冷冻加工的重要性及其三个划分

冷冻是采用降低温度的方式对食品进行加工和保藏的过程。一般而言，将温度在0～8℃的加工称为冷却或冷藏，温度在-1℃以下的加工称为冻结或冻藏。经过冷冻加工的食品统称为冷冻食品。在现代的食品工业中，从食品原料、成品、运输到消费，几乎所有的食品都会有一到两个环节需要冷却或冷冻的步骤。

（一）食品冷冻保藏原理

食品冷冻保藏是利用低温控制微生物生长繁殖和酶活动的一种方法。微生物的繁殖和生长都有一定的温度范围，温度越低，它们的活动能力也越弱，所以低温就能减缓微生物生长和繁殖的速度。当温度降低到其最低生长点时，微生物就表现出停止生长，并出现死亡。低温对微生物的这种抑制作用可用于延长食品的货架期，达到保藏的目的。但是，也有一些微生物的生命功能旺盛，当其处于比它们的最低生长温度还要低的温度时，仍然保持缓慢的新陈代谢，可维持生存，当温度一旦恢复到适宜条件后，则微生物就再度生长并恢复正常代谢活动。

低温对酶的活性也有很大影响，大多数酶的适应活动温度为30～40℃，低温可抑制酶的活性。但是，低温对酶并不起完全的抑制作用，酶仍能保持部分活性，因而酶的催化活性并未停止，只是进行得非常缓慢而已。

（二）食品的冷藏

影响冷藏食品品质的主要因素有冷藏温度、相对湿度和空气流速等。这些冷藏参数与食品种类、储藏期的长短和包装形式密切相关。

1.影响冷藏的因素

（1）冷藏温度：冷藏温度不仅指冷库内的空气温度，更重要的是指食品温度。比如鲜梨的适宜冷藏温度为1.1℃，如果将冷库内的温度提高到4℃并保持10 d，则它的储藏期将缩短7～10 d；如果将冷库内的温度降低到-2.2℃以下，鲜梨就会发生冷害，因冻结而不宜食用。因此，在保证食品物料不至于冻结的情况下，冷藏温度越接近冻结温度则储藏期就越长。但是，对于那些会发生冷害的果蔬，比如香蕉、番茄、黄瓜、马铃薯等，它们的冷藏温度必须按各自情况而定。所以，食品物料的冻结温度对选择合适的冷藏温度至关重要。以葡萄为例，过去采用1.1℃的冷藏温度，自从发现其冻结温度为-2.8℃后，就普遍采用更低一点的冷藏温度保鲜，使得葡萄的储藏期约延长了2个月的时间。

（2）空气相对湿度及其流速：冷库中空气相对湿度对食品的储藏期有直接的影响，既不能过干也不宜过湿。当空气湿度较高时，在低温的食品表面就会产生冷凝水分，冷凝水过多，会造成食品发霉，容易腐烂。当空气湿度较低时，食品中的水分会迅速蒸发，导致失水萎缩。大多数水果的适宜相对湿度应保持在85%～90%，蔬菜类的适宜相对湿度可高至90%～95%，而坚果类在70%的相对湿度条件下就可保存完好。干态颗粒食品（如奶粉、蛋粉、水果粉、咖啡等）的低温冷藏必须在非常干燥的空气中储藏，如果没有采用不透蒸汽的包装材料包装，并在大于50%相对湿度中储藏时，这些食品水分在大于5%时就会结块。

冷库中的空气流速也极为重要，空气流速越大，食品和空气间的蒸汽压差就随之增大，食品水分的蒸发率也相应增大。只有在相对湿度较高和空气流速较低时，才会使水分的损耗降到最低的程度。为了及时将食品产生的热量（呼吸作用或生化反应生产的热量）和外界渗入库内的热量带走，并维持库内温度均匀分布，冷库仍应保持有最低速度的空气循环，这样冷藏中食品的脱水干缩现象就可能降至最低。

2.食品冷藏时的变化

由于植物性原料、动物性原料及各类加工制品的性质不同，组分不同，导致食品在冷藏时所发生的变化也不一样。所发生的变化除了肉类在冷藏过程中的成熟作用外，其他的变化均会使食品的品质下降。生产中对于易发生变化的新鲜果蔬及鲜活鱼类，常采用合适的包装或冷藏结合气调等方式来进行储藏。

（1）水分蒸发：食品在冷藏时，温度下降，食品中所含汁液的浓度增加，表面水分蒸发，出现干燥现象。当食品中水分减少后，不仅造成干耗，而且使果蔬类食品失去新鲜饱满的外观，出现明显的凋萎；肉的表面会出现收缩、硬化，形成干燥皮膜，影响肉的外观品质。

（2）冷害：是指某些果蔬类原料在冷藏时，虽然库内温度在冻结点以上，但当储藏温度低于某一温度界限时，果蔬的正常生理机能受到障碍，失去平衡的现象。比如香蕉的适宜储藏温度为12℃左右，如果储藏温度低于该界限温度时，就会发生果皮变黑的现象。

（3）脂类变化：冷藏过程中，食品中所含的油脂类成分会发生水解，脂肪酸会发生氧化、聚合等复杂的变化，同时使食品的风味变差，出现酸败、变色、发黏等现象。

（4）淀粉老化：普通的淀粉约由20%直链淀粉和80%支链淀粉组成，在足够的水中吸水溶胀分裂形成均匀糊状的溶液，从晶体状态向不规则的无定形状态转变，这一过程称为糊化作用。它实质上是淀粉分子间的氢键断开，水分子与淀粉形成氢键，借此形成胶体溶液。糊化的淀粉在接近0℃的低温条件下，又自动排序，形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子，发生了淀粉的老化。淀粉老化在2～4℃最易发生，例如面包在冷藏时淀粉迅速老化，口感变差。

（5）微生物繁殖：在冷藏条件下，果蔬逐渐衰老或有创伤时，就会引发霉菌繁殖。鱼类、肉类在冷藏时，表面会出现黏湿现象，引发微生物繁殖。特别是一些低温微生物的繁殖分解，会造成食品的腐败变质。

（三）食品的冻结和冻藏(www.xing528.com)

1.食品的冻结

是将常温食品的温度下降到冷冻状态的过程，是食品冻藏前的必经阶段。冻结技术对冻藏品质量及其耐藏性有很大的影响。

（1）食品的冻结点：水的冰点是0℃，当水中溶入糖、盐等非挥发性物质时，冰点就会降低。食品一般是由动植物来源的原料制成，而且在加工过程中也会添加盐类、糖类、油脂等等一些辅料，使食品体系更为复杂。因此，食品的冻结点低于纯水的冰点。

（2）冻结速度：食品在冷冻过程中的冻结速度不仅决定冻结时间，而且影响最终的冻结食品的品质。根据冻结速度的快慢，可将冻结分为速冻或缓冻两种。①按时间划分：速冻是指在30 min之内能将食品中心温度从-1℃降到-5℃；超过30 min则成为缓冻。之所以定为30 min，是因为在这样的冻结速度下，冰晶对肉质的影响最小。②按距离划分：在单位时间内（h），-5℃的冻结层从食品表面伸向内部的距离（cm），因此，冻结速度v的单位为cm/h。根据此种划分将冻结速度划分为三类：快速冻结（v＞5～20 cm/h）、中速冻结（v=1～5 cm/h）和缓慢冻结（v=0.1～1 cm/h）。

（3）冻结前对原料的要求：①果蔬：冻结前一般先进行清洗和热烫。热烫常采用85～100℃的热水，或者采用蒸汽将物料加热到100℃，目的是灭酶，避免在冻藏过程中感官质量（如风味、色泽和维生素等）的损失。很多研究也表明，热烫处理后的果蔬，在冻藏过程中的营养素损失比未处理的要少。但是，水果类原料不宜采用高温热烫处理，因为会破坏新鲜水果的质构，影响口感。因此，冻制水果加工前，为了防止褐变的发生，常添加化学试剂（如柠檬酸、抗坏血酸、次氯酸钠、过氧化氢、EDTA和钙盐等）来抑制褐变发生。然而，在一些绿色蔬菜的热烫过程中，通常会发生叶绿素的降解现象，从而导致绿色蔬菜的褪绿。另外，热烫过程也会导致一些水溶性物质的损失。②其他食品：肉制品一般在冻制前并不需要特殊加工处理。

（4）冷冻对食品品质的影响：冷冻会使食品原料发生组织瓦解、质地改变、蛋白质变性以及其他物化反应等现象，大致分为以下几个方面。①食品物性变化：食品冻结后比热容下降，导热系数增加，热扩散系数增加，体积增大。②冷冻浓缩的危害性：大多数的冻藏食品，只有全部或几乎全部冻结才能保持良好的品质。如果食品内尚有未冻结的地方，就极易出现色泽、质地和其他性质的变化。浓缩导致的危害主要有：一是溶液中若有溶质结晶或沉淀，口感会出现沙砾感；二是蛋白质因盐析而变性；三是解冻后组织难以恢复原有的饱满度。③速冻与缓冻：一般而言，速冻食品的质量高于缓冻食品。速冻的优势表现在：一是速冻形成的冰晶体颗粒小，对细胞的破坏性也比较小；二是冻结时间短，可迅速抑制微生物的生长，降低浓缩的危害性。

（5）食品的冷冻方法：速冻方法主要分为三类，即鼓风冻结、平板冻结，以及浸渍和喷雾冻结。

鼓风冻结：即空气冻结法，是利用低温和空气高速流动，促使食品快速散热，以达到迅速冻结的目的。鼓风冻结的主要优点是用途的多面性，适用于具有不规则形状、不同大小和不易变形的食品物料，对于单体速冻制品非常有利，包括各种水果、蔬菜及附加值高的肉制品等。

平板冻结：是采用制冷剂或低温介质（如盐水）冷却的金属板和食品密切接触下使食品冻结的方法。目前，平板采用挤压过的铝制作，这种平板的截面上有通道可供液态制冷剂在其中流动，热传递在平板的上下表面发生，通过冷却面与产品直接接触来完成冷冻。这种方法常用于机制冰块、冻制鱼类等。

浸渍和喷雾冻结：散态或包装食品和低温介质或超低温制冷剂直接接触下进行冻结的方法，分为浸渍冷冻和喷雾冷冻两种。浸渍冷冻通常采用NaCl盐水，其低共熔点为-21.2℃，因此，在冷冻过程中采用-15℃左右的盐水温度。水果冷冻一般采用甘油—水混合液冻结，67%甘油—水溶液的温度可降低到-46.7℃。60%的丙二醇—水溶液也可降低到-50℃左右，但一般用于冻结包装食品。喷雾冷冻通过将未包装或仅薄层包装的制品暴露在具有低沸点、温度极低的制冷剂中，取得极快的冷冻速率，采用CO2或液氮作为制冷剂。

2.冻制品的包装和储藏

未包装的食品在冷冻和冻藏时会严重失水，而且在冻藏时容易氧化和遭受微生物污染。合理的包装能显著减少冷冻食品的脱水干燥、控制食品氧化和微生物引起的腐败变质。

（1）包装：一般要求速冻产品的包装必须用能在-40～50℃的环境中保持柔软，不致发脆、破裂的材料制成，比如尼龙薄膜，其具有良好的耐低温性能，并具有较高的抗弯强度和冲击韧性，非常适合制作冷冻包装。双向拉伸聚丙烯/聚乙烯的复合薄膜，价格低，在冷冻产品的包装中也有使用。对耐破损和阻气性要求较高的品种，如蘑菇、笋、蒜薹等，可采用尼龙薄膜为主体的薄膜包装（尼龙/聚乙烯复合膜）。冻鱼包装常采用聚酯/聚乙烯复合膜。

（2）储藏：冻藏食品储运中的温度应保持在-18℃以下，这是对质地变化、酶和非酶反应、微生物腐败变质以及储运费用等所有因素进行全面考虑后所得的结论。如果贮藏温度波动大，冻藏食品的重结晶发生就越剧烈，重复解冻和重结晶，就会促使冰晶体颗粒迅速增大，严重破坏食品的质地。

（3）冻藏过程中食品质量的变化：①干耗：冷冻食品的干耗主要是由于食品表面的冰晶体升华，表面出现干燥现象，并造成质量损失，俗称“干耗”。为了避免和减少冻藏期间的干耗，一定要注意防止外界热量的传入，并提高冷库外围结构的隔热效果。如果冷冻食品的温度和冷冻室内温度一致的话，可减少干耗的出现。②变色：在冻藏过程中，除了因制冷剂泄露时会造成食品变色（例如，氨泄漏时，胡萝卜会变蓝，莲子和洋葱会变黄色）外，其他凡是在常温下所发生的变色现象，在长期的冻藏过程中也会发生，只是速度比较缓慢而已。例如，冻藏过程中，冷冻鱼肉的绿变，是由于鱼类鲜度降低时产生硫化氢，与血液中的血红蛋白、肌肉中的肌红蛋白发生反应，生成绿色的硫血红蛋白和硫肌红蛋白所致。虾类在冻藏过程中发生的黑变，主要是由于氧化酶使酪氨酸产生黑色素所致。虾类的黑变与虾的新鲜度有关，新鲜的虾氧化酶类无活性，不会发生黑变，利用这一性质也可检测虾的新鲜程度。

（4）冻制食品的解冻：使食品内冰晶体状态的水分转化为液态，同时使冷冻食品恢复到原有状态和特性的工艺过程，称之为解冻。常用的解冻方法有空气解冻、水或盐水解冻和在加热金属面的解冻法。近年来，采用微波解冻、电加热解冻、高压解冻和声频解冻等高新技术来快速解冻的报道逐渐增多。