CN105433192A - 一种生食海水鱼类气调解冻装置及解冻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生食海水鱼类气调解冻装置及解冻方法。该装置包括箱体、供电单元、温度控制单元、气体混配单元、抽气单元、杀菌单元、报警单元和系统控制单元。该方法包括：(1)在系统控制单元设定臭氧杀菌时间，关闭箱体门，运行臭氧杀菌过程；(2)结束后将切割好的海水鱼类肉放到置物架上，关闭箱体门，在系统控制单元设定解冻程序参数，包括设定解冻温度、解冻时间、混配气体种类及比例，启动解冻程序，待程序运行完毕即可。本发明的气调解冻装置及解冻方法具有提高生食海水鱼类产品的红度值及其持久性、降低产品解冻损失、抑制微生物的生长与繁殖等作用，可使产品色泽更加红润诱人，提高产品质量安全水平，延长货架期，增加产品收益。

Description

一种生食海水鱼类气调解冻装置及解冻方法
技术领域
本发明涉及水产品解冻技术，具体涉及一种生食海水鱼类气调解冻装置及解冻方法。
背景技术
金枪鱼(tuna)也称鲔鱼、吞拿鱼，肉中脂肪酸大多为不饱和脂肪酸，富含DHA和EPA，所含氨基酸种类齐全，还含有维生素、丰富的铁、钾、钙、碘等多种矿物质和微量元素，具有高蛋白、低脂肪等特点。金枪鱼生食产品品质高，兼具口感圆润、滑而不腻、色泽纯正自然，肉质富有弹性的特点，被誉为现代人不可多得的营养美食。
金枪鱼从捕获到食用一般需要经历一段较长的运贮时间，为保持金枪鱼优良的营养与感官特质，金枪鱼捕捞处理后会迅速冷冻，并在-55℃甚至更低条件下贮藏。在加工或消费之前，使冻结食品内部的冰晶体融化的过程，被称为食品的解冻。合理的解冻与金枪鱼的冻结和冻贮一样，也是保持金枪鱼品质的关键，若解冻不当，则会造成大量的汁液流失，导致金枪鱼的风味、营养价值、质地、色泽等的变化，影响金枪鱼的食用品质。目前，金枪鱼的解冻方法主要有：空气解冻、水解冻、电解冻和组合解冻。
空气解冻是目前生食金枪鱼加工中最常用的解冻方法，其是利用自然对流或强制流通的空气来解冻金枪鱼。空气解冻的一般做法是将金枪鱼放置在室温下自然解冻，或者置于控温、控湿、控风速的冷库中进行解冻。常见的空气解冻装置是向0～5℃的冷藏库中送入1m/s左右风速的加湿空气，使冻结金枪鱼肉尽可能均匀地解冻。空气解冻的优点在于简便、易于实现，可达到降低内外部温差的效果，缺点是在保持金枪鱼新鲜度和色泽方面效果一般。
水解冻又可分为常压水解冻和高静水压解冻。常压水解冻是目前最为常见的水解冻方法，其又可分为清水解冻和盐水解冻。清水解冻一般要求水温低于20℃，而盐水解冻一般为先用40℃的温盐水浸泡一会，然后取出擦干表面水分后再置于0～4℃条件下继续解冻。由于水的传热性能比空气好，故把冻品浸在水中解冻时，解冻时间可明显缩短，但由于冻结的鱼块与水直接接触，营养成分会从切断面渗出溶入到水中，同时水也会从切断面渗入冻品，使得切断面被水污染，导致食品品质的下降。高静水压解冻是利用冻结金枪鱼肉存在一个潜在的解冻区域，即高压低温水不冻区的原理设计的，具有解冻时间短、对产品质量没有负面影响、灭菌效果显著的优点，日本已经将高静水压技术应用于鱼肉的解冻。但由于该技术前期设备投入大、经济效益不显著，国内未见实际应用。
电解冻主要有低频解冻和微波解冻两种。低频解冻是将冻结鱼肉视为电阻，使用低频交流电源，利用电流通过电阻时产生的热量使冰晶融化，其优点在于解冻速度快、耗电少、运转费低，缺点是解冻的肉块表面必须平滑，若解冻时肉块未能与电极板完全贴紧，电流只能通过贴紧的部分，则会引发局部过热而变质的现象。微波解冻是在交变电场作用下，利用水的极性分子随交变电场变化而旋转的性质，产生摩擦热使冻品解冻，微波频率对解冻食品的质量有很大影响。微波解冻具有污染小、温度均匀性好、所需时间短以及升温速率易控制等特点。在微波解冻的利用方面，美国和日本方面取得了较大的进展。但是，受冰和水的传热能力的不同、解冻过程溶质重新分布等因素的影响，微波解冻存在解冻不均一和局部过热的问题，且迄今为止并未得到很好的解决，使得冻品解冻后的品质降低。此外，微波的穿透能力相对较弱，对于大块金枪鱼的解冻效果不理想。
组合解冻是指在解冻过程中，根据冷冻金枪鱼的性质，综合各种解冻方法的利弊，在不同阶段采用多种解冻方法对冻品进行解冻的一种手段，这种方法可以达到提高解冻品质、降低解冻成本的目的。常见的解冻组合有空气解冻(水解冻)与低频解冻、空气解冻与高频(微波)解冻、空气解冻与高静水压解冻等。但这些组合解冻技术尚处于研究阶段，并无实际应用。
综上所述，单一解冻技术利弊共存，现有组合解冻技术可操作性不强、收益差，且其作用主要是尽可能的保持金枪鱼的原有品质，而不具有改良作用。因此，没有真正意义上可供生食金枪鱼加工企业，特别是终端消费客户选择的有效的解冻装置及解冻方法。基于此，开发一种易于实现、操控简便、可保持甚至提高金枪鱼品质的解冻装置及解冻方法，实际应用价值巨大，对生食金枪鱼产业发展具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对目前还没有真正意义上可供生食金枪鱼及其他生食海水鱼类加工企业，特别是终端消费客户选择的有效的解冻装置及解冻方法的现状，而提供一种生食海水鱼类气调解冻装置及解冻方法。
本发明提供的技术方案之一是：一种生食海水鱼类气调解冻装置，其包括一可形成密闭空间的用于放置被解冻物的箱体、一供电单元、一温度控制单元、一气体混配单元、一抽气单元、一杀菌单元、一报警单元和一系统控制单元，所述系统控制单元用于控制供电单元、温度控制单元、气体混配单元、抽气单元、杀菌单元和报警单元的工作，以使箱体内形成解冻工作环境。
较佳地，所述箱体由一箱体门和一箱体主体构成，所述箱体门可以自由开闭，在闭合状态，其与所述箱体主体形成一密闭空间。所述密闭空间的密闭性能良好，在12h时间内，内外气体交换率小于2％，箱体设有聚氨酯材质保温夹层，内置置物架，用于放置被解冻物，侧壁打孔连接导气管。所述箱体的底部设有一储水槽。
较佳地，所述供电单元用于稳定电压及当电压过高时实现自动断电，以此保证气调解冻装置各功能单元的用电及用电安全。较佳地，所述供电单元紧固于箱体外部。
较佳地，所述温度控制单元包括制冷器、加热器、温度传感器和风扇，具有制冷功能和加热功能，控温范围为-10℃～25℃，在设定好工作温度后，温度波动小于±0.5℃。温度控制单元的工作受系统控制单元控制。较佳地，所述温度控制单元紧固于箱体内部。
较佳地，所述气体混配单元由气体混配仪、压力传感器、电磁阀、储气罐和导气管组成，其通过导气管与箱体相连，两者间设有电磁阀，电磁阀的开启/关闭受系统控制单元控制。气体混配单元设有三个进气接口和一个出气接口。进气接口通过进气导气管与三种单一气体分别连接，出气接口通过出气导气管与箱体相连。气体混配完成后储存在储气罐内备用。气体混配单元可将多达三种单一气体进行混配得到混合气体，混配比例可进行调节，三种气体的比例可调范围均为0～100％。所述单一气体为O2、CO2或N2。较佳地，所述混合气体中含有体积百分比不少于20％的CO2。除CO2之外，其余气体的使用可以依据生食海水鱼类的种类进行选择：慢动肌肉类型海水鱼类至少选择体积百分比不少于20％的O2，快动肌肉类型海水鱼类选择体积百分比不少于20％的N2，其余部分气体选自O2、CO2或N2，含量没有特殊要求。
较佳地，所述抽气单元由真空泵和电磁阀及抽气导气管组成，其通过抽气导气管与箱体相连，两者间设有电磁阀，电磁阀和真空泵的开启/关闭受系统控制单元控制。真空泵可耐受高氧气含量气体的腐蚀，真空泵的极限压强＜100Pa，抽气速率视箱体体积而定，可使箱体的真空度在2min内＜500Pa。
较佳地，所述杀菌单元以空气为原料产生臭氧，优选地，所述杀菌单元利用高频高压放电方式，起到杀菌和除异味的作用，臭氧发生器的臭氧输出能力按如下公式计算：
W＝C×V/(1-0.6225)
式中，C代表臭氧浓度；W代表臭氧输出能力，单位为mg/h；V代表消毒空间体积，即气调解冻装置在工作时箱体形成的密闭空间的体积。杀菌单元的工作受系统控制单元控制。
较佳地，所述报警单元对可能发生的温度超限发出警报，其工作受系统控制单元控制。
所述系统控制单元较佳地为单片机最小系统单元，其采用C编写，其与温度控制单元、气体混配单元、抽气单元、杀菌单元和报警单元等功能单元建立数据连接，接受实时监测信号并发出运行指令，使解冻过程在设定的条件下实现，保证生食金枪鱼产品的品质。
具体地，本发明的气调解冻装置的工作依次包括臭氧杀菌过程和解冻过程。臭氧杀菌过程为系统控制单元根据臭氧杀菌工艺参数设置发出运行/停止指令信号，该信号通过信号转换器传输给连接在电源和臭氧发生器之间的电磁继电器，电磁继电器根据命令通过接通/断开电源电路实现臭氧杀菌机的开启和关闭，进而实现杀菌过程。解冻过程依次主要包括混配气体的制备、密封箱体抽气、密封箱体充气、温度持续控制四个连续过程，以及期间可能发生的温度报警事件。其中，混配气体制备过程为手工拧开储气瓶气阀、设定气体混配比例并接通气体混配仪电源，运行气体混配仪输出混配气体并储存于储气罐内；抽气过程为系统控制单元通过信号转换器依次向连接在电源和真空泵之间的电磁继电器、真空泵和密封箱体之间的电磁阀发出接通命令，实现密封箱体内空气的排除，同时密封箱体内的压力传感器通过信号转换器向系统控制单元实时传输压力数据，待密封箱内的压力满足工艺参数设置要求后，系统控制单元首先向电磁阀发出关闭命令，接着向电磁继电器发出断开命令，关闭真空泵。在完成抽气过程后立刻启动充入混配气体过程，具体的为系统控制单元通过信号转换器向连接在储气罐和密封箱体之间的电磁阀发出接通命令，储气罐内的混配气体充入密封箱体内空气，同时密封箱体内的压力传感器通过信号转换器向系统控制单元实时传输压力参数，待密封箱内的压力满足设置要求后，单片机最小系统单元电磁阀发出关闭命令，混配气体无法继续充入密封箱体内；温度控制过程为温度传感器通过信号转换器向系统控制单元传输密封箱体内温度数据，通过逻辑运算发出加热/制冷的命令，并通过信号转换器发给连接在电源和加热器、电源和制冷器之间的两个电磁继电器，当温度过高时，断开加热器和电源之间的电磁继电器，接通制冷器和电源之间的电磁继电器，实现密封箱体降温，反之则制冷器断电而加热器供电，实现密封箱体的升温。报警是在温度偏差大于设定最大偏差时，系统控制单元通过信号转换器向报警单元发出报警命令，报警单元通过鸣笛报警。本发明的气调解冻装置的运行示意图如图1所示。
所述的生食海水鱼类包括各类可供生食的海水鱼类，如各类慢动肌肉类型海水鱼类(即通常所说的红肉)，以及各类快动肌肉类型海水鱼类(即通常所说的白肉)。所述的生食海水鱼类优选生食金枪鱼。
本发明提供的技术方案之二是：一种以前述气调解冻装置解冻生食海水鱼类的方法，包括以下步骤：
(1)在系统控制单元设定臭氧杀菌时间，关闭箱体门使箱体形成密闭空间后，开始运行臭氧杀菌过程；
(2)待臭氧杀菌结束后，将切割好的海水鱼类的肉放入箱体内的置物架上，并关闭箱体门，在系统控制单元设定解冻程序参数，包括设定真空度及维持时间、解冻温度、解冻时间、混配气体种类及比例，启动解冻程序，待程序运行完毕即可。
解冻程序启动后，在系统控制单元的控制下，本发明的气调解冻装置将进行下列工作：首先开启真空泵及其与箱体连接的抽气导气管上的电磁阀，将箱体内的空气抽出。待达到真空度要求后，关闭电磁阀和真空泵，按设定维持一定时间。满足时间要求后，打开气体混配仪与箱体间的电磁阀，使单一气体经气体混配仪按比例混配后通入箱体的密闭空间内。待箱体内压力达到设定压力后，关闭电磁阀。
本发明在解冻程序启动后，温度控制单元便已经在系统控制单元的控制下开始工作，调节箱体内的温度。解冻时间的长短依生食海水鱼类产品的大小而异。
本发明中，步骤(1)中所述臭氧的浓度较佳地应不低于30mg/m3，杀菌时间应大于20min。
本发明中，步骤(2)中所述设定解冻程序参数较佳地包括：设定解冻温度为-8℃～25℃，设定混合气体由CO2以及O2和N2中一种或两种组成，其中，CO2、O2和N2占混合气体的比例范围分别为20％～60％、0％～60％和0～70％。
所述混合气体的量以使所述箱体内部压力达到1.1个大气压为优选。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
本发明提供生食金枪鱼产品的气调解冻装置及解冻方法，既可以满足生食金枪鱼产品加工企业大批量解冻金枪鱼的需要，也可以满足餐饮、酒店等终端消费小批量金枪鱼解冻的需要；通过气体成分对金枪鱼理化特性的影响作用，不仅可以避免生食金枪鱼解冻过程中品质，特别是色泽的劣化，改善生食金枪鱼产品的外观，使其色泽更加红润且保持时间更长，而且还可有效抑制细菌的生长繁殖，保证生食金枪鱼产品的食用卫生安全。
附图说明
图1为本发明的气调解冻装置的运行示意图。
图2为本发明气调解冻装置的右前视图。
图3为本发明气调解冻装置的前视图。
图4为本发明气调解冻装置的后视图。
图5为气调解冻装置解冻和冷藏空气解冻后的生食金枪鱼产品的外观比较图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但并不用来限制本发明的范围。下述各实施例中，所使用的各类设备、试剂和材料若无特别说明，均为常规市售可得。
实施例1本发明的气调解冻装置
本发明的气调解冻装置包括一可形成密闭空间的用于放置被解冻物的箱体、一供电单元、一温度控制单元、一气体混配单元、一抽气单元、一杀菌单元、一报警单元和一系统控制单元，所述系统控制单元用于控制供电单元、温度控制单元、气体混配单元、抽气单元、杀菌单元和报警单元的工作，以使箱体内形成解冻工作环境。
所述箱体由一箱体门和一箱体主体构成，所述箱体门可以自由开闭，在闭合状态，其与所述箱体主体形成一密闭空间；所述密闭空间在12h时间内，内外气体交换率小于2％；所述箱体设有内置置物架，用于放置被解冻物，侧壁打孔连接导气管；所述箱体的底部设有一储水槽。
所述供电单元用于稳定电压及当电压过高时实现自动断电，以此保证气调解冻装置各功能单元的用电及用电安全。
所述温度控制单元包括制冷器、加热器、温度传感器和风扇，具有制冷功能和加热功能，控温范围为-10℃～25℃，在设定好工作温度后，温度波动小于±0.5℃。
所述气体混配单元由气体混配仪、压力传感器、电磁阀、储气罐和导气管组成，其通过导气管与箱体相连，两者间设有电磁阀，电磁阀的开启/关闭受系统控制单元控制。
所述抽气单元由真空泵和电磁阀及抽气导气管组成，其通过抽气导气管与箱体相连，两者间设有电磁阀，电磁阀和真空泵的开启/关闭受系统控制单元控制。
所述杀菌单元以空气为原料产生臭氧，所述杀菌单元利用高频高压放电方式，起到杀菌和除异味的作用，臭氧发生器的臭氧输出能力按如下公式计算：
W＝C×V/(1-0.6225)，
式中，C代表臭氧浓度；W代表臭氧输出能力，单位为mg/h；V代表消毒空间体积，即气调解冻装置在工作时箱体形成的密闭空间的体积。
所述气调解冻装置如图2～4所示。
图2为装置的右前视图。其中，1为气体混配仪的外源气体接口，2为单片机最小系统单元的操控面板，3为真空泵排气口，4为箱体的排/进气口，5为压力示数器，6为箱体的内置置物架，7为箱体门，8为储水凹槽。
图3为装置的前视图。其中，9为电阻加热器，10为风扇，11为制冷器，12为臭氧发生器。
图4为装置的后视图，其中，13为真空泵，14为气体混配仪。
实施例2用气调解冻装置解冻大目金枪鱼
应用气调解冻装置解冻大目金枪鱼的步骤及结果如下：
(1)打开气调解冻装置电源和气体混配仪气源开关；
(2)在单片机最小系统单元控制面板上设定臭氧杀菌时间为20min，关闭密封箱体门后，点击确认键开始运行，臭氧发生器产生臭氧对密封箱体内部进行杀菌；
(3)待臭氧杀菌结束后，将生食金枪鱼块放入密封箱体内的置物架上，并关闭箱体门，在单片机最小系统单元控制面板上设定解冻温度为4℃，设定气体CO2：O2的比例为3：2，设定真空度为490Pa且维持时间1min；
(4)启动解冻程序后，气调解冻装置将首先抽真空，达到设定参数后自动关闭；然后气体混配仪启动，将设定比例的混合气充入真空密封箱体内，密封箱体内的压力传感器将内部压力数据传输给单片机最小系统单元，待内部压力达到1.1个大气压后自动关闭；
(5)解冻过程，密封箱体内部压力始终保持正压，保证密封箱体内部气体组分比例符合要求，解冻过程根据生食金枪鱼产品大小持续时间不同。
用本发明的装置和方法对大目金枪鱼进行气调解冻后与冷藏空气解冻和流水解冻相比的结果如表1和图5所示。
表1大目金枪鱼气调解冻和传统解冻方法的效果对比
表2为表1中感官评价综合评分的打分细目。
表2金枪鱼生食产品感官评分细目
从表1和图5可以看出，使用气调解冻装置解冻后的生食金枪鱼产品，其色泽(红度值)明显好于冷藏空气解冻，高铁肌红蛋白含量更低，解冻损失更少，感官评分更高；气调解冻生食金枪鱼肉水溶液颜色保持时间更久。这些都说明本发明的气调解冻装置及方法较传统的冷藏空气解冻以及流水解冻的方法更好。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明的基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种生食海水鱼类气调解冻装置，其特征在于，其包括一可形成密闭空间的用于放置被解冻物的箱体、一供电单元、一温度控制单元、一气体混配单元、一抽气单元、一杀菌单元、一报警单元和一系统控制单元，所述系统控制单元用于控制供电单元、温度控制单元、气体混配单元、抽气单元、杀菌单元和报警单元的工作，以使箱体内形成解冻工作环境。
2.根据权利要求1所述的生食海水鱼类气调解冻装置，其特征在于，所述箱体由一箱体门和一箱体主体构成，所述箱体门可以自由开闭，在闭合状态，其与所述箱体主体形成一密闭空间；所述密闭空间在12h时间内，内外气体交换率小于2％；所述箱体设有内置置物架，用于放置被解冻物，侧壁打孔连接导气管；所述箱体的底部设有一储水槽。
3.根据权利要求1所述的生食海水鱼类气调解冻装置，其特征在于，所述供电单元用于稳定电压及当电压过高时实现自动断电，以此保证气调解冻装置各功能单元的用电及用电安全。
4.根据权利要求1所述的生食海水鱼类气调解冻装置，其特征在于，所述温度控制单元包括制冷器、加热器、温度传感器和风扇，具有制冷功能和加热功能，控温范围为-10℃～25℃，在设定好工作温度后，温度波动小于±0.5℃。
5.根据权利要求1所述的生食海水鱼类气调解冻装置，其特征在于，所述气体混配单元由气体混配仪、压力传感器、电磁阀、储气罐和导气管组成，其通过导气管与箱体相连，两者间设有电磁阀，电磁阀的开启/关闭受系统控制单元控制。
6.根据权利要求1所述的生食海水鱼类气调解冻装置，其特征在于，所述抽气单元由真空泵和电磁阀及抽气导气管组成，其通过抽气导气管与箱体相连，两者间设有电磁阀，电磁阀和真空泵的开启/关闭受系统控制单元控制。
7.根据权利要求1所述的生食海水鱼类气调解冻装置，其特征在于，所述杀菌单元以空气为原料产生臭氧，优选地，所述杀菌单元利用高频高压放电方式，起到杀菌和除异味的作用，臭氧发生器的臭氧输出能力按如下公式计算：
W＝C×V/(1-0.6225)，
式中，C代表臭氧浓度；W代表臭氧输出能力，单位为mg/h；V代表消毒空间体积，即气调解冻装置在工作时箱体形成的密闭空间的体积。
8.根据权利要求1所述的生食海水鱼类气调解冻装置，其特征在于，所述的生食海水鱼类为生食金枪鱼。
9.以权利要求1～8任一项所述的气调解冻装置解冻生食海水鱼类的方法，包括以下步骤：
(1)在系统控制单元设定臭氧杀菌时间，关闭箱体门使箱体形成密闭空间后，开始运行臭氧杀菌过程；
(2)待臭氧杀菌结束后，将切割好的海水鱼类的肉放入箱体内的置物架上，并关闭箱体门，在系统控制单元设定解冻程序参数，包括设定解冻温度、解冻时间、混配气体种类及比例，启动解冻程序，待程序运行完毕即可。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述臭氧的浓度不低于30mg/m3，杀菌时间大于20min；步骤(2)中所述设定解冻程序参数包括：设定解冻温度为-8℃～25℃，设定混合气体由CO2以及O2和N2中一种或两种组成，其中，CO2、O2和N2占混合气体的比例范围分别为20％～60％、0％～60％和0～70％；所述混合气体的量以使所述箱体内部压力达到1.1个大气压为优选。
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