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食品保鲜的高压冷冻技术

2021-07-23 来源:江苏机械信息网

2016-07-03 18:35:04来源: 贤集网

食品高压冷冻技术是通过改变压力来控制食品中水的相变过程。在高压条件下,将食品冷却到一定温度(此时水仍未结冰),其后迅速将压力释放,就会在食品内部形成细小而均匀的冰晶体。并且,冰晶体积不会膨胀,因此可减少食品的损伤、提高食品的质量。

高压冷冻法主要有3种:高压辅助冷冻法(HPAH),高压切换冷冻法(HPSF)和高压诱发冷冻法(HPIF)。将高压技术应用于食品冷冻领域,以控制和强化冷冻过程,是最近几年研究的热点。在高压下,当低于0℃时,水在一定区域内会呈现非冷冻现象。而压力消失后,就会出现过度冷却,导致冰核的生成速率急剧增加。

在0.1MPa时,水的相变温度是0℃;而压力升至210MPa时,水的相变温度将降到-21℃。然而,当压力再继续升高时,水的相变温度不会继续下降,反而会逐渐升高。当压力达到900MPa时,水在室温下就会结冰。但是由于900MPa的压力过高,对该方面的研究成果较少。

通过对高压下水相变化进行研究,可以利用高压来控制冷冻过程,并提高食品的质量。这方面应用的食品包括有:猪肉、蝉虾、胡萝卜、大白菜、豆腐、梨和芒果。研究表明,压力释放后所形成的冰晶数量是决定高压冷冻效果的关键因素,近几年已经有人通过多种方法来研究该问题。

其中,一些研究者采用热平衡方法来预测冰晶形成的数量。该模拟方法假设:晶核生成所释放的潜热等于样品从冻结/熔解曲线的亚稳态到达平衡状态所吸收的显热。通过此模型还得到:在膨胀之前,升高压力或者降低温度能够形成更多的冰晶,进而缩短相变时间。

另一种利用高压冷冻研究生成冰晶比例的方法,是通过试验测量膨胀后所释放的潜热,例如量热技术。采用HPSF冷冻纯水、甲基纤维素、土豆、三文鱼以及猪肉等样品,结果都显示了一个普遍规律:在210MPa和-22℃条件下释放压力,生成冰晶数量的最高比例均为33.6%。

利用HPSF冷冻样品的过程中,通过使用一个简单的装置,在不同的压力和温度条件下进行测量,试验结果与热平衡模型的理论预测值完全一致。该试验表明,样品的初始含水量是决定冰晶生成数量的关键因素。但是,对于不同样品,冰晶数量及占样品体积的比例均相同。

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