食品冷冻新技术PPT文档格式.ppt

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温度温度-60-60左右，食品内水分全部冻结。

左右，食品内水分全部冻结。

在在-18-18-30-30时时，食食品品中中绝绝大大部部分分水水分分已已冻冻结结，能能够够达达到到冻冻藏藏的的要要求求。

低低温冷库的贮藏温度一般为温冷库的贮藏温度一般为-18-18-25-25。

冻冻结结率率：

冻冻结结终终了了时时食食品品内内水水分分的的冻冻结结量（量（%），又称结冰率），又称结冰率K=100K=100（11TTDD/T/TFF）TTDD和和TTFF分别为食品的冻结点及其冻结终了温度分别为食品的冻结点及其冻结终了温度

（二）冻结曲线冻结曲线冻结曲线表示了冻结过程中温度随时间表示了冻结过程中温度随时间的变化。

的变化。

过冷临界温度液态物质在降温过程中，开始形成稳定晶核时的温度低共熔点（共晶点）在降温过程中，食品组织内溶液的浓度增加到一个恒定值，溶质和水分同时结晶固化时的温度图图中中多多条条曲曲线线表表示示食食品品不不同同深深度度处处温温度度随随冻冻结结时时间间的的变变化化。

在在任任一一时时刻刻食食品品表表面面的的温温度度始始终终最最低低，越接近中心层温度越高。

越接近中心层温度越高。

显示出显示出在不同的深度，温度下降的速度是不同的在不同的深度，温度下降的速度是不同的冷冻曲线平坦段的长短与冷却介质的导冷冻曲线平坦段的长短与冷却介质的导热性有关。

在冷冻操作中，采用导热快热性有关。

在冷冻操作中，采用导热快的的冷却介质冷却介质，可以缩短中间阶段的曲线，可以缩短中间阶段的曲线平坦段。

平坦段。

图中显示，在盐水中冻结曲线的平坦段图中显示，在盐水中冻结曲线的平坦段要明显短于在空气中。

要明显短于在空气中。

（三）冻结速度1.速冻的定性表达：

速冻的定性表达：

速冻：

指外界的温度降与细胞组织内的温度降指外界的温度降与细胞组织内的温度降不等，即内外有较大的温差；

不等，即内外有较大的温差；

慢冻：

指外界的温度降与细胞组织内的温度降指外界的温度降与细胞组织内的温度降基本上保持等速。

基本上保持等速。

2.速冻的定量表达：

速冻的定量表达：

国际制冷协会对冻结速度的定义定性描述3.3.冻结速度与冰晶冻结速度与冰晶l冻结速度快，食品组织内冰层推进速度大冻结速度快，食品组织内冰层推进速度大于水移动速度，冰晶的分布接近天然食品于水移动速度，冰晶的分布接近天然食品中液态水的分布情况，中液态水的分布情况，冰晶数量极多，呈冰晶数量极多，呈针状结晶体针状结晶体。

l冻结速度慢，细胞外溶液浓度较低，冰晶冻结速度慢，细胞外溶液浓度较低，冰晶首先在细胞外产生，而此时细胞内的水分首先在细胞外产生，而此时细胞内的水分是液相。

在蒸汽压差作用下，细胞内的水是液相。

在蒸汽压差作用下，细胞内的水向细胞外移动，向细胞外移动，形成较大的冰晶，且分布形成较大的冰晶，且分布不均匀不均匀。

除蒸汽压差外，因蛋白质变性，。

除蒸汽压差外，因蛋白质变性，其持水能力降低，细胞膜的透水性增强而其持水能力降低，细胞膜的透水性增强而使水分转移作用加强，从而产生更多更大使水分转移作用加强，从而产生更多更大的冰晶大颗粒。

的冰晶大颗粒。

不同冻结速度下的冰晶状态4.4.最大冰晶生成带最大冰晶生成带（图示图示）：

指指-1-1-55的温度范围，大部分食品在此温度范的温度范围，大部分食品在此温度范围内约围内约80%80%的水分形成冰晶。

的水分形成冰晶。

K=100K=100（11TTDD/T/TFF）研究表明，食品冻结应以最快的速度通过最大冰研究表明，食品冻结应以最快的速度通过最大冰晶生成带。

晶生成带。

最大冰晶生成区冻结曲线与最大冰晶生成区大部分食品的中心温度从-1降至-5时，近80%的水分可冻结成冰，此温度范围称为最大冰晶生成区。

（四）冻结对冻品的影响1物理变化的影响

（1）容积的改变细胞溃解、气体膨胀产生内压出现龟裂（速冻）

（2）冰晶体的机械损伤刺伤细胞组织，使食品失去复原性（3）溶质的重新分布溶质呈不均匀分布；

营养成分流失（4）水分的蒸发2化学变化的影响

（1）蛋白质变性

（2）变色黑变、褐变、退色（3）营养成分损失维生素C因氧化而减少单体速冻产品二流态化速冻方法流态化速冻流态化速冻流态化速冻流态化速冻：

是在一定流速的冷空气作用下，使食品在流：

是在一定流速的冷空气作用下，使食品在流态化操作条件下得到快速冻结的一种冻结方法。

态化操作条件下得到快速冻结的一种冻结方法。

流态化冻结是一种实现食品流态化冻结是一种实现食品单体快速冻结单体快速冻结（IndividuallyQuickFreezing，IQF）的理想方法。

的理想方法。

食品流态化速冻的前提食品流态化速冻的前提食品流态化速冻的前提食品流态化速冻的前提：

一是作为冷却介质的冷空气在：

一是作为冷却介质的冷空气在流经被冻结食品时必须具有足够的流经被冻结食品时必须具有足够的流速流速流速流速，并且必须是并且必须是自自自自下而下而下而下而上上上上通过食品；

二是单个食品的通过食品；

二是单个食品的体积不能太大体积不能太大体积不能太大体积不能太大。

（一一）概概述述（二二）固体颗粒的流态化原理固体颗粒的流态化原理气体经固体颗粒床层流动的三种状态气体经固体颗粒床层流动的三种状态：

食品流态化冻结过程中，颗粒状、片状、块状等食品与冷食品流态化冻结过程中，颗粒状、片状、块状等食品与冷气流间的流动过程属气流间的流动过程属气固两相流体气固两相流体的流动过程的流动过程。

根据流体的流动特点，气固两相流体的流动有以下三种运根据流体的流动特点，气固两相流体的流动有以下三种运动状态：

动状态：

固定床阶段固定床阶段、流化床阶段流化床阶段和和气流输送阶段气流输送阶段。

1、固定床阶段、固定床阶段指当气流以较低的相对速度通过物料层时，固体颗粒指当气流以较低的相对速度通过物料层时，固体颗粒的相对位置没有发生变化的阶段（图的的相对位置没有发生变化的阶段（图的AD段段）。

）。

特点特点特点特点：

气体通过床层所发生的压力降：

气体通过床层所发生的压力降P，与空与空塔气体流速塔气体流速v在对数坐标纸上成直线关系（图的在对数坐标纸上成直线关系（图的AB段段）2、流化床阶段、流化床阶段概念概念概念概念：

当气固间相对速度达到一定数值时床层不再维持：

当气固间相对速度达到一定数值时床层不再维持固定状态，固体颗粒的相对位置发生明显变化，固体颗固定状态，固体颗粒的相对位置发生明显变化，固体颗粒在床层中时上时下作不规则沸腾状运动，并且具有与粒在床层中时上时下作不规则沸腾状运动，并且具有与流体同样的流动性，此阶段称为流化床阶段流体同样的流动性，此阶段称为流化床阶段。

特点：

l这种流态化状态可以在一定的这种流态化状态可以在一定的气体流速范围气体流速范围内内维持；

维持；

l在颗粒特性、床层几何尺寸和气流速度一定时，流态化在颗粒特性、床层几何尺寸和气流速度一定时，流态化系统系统具有确定的性质具有确定的性质，如密度、热传导系数、粘度等；

，如密度、热传导系数、粘度等；

l床层的高度和空隙率会随着气流速度而提高，而床层床层的高度和空隙率会随着气流速度而提高，而床层上下两侧的上下两侧的压力降压力降压力降压力降基本维持不变（基本维持不变（DE段段）。

流流流流化化化化床床床床压压压压降降降降：

气气流流通通过过流流化化床床层层时时，由由于于筛筛网网、食食品品颗颗粒粒的的阻阻力力作作用用，使使床床两两侧侧风风压压发发生生变变化化所所产生的压力差，即产生的压力差，即PL=P1P2式中式中PL流化床压降，流化床压降，N/m2P1风机出口风压，风机出口风压，N/m2P2流化床食品层上部风压，流化床食品层上部风压，N/m2筛网阻力筛网阻力筛网阻力筛网阻力PPSS损失损失损失损失与与空气流速空气流速和和筛网的孔隙率筛网的孔隙率有关，有关，流速越大或孔隙率越小，阻力越大，反之亦然。

流速越大或孔隙率越小，阻力越大，反之亦然。

与与D点相应的气流速度称为点相应的气流速度称为临界流化速度临界流化速度。

v筛网阻力损失的范围相当于流化床食品层阻力筛网阻力损失的范围相当于流化床食品层阻力损失的损失的10%20%。

临界流化速度临界流化速度（Vk）：

）：

当气流速度增加到一定数值当气流速度增加到一定数值时，固定床层不再保持静止状态，部分颗粒悬浮向时，固定床层不再保持静止状态，部分颗粒悬浮向上，造成床层膨胀，空隙率增大，即开始进入流化上，造成床层膨胀，空隙率增大，即开始进入流化状态，此时的速度即称之。

状态，此时的速度即称之。

l冷空气达到冷空气达到临界流化速度临界流化速度是形成是形成流态化流态化的必要条件的必要条件。

随着流速增加超过临界速度，就出现很大的不稳定性。

这时流化床没有一个稳定的界面，压力也随之波动，但固这时流化床没有一个稳定的界面，压力也随之波动，但固定在图中的定在图中的DE1和和DE2之间的范围内，之间的范围内，DE代表了这一范围的代表了这一范围的平均值。

平均值。

33气力输送阶段气力输送阶段气力输送阶段气力输送阶段在流化床流动的基础上，再进一步提高气流速度，则床层在流化床流动的基础上，再进一步提高气流速度，则床层不能保持流化状态，固体颗粒悬浮在气流中，随着气流运不能保持流化状态，固体颗粒悬浮在气流中，随着气流运动，此阶段称为气力输送阶段（动，此阶段称为气力输送阶段（图图E段段）。

与与E点点相相对对应应的的流流速速称称为为最最大大流流化化速速度度（或或称称固固体体颗颗粒粒的的带出速度或悬浮速度）。

带出速度或悬浮速度）。

（三三）不良流化现象不良流化现象在食品流态化冻结过程中常出现在食品流态化冻结过程中常出现沟流现象沟流现象沟流现象沟流现象、粘粘粘粘结现象结现象结现象结现象、夹带现象夹带现象夹带现象夹带现象等影响食品的等影响食品的IQF冻结不正常冻结不正常的流态化现象。

这与气流速度、压力降、气流的流态化现象。

这与气流速度、压力降、气流分布的均匀性、食品层层厚、筛网孔隙率、食分布的均匀性、食品层层厚、筛网孔隙率、食品颗粒的形状和质量及其潮湿程度等因素有关。

品颗粒的形状和质量及其潮湿程度等因素有关。

沟流现象沟流现象：

由于气流组织或食品层层厚不均匀，床层由于气流组织或食品层层厚不均匀，床层出现沟道，气流不能均匀地通过床层，而从沟道中流出现沟道，气流不能均匀地通过床层，而从沟道中流过，床层压力不断下降，作用于食品层各点的压力降过，床层压力不断下降，作用于食品层各点的压力降发生变化造成整个床发生变化造成整个床沸腾沸腾的急剧恶化，破坏了正常的急剧恶化，破坏了正常流态化操作，这种现象称为沟流现象。

流态化操作，这种现象称为沟流现象。

粘结现象粘结现象：

表面潮湿表面潮湿的食品颗粒在低温状态下相互冻的食品颗粒在低温状态下相互冻粘或冻粘在筛网上的现象。

这种粘结现象使食品层变粘或冻粘在筛网上的现象。

这种粘结现象使食品层变成了固定床层，从而不能形成流态化。

成了固定床层，从而不能形成流态化。

夹带现象夹带现象：

在流化床中，如果气在流化床中，如果气流速度流速度V大于降落速度大于降落速度Vg则食品颗粒则食品颗粒以以V-Vg的净速度向上运动，被气流带的净速度