第九章果品蔬菜的.ppt
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1、第九章 果品蔬菜的速冻保藏,第一节 速冻果蔬产品生产及贸易概况一、速冻保藏 食品速冻:是指运用适宜的冻结技术,在尽可能短的时间内将食品温度降低到其冰点以下的低温,使其所含的全部或大部分水分随着食品内部热量的散失而形成微小的冰晶体,最大限度地减少生命活动和生化变化所需要的液态水分,最大限度地保留食品原有的天然品质,为低温冻藏提供一个良好的基础。将经过处理过的果蔬原料采用快速冷冻的方法使之冻结,然后在-18至-20的低温中保藏,达到长期贮藏的目的。这种保藏方法比其它加工方法更能保持新鲜果蔬原有的色泽、风味和营养价值,是现代先进的加工方法。一般在商品供应上以速冻蔬菜较多,冷冻水果则多用于作其他食品如
2、果汁、果酱、蜜饯、点心等半成品。,二、生产及贸易概况 速冻果蔬虽到30年代才出现,但由于其品质好,接近新鲜果蔬,且保存时间长,可随时供应,食用方便。故二次大战后发展非常迅速,特别是近20年来,随着人们生活水平的提高,冷链运输和家用冰箱的普及,发展更为迅猛,国际市场上的需求量不断增加。目前国际上主要速冻的蔬菜品种有马铃薯、甜玉米、青豆、青刀豆、毛豆、蚕豆、菠菜、胡萝卜、马蹄、藕、芋头、蒜、笋、青椒、花椰菜、什锦盆菜等。速冻菜消费量最多的是美国,其次为欧洲和日本。美国既是冷冻果蔬食品的主要生产国,又是出口大国,速冻蔬菜以马铃薯为主,占总量66,其次为甜玉米、青花菜、胡萝卜、青豌豆、菠菜、混合蔬菜。
3、,日本速冻蔬菜主要依靠进口,进口的主要品种为马铃薯。“芋头”和菠菜是日本人最喜爱的“和食”基本原料,其需求量迅速增长。据日本冷冻食品协会统计1997年1-11月,日本从中国进口的冷冻蔬菜为19.7万吨,其中芋头4.8万吨,是1992年的3倍,其次是菠菜;1998年日本速冻蔬菜进口达62.7万吨。日本速冻蔬菜的45由美国进口,35由中国进口。我国的果蔬速冻加工在60年代已开始发展,尤其是蔬菜速冻,70年代初在上海、福建、江苏、广州等地陆续兴起,当时已有一定数量进行外销。80年代初在国内市场也相继出现了各种速冻蔬菜。至1985年底,全国已有17个省、市、自治区从事果蔬速冻工业生产,也引进了不少先进
4、设备,内销及外销都有了进展。,目前我国已成为速冻蔬菜出口大国,拥有出口速冻蔬菜生产企业300多家,产品绝大部分销往欧美及日本,争创汇达2亿多美元。日、美从我国进口速冻蔬菜的数量最大,且逐年增加。我国速冻蔬菜在国际市场上之所以有较强的竞争力,原因是劳动力成本低,原料价格便宜,致使中国对日美的速冻蔬菜出口激增。,第二节 速冻果蔬生产的基本原理,冷冻是一种去热的结果,热是与物体相联系的能量,来自物体内部分子运动。冷冻就是将产品中的热或者能量排出去,使水变成固态的冰晶结构,这样可以有效地抑制微生物的活动及酶的活性,使产品得以长期保存。,一、冷冻过程及冰点温度 1、冷冻过程:降温和结晶两个过程。结冰:水
5、由原来的温度降到冰点时(0),开始变态,由液态变为固态,叫做结冰。在有温差的条件下,待全部水分结冰后温度才能继续下降。水的冰点为0,可是纯水并不在0就结冰,常常首先冷却成过冷状态,只有当温度降低到开始出现稳定性晶核时,才会立即向冰晶体转化并放出潜热,同时促使温度回到0。过冷温度:降温过程中水中开始出现晶核时的温度叫做过冷温度。,如果外加晶核,不必达到过冷温度时就能结冰,但此时生成的冰晶粗大,因为冰晶主要围绕有限的晶核生长。过冷温度总是比冰点低,但是一旦温度回升到冰点后,只要液态水仍不断地冻结,并放出潜热,水混合物温度不会低于0,只有全部水分冻结后,其温度才会迅速下降,并逐渐接近外界温度。,大多
6、数食品含有大量水分,因此它的冻结大致和水结冰的情况相似,也即:在冷冻过程中,果蔬的品温下降会出现一个过冷现象,过冷现象的产生,主要是由液态变为固态须放出潜热的缘故。但是食品中还含有可溶性物质,故实际上更趋复杂,也就是食品的结冰温度(冻结点)降低,大多数天然食品的冻结点在-1.0-2.6左右,并且随着冻结量增加冻结点持续下降到更低,直到食品内溶液浓度增加到一定浓度后不再改变。当水和它的溶解物开始共同向固体转化时,就达到了低共熔点。低共熔点大约在-55-65左右,而我国冷藏食品的温度常为-18,因此冷藏食品的水分实际上并未完全凝结固化。尽管如此,在这种温度下,绝大部分水已冻结了,并且是在-1-4间
7、完成了大部分冰的形成过程。,举例:不论是一瓶牛奶、一块肉或一罐糖水罐头,都不会瞬间同时均匀地冻结,也就是说液体绝不会同时立即从液态变为固态。如将一瓶牛奶放入冻结室中,瓶壁附近地液体首先冻结,而且最初完全是纯水形成冰晶体,冰晶体不断形成未冻结牛乳中地无机盐类、蛋白质、乳糖和脂肪等含量就相应地增浓,故随着冻结不断进行,冻结温度不断下降,含有溶质的溶液也就随之不断冻结,它的浓度却随之愈来愈浓,最后在物体中部核心位置上还含有未冻结的高浓度液体残留下来,如果温度降到足够低时,最后也有全部固化的可能。冻结过程也是溶质的浓缩过程。,水的结冰过程包括两个过程:晶核的形成和晶体的增长。晶核的形成:极少一部分水分
8、子以一定的规律结合成颗粒型的微粒,是结晶的核心,晶体增大的基础。晶核是在过冷条件下形成的。晶体的增大:是水分子有次序地结合到晶核上面去,继续增加就会使晶体不断扩大。例如:冷却牛肉时:牛肉由初温降低到过冷温度(低于冻结温度)形成晶核;在形成稳定性晶核时,开始冻结并放出潜热促使温度回升直到它的冻结点为止。,2、冰点温度 纯水的冰点温度称为冰点(0),而果蔬中的水呈一种溶液状态,内含许多有机物质,它的冰点温度比纯水要低,而且溶液浓度越高,冰点温度越低。活组织冰点死组织。a、因为在活组织中细胞间晶核的形成扩大是靠细胞内水分的供应,由于原生质遇冷时收缩,阻碍水分的通过,所以结冰较困难。b、活组织进行呼吸
9、时要释放热能,因而其冰点温度较低。死组织既不产生呼吸热,水分又在细胞间隙中自由通过,这样容易受外界(低温)变化的影响,所以冰点温度较高。,二、冷冻时晶体形成的特点 晶体形成的大小与晶核的数目有关,而晶核的数目多少又与冷冻速度有关。细胞汁液冻结时,形成冰晶体的大小、数量及其分布是区分速冻和缓冻的主要对象。1、速冻:果蔬组织细胞内和细胞间隙中的水分能够同时形成数量多、分布又比较均匀的晶核,进而生成比较细小的晶体,这样在晶体增长过程中,体积增长得小,不会损伤果蔬组织细胞,因此,解冻后容易恢复原状,从而更好地保持了果蔬的原有品质,使色、香、味和质地接近于新鲜原料。,2、缓冻 缓冻形成的晶核数目少,随着
10、冷冻的持续进行,晶核就要增长为较大的晶体,由于晶体在细胞间隙中增长不断扩大,就会造成细胞破裂等机械损伤。解冻时严重受损的细胞就会因汁液外流而使果蔬组织软化、风味消失,导致品质下降。食用时具有一定的冻味。果蔬解冻后再冻结,会使冰晶体的体积继续增大,对产品不利。如果解冻和冷冻反复进行,情况将更加严重。因此,在冻藏中要避免库温的波动,否则就是速冻产品也会失去速冻的优越性。,和缓冻相比,速冻的优点:和缓冻相比,速冻能更好地保持果蔬原有的品质,使色、香、味和质地更接近于新鲜原料。原因:(1)速冻形成的冰晶体颗粒小,对细胞的破坏小。解冻后容易恢复原状,不易发生汁液外流,导致果蔬组织软化、风味消失。(2)冻
11、结时间短,降低了冻结时溶质浓缩对食品造成的危害。(3)将食品温度迅速降低到微生物活动温度以下,就能及时地阻止冻结时食品分解。(4)食用时的冻味轻。,另外要注意果蔬食品在冷冻中的膨胀率,一般比纯水小(9%),有的无膨胀,甚至还有缩小,如浓糖液的冻结,故食品在冷冻过程中发生体积膨胀的,在容器包装方面要有所考虑。优质速冻食品的必备条件:(1)冻结要在-18-30的温度下进行,并在20min内完成冻结。(2)速冻后的食品中心温度要达到-18以下。(3)速冻食品内形成无数针状的小冰晶,其直径应小于100m。(4)冰晶体分布与原料中液态水分的分布相近,不损伤细胞组织。(5)当食品解冻时,冰晶体融化的水分能
12、迅速被细胞吸收而不产生汁液流失。,第三节 冷冻对果蔬的影响,在冷冻过程中,其组织结构及内部成份发生理化变化,影响产品质量,影响的程度视果蔬的种类、成熟度、加工技术及冷冻方法不同而异。一、冷冻对果蔬组织结构的影响 冷冻过程中导致细胞膜的变化,增加透性、降低膨压,即冷处理增加了细胞膜对水分和离子的渗透性,有可能造成组织的损坏。在冷冻期间,细胞间隙的水分比细胞原生质体中的水分先结冰,甚至低到15的冷冻温度下,原生质体仍能维持其过冷状态。同温度下水的蒸气压大于冰的蒸气压,细胞内过冷的水分比细胞外的冰晶体具有较高的蒸汽压和自由能,因此,细胞内水分通过细胞壁流向胞外,致使细胞外冰晶体不断增长,细胞内部的溶
13、液浓度不断提高,这种状况直至细胞内水分冻结为止。果蔬组织结冰点以及结冰速度都受到其内部可溶性固形物如盐类、糖类和酸类等浓度控制。,1、在缓冻的状况下,冰晶体主要是在细胞间隙中形成,胞内水分不断外流,原生质体中无机盐浓度不断上升,达到足以沉淀蛋白质,使其变性发生不可逆的凝固,造成细胞死亡,组织解体,质地软化。2、速冻细胞内外和细胞壁中的冰晶体细小,细胞间隙没有扩大,原生质紧贴着细胞壁阻止水分外移,这种微小的冰晶体对组织结构的影响小;即:对原生质的损害小,质地保存完整。一般认为,冷冻造成的果蔬组织破坏,引起的软化、流汁等,不是由于低温的直接影响,而是由于晶体的胀大造成的,机械损伤。同时,细胞间隙的
14、结冰引起细胞脱水,盐液浓度升高,破坏原生质的胶体性质,造成细胞死亡,失去新鲜特性的控制能力。,二、果蔬在冻结和冻藏期间的化学变化 果蔬原料的降温、冻结、冷冻贮藏和解冻都可能发生色泽、风味、质地等的变化,因而影响产品的质量。1、产生异味。在冻结和贮藏期间,果蔬组织中会累积羰基化合物和乙醇等,产生挥发性异味。原因:类脂化合物被氧化成游离脂胶酸产生异味。2、组织软化。冻藏及解冻后果蔬组织软化。原因之一:原果胶 可溶性果胶,造成组织结构分离,质地软化。原因之二:冻结时细胞内水分外渗,解冻后不能全部被原生质吸收、复原,也易使果蔬软化。原因三:冻结时原生质体中无机盐浓度不断上升,使蛋白质发生不可逆变性沉淀
15、,造成细胞死亡,组织解体,质地软化。,3、色泽变化。冻藏期间,果蔬色泽由绿变为灰绿色。原因:(1)叶绿素转化为脱镁叶绿素;(2)褐变,多酚氧化酶引起的褐变。解冻后褐变更为严重。4、营养成分的变化。冷冻贮藏对果蔬营养成分也有影响。冷冻本身对营养成分有保护作用,温度越低,保护作用愈强。因为有机物质的化学反应速度与温度成正相关。但由于原料在冷冻前的一系列处理,如洗涤,去皮、切分等工序,使原料暴露在空气中,VC因氧化而减少,这些变化在冻藏中继续进行,不过缓慢的多。5、风味变化。主要是在酶的作用下完成的。冷冻不能破坏酶的活性,相反,过冷条件易激发酶活。因此冻藏温度一般不高于-18.,第四节 冷冻对微生物
16、的影响,大多数微生物在低于0的温度下生长活动可被抑制。但酵母菌、霉菌比细菌耐低温的能力强,有些嗜冷菌能在9.5未冻结的基质中生活。缓慢冷冻对微生物的损害更大,最敏感的是营养细胞,而胞子则有较强的抵抗力,常负于冷冻的伤害。果蔬原料在冷冻前,易被杂菌污染,而且时间越久,感染越重。一般在包装之前将原料冷却到接近冰点温度后,再进行包装冷冻较为安全。冷冻不能完全杀死微生物,有的霉菌、酵母菌和细菌在冷冻食品中能生存数年之久。冷冻果蔬一旦解冻后,温度适宜,残存的微生物活动加剧,造成腐烂变质,因此食品解冻后应尽快食用。,第五节 速冻的方法及设备,速冻的方法和设备,随着技术的进步,发展很快,主要表现在自动化程度
17、和工作效率大幅度升高,按使用的冷却介质以及与食品接触的状况,可分为间接冷冻和直接冷冻。一、间接冻结 有静止空气冻结、送风冻结、强风冻结、接触冻结。1、低温静止空气冻结装置 静止空气冻结装置是最早使用的形式,一般应用管架式,把蒸发器做成搁架,其上放托盘,盘上放置冷冻原料,靠空气自然对流及有一定接触面(贴近管架),进行热交换。,用空气作为冻结介质其导热性能差,而且空气与其接触的物体之间的“放热系数”也最小;但它对食品无害、成本低、机械化较容易。因此是现在应用最广泛的一种冻结方式。空气的导热系数低,自然对流速度又低(0.03-0.12m/s),因此原料的冻结时间长。果蔬产品的冻结往往要近10h左右(
18、视温度及原料的大小厚薄而定),一般效果差、效率低、劳动强度大。目前只在小库上应用,低温冰箱属此类,在工艺上已经落后。,2、送风冻结装置 增大风速能使原料的表面放热系数提高,从而提高冻结速度。风速达1.5m/s时,可提高冻结速度1倍;风速3m/s时,提高了3倍;风速5m/s时,可提高4倍。送风会加速产品的损耗,但加快冻结,产品表面的冰层(其水分蒸发慢)可减少损耗,所以送风对速冻有利。但要注意使冻结装置内各点上的原料表面的风速都应一致。在静止空气冻结装置上装上风机也可以,但一般的冷风速如果在1-2m/s左右时,其各点上的风速会不均匀而造成温差。这在工艺上也颇为落后。,3、强风冻结装置 以强大风机使
19、冷风以3-5m/s以上在装置内循环,有各种形式:根据物料的传送分工分为:(1)隧道式:可以用轨道小推车或吊挂笼传送,一般以逆向送入冷风,或用各种形式的导向板造成不同风向。生产效率及效果还可以,连续化生产程度不高。(2)传送带式:有各种形式,目前多用不锈钢网状输送带,原料在传送带上冻结,冷风的流向,可与原料平行、垂直、顺向、逆向、侧向。传送带走速可根据冻结时间进行调节。,单向直走带式的:在传送带底部与一冷冻板相贴紧,上有风后。螺旋带式:中间为大转向,传送带围绕向形成多层螺旋状逐级将原料向上传送,冷风由上部吹下,下部排出循环,冷风与冻品呈逆向对流损热,原料由下部送入,上部流出,即完成冻结。链带式:
20、用链带形成传送装置,上挂托盘,可以脱卸,头一段,托盘在最下层进入,逐层循链带呈S形回转上升,至最下层时进入下一段,再逐级回转下降,直至下一段的最下一层送出托盘,将之脱卸下来,即完成整个冻结过程。装置内以多台风机侧向送冷风。特点:传送带式的冻结装置,一般原2.5mm至4mm的产品,在40min左右解冻至18,薄一些的还会更快。可以连续进行生产,效率颇高,通风性强,适用于果蔬加工。,(3)悬浮式(也称流态床)一般也以不锈钢网状传送带分成预冷及急冻两段,以多台强大风机自下面向上吹出高速冷风,垂直向上的风速达到6-8m/s以上,把原料吹起,使其在网状传送带上形成悬浮状态,不断跳动,原料被急速冷风所包围
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