新鲜食品在常温下(20℃)存放，由于随着在食品表面的微生物作用和食品内所含酶以及某些非酶原因的作用，使食品的色、香、味和营养价值降低，直至食品腐败或变质，以致完全不能食用，这种变化即是食品的变质。

温度对微生物生长繁殖的影响：

各种微生物都只能在一定温度范围生长。一般情况下，低温只是阻止微生物繁殖，不能杀死微生物。一般来说，细菌对低温的耐力较差。

冻结食品对微生物的低温致死作用，主要是由于生化过程不正常所引起的；同时在低温下，细胞中的类脂物变硬，减弱原生质的渗透作用；此外，降温使细胞的原生质凝固；再者由于低温，水结成冰，所生成的冰晶对细胞有致命的影响。

因此用低温来保藏食品，必须维持足够的低温，以抑制微生物作用，使它失去分解食品的能力，达到低温贮藏的目的。

低温贮藏的温度要根据酶的品种和食品种类而定

一般要 求在-20℃低温下贮藏，含有不饱和脂肪酸的多脂类食品则要在-25℃～-30℃低温中贮藏，达到抑酶和防止氧化。

食品进行长期贮藏，其质量仍有所下降。

食品冷却的目的及冷却冻结的温度范围：

冷却是将食品的品温降低到接近食品的冰点，但不冻结的一种冷加工的方法，是延长食品保藏期的一种广泛采用的方法。有些冻结食品在冻前也要进行冷却。

对动物性食品（鱼类、肉类）有利于抑制分解蛋白质的酶的作用，有利于抑制细菌的生长繁殖，快冷甚至能使部分细菌骤冷休克死亡。肉类的冷藏，使肉在低温下成熟，使肉的色泽、风味、柔软度变好，提高肉类的商品价值，牛肉尤其如此。

冷却肉与冻结肉相比，由于不存在冰晶的物理变化，有利于防止冻结肉冰晶物理变化中造成的肉质变化，蛋白质变性。

有利于排除植物性食品的呼吸热和田间热，延长植物性食品的贮藏期，但要防止冻害（温度过低）影响植物性食品的生理机能。

名称

冷却食品

冻结食品

半冻结食品

冷凉食品

冷凉食品

品温范围℃

0～15

－12～－30

－2～－3

－1～1

－5～5

备注

冷却但未冻结

冻结坚硬

稍微冻结

欧美适用

日本适用

食品冷却的温度范围上限是15℃，下限是0~4℃。在此温度范围，T.T.T.概念（T.T.T 理论是用于阐述食品的容许期与时间、温度之间的关系。通过测定食品在流通过程中所经历的时间和温度，可应用相应的T.T.T曲线来确定食品的品质与货架期。）只适用于鱼肉或肉类，但不适用于植物性食品。故冷却食品要根据种类、性质、贮藏期的不同，选择各自合适的贮藏温度。

冻结食品的品温在-12℃以下是普通冻结，在-18℃以下是深温冻结，冻结食品一般符合T.T.T.概念。目前冻结食品的品温有下降的趋势，如多脂肪鱼类冻结温度为-30 ℃。

（一）水分蒸发：

食品在冷却过程中，表面水分蒸发，引起食品干耗和色降等变化。

根据食品水分蒸发特点，控制适宜的湿度、风速和低温条件，以减少水分蒸发。

（二）冷害：

当冷藏温度低于某一温度界限时，果蔬正常生理机能受到障碍，失去平衡，称为冷害。最明显症状是表皮出现软化斑点和心部变色。

另有一些水果、蔬菜，在外观上看不出冷害的症状，但冷藏后再放到常温中，则丧失正常的促进成熟作用的能力，这也是冷害的一种。

（三）移臭（串味）：

具有强烈香或臭味的食品冷藏在一起发生串味，使食品原有风味发生变化。

另外，冷库中还有一种特殊的臭味，俗称冷库臭，也会移给食品。

（四）生理作用：

在冷藏过程中，果、蔬的呼吸作用，后熟作用仍然继续。鸡蛋在冷藏过程中，其蛋白质趋于碱性化。

（五）成熟作用：

肉类在冷藏过程中，缓慢进行成熟作用，使肉变得柔嫩，并具有特殊的鲜香风味，且持水性有所回复，达到最佳的食用状态。

但不能进行得过度，否则引起肉类品质下降。

（六）脂类变化：

冷却过程中，食品中所含有的油脂会发生水解，脂肪酸的氧化、聚合等，同时使食品风味变差，味道恶化，出现变色、酸败、发粘等。

（七）淀粉老化：

淀粉老化是指食品中以α-淀粉形式存在的淀粉在接近0℃低温范围中，α-淀粉分子自动排列成序，形成致密高度晶化的不溶性淀粉分子，迅速出现淀粉β化的现象。

淀粉老化的最适温度是2～4℃。当贮藏的温度高于60 ℃ 或低于-20℃，均不会发生淀粉的老化现象。

（八）微生物的增殖：

食品在冷却过程中，微生物特别是低温细菌其繁殖和分解作用没有被充分抑制，只是速度变化慢，长时间冷藏会使食品发生腐败。

（九）寒冷收缩：

宰后的牛肉在短时间内快速冷却，肌肉会发生显著收缩，以后即使经过成熟过程，肉质也不会十分软化。这种现象叫寒冷收缩。

食品冷却的方法：

食品冷却的方法常用的有冷风冷却、冷水冷却、碎冰冷却、真空冷却等。

冷却方法与适用范围

冷却方法

肉

禽

蛋

鱼

水果

蔬菜

烹调食品

冷风冷却

√

√

√

√

√

√

冷水冷却

√

√

√

√

碎冰冷却

√

√

√

√

真空冷却

√

（一）冷风冷却：

冷风冷却是利用流动的冷空气使冷却温度下降的冷却方法，它是一种使用范围较广的冷却方法。

使用得最多的是水果、蔬菜在冷库的高温库房中的冷却贮藏。

近年来，国外肉的冷却也较普遍使用，其还可以用来冷却禽、蛋、烹调食品。总之其可用于不能被水冷却的食品，

其缺点是当室内温度较低时，被冷却的食品干耗较大。

冷风冷却示意图：

五种不同吸吹风形式的冷风机

六种冷风冷却系统示意图：

（二）冷水冷却：

冷水冷却是通过低温水把被冷却的食品冷却到指定温度的方法，特别适用于鲜度下降快的食品。其形式有：浸渍式、撒水式、降水式。

冷水冷却的特点：没有干耗，但对于禽类易造成带病菌交叉感染。

（三）碎冰冷却：

特别适用于作鱼的冷却介质，可有效防止干耗。

要求：为提高碎冰的冷却效果，冰要细碎，使冰与被冷却食品的接触面积大，冰融化的水要及时排出。

海上渔获物的冷却一般有加冰法（干法），水冰法（湿法）及冷海水法。

（四）真空冷却：

真空冷却又叫减压冷却，它的原理是根据水分在不同的压力下有不同的沸点，水汽化时要吸收大量汽化热使食品本身的温度降低，达到快速冷却的目的。

食品的冻结：

冻结能抑制细菌的生长发育，但是微生物产生的酶仍然有一定的活性。

国际冷冻协会建议：为防止微生物的生长繁殖，冻结食品必须在-12℃以下贮藏；为防止酶及物理变化，冻结食品的冷藏温度必须低于-18 ℃。

冻结率：

食品在冻结点与共晶点之间的任意温度下，其水分冻结的比例称为冻结率（ω0），以质量分数表示。其近似值可由下式计算（称为Heiss式）：

冻结率与温度：

（一）冻结速度

1.时间划分：

2.距离划分：单位为：cm/h

当v≥5~20cm/h

快速冻结

v=1~5cm/h

中速冻结

v=0.1~1cm/h

缓慢冻结

3.国际冷冻协会规定：食品表面到中心温度点间的最短距离与食品表面温度达到0℃后食品中心温度降到比食品冰点低10℃所需时间之比，即为冻结速度v=cm/h。

（二）结晶条件：

当液体温度降到冻结点时，液相与结晶相处于平衡状态。而要使液体变为结晶体就必须破坏这种平衡状态，即必须使液相温度降至稍低于冻结点，造成液体过冷。故过冷是水中发生冰结晶的先决条件。

冰结晶形成时，因结晶相变放出热量使水或水溶液的温度由过冷温度上升至冻结点温度。

食品冻结中一般不会有稳定的过冷产生。

（三）冻结速度与冰晶形状的关系

冻结速度（通过0～-5℃的时间）

冰结晶

冰层推进速度I

水分移动速度W

位置

形状

大小（直径×长度）

数量

数秒

1.5min

40min

90min

细胞内

细胞内

细胞内

细胞外

针状

针状

针状

块粒状

(1~5)um ×(5~10)um

(0~20)um × (20~50)um

(50~100)um × 100um以上

(50~200)um × 200um以上

无数

多数

少数

少数

I＞＞W

I＞W

I＜W

I＜＜W

冻结速度与冰晶分布的关系：

1.冻结速度快，细胞内、外几乎同时达到形成冰晶的温度条件，组织内冰层推进速度大于水移动速度、冰晶分布越接近天然食品中液态水的分布情况，且冰晶呈针状结晶体，数量多，冰晶小。

2.冻结速度慢，冰晶首先在细胞外的间隙中产生，而此时细胞内的水分仍以液相形式存在。在蒸汽压差的作用下，细胞内的水分透过细胞膜向细胞外的冰晶移动，使大部分水冻结于细胞间隙内，形成较大冰晶且分布不均匀。

冻结温度曲线：

（一）冻结温度曲线

1.初阶段：从初温到冰点的过程。

2.中阶段：食品大部分水结成冰的过程。放出的热量最多（-1～-5 ℃ ）

3.终阶段：从成冰到终温的过程。

（二）冻结温度曲线的意义（生产上的应用）

1.第一阶段在此温度范围内微生物和酶的作用不能抑制，故应迅速通过。

2.第二阶段食品从冰点降到中心温度-5℃时，通过时间短，在最大冰晶生成带中产生的不良影响就能避免。

3.从-5℃到终温，要加速通过。因微生物和酶要在-15℃以下才能被抑制。

食品冻结过程中放出热量示意图：

冻结时所放出的热量：

一定质量（m）的食品，在冻结过程中放出的热量有三部分：

1.冷却时热量qc：

食品从初温降至冰点所放出热量：

qc = c1(t1-tp) kcal/kg

c1：高于冰点的比热；t1：初温；tp：冰点温度。

2.形成冰时的热量（此部分热量最多）

qi = W·ω·r kcal/kg

W：食品中的含水量kg/kg；ω：冻结率；

r：水变成冰的潜热80kcal/kg。

3.自冰点至冻结终温放出热量：

qe =c2(tp-t2) kcal/kg

c2：低于冰点的比热kcal/kg；t2：冻结终温；

故放出的总热量为：Q= qc + qi + qe

Q还可用焓差法表示：

Q=m（i2-i1） kcal

i1：食品初始状态的焓值kcal；

i2：食品终了状态的焓值kcal。

冻结时间：

设表面平坦，厚度为l的物品，如左图预冷到0℃， 置于介质为t的环境中，物品温度降到冰点 tp 时开始冻结，经过一段时间后，冻结层离表面已有x的距离。又经过dz 时间后，冻层向内推进dx距离。

对冻层厚度为dx，表面积为F，其应放出热量dQ为：

dQ=F·r·qi·dx (kcal) r：容重(kg/m3)；

qi：形成冰时的热量kcal/kg。

此热量在tp与t的温差作用下，经厚度为x的冻层在dz时间内传给冷却介质，其传出热量为：

dQ=F·k·△t·dz (kcal)

△t= tp -t tp：物品冰点；t：冷却介质温度。

两者热交换的量相等 即：F·k·△t·dz=F·r·qi·dx

冻结时间的热焓表达式：

为改进精度把式中qi以△i即食品初温和终温时的焓差来表示，则冻结时间计算式最后形式为：

z：食品冻结时间 （h）

△i：食品初温与终温时的焓量 kcal/kg

r：食品容重 kg/m3

△t：tp-t tp：食品的冰点；t：冷却介质的温度。

x：板状食品表示厚度，园柱或球状食品表直径(m）

α：食品表面放热系数 kcal/m2·h·℃

λ：冻结食品导热系数　kcal/m2·h·℃

R和p：食品形状有关系数

公称冻结时间：食品各处温度相同都为0℃起，其中心点温度只下降到该点食品的冰点所需时间。

有效冻结时间：即食品中心温度从开始的温度下降到所要求的冻结终温所需时间。

这里公式从公称时间推导，引入△i作有效冻结时间计算，结果是有效冻结时间。

缩短冻结时间可选择的途径：

缩短冻结时间可以从改x、α、t三方面来考虑。

1.减小冻品厚度 x

2.降低冷冻介质温度 t

3.增大传热面的放热系数α

改变α值可以增加风速，在冷盐水中浸渍冻结，平板冻结器中冻结等方法。

食品冻藏时的变化：

冻结食品在-18℃以下的低温冷藏室内贮藏，由于食品中90%以上的水分已冻结，酶与微生物的作用受到抑制，食品可较长时间贮藏，但是在冻藏过程中，由于冻藏温度的波动，冻藏期又较长，冰结晶是不稳定的，大小也不全部均匀一致，在空气中氧的作用下还会缓慢发生一系列变化，使冻结食品的品质有所下降。

冰结晶形成原因：

其主要原因是由于蒸汽压差的存在。冰结晶周围的水或水蒸汽向冰晶移动，附着并冻结在冰结晶上面，使大的结晶越大，而小的结晶逐渐减少、消失。

蒸汽压差的存在原因：

①冻结食品中残留的水溶液的蒸汽压差大于冰结晶的水蒸汽压

②冰结晶中的粒子大小不同产生蒸汽压差。

③主要原因是冻结食品的表面与中心部位之间有温度差，从而产生蒸汽压差。

如何防止冰结晶的成长：

① 采用降温快速冻结方式。

② 冻藏温度尽量低，少变动，特别是要避免高于-18℃以上的温度变化。

干耗与冻结烧：

1.干耗：简言之是由于食品表面的冰结晶直接升华造成的。

干耗水分量W=βF（Pg-Pr） kg/h

β：升华率（kg/m2·h·mmHg）

F：冻结食品表面积（m2）

Pg：冻结食品表面的水蒸汽压差（mmHg）

Pr：与食品接触的空气的水蒸汽压（mmHg）

2.冻结烧

由于干耗的不断进行，食品表面的冰晶升华向内延伸，达到深部冰晶升华，这样不仅使冻结食品脱水减重，造成重量损失，而且由于冰晶升华后的地方成为微细空穴，大大增加了冻结食品与空气接触面积。在氧的作用下，食品中的脂肪氧化酸败，表面变黄褐，使食品外观损坏，风味、营养变差，称为冻结烧。

如何防止干耗和冻结烧：

主要是防止外界热量的传入，提高冷库外围结构的隔热效果，隔绝空气与冻结食品的接触，加入抗氧化剂，对食品可采用加包装或镀冰衣的方法。

脂类的变化：

在脂酶和磷脂酶的作用下，水解为游离脂肪酸；

脂肪酸在空气中氧的作用下发生自动氧化而酸败；

脂类冻结变性产生有毒产物如丙二醛；

脂肪氧化产物与蛋白质冻结变性的产物相互作用产生油烧-脂类氧化引起。

防止油烧的措施：

采用镀冰衣、包装食品而隔绝与氧的接触；降低产品的冻藏温度；

防止氨的泄漏；使用抗氧化剂。

冻结食品的T.T.T概念：

美国Arsdel等人，总结冻结食品的品温变化与品质保持时间的关系，即冻结仪器的T.T.T概念（Time、Temperature、Tolerance；时间、温度、食品的耐藏性）。

由T.T.T概念可知：

1、冻结食品的品质变化主要取决于温度，冻结食品的品温越低，优秀品质的保存时间越长。

2、冻结食品在流通中因时间、温度的经历而引起的品质降低是累积和不可逆的，但与经历的顺序无关。

大多数冷冻食品的品质稳定性是随着食品温度的降低而呈指数关系地增大。在一定温度范围内，贮藏温度与实用冷藏期之间的关系曲线。这样的曲线叫T.T.T曲线。

根据T.T.T曲线的斜率可知道温度对冻结食品品质稳定性的影响，用温度系数Q10表示。

冻结食品的T.T.T曲线：

1.多脂肪鱼和炸仔鸡；

2.少脂肪鱼；

3.四季豆和汤菜；

4.青豆和草莓；

5.木梅。

Q10是温差10℃，品质降低的速度比，也就是温度降低10℃，冷冻食品品质保持的时间比原来延长的倍数。

Q10随食品的种类的不同而不同，在实用冷藏温度（-15 ℃~-25℃）的范围内，它的值是2~5。

对于大多数冻结食品来说都是符合T.T.T概念的，其温度系数Q10几乎都在2~5之间，但也有Q10小于1的食品，对于Q10小于1这样的食品，T.T.T理论则不适用。

我们把某个冻结食品在流通过程中所经历的温度和时间记录下来，根据T.T.T曲线按顺序算出各阶段的品质下降，然而再确定冻结食品的品质，这种方法叫T.T.T的计算方法。

根据T.T.T曲线可知，一个冻结食品在某个温度的实用冷藏期是A，即经过A天其品质由100%降为0%。那么在此温度下，该冻结食品每天的品质下降量B=100/A。根据此关系可作出品质保持曲线B。

T.T.T计算图即是在此基础上制成，横坐标是天数，纵坐标是各种温度下的品质下降率（用百分数表示）。

各阶段品质下降量=每天的品质下降量×天数

D：品质下降总量=Σ各阶段品质下降量

当D＞1时，该冻结食品已失去商品的价值；

D＜1时，说明冻结食品尚未失去商品价值。

用T.T.T计算方法可知道冻结食品的质量变化。但它是根据冷冻食品在流通过程中的时间、温度经历所带来的影响累积变大的原则来进行计算，也有一些例外，其实际质量的下降比用T.T.T计算所得到的质量下降量更大。如：

1.乳状食品或胶状食品，如冰淇淋。

2.冻藏室内，冻结食品直接与空气接触。

3.商店冷藏柜中的冷冻食品，

4.冻品温度波动次数少，但在-10℃以上温度长时间保存的食品。

解冻：

解冻是冻结时食品中形成的冰结晶还原成融解成水，故可视为冻结的逆过程。解冻时，冻品表层的冰首先融解成水，随解冻的进行融解部分逐渐向内延伸，由于冰的导热系数是水的4倍，因此解冻速度随解冻的进行而逐渐下降，这与冻结过程恰好相反，解冻所需时间比冻结时间长。

解冻时要尽快通过0～-5℃这一温度带，以避免冻品品质下降。

解冻的终温由解冻食品的用途决定。

不同的食品要考虑适用本身特点的解冻方法。目前的解冻方法有：解冻介质温度高于冻品的外部加热法、冻品内部加热的电解冻法、两者都采用的组合解冻法。

冷冻食品的质量管理：

食品质量管理除具有一般工业产品质量管理所包含的全部内容外，还具有两个更重要的特点：

1、对食品的卫生和安全性要求相当严格，而且还要受到行政上强制的管理规则的制约，

2、味觉的感受，对其在味觉嗜好降低的允许幅度内，实行相对的质量管理。

质量管理是管理制品的质量特性值。

冷冻食品的特性值，是从国际上将冷冻食品的定义通常限定为四个方面的内容产生的：

1、一定要经过前处理

2、必须快速冻结，要求尽快通过-1~-5℃ 、80%的水分冻结的冰结晶生成带。

3、速冻后的食品中心温度一定要控制在-18℃以下，销售店也不能高于这个温度。

4、必须是经过包装的食品。

冷冻食品的保鲜原则：

3C原则：规定保鲜时应做到冷却（Chilling）、清洁（Clean）、小心（Care）。

3P原则：产品质量取决于原料（Products）、加工工艺（Processing）、包装（Package）。

3T原则：产品最终质量还取决于在冷藏链中流通的时间（Time）、温度条件（Temperature）、产品耐藏性（Tolerance）。

冷冻食品品质的判断方式有两种：

1、通过感官进行判断，它包括视觉判断（大小、形状、粘度、色泽、完整性等）、触觉判断、味觉判断、嗅觉判断等；

2、用理化生物分析的手段进行判断，这主要用来测定感官无法判断的营养价值、毒性等，一般采用统计和抽样检查的方法。

冷冻食品质量管理范围：

1 原料的验收与保藏。

2 制造过程中的管理。

3 成品的检验。

4 用水标准与管理。

5 解冻工程管理。

6 卫生状况与检查。

7 微生物检查。

8 各工程的温度管理（尤其是冷冻、冷藏）。

9 机械设备（包括容器等）。

10 包装管理（包装材料、方法等）。

11 从业人员操作技术。

12 出厂后的运输、贮藏和销售等环节中的卫生管理和温度管理等。

调理冷冻食品的质量管理：

1、主要应放在对各工序的卫生管理，特别是微生物的管理上；

2、其次是营养质量，在保持食品原有营养风味方面，要考虑到如何保持营养成分和香味、食感、色泽等嗜好性特征；

3、原料质量检查、成形工艺、加热工艺、速冻工艺等中都要对制品的质量进行管理。

HACCP的应用发展：

HACCP是美国Bauman于1971年开创的食品卫生、品质管理方式。

HACCP的七条基本原则：

1、对新鲜原料及各种辅料、加工制造、运输流通、销售、调理到最终消费为止的各个阶段，可能造成危害消费者安全和健康的各种因素进行分析、确认。

2、对上述可能造成消费者危害的因素进行控制，设定关键控制点。

3、对已设定的关键控制点制定各自适宜的管理标准，设计正确适当的安全措施。

4、建立有效的监控系统和管理方式，以随时评估安全措施的成效。

5、确定应变措施，当关键控制点偏离管理标准时予以纠偏。

6、建立完整的档案及记录文件，细节化危险分析，安全措施，监控系统及纠偏记录。

7、整个系统的可行性，需经工厂本身及政府主管单位复核、认可。

调理冷冻食品各工艺段的关键控制点：

1 生产前的检查

2 原料的验收与收藏

3 水质

4 原料的解冻

5 机械管理

6 加热和放冷

7 冻结室的机械性能和卫生

8 金属探测器、包装

9 贮藏

10 预测

冷冻汉堡肉饼的危害分析（HA）

原辅材料名称

HA

微生物种类

污染途径

肉类（冷冻品）

(牛、猪、羊、鸡、马肉)

Ⅴ

病原菌：沙门氏菌，病原大肠菌，肠炎弧菌，Campylobacter， jejuni Yersinia

二次污染

冷冻鱼糜

腐败菌:假单胞菌属，无色杆菌属，黄杆菌属

一次污染

洋葱

Ⅱ

腐败菌:芽孢杆菌属，革兰氏阴性杆菌

一次污染

蛋白

Ⅴ

腐败菌：沙门氏菌，金黄色葡萄球菌

一次污染

植物蛋白质

Ⅲ

腐败菌:芽孢杆菌属

一次污染

面包粉

Ⅱ

腐败菌:芽孢杆菌属

一次污染

香辣调味料（未杀菌）

Ⅰ

腐败菌:芽孢杆菌属

一次污染

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