冻,高压冷冻,冰温技术等新技术的特点及研究进展情况,以期为食品的冷冻冷藏技术的进一步发展提供可靠的依据。

关键词：冷冻冷藏冰核细菌冷冻蛋白超声波冷冻高压冰温技术1 前言冷冻贮藏对食品保藏和运输具有重要意义, 冷冻食品加工行业发展势头良好, 与食品冷冻冷藏相关的技术也有长足的进展，冷冻加工能减缓食品劣变及病原体微生物的生长, 降低绝大多数生化反应速度, 在各种食品加工手段中具有高度的安全性。

用冷冻贮藏的方法保藏和运输易腐食品具有重要的意义, 在食品工业中应用十分广泛。

2冰核细菌和生物冷冻蛋白技术生物冷冻蛋白单体加速冰核形成的能力 ( 冰核活性) 低, 当其形成多聚体后, 则具有很强的冰核活性, 这种蛋白多聚体可以作为水分子冷冻结晶的模板, 在略低于 0℃的较高冷冻温度下诱发和加速水的冷冻过程。

能产生这种生物冷冻蛋白的细菌被称为冰核细菌, 冰核活性菌(简称INA细菌)是一类附着于植物表面(尤其是叶表面)、具有在较高温度(-2℃~5℃)条件下诱发植物体内水分产生冰核而引起霜冻的细菌。

常见的冰核细菌包括丁香假单孢菌属(Pseudomonas)、欧文氏菌属(Erwinia)、黄单胞菌属(Xanthomonas)[1]。

食品冷冻中抗冻蛋白可以改善冰冻食品的品质,例如冻藏牛奶和肉类[2];在医学上它可以提供人类器官移植时的冰冻保护、用于癌症的冰冻手术以及其在农业、水产养殖业等的多方面应用。

尽管抗冻蛋白AFP己有商品销售,但是其价格昂贵,目前仅仅适用于科研及特殊用途。

冰核活性菌目前应用的领域有:(1)食品冻结干燥:冻结干燥是把原料冻结后放在真空室内使冰晶升华的一种加工方法。

食品中的水分通常要过冷到相当低的温度才冻结,而添加了灭活的冰核活性菌后,不需要过冷,在较高的温度下即可进行冻结,不仅降低了能量消耗成本,并可产生微细冰晶。

冷冻存储和处理的新技术近年来，随着科技的不断进步，人们对于冷冻技术也有了更深入的了解和应用。

冷冻技术可以帮助保持产品的新鲜度、质量和营养成分，也可以延长产品的保质期。

此外，冷冻技术还有许多其他的应用，比如医学、研究和开发等领域。

下面将逐一介绍这些冷冻存储和处理的新技术。

一、真空冷冻技术在真空冷冻技术中，食品被低温处理和真空包装的同时，在真空环境下进行冷冻。

这种技术可以保证食品表面的水分减少，从而防止冰晶的形成。

冷冻的时候，真空包装可以帮助减少空气中的氧气，这种氧气会使食品腐败、变味或失去颜色。

真空冷冻技术可以保持食品的营养价值和口感特点，并且可以延长食品的保质期，同时也适用于药品、化学品等其他领域。

二、快速冷冻技术快速冷冻技术是一种在极短时间内将食品从常温冷却到非常低的温度的技术。

快速冷冻技术可以避免冰晶的形成，这种冰晶会在冷却时破坏食品的结构，并损害食品中的营养物质。

快速冷冻技术可以阻止冰晶的形成，从而保持食品的质量和新鲜度。

快速冷冻技术主要应用于海产品、家禽、家畜和水果等农产品。

三、超声波冷冻技术超声波冷冻技术是一种利用超声波将水分子分离的方法，从而减少水分子形成的冰晶。

超声波冷冻技术可以让食品快速冷冻，并可以避免在冷冻过程中发生结冰和晶体的形成。

超声波冷冻技术可以保持食品的新鲜度和品质，同时还可以提高食品的颜色、口感和质量。

这种技术可以用于肉类、水果、海鲜、冷冻饮料和糕点等食品加工领域。

四、低温果蔬处理技术低温果蔬处理技术是一种通过冷冻和真空干燥等技术实现水果和蔬菜营养物质保存的方法。

这种技术可以让水果和蔬菜在保存期间保持原有的色、香、味和营养成分，也可以防止水分的流失和氧化。

低温果蔬处理技术可以广泛应用于蔬菜、水果和奶制品等食品加工领域，同时也用于制药、彩色素和工业材料等其他领域。

总之，随着科技的不断进步，冷冻技术也在不断发展。

各种新技术的出现，使得人们在食品加工、营养保存、材料开发等方面取得了更好的成果。

食品工程中的冷冻技术改进与创新冷冻技术在食品工程领域中起着至关重要的作用。

通过冷冻，食品的新鲜度可以被延长，品质得以保持，同时还可以延缓食品的腐败过程。

冷冻技术的改进与创新，为食品工程带来了许多新的发展机遇和挑战。

一、改进食品保鲜的传统冷冻技术冷冻技术的传统方法是通过降低食品温度来降低微生物活动、酶催化反应和化学反应的速率，从而实现食品长时间保存的目标。

然而，传统冷冻技术也存在一些缺陷，比如食品冻结过程中的细胞破坏和组织失水等问题。

为了克服这些问题，改进的冷冻技术被引入到食品工程中。

二、新型冷冻技术的引入微波冷冻技术是近年来引入食品工程领域的一项创新技术。

它通过利用微波加热食品内部的水分子，迅速提高食品的温度并达到冷冻的目的。

相比传统冷冻技术，微波冷冻技术能够更快速地将食品内部温度降至冰点以下，从而大大减少了食品质量的损失。

此外，也有研究表明，微波冷冻技术还能够改善食品的纹理和口感。

三、冷冻技术与营养价值的平衡在冷冻技术的改进与创新中，需要平衡食品的营养价值与品质保持之间的关系。

冷冻食品通常要面临着营养流失的问题，因为冷冻过程中细胞膜的破裂会导致营养物质的流失。

因此，在冷冻技术中，需要采取一些措施来减少营养损失。

例如，利用高压处理或加入保护剂等方法来保护食品的营养成分。

四、冷冻技术与食品安全的挑战随着对食品安全的要求越来越高，冷冻技术也面临着新的挑战。

一方面，冷冻技术可以降低食品中的微生物数量，从而达到一定的杀菌效果。

但另一方面，冷冻过程中也可能导致微生物的休眠，而不是直接杀灭它们。

因此，冷冻食品在解冻后可能会出现微生物再生的问题，这对食品安全构成了一定的威胁。

面对这一挑战，食品工程师需要运用新的技术手段，如紫外线辐射或高压处理等来杀灭微生物，确保食品安全。

五、冷冻技术的环境影响与节能除了对食品质量和安全有影响外，冷冻技术还需要考虑其对环境的影响。

冷冻技术的大规模应用会消耗大量能源，从而对环境造成一定的负担。