CN117223755B - 一种改善水果类食品冻融后品质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善水果类食品冻融后品质的方法，涉及食品技术领域。包括如下步骤：S1：将水果物料转移至恒湿恒温箱中进行预脱水处理，然后转移至避光环境中静置一段时间，平衡内部水分；S2：将水果物料抽气包装；S3：将包装好的水果块，浸入温度为‑30℃~‑50℃的冷冻液中，通过热交换，使水果块的中心温度快速降至‑18℃；S4：将速冻完成的水果块转移至‑18℃环境中长期贮藏。本发明解决了冻融处理后水果产品褪色、风味丧失、营养价值降低等品质问题，有效缩减了产品的汁液流失率，保持了物料的原有结构和口感，得到与原物料品质相近的解冻水果食品，节省了生产成本。

Description

一种改善水果类食品冻融后品质的方法

技术领域

本发明涉及食品技术领域，具体涉及一种改善水果类食品冻融后品质的方法。

背景技术

冷冻技术是延长水果原料贮藏周期的重要方式，能有效降低酶的活性，抑制微生物的生长繁殖和氧化反应的进程，锁住原料的色泽、风味和营养。不同于动物细胞，植物细胞含有液泡、细胞壁等特殊结构，自身组织中的高水分含量促进了冻藏期间冰晶的形成，造成不可逆的机械损伤，导致冻融后水果的品质劣变，丧失食用和加工价值。

国内的水果速冻方法主要以空气冻结法和冷冻剂冻结法为主。空气冻结法利用空气为介质进行热交换，但空气的导热系数相对较低，为提高冻结效率，降低空气温度，需要投入高昂的成本。冷冻剂冻结法是利用低温或超低温介质与物料直接接触而进行降温冷冻的。其中液氮喷淋是最有效的冻结方式，具备安全无毒，传热阻力低，热交换效率高的优点，但由于冷冻速度极快，水果体系因温度梯度引起的热应力造成断裂现象，破坏细胞结构，加剧汁液流失现象，并且液氮价格昂贵，消耗量大，冻结成本高。

如公开号为CN110140757A的中国专利，赵志峰等人利用箱式液氮速冻机对厚度为0.5cm的水果片进行分段式液氮速冻（第一阶段，设置温度-30℃，时间3min，第二阶段设置温度-50℃，时间5min，第三阶段，设置温度-30℃，时间4min。），该方法避免了低温断裂现象的发生，但需要专门的箱式液氮速冻设备及昂贵的冷却媒介——液氮。

如公告号为CN108719870B的中国专利，王永涛等人在室温下对水果浆进行高静压处理，随后放置在液氮喷淋速冻机中速冻，该方法显著保留了水果浆中总酚和花色苷的含量，但该方法局限于水果浆原料，同时需要指定设备和媒介。

如公开号为CN102475127A的中国专利，谭子阳利用低频高能超声波加以50%乙二醇水溶液浸渍冻结的方式改善水果解冻品质，该方法以-20℃的乙二醇为载冷剂，对物料施加超声波抑制冰晶尺寸的增长，加速传热速率，但乙二醇对人体有低毒性，易造成设备的腐蚀，加大了操作过程难度，安全性低且价格昂贵。

发明内容

本发明提供的一种改善水果类食品冻融后品质的方法，旨在解决上述背景技术中存在的问题。

为了实现上述技术目的，本发明主要采用如下技术方案：

本发明公开了一种改善水果类食品冻融后品质的方法，包括如下步骤：

S1：将水果物料转移至恒湿恒温箱中进行预脱水处理，然后转移至避光环境中静置一段时间，平衡内部水分；

S2：将水果物料抽气包装；

S3：将包装好的水果块，浸入温度为-30℃~ -50℃的冷冻液中，通过热交换，使水果块的中心温度快速降至-18℃；优选的，冷冻液的温度为-40℃；

S4：将速冻完成的水果块转移至-18℃环境中长期贮藏。

在本发明的较佳实施方式中，在步骤S1前，还包括对水果物料进行预处理步骤：

S0：将新鲜、完整、洁净的水果物料预冷后，切割整型制备为水果块，并将水果块浸入保护液中，浸泡后取出，沥干表面水分。

进一步的，步骤S0中，所述水果物料在4~10℃环境下预冷。

进一步的，步骤S0中，切割整型后的水果块长度和宽度不超过5 cm，厚度不超过2cm。

进一步的，步骤S0中，所述保护液成分为：每100ml保护液中，含有3ml抗坏血酸、1ml茶多酚、0.2ml山梨糖醇和0.5ml柠檬酸；保护液浸泡时长为3-10分钟。

进一步的，步骤S1中，脱水条件设置为：温度5~15℃，湿度70~80%，脱水程度3%-6.5%。进一步的，步骤S1中，避光环境静置条件为：在4~6℃避光环境中静置20~40 min。

在本发明的较佳实施方式中，步骤S2中，抽气包装前还包括如下步骤：

将水果块用保鲜膜完全包覆；

将包裹水果块的保鲜膜放入小苏打中，使其表面粘附小苏打粉末；

在包装袋内表面喷洒醋酸；

将包裹水果块的保鲜膜放入包装袋内，进行抽气包装。

在本发明的较佳实施方式中，步骤S3中，所述冷冻液选自氯化钙、甜菜碱、氯化镁或醋酸钾冰点溶液中的一种或几种。优选的，冷冻液选自50%的氯化钙水溶液。

在本发明的较佳实施方式中，还包括解冻步骤：将冻融后的水果块取出，置于室温下解冻，或将冻融后的水果块取出，依次经过-18℃→-7℃→7℃→室温，进行梯度解冻。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、相比于专利CN110140757A，本方法具备以下优点：（1）不需要使用昂贵的箱式液氮速冻机，甚至在-40℃的常规冰箱中即可实现；（2）所使用的50%氯化钙水溶液价格远低于液氮，成本低廉，并且在操作过程中安全系数高，不会发生严重冻伤等现象；（3）操作过程简便，不需要分段速冻，只需浸渍速冻期间物料的中心温度抵达-18℃时，转移至-18℃环境中恒温贮藏，在提前预冷和低温处理的过程中，同样避免了低温断裂现象的发生，提高了速冻的效率。

2、相比于专利CN108719870B，本方法具备以下优点：（1）局限性小，能保留物料的原口感和形态；（2）对设备要求较低，但效果显著，冻融后水果品质优良。

3、相比于专利CN102475127A，本方法具备以下优点：（1）载冷剂安全性高且成本低，不会引发中毒、爆炸等危险事件；（2）不需要借助低频高能超声波即可改善水果解冻品质，传热效率高；（3）避免了载冷剂与物料的直接接触，杜绝了试剂污染的情况。

4、茶多酚与抗坏血酸均属于天然抗氧化剂，两者对水果物料进行协同预保护，可以更有效的抑制氧化褐变带来的不利影响，减小处理过程中营养成分的丢失。山梨糖醇属于“营养型甜味剂”，不同于安赛蜜、阿斯巴甜、安美、甜蜜素等“非营养型甜味剂”，其具备低热量的特点，能够螯合体系内的金属离子，这不仅能促进内部水分的保持，而且能阻止金属离子与酶活性中心结合，从而降低蛋白酶的活性，因此能够有效促进物料的防腐、保鲜和持水减损等作用，安全性高，专一性强。柠檬酸具有抑菌、护色、改进风味等作用，同样具备鳌合作用，能够防止因酶催化和金属催化引起的氧化作用，从而阻止水果变色变味。

5、预脱水可以降低整体的水分含量，在冻结期间，有利于削弱体积膨胀现象并减轻内压，避免了速冻期间龟裂对结构的破坏。同时，物料内部可冻结的自由水减少，冻结时冰晶数量减少，比热容减小，有效降低了冻结时需要的冷量，缩短冷冻时水果物料的相变时间。此外，选择恒湿恒温箱的另一个原因在于，内置风机可以形成对流冷风，加速水分的散失，提高脱水效率。

6、在低温脱水过程中，水果块外层的水分最先散失，通过低温平衡过程可以让内部充足的自由水渗透至外层脱水部位，使整体达到水分的平衡，避免了在冻结期间，由于水分不均衡而导致冰晶的尺寸差异，进一步避免了大尺寸冰晶的形成，该过程是在低温环境中进行，可以抑制呼吸作用的强度，维持住物料原有风味和营养物质。

7、本发明采用切割整形的方式处理体积较大、外形不均一的水果物料，在冻融过程中，物料相对表面积增加，减少了脱水时间和平衡时间，同时提高了传热速率，有利于抑制冰晶尺寸的增长，减小大冰晶对细胞膜的损伤，维持细胞结构的完整，解决了细胞内容物（营养组分、风味组分、色素物质）流失的问题。

8、保持氯化钙水溶液的持续流动可以加速热量的传递，进而提高冷冻速率，使物料温度快速通过“最大冰晶生成带”，抑制大尺寸冰晶的生成，保护结构完整。

9、相对于传统水果冻融方式，采用本发明的制备方法解决了冻融处理后水果产品褪色、风味丧失、营养价值降低等品质问题，有效缩减了产品的汁液流失率，保持了物料的原有结构和口感，得到与原物料品质相近的解冻水果食品，节省生产成本。

附图说明

图1为本发明的改善水果类食品冻融后品质的方法流程图；

图2为不同冷冻方式下梨片的冻结曲线；其中，LSF组为-18℃组，LQF组为-40℃组，LTI组为采用本发明实施例1的方法进行冷冻处理的脱水浸渍组。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明进一步说明，本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明，凡在本发明的主体设计思想上经过无创造性的替代或变换所获得的其他实施例，都在本发明的保护范围之内。

一种改善水果类食品冻融后品质的方法，其包括以下步骤：

1、新鲜、完整、洁净的水果物料，在4~10℃低温冷藏以达到预冷（提高原料自身抵抗机械伤害、病虫害及生理病害的能力）的目的，经切割整型制备为水果块，水果块的长度和宽度不超过5 cm，厚度不超过2 cm。蓝莓等小型浆果可以跳过切割整型和预保护步骤，直接预脱水抽气包装。

2、将水果块浸入低浓度的保护液中，保护液由0.03%的抗坏血酸、0.01%的茶多酚、0.002%山梨糖醇和0.005%柠檬酸组成，浸泡时长在3-10分钟之间，然后取出沥干表面水分。

3、将水果块转移至恒湿恒温箱中进行预脱水处理，依据物料特性的差异，脱水条件设置为：温度5~15℃，湿度70~80%，脱水程度3%-6.5%。

4、脱水后的水果块需要转移至4~6℃避光环境中静置20~40 min，平衡内部水分。

5、抽气包装的目的主要有两点，一是让包装材料紧贴物料，使热量的传递尽量发生在冷却液-包装材料-物料三者之间，而不是冷却液-包装材料-空气-物料，提高冷冻效率；二是减轻氧化变色，降低风味物质和营养物质的损失，并抑制需氧微生物的活动。考虑在某些生产过程中，抽气后的物料转移至冷却设备前，可能会存放一段时间，这段时间可能导致温度升高，防止影响品质，因此，在抽气包装前还包括如下步骤：

将水果块用保鲜膜完全包覆；

将包裹水果块的保鲜膜放入小苏打中，使其表面粘附小苏打粉末；

在包装袋内表面喷洒醋酸；

将包裹水果块的保鲜膜放入包装袋内，进行抽气包装。

通过在环境温度下，利用小苏打与醋酸反应产生少量的二氧化碳，可以进一步隔绝空气，起到保鲜的效果。

6、将包装好的水果块，浸入温度为-30℃~ -50℃的冷冻液中，其中，冷却液可以选自氯化钙、甜菜碱、氯化镁或醋酸钾冰点溶液中的一种或几种，优选的，冷冻液为50%浓度的氯化钙水溶液中，溶液的温度为-40℃，通过人工搅拌或者循环泵，即回流、直流或对流等方式不断与水果物料进行热交换，使物料的中心温度快速降至-18℃。

7、将速冻完成的水果物料转移至-18℃环境中长期贮藏，品质稳定。

8、在任意贮藏期间，将物料取出，置于室温下解冻，便可以得到高品质的解冻水果，简单方便。为了进一步得到优质的冻融后水果物料，可以将物料由-18℃→-7℃→7℃→室温梯度解冻。

下面通过具体实施例进行说明。

实施例1

一种改善水果类食品冻融后品质的方法，其包括以下步骤：

挑选：选取梨为原料；

预处理：将梨进行清洗，经振动沥干水分后，在4~10℃低温冷藏以达到预冷，经切割整型制备为梨片，切割长度和宽度不超过5 cm，厚度不超过2 cm的均一梨片（共约800g）；

预保护：浸入由0.03%的抗坏血酸、0.01%的茶多酚、0.002%山梨糖醇和0.005%柠檬酸组成的保护液中180 s后取出，快速沥干附着的抗坏血酸液滴；

脱水：将梨片平铺在100目锦纶纱网上，置于10℃，75%湿度的恒湿恒温箱中脱水，脱水程度3%-6.5%；

平衡：将外层水分脱除后的梨片放在5℃冰箱中静置20 min，使内部水分分布平衡；

包装：利用抽充气封口机去除多余的空气，同时尽可能避免因挤压带来的机械损伤；

预冻：室温下，将抽气包装的梨片快速（30min内）完全浸入-40℃的50% CaCl₂水溶液中，不断搅拌，速冻8 min；

贮存：将速冻完成的梨片取出，置于-18℃环境中长期贮存；

解冻：将-18℃贮存的梨片取出，转移至室温进行解冻，即得高品质解冻梨片。

实施例2

一种改善水果类食品冻融后品质的方法，其包括以下步骤：

挑选：选取蓝莓为原料；

脱水：将蓝莓平铺在100目锦纶纱网上，置于10℃，75%湿度的恒湿恒温箱中脱水35min；

平衡：将外层水分脱除后的蓝莓放在5℃冰箱中静置20 min，使内部水分分布平衡；

包装：利用抽充气封口机去除多余的空气，同时尽可能避免因挤压带来的机械损伤；

预冻：室温下，将抽气包装的蓝莓完全浸入-40℃的50% CaCl₂水溶液中，不断搅拌，速冻8 min；

贮存：将速冻完成的蓝莓取出，置于-18℃环境中长期贮存；

解冻：将-18℃贮存的蓝莓取出，转移至室温进行解冻，即得高品质解冻蓝莓。

实施例3

一种改善水果类食品冻融后品质的方法，其包括以下步骤：

挑选：选取梨为原料；

预处理：将梨进行清洗，经振动沥干水分后，在4~10℃低温冷藏以达到预冷，经切割整型制备为梨片，切割长度和宽度不超过5 cm，厚度不超过2 cm的均一梨片（共约800g）；

预保护：浸入由0.03%的抗坏血酸、0.01%的茶多酚、0.002%山梨糖醇和0.005%柠檬酸组成的保护液中180 s后取出，快速沥干附着的抗坏血酸液滴；

脱水：将梨片平铺在100目锦纶纱网上，置于10℃，75%湿度的恒湿恒温箱中脱水，脱水程度3%-6.5%；

平衡：将外层水分脱除后的梨片放在5℃冰箱中静置20 min，使内部水分分布平衡；

前处理：将梨片用保鲜膜完全包覆后放入小苏打中，使其表面粘附小苏打粉末，然后在包装袋内表面喷洒醋酸，再将包裹水果块的保鲜膜放入包装袋内；

包装：利用抽充气封口机去除多余的空气，同时尽可能避免因挤压带来的机械损伤；

预冻：室温下，将抽气包装的梨片在12小时内完全浸入-40℃的50% CaCl₂水溶液中，不断搅拌，速冻8 min；

贮存：将速冻完成的梨片取出，置于-18℃环境中长期贮存；

解冻：将-18℃贮存的梨片取出，转移至室温进行解冻，即得高品质解冻梨片。

试验例1

考察实施例2蓝莓冻融后的品质

实验选用等量蓝莓进行测试，分别采用-18℃冷冻（即将蓝莓直接放入-18℃条件下冻融），-40℃冷冻（即将蓝莓直接放入-40℃条件下冻融）和实施例2的脱水浸渍法进行冷冻测试，冷冻完成后置于-18℃贮藏48h，各组在冷冻前和解冻后分别利用色差仪进行测定，结果如下：

色差仪结果

试验例2

考察实施例1梨冻融后的品质

（1）梨片厚1.0 cm，长4.5-4.7 cm，宽2 ~2.5 cm，在保护液（配方与实施例1相同）中浸泡20 min，然后沥干、脱水、平衡、抽气包装（条件均与实施例1相同），唯一的变量为物料在载冷剂（-40℃的50% CaCl₂水溶液）中的浸渍时间（5、15、25、35、45、55分钟），速冻完成后快速转入-18℃贮藏48 h，之后置于室内避光环境中进行解冻，检测汁液流失率，该指标决定着食品的食用价值和品质，是评价食品冷冻效果的重要指标之一。

不同浸渍速冻处理时间对梨片汁液流失率的影响

结论：

随着浸渍处理时间的增加，在5-55min范围内，处理时间与汁液流失率呈正相关，这与梨片外形过薄，热交换面积大等因素有关，随着冷冻时间的增加，物料中心温度越低，再转移到-18℃的过程中，由于环境温度的波动，而造成冻结梨片内部反复解冻红热再结晶后出现的冰晶体体积增大的重结晶现象，损伤了内部结构。

（2）将梨片的脱水条件设置为10℃，湿度为75%，平衡条件为5℃，20分钟，唯一的变量设置为脱水的程度。

梨片预脱水程度对汁液流失率的影响

结论：

一定程度的预脱水处理可以减少NFD梨片的汁液流失的程度，随着脱水程度的增加，梨片汁液流失率逐步降低，但长时间的脱水处理会增加能耗，提高成本，同时根据感官评定，脱水程度越高，梨片的软化现象越严重，所以对梨片而言，3%-6.5%的脱水程度为最佳。

（3）将新鲜梨切块成梨片（参数：4cm；4cm；1.7cm），将测温线探头装入物料中心，统一预冷至8℃左右，然后分别采用-18℃（即将梨片直接放入-18℃条件下冻融）， -40℃（即将梨片直接放入-40℃条件下冻融）和本发明实施例1的方法进行冷冻处理。利用TASI电偶测温仪进行检测，结果如图2所示。

不同冷冻方式下梨片的冻结参数

结论：

当各组梨片中心温度穿过最大冰晶生成带（-1℃~-5℃）时，约80%的水分会冻结成冰晶，并释放出大量的潜热，导致在该范围内温度下降缓慢，冻结曲线平缓，符合一般食品的冻结曲线规律。如图2中D和上表所示，当-18℃组梨片的中心温度抵达-18℃时，所需的冻结时间为7960 s，在最大冰晶生成带（-1℃~-5℃）的停留时间为3860 s，冻结效率相对较低。而在-40℃环境中，样品的冻结时间降至3570 s，相比于-18℃冷冻的梨片，冻结时间减少了55.15%，梨片在最大冰晶生成带的停留时间降至为2140 s，减少了44.56%。脱水浸渍组梨片经抽气包装，在-40℃环境下持续流动的45%氯化钙冷却液进行速冻，总冻结时间降至455 s，分别为其他两组总冻结时间的5.72%和12.74%，显著提高了梨片的冻结速率，同时梨片在最大冰晶生成带的停留时间缩减至220 s。

（4）为了全面评价，该方法与常规冷冻方式的差异，开展了不同冷冻方式对解冻梨片汁液流失率、糖度、硬度的综合性评价，实验过程中当物料的中心温度抵达-18℃时，统一转移至-18℃环境中贮藏，等待检测。

不同冷冻方式对解冻梨片汁液流失率的影响

不同冷冻方式对解冻梨片糖度的影响

冻融后各组梨片的硬度检测结果

注：探头直径7.9mm，结果为真实数值的一半。

结论：

在-18℃、-40℃和脱水浸渍处理下，脱水浸渍组的汁液流失率仅为8.30%，远远低于-18℃组的汁液流失程度，而-40℃冷冻下的梨片，由于较快的冷冻速率，内部结构破坏程度低于-18℃组，所以汁液流失现象较轻，但仍远远高于脱水浸渍处理后的梨片。表明该方法有效实现了梨片的速冻，有效保护了组织的完整性。

根据实验结果显示，冷冻效果越好，反而糖度越低，这是因为-18℃与-40℃组梨片的组织破坏程度高，在解冻期间，损伤严重的样品呼吸作用更加强烈，导致淀粉水解加快，转化为糖，因此糖度与冷冻效率成反比，而与损伤程度成正比。

在冻融后水果组织的损伤程度可根据硬度的高低进行反映，因此硬度也是反映食品冷冻效果的一个重要指标。根据数据显示，脱水浸渍组梨片的硬度远高于-18℃和-40℃组梨片，表明梨片内部组织结构完整，因此能够保持自身硬度，也反映出在脱水浸渍方法下，冰晶的尺寸得到有效的抑制。

试验例3

考察实施例3梨冻融后的品质

采用同试验例2的方式进行考察，结果发现，经过实施例3冻融后的梨片与实施例1冻融后的梨片，各结果之间无显著性差异。

但是若采用实施例3的方式进行冻融，在抽气包装前，对保鲜膜和包装袋不进行前处理，结果如下：

不同处理方式下的参数检测

结论：

根据实验结果显示，在充气包装前，对保鲜膜和包装袋进行前处理，也能有效保证水果冻融后的品质。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种改善水果类食品冻融后品质的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S0：对水果物料进行预处理，将新鲜、完整、洁净的水果物料预冷后，切割整型制备为水果块，并将水果块浸入保护液中，浸泡后取出，沥干表面水分，所述保护液成分为：每100ml保护液中，含有3ml抗坏血酸、1ml茶多酚、0.2ml山梨糖醇和0.5ml柠檬酸；保护液浸泡时长为3-10分钟，所述水果物料在4~10℃环境下预冷；

S1：将水果物料转移至恒湿恒温箱中进行预脱水处理，然后转移至避光环境中静置一段时间，平衡内部水分；

S2：将水果物料抽气包装；

S3：将包装好的水果块，浸入温度为-30℃~ -50℃的冷冻液中，通过热交换，使水果块的中心温度快速降至-18℃，所述冷冻液为50%的氯化钙水溶液；

S4：将速冻完成的水果块转移至-18℃环境中长期贮藏；

步骤S1中，脱水条件设置为：温度5~15℃，湿度70~80%，脱水程度3%-6.5%；避光环境静置条件为：在4~6℃避光环境中静置20~40 min；

步骤S2中，抽气包装前还包括如下步骤：

将水果物料用保鲜膜完全包覆；

将包裹水果物料的保鲜膜放入小苏打中，使其表面粘附小苏打粉末；

在包装袋内表面喷洒醋酸；

将包裹水果物料的保鲜膜放入包装袋内，进行抽气包装。

2.根据权利要求1所述的一种改善水果类食品冻融后品质的方法，其特征在于，步骤S0中，切割整型后的水果块长度和宽度不超过5 cm，厚度不超过2 cm。

3.根据权利要求1所述的一种改善水果类食品冻融后品质的方法，其特征在于，还包括解冻步骤：将冻融后的水果块取出，置于室温下解冻，或将冻融后的水果块取出，依次经过-18℃→-7℃→7℃→室温，进行梯度解冻。