食品的冻藏与冻结时间、制冷剂温度、包装大小及食品物料种类有关

（一）冻结方法

1.空气冻结法

空气冻结法所用的冷冻介质是低温空气，冻结过程中空气可以是静止的，也可以是流动的。静止空气冻结法在绝热的低温冻结室进行，冻结室的温度一般在-40～-18℃。冻结所需的时间为3 h～3 d，视食品物料及其包装的大小、堆放情况以及冻结的工艺条件而异。用此法冻结的食品物料包括牛肉、猪肉（半胴体）、箱装的家禽、盘装整条鱼、箱装的水果、5 kg以上包装的蛋品等。

鼓风冻结法也属于空气冻结法之一，主要利用低温和空气高速流动，使食品快速散热，达到快速冻结的目的。冷冻所用的介质也是低温空气，但采用鼓风，使空气强制流动并和食品物料充分接触，增强制冷的效果，达到快速冻结目的。冻结室内的空气温度一般为-46～-29℃，空气的流速为10～15 m/s。冻结室可以是供分批冻结用的房间，也可以是用小推车或输送带作为运输工具进行连续隧道冻结。鼓风冻结法中空气的流动方向可以和食品物料总体的运动方向相同（顺流），也可以相反（逆流）。

2.间接接触冻结法

板式冻结法是最常见的间接接触冻结法。它采用制冷剂或低温介质冷却金属板以及和金属板密切接触的食品物料。这是一种制冷介质和食品物料间接接触的冻结方式，其传热的方式为热传导，冻结效率跟金属板与食品物料接触的接触状态有关。该法可用于冻结包装和未包装的食品物料，外形规整的食品物料由于和金属板接触较为紧密，冻结效果较好。小型立方体型包装的食品物料特别适用于多板式速冻设备进行冻结，食品物料被紧紧夹在金属板之间，使它们相互密切接触而完成冻结。冻结时间取决于制冷剂的温度、包装的大小、相互密切接触的程度和食品物料的种类等。厚度为3.8～5.0 cm的包装食品的冻结时间一般在1～2 h。该法也可用于生产机制冰块。

3.直接接触冻结法

直接接触冻结法又称为液体冻结法。它是用载冷剂或制冷剂直接喷淋或（和）浸泡需冻结的食品物料。该法可用于包装的和未包装的食品物料。

由于直接接触冻结法中载冷剂或制冷剂等不冻液直接与食品物料接触，这些不冻液应该无毒、纯净、无异味和异样气体、无外来色泽和漂白作用、不易燃、不易爆等，和食品物料接触后也不能改变食品物料原有的成分和性质。常用的载冷剂有盐水、糖液和多元醇—水混合物等。所用的盐通常是NaCl或CaCl2，应控制盐水的浓度使其冻结点在-18℃以下。当温度低于盐水的低共熔点时，盐和水的混合物会从溶液中析出，所以实际上盐水有一个最低冻结温度（如NaCl盐水的最低冻结温度为-21.13℃）。盐水可能对未包装食品物料的风味有影响，目前主要用于海鱼类。盐水的特点是黏度小、比热容大和价格便宜等优点，但其腐蚀性大，使用时应加入一定量的防腐蚀剂。常用的防腐蚀剂为重铬酸钠和氢氧化钠。

蔗糖溶液是常用的糖液，可用于冻结水果，但要达到较低的冻结温度所需的糖液浓度较高，如要达到-21℃所需的蔗糖浓度为62%（质量分数），而这样的糖液在低温下黏度很高，传热效果差。

丙三醇—水混合物曾被用来冻结水果，67%（体积分数）的丙三醇—水混合物的冻结点为-47℃。60%（体积分数）的丙二醇—水混合物的冻结点为-51.5℃。丙三醇和丙二醇都可能影响食品物料的风味，一般不适用于冻结未包装的食品物料。

用于直接接触冻结的制冷剂一般有液态氮（N2）、液态二氧化碳（CO2）和液态氟利昂等。当采用制冷剂直接接触冻结时，由于制冷剂的温度都很低（如液氮和液态CO2的沸点分别为-196℃和-78℃），冻结可以在很低的温度下进行，故此时称为低温冻结。此法的传热效率高、冻结速率极快、冻结食品物料的质量高、干耗小，而且初期投资也很低，但运转费用高。

（二）食品在冻结、冻藏过程中的变化

1.食品在冻结过程中的物理变化和化学变化(www.xing528.com)

（1）体积的变化：0℃纯水冻结后体积约增加8.7%。食品物料在冻结后也会发生体积膨胀，但膨胀的程度较纯水小。但也有一些例外情况，如高浓度的蔗糖溶液冻结后体积会出现很小的收缩。影响这一变化包括如下几点因素。①组成成分，主要是物料的水分质量百分含量和空气体积百分含量。水分的减少使冻结时物料体积的膨胀减小；空气可为冰结晶的形成与长大提供空间，会减小体积的膨胀。②冻结时未冻结水分的比例。冻结前后物料的体积在不同温度段的变化规律不同，这些温度段可以分为：冷却阶段（收缩）、冰结晶形成阶段（膨胀）、冰结晶的降温阶段（收缩）、溶质的结晶阶段（收缩或膨胀，视溶质的种类而定）、冰盐结晶的降温阶段（收缩）、非溶质如脂质的结晶和冷却（收缩）。多数情况下，冰结晶形成所造成的体积膨胀起主要作用。③冻结的温度范围。

（2）水分的重新分布：冰结晶形成还可能造成冻结食品物料内水分的重新分布，这种现象在缓慢冻结时较为明显。因为缓冻时食品物料内部各处不是同时冻结，细胞外（间）的水分往往先冻结，冻结后造成细胞外（间）的溶液浓度升高，细胞内外由于浓度差而产生渗透压差，使细胞内的水分向细胞外转移。

（3）机械损伤：机械损伤又称冻结损伤，一般认为，冻结时的体积变化和机械应力是食品物料产生冻结损伤的主要原因。机械损伤对脆弱的食品组织，如果蔬等植物组织的损伤较大。机械应力与食品物料的大小、冻结速率和最终的温度有关。小的食品物料冻结时内部产生的机械应力小些。对于一些含水较高、厚度大的物料，表面温度下降极快时可能导致物料出现严重的裂缝，这往往是由于物料组织的非均一收缩所导致（物料外壳首先冻结固化，而内部冻结膨胀时导致外壳破裂）。

（4）非水相组分被浓缩：由于冻结时物料内水分是以纯水的形式形成冰结晶，原来水中溶解的组分会转到未冻结的水分中而使剩余溶液的浓度增加。浓缩的程度主要与冻结速率和冻结的终温有关，缓慢冻结会导致连续、平滑的固—液界面，冰结晶的纯度较高，溶质的浓缩程度也较大；反之，快速冻结导致不连续、不规则的固—液界面，冰结晶中会夹带部分溶质，溶质的浓缩程度也就较小。冻结—浓缩现象可以用于液态食品物料的浓缩。

冻结浓缩现象也会导致未冻结溶液的相关性质，如pH、酸度、离子强度、黏度、冻结点（和其他依数性性质）以及表面张力和界面张力、氧化—还原势等的变化。此外，冰盐共晶混合物可能形成，溶液中的氧气、二氧化碳等可能被驱除。水的结构和水—溶质的相互作用也可能发生变化。冻结浓缩对食品物料产生一定的损害，如生化反应和化学反应加剧、大分子物质由于浓缩使分子间的距离缩小而可能发生相互作用使大分子胶体溶液的稳定性受到破坏等。一般来说，动物性物料组织所受的影响较植物性的大。研究品物料冻结后pH的变化，结果发现高蛋白质的食品物料（如鸡、鱼）冻结后pH会增加（特别是当初始pH低于6时），而低蛋白质的食品物料（如牛奶、绿豆）冻结后pH会降低。

2.食品在冻藏过程中的物理变化和化学变化

（1）重结晶：是指冻藏过程中食品物料中冰结晶的大小、形状、位置等都发生了变化，主要表现为冰结晶的数量减少和体积增大的现象。人们发现，将速冻的水果与缓冻的水果同样储藏在-18℃下，速冻水果中的冰结晶不断增大，几个月后速冻水果中冰结晶的大小变得和缓冻的差不多。这种情况在其他食品原料中也会发生。

一般认为，导致重结晶的原因可能有几种。①同分异质重结晶。任何冰结晶表面（形状）和内部结构上的变化有降低其本身能量水平的趋势，表面积/体积比大、不规则的小结晶变成表面积/体积比小、结构紧密的大结晶会降低结晶的表面能。②迁移性重结晶。在多结晶系统中，当小结晶存在时，大结晶有“长大”的趋势，这可能是融化—扩散—重新冻结过程中冰结晶变大的原因。这主要与冻藏中温度的波动以及与之相关的蒸气压梯度变化相关。③连生性重结晶。指冰结晶相互接触使结晶数量减少，体积增大，导致整个结晶相表面能的降低的结晶现象。

（2）冻干害：冻干害又称为冻烧、干缩，这是由于食品物料表面脱水（升华）形成多孔干化层，物料表面的水分可以下降到15%以下，使食品物料表面出现氧化、变色、变味等品质明显降低的现象。冻干害是一种表面缺陷，多见于动物性的组织。减少干缩的措施包括减少冻藏间的外来热源及温度波动，降低空气流速，改变食品物料的大小、形状、堆放形式和数量等，采取适当的包装等。

（3）脂类的氧化和降解：冻藏过程中食品物料中的脂类会发生自动氧化作用，结果导致食品物料出现油喇味。此外脂类还会发生降解，游离脂肪酸的含量会随着冻藏时间的增加而增加。冰激凌中脂肪含量在39.5%以上时，-18℃冻藏3个月不会发生变味，而脂肪含量低则易发生。脂类的氧化受少量的铜、铁催化，如冰激凌中1.25μg/g的铜即会导致氧化味的产生。乳和乳制品在冷冻前的加热和均质对抑制氧化有作用。加热对氧化的抑制主要是由于硫氢基化合物的形成，均质的抑制效应与其可减少金属离子浓度有关。抗氧化剂对脂类氧化有抑制作用。此外冻藏的温度对稳定性也有一定的影响。

（4）蛋白质溶解性下降：冻结的浓缩效应往往导致大分子胶体的失稳，蛋白质分子可能会发生凝聚，溶解性下降，甚至会出现絮凝、变性等。冻藏时间延长往往会加剧这一现象，而冻藏温度低、冻结速率快可以减轻这一现象。

（5）其他变化：冻藏过程中食品物料还会发生其他一些变化，如pH、色泽、风味和营养成分等。pH的变化一般是由于食品物料的成熟和未冻结部分溶质的浓缩所导致的，pH的变化所引起的质量变化并不明显，但理论上可知pH会影响酶的活性和细胞的通透性。果蔬在冻藏过程中会出现由叶绿素的减少而导致的褪色。