食品技术原理1幻灯片.ppt
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1、食品技术原理1第1页,共75页,编辑于2022年,星期三一一.食品冷冻的目的食品冷冻的目的 1.主要目的主要目的 降低食品温度抑制微生物的生长繁殖和食降低食品温度抑制微生物的生长繁殖和食品中酶的活性,减缓非酶因素引起的化学反应品中酶的活性,减缓非酶因素引起的化学反应速率,达到延长食品保藏期的目的。速率,达到延长食品保藏期的目的。2.其他目的其他目的 (1)使食品加工处理比较方便使食品加工处理比较方便;(2)改善食品的性状,提高食品的价值改善食品的性状,提高食品的价值;(3)使食品原有的主要物理性状发生改变,使食品原有的主要物理性状发生改变,成为一种新的产品。成为一种新的产品。第2页,共75页,
2、编辑于2022年,星期三二二.食品冷冻的温度范围食品冷冻的温度范围 食品的低温保藏食品的低温保藏 冷却贮藏冷却贮藏(有生命食品有生命食品)215 短期短期 冻结贮藏冻结贮藏(无生命食品无生命食品)1230 长期长期 1.过冷现象:生物体的温度由冰点下降至形过冷现象:生物体的温度由冰点下降至形成冰结晶的临界温度而尚不冻结的现象。成冰结晶的临界温度而尚不冻结的现象。2.低熔共晶点低熔共晶点(低共熔点低共熔点):在降温过程中,:在降温过程中,食品的组织内的溶液浓度的增加到一定程度后食品的组织内的溶液浓度的增加到一定程度后不再改变不再改变(即不再有冰结晶析出即不再有冰结晶析出),水和它所溶,水和它所溶
3、解的盐类共同结晶,并冻结成固体时的温度。解的盐类共同结晶,并冻结成固体时的温度。第3页,共75页,编辑于2022年,星期三3.冷却:将食品的温度降至高于食品冻结点的冷却:将食品的温度降至高于食品冻结点的 某一预定温度的过程。某一预定温度的过程。4.冷藏:将经过冷却的食品放在高于食品冻结冷藏:将经过冷却的食品放在高于食品冻结 点的某一合适温度下贮藏。点的某一合适温度下贮藏。5.冻结:将食品的温度降低到食品冻结点以下的冻结:将食品的温度降低到食品冻结点以下的 某一预定温度的过程。某一预定温度的过程。6.冻蔵:将经过冻结的食品放在低于食品冻结冻蔵:将经过冻结的食品放在低于食品冻结 点的某一合适温度下
4、贮藏。点的某一合适温度下贮藏。7.解冻:将食品的温度由冰点以下温度提高到解冻:将食品的温度由冰点以下温度提高到 冰点以上的温度,并使冰结晶融化为冰点以上的温度,并使冰结晶融化为 水的过程。水的过程。8.回热:食品温度由冰点以上温度开始升温至回热:食品温度由冰点以上温度开始升温至 室温以下的过程。室温以下的过程。第4页,共75页,编辑于2022年,星期三肉类冷冻温度划分示意图肉类冷冻温度划分示意图第5页,共75页,编辑于2022年,星期三v实际食品的低共熔点温度为实际食品的低共熔点温度为55 65。三三.低温对酶活性的影响低温对酶活性的影响 酶活性的温度系数酶活性的温度系数 Q10=K2/K1
5、K1温度为温度为t 时酶促反应的化学反应速率常数时酶促反应的化学反应速率常数;K2温度为温度为t+10时酶促反应的化学反应速时酶促反应的化学反应速 率常数。率常数。在一定的温度范围内,大多数酶的在一定的温度范围内,大多数酶的Q10值为值为23。第6页,共75页,编辑于2022年,星期三四四.低温对微生物的影响低温对微生物的影响 (一一)低温导致微生物活力降低和死亡的原因低温导致微生物活力降低和死亡的原因 1.低温与微生物的关系低温与微生物的关系 2.原因:原因:(1)酶活性下降酶活性下降;(2)化学损伤化学损伤;(3)机械损伤机械损伤 (二二)影响微生物低温致死的因素影响微生物低温致死的因素
6、1.温度的高低温度的高低 2.降温速度降温速度 3.结合水分和过冷状态结合水分和过冷状态 4.介质介质 5.贮藏期贮藏期 第7页,共75页,编辑于2022年,星期三温度对微生物的影响温度对微生物的影响温度温度()对微生物的影响对微生物的影响16163838大多数细菌、酵母和霉菌生长旺盛大多数细菌、酵母和霉菌生长旺盛10101616大多数微生物生长迟缓大多数微生物生长迟缓410嗜冷菌适度生长,个别致病菌生长嗜冷菌适度生长,个别致病菌生长0 0水结冰;普通微生物停止生长水结冰;普通微生物停止生长-18-18细菌休眠细菌休眠-251-251液氢温度;仍有一些特殊细菌存活液氢温度;仍有一些特殊细菌存活
7、第8页,共75页,编辑于2022年,星期三牡蛎在贮藏过程中的细菌数牡蛎在贮藏过程中的细菌数第9页,共75页,编辑于2022年,星期三荧光假单胞菌在冰冻贮藏中的死亡率荧光假单胞菌在冰冻贮藏中的死亡率第10页,共75页,编辑于2022年,星期三食品中毒菌和嗜冷菌的生长温度范围食品中毒菌和嗜冷菌的生长温度范围第11页,共75页,编辑于2022年,星期三第二节第二节 食品的冷却食品的冷却一一.影响食品冷却过程的因素影响食品冷却过程的因素 (一一)冷却介质冷却介质 1.气体气体 2.液体液体 3.固体固体 (二二)冷却过程中的传热问题冷却过程中的传热问题 1.对流传热对流传热(外部外部)t=h A(Ts
8、 Tr)式中:式中:t:单位时间从食品表面传递给冷却介质的热量单位时间从食品表面传递给冷却介质的热量 W;h :对流放热系数对流放热系数 W/(m2 K);A:食品冷却表面积食品冷却表面积 m2;Ts:食品表面的温度食品表面的温度K;Tr:冷却介质的温度冷却介质的温度 K.第12页,共75页,编辑于2022年,星期三 2.传导传热传导传热(内部内部)c=A(T1T2)/x 式中:式中:c:单位时间内传导方式传递的热量单位时间内传导方式传递的热量 W;:食品的热导率食品的热导率 W/m K;A:热传导的面积热传导的面积 m2;T1,T2:两个面各自的温度两个面各自的温度 K;x:两个面之间的距离
9、两个面之间的距离m二二.冷却过程中的能量消耗冷却过程中的能量消耗 1.耗冷量耗冷量 Q0=mC0(T初初 T终终)式中:式中:Q0:冷却过程中食品的耗冷量冷却过程中食品的耗冷量(kJ)m:被冷却食品的质量被冷却食品的质量(kg)C0:冻结点以上食品的质量热容冻结点以上食品的质量热容kJ/(kg K)T初初,T终终:食品的初温和终温食品的初温和终温(K)第13页,共75页,编辑于2022年,星期三 2.食品的单位时间平均耗冷量食品的单位时间平均耗冷量 Z=Q0/3.6 t 式中式中:t 食品的冷却时间食品的冷却时间(h)3.6-功率折算系数,功率折算系数,1W=3.6 kJ/h 3.畜肉类食品的
10、耗冷量畜肉类食品的耗冷量 Q肉肉=mC 肉肉(T初初T终终)+0.6276t 4.果蔬类食品的耗冷量果蔬类食品的耗冷量 Q果果=mC果果(T初初T终终)+H t 式中:式中:H-果蔬的呼吸热果蔬的呼吸热kJ(/kg h)C 肉肉,C果果 肉和果蔬的质量热容肉和果蔬的质量热容kJ/(kg K)第14页,共75页,编辑于2022年,星期三三三.冷却时间冷却时间 1.平板状食品平板状食品2.圆柱状食品圆柱状食品三三.冷却时间冷却时间 1.平板状食品平板状食品 t平平=Cx(x+5.3/h)lg(T0Tr/T均均Tr)/16.74 2.圆柱状食品圆柱状食品 t圆柱圆柱=CR(R+3.0/h)lg(T0
11、Tr/T均均Tr)/9.828 3.球状食品球状食品 t球球=CR球球(R球球+3.7/h)lg(T0Tr/T均均Tr)/17.64第15页,共75页,编辑于2022年,星期三 式中:式中:t平平,t圆柱圆柱,t球球-各种形状食品的冷却时间各种形状食品的冷却时间(h)C-食品的质量热容食品的质量热容kJ/(kg K)-食品的密度食品的密度(kg/m3)-食品的热导率食品的热导率W/(m K)X 平板状食品的厚度平板状食品的厚度(m)R 圆柱状食品的半径圆柱状食品的半径(m)R球球-球状食品的半径球状食品的半径(m)h 对流放热系数对流放热系数W/(m2 K)T0-食品的初温食品的初温(K)Tr
12、 冷却介质的温度冷却介质的温度(K)T均均 食品冷却后的平均温度食品冷却后的平均温度(K)第16页,共75页,编辑于2022年,星期三四四.冷却方法冷却方法 1.碎冰冷却法碎冰冷却法 2.冷风冷却法冷风冷却法 3.冷水冷却法冷水冷却法 4.真空冷却法真空冷却法第三节第三节 食品的冻结食品的冻结一一.食品的冻结理论食品的冻结理论 (一一)冻结曲线冻结曲线 (二二)结晶条件和结晶曲线结晶条件和结晶曲线 1.结晶条件结晶条件 过冷现象是水中形成冰结晶的先决条件。过冷现象是水中形成冰结晶的先决条件。过冷临界温度过冷临界温度(过冷温度过冷温度)第17页,共75页,编辑于2022年,星期三冻结曲线与冰结晶
13、最大生成带冻结曲线与冰结晶最大生成带第18页,共75页,编辑于2022年,星期三以盐水和空气为冷冻介质的冷冻曲线以盐水和空气为冷冻介质的冷冻曲线第19页,共75页,编辑于2022年,星期三牛肉薄片冻结时的过冷状态和冻结水量牛肉薄片冻结时的过冷状态和冻结水量第20页,共75页,编辑于2022年,星期三2.结晶曲线结晶曲线第21页,共75页,编辑于2022年,星期三(三三)冻结水量和冰结晶最大生成带冻结水量和冰结晶最大生成带 1.冻结率冻结率 =m2/(m1+m2)式中式中:-食品的水分冻结率食品的水分冻结率(%)m1-食品冻结至某一温度时食品内所含的水分的量(食品冻结至某一温度时食品内所含的水分
14、的量(kg)m2-食品冻结至同一温度时食品内所形成的冰晶体的量食品冻结至同一温度时食品内所形成的冰晶体的量(kg)2.冰结晶最大生成带冰结晶最大生成带 (1 1 5 5 )(四四)冰结晶的形成和分布冰结晶的形成和分布 1.形成形成 2.分布分布第22页,共75页,编辑于2022年,星期三冰结晶形成过程冰结晶形成过程1.细胞间隙内水分形成冰晶体;细胞间隙内水分形成冰晶体;2.晶体附近的溶液浓度增加,与细胞内汁晶体附近的溶液浓度增加,与细胞内汁 液形成渗透压差;液形成渗透压差;3.水变成冰后体积膨胀,对细胞产生挤压水变成冰后体积膨胀,对细胞产生挤压 作用;作用;4.细胞汁液的蒸汽压大于冰晶体蒸汽压
15、,细胞汁液的蒸汽压大于冰晶体蒸汽压,细胞内水分向外转移;细胞内水分向外转移;5.细胞间隙的冰晶体不断增大。细胞间隙的冰晶体不断增大。第23页,共75页,编辑于2022年,星期三食品的冻结速度对冰结晶大小、数量食品的冻结速度对冰结晶大小、数量和分布状况的影响和分布状况的影响第24页,共75页,编辑于2022年,星期三食品的不同部位对冰结晶大小的影响食品的不同部位对冰结晶大小的影响第25页,共75页,编辑于2022年,星期三(五五)冻冻结结膨膨胀胀牛牛肉肉冻冻结结时时的的冻冻结结曲曲线线与与 冻冻结结膨膨胀胀压压曲曲线线 第26页,共75页,编辑于2022年,星期三(六六)冻结速度的评价冻结速度的
16、评价 1.冷冻速度有两种方法划分:冷冻速度有两种方法划分:(1)时间:食品中心从时间:食品中心从-1降至降至-5所需时间所需时间在在30分钟以内的称为速冻,超过分钟以内的称为速冻,超过30分钟的为缓分钟的为缓冻。冻。(2)距离:单位时间内距离:单位时间内-5的冰层从食品表的冰层从食品表面伸向内部的距离。常称为线性平均冻结速率。面伸向内部的距离。常称为线性平均冻结速率。以此将冻结速度分为以此将冻结速度分为3类;快速冻结,类;快速冻结,V520cm/h;中速冻结,;中速冻结,V=15cm/h,慢速冻结,慢速冻结,V=0.11cm/h。第27页,共75页,编辑于2022年,星期三2.冻结速度的评价冻
17、结速度的评价 速冻的优点速冻的优点:(1)冰晶小,破坏性小;冰晶小,破坏性小;(2)细胞内水分向外转移少;细胞内水分向外转移少;(3)迅速阻止微生物和酶的活性,提高食品迅速阻止微生物和酶的活性,提高食品 的稳定性。的稳定性。第28页,共75页,编辑于2022年,星期三二二.食品冻结时热力学性质的变化食品冻结时热力学性质的变化 (一一)冻结食品的质量热容冻结食品的质量热容 1.冻结点以上:冻结点以上:C果果;C肉肉 2.冻结点以下冻结点以下:CT=C冰冰w+C干干(1w)+C水水w(1)式中:式中:C干干=1.4644+0.0067(T273)T-冻结食品的平均温度冻结食品的平均温度(K)C冰冰
18、=2.092 kJ/(kg K);C水水=4.184 kJ/(kg K)w-食品中的水分含量食品中的水分含量(%);-冻结率冻结率(%).第29页,共75页,编辑于2022年,星期三(二二)冻结食品的热导率冻结食品的热导率 t=0+1.163A/1+B/lg(273T)式中:式中:t 冻结食品温度为冻结食品温度为T时的热导率时的热导率w/(m K)0=0.551w+0.26(1w)肉:肉:A=0.938;B=0.186;鱼:鱼:A=0.699;B=0.148;T-冻结食品的热力学温度值冻结食品的热力学温度值(K)(三三)冻结食品的热扩散率冻结食品的热扩散率 =3.6/c式中:式中:-食品的热扩
19、散率食品的热扩散率(m2/h)-食品的热导率食品的热导率w/(mK);c-食品的质量热容食品的质量热容kJ/(kgK)-食品的密度食品的密度(kg/m3);3.6-功率的折算系数功率的折算系数1W=3.6kJ/h第30页,共75页,编辑于2022年,星期三三三.食品在冻结过程中的冷能消耗食品在冻结过程中的冷能消耗(一一)平均温度平均温度(二二)冷量的消耗冷量的消耗 Q=Q1+Q2+Q3 1.1.冻结前食品冷却时的放热量冻结前食品冷却时的放热量 Q1=m C0(T初初 T冻冻1)2.2.冰晶体形成时冰晶体形成时T T冻冻食品的放热量食品的放热量 Q2=m wr冰冰 3.3.冻结食品因温度下降而放
20、出的热量冻结食品因温度下降而放出的热量 Q3=m CT(T冻冻T终终)第31页,共75页,编辑于2022年,星期三 式中:式中:T冻冻1-食品的冻结点温度食品的冻结点温度(K)r冰冰-食品中的水分形成冰晶体时所放出的潜热食品中的水分形成冰晶体时所放出的潜热,334.72(kJ/kg);T冻冻-食品的平均冻结点温度食品的平均冻结点温度(K)T终终-食品的冻结终温食品的冻结终温(K)四四.冻结时间冻结时间 t=(H1H2)(Px/h)+(Rx2/)/3.6(TpT)式中式中:t-食品的冻结时间食品的冻结时间h;H1-食品初温时的焓值食品初温时的焓值kJ/kg;H2-食品冻结终温时的焓值食品冻结终温
21、时的焓值kJ/kg;P,R-和食品形状有关的系数和食品形状有关的系数 Tp-食品的冻结点温度食品的冻结点温度 K;T-冷却介质的温度冷却介质的温度 K;X-平板食品的厚度,或圆柱状和球状食品的直径平板食品的厚度,或圆柱状和球状食品的直径 m;-冻结食品的热导率冻结食品的热导率 W/(mK);h-食品表面的对流传热系数食品表面的对流传热系数 W/(m2K).第32页,共75页,编辑于2022年,星期三五五.食品冻结方式食品冻结方式 1.间接冻结间接冻结 静止空气冻结、送风冻结、静止空气冻结、送风冻结、强风冻结、接触冻结;强风冻结、接触冻结;2.直接冻结直接冻结 冰盐混合物冻结、冰盐混合物冻结、液
22、氮及液态二氧化碳冻结。液氮及液态二氧化碳冻结。第33页,共75页,编辑于2022年,星期三第四节第四节 食品的冷藏和冻藏食品的冷藏和冻藏一一.食品冷藏和冻藏的技术管理食品冷藏和冻藏的技术管理 (一一)冷藏的技术管理冷藏的技术管理 1.冷藏温度冷藏温度 2.相对湿度和空气流速相对湿度和空气流速 (二二)冻藏的技术管理冻藏的技术管理二二.食品在冷藏和冻藏中的变化食品在冷藏和冻藏中的变化 (一一)冷藏中的变化冷藏中的变化 1.水分蒸发水分蒸发(干耗干耗)2.冷害冷害(冷藏病冷藏病)3.串味串味(移臭移臭)4.果蔬的后熟作用果蔬的后熟作用 5.肉类的成熟作用肉类的成熟作用 6.脂类的变化脂类的变化第3
23、4页,共75页,编辑于2022年,星期三 7.淀粉的变化淀粉的变化 8.微生物的增殖微生物的增殖 9.寒冷收缩寒冷收缩(二二)冻藏中的变化冻藏中的变化 1.冻藏食品的重结晶冻藏食品的重结晶 2.冻藏食品的干耗和冻结烧冻藏食品的干耗和冻结烧 (1)干耗:在冻藏过程中,因食品内的冰结晶干耗:在冻藏过程中,因食品内的冰结晶升华而产生的食品重量下降的现象。升华而产生的食品重量下降的现象。原因:外界传入冻藏室内的热量和冻藏室内原因:外界传入冻藏室内的热量和冻藏室内 的空气对流。的空气对流。(2)冻结烧:在冻藏过程中冻结烧:在冻藏过程中,食品中的脂肪在食品中的脂肪在氧的作用下发生氧化酸败,表面发生黄褐变氧
24、的作用下发生氧化酸败,表面发生黄褐变,使使食品的色、香、味和营养价值都变差的现象。食品的色、香、味和营养价值都变差的现象。第35页,共75页,编辑于2022年,星期三 原因:冻藏食品内的冰结晶升华原因:冻藏食品内的冰结晶升华,形成了脱水形成了脱水多孔层多孔层,氧气的充入造成脂肪氧化。氧气的充入造成脂肪氧化。(3)防止措施防止措施 干耗的防止干耗的防止 冻结烧的防止冻结烧的防止 3.冻藏食品的变色冻藏食品的变色 (1)脂肪脂肪 (2)蔬菜蔬菜 (3)红色肉红色肉 (4)鱼肉的变绿鱼肉的变绿 (5)虾的黑变虾的黑变三三.冻藏食品的贮存期冻藏食品的贮存期 (一一)冻结食品的冻藏温度和实用贮存期冻结食
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