CN107751713A - 一种食物营养冷冻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种食物营养冷冻方法,所述方法至少包括以下几个阶段:(1)冷却阶段:将食材以小于2℃/分钟的降温速率降温至临界冻结温度点,进入下一阶段;(2)第一冷冻阶段:在30分钟内将食材的温度快速降温至N℃,-5≤N≤-1。与现有技术相比,一方面在冷却阶段防止肌肉组织寒冷收缩,另一方面在冷冻阶段冰晶形成于细胞内部和外部,且形成冰晶细小,对组织损害小,从而提升了食物的营养品质。
Description
技术领域
本发明涉及一种食物冷冻方法,尤其涉及一种食物营养冷冻方法。
背景技术
食物的冻结受食物种类、质量等诸多因素的影响,食物中含水量越高,冻结越困难,食物质量越大,冻结时间越长。其机理为含水越高的食物,在冻结过程中释放的潜热越多,导致冻结过程延长,食物质量越大,释放热量大,继而使得冻结时间延长。而现有的冷冻技术都是通过降低终温来实现冻结速度的提升,即所谓的速冻,这种方式忽略了食物的特异性,必然导致:1、较强的制冷量作用于食物表面,导致寒冷收缩影响食物品质。2、在细胞外部形成较大的冰晶,细胞内不易形成冰晶,外部冰晶的生长过程中会不断吸附周围水分及细胞内水分使冰晶增大,增大的冰晶挤压细胞,使细胞受损,品质下降。3、当食物质量增加时,能量交换时间长,通过最大冰晶生成带的时间也会相应延长,达不到速冻效果。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种食物营养品质较好的食物营养冷冻方法。
本发明是通过下述技术方案实现的:
一种食物营养冷冻方法,所述方法至少包括以下几个阶段:(1)冷却阶段:将食材以小于2℃/分钟的降温速率降温至临界冻结温度点,进入下一阶段;(2)第一冷冻阶段:在30分钟内将食材的温度快速降温至N℃,-5≤N≤-1。
所述冷却阶段中以0.1℃至2℃每分钟的降温速率降温至临界冻结温度点。
当食材连续2至3分钟降温小于0.1℃时则为临界冻结温度点。
所述第一冷冻阶段之后还包括第二冷冻阶段:将食材继续降温至负15℃至负30℃。
所述冷却阶段中所述食材以均匀的降温速率降温至临界冻结温度点。
所述冷却阶段中所述食材先以第一降温速率降温至T,0℃<T≤10℃,然后再以第二降温速率降温至临界冻结温度点,所述第一温降速度大于第二温降速率,所述第一降温速率及第二降温速率均小于2℃/分钟。
所述第一冷冻阶段包括结晶潜热释放步骤,该结晶潜热释放步骤中食材中的水由液相变为固相。
所述结晶潜热释放步骤中食材降温速率小于0.1℃/分钟。
所述方法应用于冰箱,该冰箱内设有检测食材温度的温度检测装置,所述第一冷冻阶段中该冰箱启动加大冷量的快速冷冻模式。
所述温度检测装置检测食材表面温度;或者所述温度检测装置检测食材中心温度。
本发明所带来的有益效果是:
所述临界冻结温度点指的是:食物冻结过程中,温度下降很缓慢,食物表面处于相变临界状态,此时食物受外部冷量传递即将冻结,而受内部热传导又无法冻结的平衡点,通常当食材连续2至3分钟降温小于0.1℃时为临界冻结温度点。
所述方法至少包括以下几个阶段:(1)冷却阶段:将食材以小于2℃/分钟的降温速率降温至临界冻结温度点,进入下一阶段;(2)第一冷冻阶段:在30分钟内将食材的温度快速降温至N℃,-5≤N≤-1。所述冷却阶段目的是使食物慢速降温冷却,在此过程中,食物表面会形成薄膜,以防止微生物的侵入繁殖,同时减少水分流失,进而保留食物营养品质,例如肉类主要组成成分为水、蛋白质和脂肪,尤其对牛肉、羊肉等瘦肉较多的种类,若降温速度过快,肌肉组织会发生寒冷收缩现象,这个过程是不可逆的,严重损害冷冻及解冻后食物品质,因此在冷却阶段降温不宜太快,小于2℃/分钟比较合适;临界冻结温度点后进入第一冷冻阶段,启动快速冷冻,保证在30分钟内将食材的温度快速降温至N℃,这是因为在冻结温度点至N℃这一段期间,冰晶不断生长,当这段时间大于30分钟时,在细胞外部形成较大的冰晶,细胞内不易形成冰晶,外部冰晶的生长过程中会不断吸附周围水分及细胞内水分使外部冰晶增大,增大的冰晶挤压细胞,使细胞受损,品质下降;当这段时间小于30分钟时,可以促使食物组织中形成大量晶核,冰晶形成于细胞内部和外部,且形成冰晶细小,对组织损害小;因此,在降温至表面冻结过程中,采用慢冻可以避免寒冷收缩,保证食物品质,而在冻结过程中,采用强制冷速冻可以促使食物中形成较多的小冰晶,减少冰晶对细胞的损伤。
所述冷却阶段中以0.1℃至2℃每分钟的降温速率降温至临界冻结温度点。若冷却降温过程太慢,则时间过长,导致微生物繁殖以及食物中的酶解反应程度大,同样使食物品质降低,最佳的降温速度控制在0.1~2℃/min范围内。
当食材连续2至3分钟降温小于0.1℃时则为临界冻结温度点。食物的冻结过程主要是水的冻结,水冻结特征——0℃为水的冻结点,水在冻结过程中会释放大量潜热,此时水逐渐冻结成冰,但温度不下降,故而使温度很长一段时间保持不变,食物冻结过程通过热传导实现,食物内外部必然存在温度差,在冻结完成之前,食物中心温度高于表面温度,热量传递持续至表层,且食物在降温过程中因为表面不均匀,存在局部温度差异,处于冻结临界点附近时,一方面是外部低温致使表面局部产生冻结,一方面是内部热量的传递及冻结潜热的释放而解溶,使得温度下降很慢,因此,找到降温滞缓点即找到了冻结临界点,冻结过程中,食物的降温过程为先快后慢,当降温速度过快,说明食物表面还存在着较强的热量传递,表面还未开始冻结,当温度停滞时间过长,说明表面冻结已形成,经研究发现当连续2至3分钟降温小于0.1℃时,此时表面温度基本稳定,表明已经达到了冻结临界点。
所述第一冷冻阶段之后还包括第二冷冻阶段:将食材继续降温至负15℃至负30℃。第一冷冻阶段将食物温度降至-5℃以下,此时食物中80%的水已冻结,基本已完成水的冻结,第二冷冻阶段主要为食物继续降温,食物温度降至负15℃至负30℃时,能抑制绝大部分酶的活性和抑制微生物的生长,使食物达到长期储藏,即保存时间更长。
所述冷却阶段中所述食材先以第一降温速率降温至T℃(0~10℃),然后再以第二降温速率降温至临界冻结温度点,所述第一温降速度大于第二温降速率,所述第一降温速率及第二降温速率均小于2℃/分钟。食物降温过程中,会存在食物内外部的温度差,采用二级的降温方法,先使食物温度降至0℃~10℃的中间温度,以较大的第一降温速率降温至中间平衡温度为0~10℃,可以进一步降低微生物繁殖的风险,接着以较小的第二温降速率降温,如此使得内外可以有较长的时间更好的热交换,使得内外温度差较小,提高降温效率。
具体实施方式
实施方式一:
一种食物营养冷冻方法,所述方法包括以下几个阶段:(1)冷却阶段:将食材以小于2℃/分钟的降温速率降温至临界冻结温度点,进入下一阶段;(2)第一冷冻阶段:在30分钟内将食材的温度快速降温至N℃,-5≤N≤-1,进入下一阶段;(3)第二冷冻阶段:将食材继续降温至负15℃至负30℃。
在本实施方式中,所述冷却阶段中是以0.1℃至2℃每分钟的降温速率降温至临界冻结温度点,且所述食材以均匀的降温速率降温至临界冻结温度点。若冷却降温过程太慢,则时间过长,导致微生物繁殖以及食物中的酶解反应程度大,同样使食物品质降低,因此最佳的降温速度控制在0.1~2℃/min范围内,例如:0.2℃/min、0.5℃/min、1℃/min/、1.5℃/min、1.8℃/min。
所述临界冻结温度点指的是:食物冻结过程中,温度下降很缓慢,食物表面处于相变临界状态,此时食物受外部冷量传递即将冻结,而受内部热传导又无法冻结的平衡点,通常当食材连续2至3分钟降温小于0.1℃时则可以认为临界冻结温度点。
所述第一冷冻阶段包括结晶潜热释放步骤,该结晶潜热释放步骤中食材中的水由液相变为固相,所述结晶潜热释放步骤中食材降温速率小于0.1℃/分钟。
下面从食物机理上进行分析,食物的冻结实质上是水的冻结,纯水冻结点在0℃,食物中的水分3部分,如下表一:
食物中的水 | 存在部位 | 冻结点(℃) | 占比 |
自由水 | 组织间隙 | 0℃左右 | 15% |
不可流动的水 | 组织细胞中 | 0℃以下(大部分在-1℃左右) | 80% |
结合水 | 蛋白质等大分子中 | -40℃以下 | 5% |
其中一部分为自由水,位于组织间隙,冻结点在0℃,一部分为不可流动的水,即细胞内的水分,细胞中含有溶质,故而冻结点在0℃以下,不同食材因溶质浓度差异导致冻结点不同,大部分食物细胞的冻结点在-1℃左右,还有一部分水为结合水,结合于蛋白质大分子中,需很低的稳定才能实现冻结。食物的冻结通常是指完成自由水和不可流动水的冻结,食物冻结规律是表面开始冻结形成冰晶,表面组织间隙中的自由水最先冻结,冻结后冰晶生长过程中会不断吸附细胞中的水,从而使细胞中水分流失,细胞皱缩,影响冷冻食物品质。这也就是为什么冻过的食物表面都会有一层冰霜,即为冰晶吸附出食物中的水所致。因此,食物表面冻结形态是影响食物冻结品质的关键之一。前面提到大部分食物的冻结点在-1℃,冻结过程中,冰晶不断生长,在-5℃时,食物中80%的水达到冻结,达到最大冰晶生成。
实验结果归纳出来,如表二:
冻结时间 | 冰晶形成位置 | 冰晶大小 | 数量 |
第一冷冻时间小于30min时 | 细胞间隙和细胞内部 | 小 | 多 |
第一冷冻时间大于30min时 | 细胞间隙中 | 大 | 少 |
当第一冷冻时间大于30min时,不利之处为冰晶在细胞外部形成较大的冰晶,细胞内不形成冰晶,冰晶的生长过程中会不断吸附周围水分及细胞内水分使冰晶增大,增大的冰晶挤压细胞,使细胞受损,品质下降。当第一冷冻时间小于30min时,促使食物组织中形成大量晶核,冰晶形成于细胞内部和外部,且形成冰晶细小,对组织损害小。可见,在冻结过程中,需要采用强制冷速冻,促使食物中形成较多的小冰晶,减少对细胞的损伤。
但从另一角度考虑,食物在降温过程中寒冷收缩对食物品质又会有影响,因此综合考虑,在降温至临界冻结过程中采用慢冻,减少寒冷收缩,保证食物品质,临界冻结点之后采用快速冷冻,减少冰晶对组织的损害。
综合分析,所述冷却阶段目的是使食物慢速降温冷却,在此过程中,食物表面会形成薄膜,以防止微生物的侵入繁殖,同时减少水分流失,进而保留食物营养品质,例如肉类主要组成成分为水、蛋白质和脂肪,尤其对牛肉、羊肉等瘦肉较多的种类,若降温速度过快,肌肉组织会发生寒冷收缩现象,这个过程是不可逆的,严重损害冷冻及解冻后食物品质,因此在冷却阶段降温不宜太快,小于2℃/分钟比较合适;临界冻结温度点后进入第一冷冻阶段,启动快速冷冻,保证在30分钟内将食材的温度快速降温至N℃,这是因为在冻结温度点至N℃这一段期间,冰晶不断生长,当这段时间大于30分钟时,在细胞外部形成较大的冰晶,细胞内不易形成冰晶,外部冰晶的生长过程中会不断吸附周围水分及细胞内水分使冰晶增大,增大的冰晶挤压细胞,使细胞受损,品质下降;当这段时间小于30分钟时,可以促使食物组织中形成大量晶核,冰晶形成于细胞内部和外部,且形成冰晶细小,对组织损害小;因此,在降温至表面冻结过程中,采用慢冻可以避免寒冷收缩,保证食物品质,而在冻结过程中,采用强制冷速冻可以促使食物中形成较多的小冰晶,减少对细胞的损伤。
一种应用上述食物营养冷冻方法的冰箱,该冰箱内设有检测食材温度的温度检测装置,在本实施方式中,所述温度检测装置检测食材表面温度,当然所述温度检测装置也可以检测食材中心温度。该冰箱在食物营养冷冻方法中的第一冷冻阶段中该冰箱启动加大冷量的快速冷冻模式,从而达到速冻效果,促进食物种形成较多的小冰晶,减少对细胞的损害,提高冷冻食物的品质。
可以理解,所述冷却阶段中所述食材先以第一降温速率降温至T,0℃<T≤10℃,然后再以第二降温速率降温至临界冻结温度点,所述第一温降速度大于第二温降速率,所述第一降温速率及第二降温速率均小于2℃每分钟。食物降温过程中,会存在食物内外部的温度差,采用二级的降温方法,先使食物温度降至0℃~10℃以上的中间温度,以较大的第一降温速率降温至中间平衡温度为0~10℃,可以进一步降低微生物繁殖的风险,接着以较小的第二温降速率降温,如此使得内外可以有较长的时间更好的热交换,使得内外温度差较小,提高降温效率。
Claims (10)
1.一种食物营养冷冻方法,其特征在于:所述方法至少包括以下几个阶段:(1)冷却阶段:将食材以小于2℃/分钟的降温速率降温至临界冻结温度点,进入下一阶段;(2)第一冷冻阶段:在30分钟内将食材的温度快速降温至N℃,-5≤N≤-1。
2.如权利要求1所述的食物营养冷冻方法,其特征在于:所述冷却阶段中以0.1℃至2℃每分钟的降温速率降温至临界冻结温度点。
3.如权利要求1所述的食物营养冷冻方法,其特征在于:当食材连续2至3分钟降温小于0.1℃时则为临界冻结温度点。
4.如权利要求1所述的食物营养冷冻方法,其特征在于:所述第一冷冻阶段之后还包括第二冷冻阶段:将食材继续降温至负15℃至负30℃。
5.如权利要求1所述的食物营养冷冻方法,其特征在于:所述冷却阶段中所述食材以均匀的降温速率降温至临界冻结温度点。
6.如权利要求1所述的食物营养冷冻方法,其特征在于:所述冷却阶段中所述食材先以第一降温速率降温至T,0℃<T≤10℃,然后再以第二降温速率降温至临界冻结温度点,所述第一温降速度大于第二温降速率,所述第一降温速率及第二降温速率均小于2℃/分钟。
7.如权利要求1所述的食物营养冷冻方法,其特征在于:所述第一冷冻阶段包括结晶潜热释放步骤,该结晶潜热释放步骤中食材中的水由液相变为固相。
8.如权利要求7所述的食物营养冷冻方法,其特征在于:所述结晶潜热释放步骤中食材降温速率小于0.1℃/分钟。
9.如权利要求1所述的食物营养冷冻方法,其特征在于:所述方法应用于冰箱,该冰箱内设有检测食材温度的温度检测装置,所述第一冷冻阶段中该冰箱启动加大冷量的快速冷冻模式。
10.如权利要求9所述的食物营养冷冻方法,其特征在于:所述温度检测装置检测食材表面温度;或者所述温度检测装置检测食材中心温度。
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