第七章 食品的低温处理和保藏
第一节 概述
食品的低温保藏，即降低食品温度，并维持低温水平或冻结状态，以延缓或阻止食品的腐败变质，达到食品的远途运输和短期或长期贮藏的目的的保藏方法。
利用低温来保藏食品是人类在实践中所获得的成就。公元前一千多年，我国就有利用天然冰雪来贮藏食品的记载。
人们很早就会利用天然冰来降低食品的温度，以延长食品的贮藏期。但用天然冰雪来保藏食品的方法受到地区和季节的限制，人们曾经千方百计地贮藏冰雪，来延长对天然冰雪的利用时间。利用天然冰雪保藏食品是一种原始的冷藏方法，天然冰的相对温度为0℃，对大多数食品来说，在此温度下无法达到长期贮藏的目的。
冻结食品的产生起源于19世纪上半叶冷冻机的发明。19世纪，美国人David，Boyle和德国人Carl von Linde 分别发明了以氨为制冷剂的压缩式冷冻机。从此人工冷源开始逐渐代替了天然冷源，使食品的冷冻，冷藏的技术手段发生了根本性的变革。
1877年，Charles Tellier（法）将氨-水吸收式冷冻机用于冷冻阿根廷的牛肉和新西兰的羊肉并运输到法国，这是食品冷冻的首次商业应用，也是冷冻食品的首度问世。
用冷冻机来直接冻结和冷藏食品有许多优越性，它不受冰融化的限制，可以长期保藏食品；能够根据食品的冻结和冷藏是的需要对温度进行调节和控制；省去了放冰的位置，因而大大增加了保藏食品的数量。因此将冷冻机直接用于食品冷冻的方法迅速得到推广。
尽管人工制冷技术的出现是19世纪的事情，食品冷冻技术进入商业化应用却是20世纪的事情。20世纪初，美国建立了冻结食品厂。20世纪30年代，出现带包装的冷冻食品。二战的军需，极大地促进了美国冻结食品业的发展。战后，冷冻技术和配套设备不断改进，预制冷冻食品（Prepared frozen food）和欲调理食品（Precooked frozen food）的出现，高效率的解冻加热设备如微波炉的日益普及，使冷冻食品在国外已成为方便食品和快餐的重要支柱。
20世纪60年代，发达国家构成完整的冷藏链。许多冷藏库、冷藏车、冷藏船等相继出现，成为贮藏和运输易腐水平的重要手段。速冻技术和设备是不断改进，使大部分冷冻食品已能保持新鲜食品原有的风味和营养价值，受到消费者的欢迎。商场中的冷冻食品陈列柜和民用电冰箱的普及，使得冷冻食品在流通领域的质量得到充分的保证。冷冻食品进入超市，冷冻食品的品种迅猛增加。
我国在20世纪70年代，因外贸需要冷冻蔬菜，冷冻食品开始起步。80年代，家用冰箱和微波炉的普及，销售用冰柜和冷藏柜的使用，推动了冷冻冷藏食品的发展；90年代，由于人民生活水平的提高和受到外来食品的影响，速冻食品工业得到迅速发展。冷链初步形成；品种增加，产量大幅度增加。1995年速冻的产量达到240万吨左右，年增长速度为25%。我国速冻食品中的中式传统点心如肉包、豆沙包、小笼包、水饺、虾饺、汤圆、春卷、烧卖、八宝粥等占相当大的份额。
一、食品冷冻的目的
新鲜的食品在常温下（20℃左右）存放，由于附着在食品表面的微生物和食品内所含的酶的作用，使食品的色、香、味变差，营养价值降低。如果食品在常温下久放，就会腐败变质，以至完全不能食用。除了微生物和酶引起的变质外，还有非酶引起的变质，如油脂的氧化酸败等。
低温能够抑制微生物的生长繁殖和食品中酶的活性，降低非酶因素引起的化学反应的速率，因而能够延长食品的保藏期限。
食品的低温保藏也称为食品的冷冻保藏，可分为两大类：一类是食品的冷藏贮藏，另一类是食品的冻结贮藏。
前者（冷藏贮藏）是将食品的温度下降到食品的冻结点以上的某一合适温度，食品中的水分不结冰，达到使大多数食品短期贮藏和某些食品（如苹果，梨，蛋等）长期贮藏的目的。
后者（冻结贮藏）是将食品的温度下降到食品中绝大部分的水形成冰晶，达到食品长期贮藏的目的。
食品的冷冻处理，还作为一种加工处理的手段。在低温下，食品的一些性质与常温下有所不同，因此可以利用其来作为如下的一些手段：
1 、使食品加工处理比较容易方便。如培烤食品软面团的成型，半冻结状态的肉的切片等。
2 、改善食品的性状，提高食品的价值。如用低温处理是牛肉、干酪、冰激凌成熟，用低温处理使清酒、啤酒、葡萄酒的发酵条件达到控制等。
3 、使原来食品的主要物理性状发生改变而成为一种新的产品。如用低温制作鱼排、冰激凌、冻豆腐、冻结干燥食品等。
二、食品冷冻的温度范围
如上所述，食品的冷冻保藏可分为两类，因此食品冷冻的温度范围也可分为两大类：食品冷藏的温度范围和食品冻结贮藏的温度范围。
食品冷却贮藏的温度范围为-2~15℃。例如，苹果可以冷却到-1 ℃并在-1℃ 的冷藏室中贮藏。肉类可以冷却到℃的冷藏室中短期贮藏。而香蕉则必须在12℃的温度贮藏，否则就会发生生理病害，如果皮发黑，果心发硬。柠檬和番茄等也必须采用较高的冷藏温度。
食品冻结贮藏的温度范围为-12~-30℃，食品冻结贮藏的温度越低，则食品的稳定性越好，贮藏期限也越长。但食品冻结贮藏一般是将食品尽可能地快速冻结，使其中心温度达到-15~-18℃后，贮藏在-18~-23℃的冻藏室中。
多脂鱼和容易变色的鱼类宜放在-25℃或以下温度的冻藏室中贮藏。现在，欧美和日本等发达国家和地区为了提高冻结食品的质量，多趋向于采用-25~-30℃的冻藏温度。
冷藏室在食品厂中俗称高温库，而冷藏室在食品冷冻厂中俗称低温库。
以肉类为例，冷冻（包括解冻）的温度范围如图1-1-2所示。各阶段的含义如下：
（1）冷凉 肉体刚宰后的温度（40 ℃）借自然冷却降低至室温（约20 ℃）左右的过程，成之为冷凉（图中A—B段）。
（2）冷却 肉体温度由宰后温度或室温借人工制冷的方法降至略高于冰点温度（在工业上为0~40C）的过程，称之为冷却（图中A—B—C段）。
（3）过冷 肉体温度由冰点下降至形成冰晶的临界温度而尚不冻结的现象称之为过冷现象。肉类过冷临界温度在-5~-6℃（图中C—D段）。
（4）冻结 肉体的温度由临界温度（如无过冷现象则为冰点以上温度）降至冰点以下温度（至低熔共晶点为止）并形成冰晶的过程，称之为冻结（图中E—F—G段）。
（5）继续冻结 由任何冰点以下温度继续降至低熔共晶点的过程称之为继续冻结（F—G段）。
（6）继续冷却 肉体温度由低熔共晶点继续下降的过程，称之为继续冷却（G—H段）。
（7）冷藏 将肉体温度维持在恒定的某一冰点以上温度（一般指0~4℃）的保藏过程，称之为冷藏（图中B—C段或C点）。
（8）冻藏 将肉体温度维持在恒定的某一冰点以下的温度（一般为-15~-18℃）的保藏过程称之为冷藏（图中为E—F—G—H段）。
（9）解冻 将肉体温度由冰点以下温度提高到冰点以上的温度，并使冰结晶融化为水的过程，称之为解冻（图中I—J段）。
（10）回热 肉体温度由冰点以上温度开始升温至室温以下的过程称之为回热（图中J—K段）。
三、冷冻食品的特点
易保藏，广泛用于肉、禽、水产、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生产、运输和贮藏；营养、方便、卫生、经济；
市场需求量大，在发达国家占有重要的地位，在发展中国家发展迅速。
缺点：需要一个冷冻链，温度波动大对品质影响
大。
温度波动： 部分溶解：微生物生长繁殖。
部分溶解 ：冷冻后又结晶。冰晶体
为晶核致使冰晶体越来越大，机械破
坏。
四、低温保藏的类别及适应性
（一）类别
1.冷却冷藏（保藏期不长）：就是在低温并且在食品冰点以上不使食品冻结的地方保藏食品。
2. 冻结冷藏（冻藏）：就是在冰点以下，使食品冻结的保藏方法。
一般温度在（-23—-35 °C）
(二)原料特性及低温保藏技术应用
1.植物性原料：植物性原料一般采用低温冷却冷藏。
蔬菜、水果采摘后，继续进行着生命活动，主要是呼吸作用由于脱离了养料的供应，所以只消耗自身营养，向品质劣化方向发展。要防止劣化，必须抑制呼吸作用，可采用降低温度方法。但当温度降得过低就会发生生理上的低温障碍。
根据低温障碍感受性把果蔬分为以下几类：
a 感受性高：只轻度一次冻结就受到障碍的。如：黄瓜、西红柿、茄子、莴苣、香蕉、李子.
b 感受性中：轻度地冻结一二次，不受障碍影响的。如：菠菜、菜花、洋葱、胡萝卜、萝卜、苹果。
c 感受性低：反复冻结也不受影响的。如：卷心菜。
影响呼吸的因素：
a 温度：生理临界温度以上,温度波动影响很大，波动1-5度，糖分损失30-50% .
b机械伤：伤处呼吸强度升高。
c 大气组分：CO2/O2达到一定比例；下降到达—5%（生理临界需氧量），呼吸中止。
2、动物性原料
动物性食品不同于植物性食品，它死亡之后主要发生如下的变化：
1）肉的成熟
刚刚屠宰后的动物的肉是柔软的，并具有很高的持水性，经过一段时间的放置，肉质变得粗糙，持水性也大为降低。继续延长放置的时间，则粗糙的肉又变成柔软的肉，持水性也有所恢复，而且风味也有极大的改善。肉的这种变化过程，称之为肉的成熟。
在肉的成熟过程中因糖原分解生成乳酸，使肉pH降低，故肉的成熟亦称为排酸。
肉的成熟实际上是在动物体死亡后，体内继续进行着的生命活动作用的结果，它包括着系列的生物化学变化和物理化学变化，由于这种变化，肉类变得柔软，并具有特殊的鲜香风味。
肉的成熟过程
肉的成熟大致可分为三个阶段，即僵直前期、僵直期、解僵期(僵直后期)。
(1)僵直前期
在此阶段，肌肉组织是柔软的，但是由于血液循环停止，肌肉组织供氧不足，糖原不能再完全氧化成二氧化碳和水，而是通过糖酵解生成乳酸。与此同时，肌肉组织中的三磷酸腺苷(ATP)和磷酸肌酸含量下降。随着乳酸的生成和积累，畜禽肌肉组织的pH由原来刚屠宰时的正常生理值～，逐渐降低到屠宰后的酸性极限值～。到此pH时，—般糖原已耗尽。当pH降至后，由于糖酵解酶被钝化的原因，即使仍有糖原也不能再被分解。
（2）僵直期
随着糖酵解作用的进行，肌肉pH降低，当达到肌原纤维主要蛋白质肌球蛋白的等电点时，因酸变性而凝固，导致肌肉硬度增加。此外，由于肌动球蛋白的收缩而导致肌纤维缩短和变粗，肌肉失去伸展性变得僵硬。
在僵直期，肉的持水性差，风味低劣，不宜作为肉制品的原料。僵直状态的持续时间(僵直期)与动物的种类、宰前状态等因素有关。禽肉的僵直期远短于畜肉。
（3）解僵期
解僵期是肉类成熟过程的后期阶段。在僵直期形成的乳酸、磷酸积聚到一定程度后，导致组织蛋白酶的活化而使肌肉纤维 发生酸性溶解，并分解成氨基酸等具有芳香、鲜味的肉浸出物，肌肉间的结缔组织也因酸的作用而膨胀、软化，从而导致肌肉组织重新回软。在僵直期形成的IMP经磷酸酶作用后变为肌苷，肌苷进一步被核苷水解酶作用而生成次黄嘌呤，使肉的香味增加。随着僵直的解除，肉的持水性逐渐回升。
2）肉的腐败
肉类因受外界因素作用而产生大量的人体所不需要的物质时，称为肉类的腐败，它包括蛋白质的腐败、脂肪的酸败和糖的发酵几种作用。
导致肉类腐败的因素
肉类的腐败是肉类成熟过程的继续。动物宰后，由于血液循环的停止，吞噬细胞的作用亦即停止，这就使得细菌有可能繁殖和传播到整个组织中。
健康动物的血液和肌肉通常是无菌的，肉类的腐败，实际上是由外界感染的微生物在其表面繁殖所致。此表面微生物沿血管进入肉的内层，进而深入到肌肉组织，产生许多对人体有害甚至使人中毒的代谢产物。
许多微生物优先利用糖类作为其生长的能源。好气性微生物在肉表面生长，通常把糖完全氧化成二氧化碳和水。如果氧的供应受阻或因其他原因氧化不完全时，则会有—定程度的有机酸积累，肉的酸味由此而来。
微生物对脂肪可进行两类酶促反应，一类是由其所分泌的脂肪酶分解脂肪，产生游离的脂肪酸和甘油，另一类则是由氧化酶通过β一氧化作用，氧化脂肪酸。这些反应的某些产物常被认为是酸败气味和滋味的来源。但是，肉和肉制品中严重的酸败问题不是由微生物所引起，而是空气中的氧在光线、温度以及金属离子作用下氧化的结果。
有许多微生物不能作用于蛋白质，但能对游离氨基酸及低肽起作用，它们可将氨基酸氧化脱氨，生成氨和相应的酮酸。另一途径则是使氨基酸脱去羧基，生成相应的胺。此外，有些微生物尚可使某些氨基酸分解，生成吲哚、甲基吲哚、甲胺和硫化氢等。在蛋白质、氨基酸的分解代谢产物中，酪胺、尸胺、腐胺、组胺和吲哚等对人体有毒，而吲哚、甲基吲哚、甲胺、硫化氢等则具恶臭，是肉类腐败臭味之所在。
保持生鲜━→冷却冷藏━→短期贮藏，如经无菌特殊处理，可达2—3天，所以一般冻结冷藏。
从动物死亡━→呼吸停止━→尸僵前期━→蛋白质裂解━→尸僵后期━→进行冻结。
肉有一熟化过程，产生许多风味物质。
第二节 低温防腐的基本原理
一、低温对酶活性的影响
酶是生物机体组织内的一种具有催化特性的特殊蛋白质。酶的活性与温度有关，在一定的温度范围内（0~40℃），酶的活性随温度上升而增大，但是酶也是一种蛋白质，其本身也会因温度过高而变性，失去其催化特性。
在酶促反应中，这两个相反的影响是同时存在的，因此在某一温度时，酶促反应速度最大，这个温度就称为酶的最适温度。
大多数酶是最适温度为30~40℃。当温度超过酶的最适温度时，酶的活性就开始受到破坏。当温度达到80~90℃时，几乎所有的酶的活性都遭受到破坏。酶的活性因温度而发生的变化常用温度系数Q10来衡量：
Q10= K2/K1
式中 K1—温度为t时酶促反应的化学
速率常数
K2—温度为t+10 ℃时酶促反应
是化学反应速率常数
在一定的温度范围内，大多数酶的Q10值为2~3，也就是说温度每下降10℃，酶的活性就会削弱至原来的1/2~1/3。
低温并不会破坏酶的活性，但可以在一定程度上抑制酶的活性。温度越低，对酶的活性的抑制作用越强。
例如将食品的温度维持在-18℃以下，食品中酶的活性就会受到很大程度上的抑制，从而有效的延缓了食品的腐败变质的发生。
然而，酶在低温下往往仍有部分活性，因而其催化作用仍在非常缓慢地进行。
例如蛋白酶在-30℃下仍有微弱的活性，脂肪水解酶在-20℃仍能引起脂肪的缓慢水解。
特别应该引起注意的是，食品在解冻是酶的活性将会重新活跃起来，加速食品的变质。
为了将食品在冻结，冻藏和解冻过程中由于酶活性而引起的不良变化降低到最低 程度，食品常经过短时间热烫（或预煮），预先将酶的活性钝化，然后在冻结。
热烫处理的程度应控制在恰好能够破坏食品中各种酶的活性。由于过氧化物酶是最耐热的酶，当过氧化物失活时，可以保证所以其他酶也受到破坏，因此常采用检验食品中过氧化物酶的残余活性的方法，来确定食品热烫处理的工艺条件。
二、低温对微生物的影响
（一）低温和微生物的关系
任何微生物都有一定的正常生长繁殖的温度范围，温度越低，它们的活动能力也越弱。
温度降低到微生物的最低生长温度时，微生物就会停止生长。许多嗜温菌和嗜冷菌的最低生长温度低于0℃，有的甚至可低达-8℃，如荧光杆菌的最低生长温度为℃。温度降至微生物的最低生长温度以下，就会导致微生物死亡。不过在低温下，微生物的死亡速度比在高温下缓慢的多。
冻结或冰冻介质容易促使微生物死亡，冻结导致大量的水分转变成冰晶体，对微生物有较大的破坏作用。例如微生物在-8℃的冰冻介质中死亡速率比在-8℃过冷介质中的死亡速率明显快得多，见图1—1—3。
（二）低温导致微生物活力降低和
死亡的原因
低温导致微生物活力降低的原因:
温度下降，微生物细胞内的酶的活性随下降，使得物质代谢过程中各种生化反应速度减慢，因而微生物的生长繁殖速度也随之减慢。
在正常情况下，微生物细胞内各种生化反应总是协调一致的。但在降温时，各种生化反应按照各自的温度系数（Q10）减慢，破坏了各种生化反应的协调一致性，从而破坏了微生物细胞内的新陈代谢。
低温导致微生物死亡的原因:
温度下降时，微生物细胞内的原生质粘度增加，胶体吸水性下降，蛋白质分散度改变，并且最后还会导致不可逆的蛋白质凝固，破坏其物质代谢的正常运行，对细胞造成严重的损害。
食品冻结时，冰晶体的形成会使得微生物细胞内的原生质或胶体脱水，细胞内溶质浓度的增加常会促使蛋白质变性；
同时冰晶体的形成还会使微生物细胞受到机械性的破坏。
食品冷却贮藏的温度可阻止某些微生物的生长，并大大减缓其他微生物的生长速度。因此，与常温下相比，冷却贮藏可延长食品的贮藏期。而食品的冻结贮藏的温度则可抑制所以微生物的生长。
（三）影响微生物低温致死的因素
1、温度的高低
温度在冰点左右或冰点以上，部分能适应低温的微生物会逐渐生长繁殖（见表1-1-1），最后也会导致食品变质。这是冷却贮藏的食品不耐久藏的原因。
冻结温度对微生物的威胁性很大，尤其是-2~-5℃的温度对微生物的威胁性最大。但是温度下降到-20~-25℃时，微生物的死亡速度反而缓慢的多（见表1-1-2）。因为温度低至-20~-25℃时，微生物细胞内的生化反应几乎完全停止，胶质体的变性也十分缓慢。
2．降温速度
在冻结温度以上时，降温越快，微生物的死亡率也越大。这是因为在迅速降温过程中，微生物细胞内的新陈代谢所需的各种生化反应的协调一致性迅速破坏。
食品冻结时的情况恰恰相反，缓冻会导致大量微生物死亡，而速冻则相反。
因为缓冻时形成量少粒大的冰晶体，不仅对微生物细胞产生机械性破坏作用，还促使蛋白质变性。速冻时食品在对细胞威胁性最大的-2~-5℃的温度范围内停留的时间甚短，而且温度会迅速下降到-18℃以下，能及时终止微生物细胞内酶的反应和延缓胶质体的变性，故微生物的死亡率较低。一般来说，食品速冻过程中的微生物的死亡率仅为原菌数的50%左右。
3．结合水分和过冷状态
细菌的芽孢和霉菌的孢子中水分含量较低，其中结合水的含量较高，在降温时较易进入过冷状态，而不形成冰晶体，这就有利于保持细胞内胶质体的稳定性，使其不易死亡。
4．介质
高水分和低PH的介质会加速微生物的死亡，而糖、盐、蛋白质、脂肪等对微生物有保持作用。
5．贮藏期
冻结贮藏时微生物的数量一般总是随着贮藏期的增加而减少，但贮藏温度越低，减少的量越少。低温对微生物的影响可用图1-1-4概括的加以表示。
大多数食物中毒菌在10℃以上能迅速生长繁殖，某些食物中毒菌和病原菌在温度降低至3℃前仍能缓慢的生长繁殖。
嗜冷菌在0~-10℃温度范围内仍能缓慢的生长。
食品温度低于-10℃，微生物停止生长并逐渐死亡，但达不到无菌的程度。
大多数食物中毒菌在10℃以上能迅速生长繁殖，某些食物中毒菌和病原菌在温度降低至3℃前仍能缓慢的生长繁殖。
嗜冷菌在0~-10℃温度范围内仍能缓慢的生长。食品温度低于-10℃，微生物停止生长并逐渐死亡，但达不到无菌的程度。
食品的冻结贮藏时，微生物数量虽也会下降，但和高温热处理具有本质的区别，因为低温并不是有效的杀菌措施，而是抑制其生长繁殖的有效措施。
温度为0℃，微生物的生长繁殖速度与室温相比已很缓慢，因此0℃成为食品短期贮藏常用的温度。
温度为-10℃时，几乎所有的微生物已停止生长，因此-10～-12℃成为冻结食品能长期贮藏的安全温度。而酶的活性，一般只有当温度下降至-20～-30℃时，才有可能受到很大的抑制。
国际冷藏协会建议为防止微生物繁殖，冻结食品必须在-12℃以下贮藏。为防止食品发生酶变及物理变化，冻结食品的品温必须低于-18℃。
第三节 食品的冷却与冷藏
食品的冷却本质上是一种热交换过程，即是让易腐食品的热量传递给周围的低温介质，在尽可能短的时间内（一般数小时），使食品温度降低到高于食品冻结点的某一预定温度，以便及时地抑制食品内的生物生化和微生物的生长繁殖的过程。冷却是食品冷藏前的必经阶段。
易腐食品在刚采收或屠宰后立即进行冷却最为理想，这样可以最大限度地保持食品原料是原始质量，抑制微生物和酶引起的变质。
不少例子可以证明，采收或屠宰后若将易腐食品延缓数小时再进行冷却，与采收或屠宰后马上就进行冷却的同类食品比较，在质量上有明显的不同。
食品冷却过程中的冷却速度和冷却终了温度是抑制食品本身的生化变化和微生物是生长繁殖，防止食品质量下降的决定性因素。
一、影响食品冷却过程的因素
影响食品冷却过程中的冷却速度和冷却终了温度的因素有：冷却介质的相态，冷却介质运动的状态（自然流动或强制流动）和速度，冷却介质与食品的温差，冷却介质的物理性质（热容），食品的厚度与物理（质量热容，热导率）等。
（一）冷却介质
冷却介质是从食品中吸收热量，并把热量传递给冷却装置的介质。通常采用的冷却介质有气体、液体和固体。
在气体介质中普遍采用的是空气。
空气随处可得，不需任何费用。但空气的对流传热系数小，冷却速度慢。空气若长时间的作用与食品，会引起食品的不良变化，如空气中的氧和肉中的脂肪的氧化作用。
当食品没有用不透气的材料包装，并以空气作为冷却介质时，在水蒸气压差的作用下，食品表面的水分会向空气中蒸发，导致食品的质量损失(干耗)；吸收了食品的热量和水分的热湿空气与冷却装置的冷表面接触换热时，会在冷却装置的排管上凝水或结霜。
液体冷却介质有冷水和水冰混合物。
水的对流传热系数大，冷却速度快。用冷水作为冷却介质没有氧化和干耗的问题。
但用冷水作为冷却介质容易对食品造成交叉污染，如禽类冷却时的沙门氏菌的污染问题；用冷水作为冷却介质还会产生食品中可溶性物质的损失和食品的带水量过多的问题。
固体冷却介质主要是淡水冰。
用冰作为冷却介质，食品的冷却速度比用空气作为冷却介质的快，但比以水作为冷却介质的慢。
用冰作为冷却介质也没有氧化和干耗问题，但用冰作为冷却介质有劳动强度较大的缺陷。冰冷却法对鱼类来说是最好的冷却方法。
（二）食品冷却过程中的传热问题
食品在冷却过程中的热交换，既有对流传热也有传导传热。
对流传热是流体和固体表面接触时互相间的热交换过程。食品冷却时，热量从食品表面向冷风或冷水传递就属于对流传热。单位时间内从食品表面传递给冷却介质的热量Фt（W）可用下式表示：
Фt =hA(Ts-Tr)
式中 h-----------对流放热系数[W/m2K]
A----------食品的冷却表面积(m2)
Ts---------食品的表面温度(K)
Tr----------冷却介质的温度(K)
从上式可以看出，对流放热的热量与对流放热系数，传热面积，食品表面与冷却介质的温差成正比。
表1-1-3 对流传热系数与流体流动状态的关系
从表1-1-3可以看出，流体的流动速度越快，则对流传热系数越大。因此当食品进行冷却时，常采用风机或搅拌器强制地驱使流体对流，以提高食品的冷却温度。
热量在物体的传递称为传导传热。食品冷却时，热量从内部向表面的传递就是传导传热。
食品内部有许多不同温度的面，热量从温度高的一面向温度低的一面传递。
单位时间内以热传导方式传递的热量
ФC=λA（T1-T2）/x 1-1-3
式中λ—食品的热导率[W/（m·K）]
A---热导率的面积（m2）
T1 、T2—两个面各自的温度（K）
x—两个面之间的距离（m）
食品的热导率λ的值随着食品的种类的不同而不同，他主要与食品中的水分和脂肪含量有关，另外冻结状态的食品λ值要比未冻结时显著增加，详见表1-1-4和1-1-5。
另外冻结状态的食品λ值要比未冻结时显著增加，
ФC=λA（T1-T2）/x 1-1-3
从式1-1-3可以看出，传导传热的热量φc与温度梯度成正比,与厚度x成反比，即食品的厚度越小，则食品的冷却速度越快。
二、冷却方法
常用的食品冷却的方法有冷风冷却、冷水冷却、碎冰冷却、真空冷却等。根据食品的种类和冷却要求的不同，可选择与其适应的冷却方法。表1-1-6是这些冷却方法的一般使用范围。
（一）碎冰冷却法
这是一种常见的、简易的、行之有效的冷却方法。
冰块融化时，每千克冰块吸收的热量。当冰块与食品表面直接接触时，冷却效果最好。冰特别适宜于冷却鱼类，因为它无害、便宜、便于携带。冰不仅能使鱼冷却，使鱼体湿润、有光泽，而且不发生干耗。
食品冷却的速度取决于食品的种类与大小，冷却前食品的原始温度，冰块与食品的比例以及冰块的大小。
冰类与鱼重的比例达到：1时，可获得足够大的冷却速度。
冰块的大小对食品的冷却温度的影响也很大，一般认为冰块的大小最好不超过2cm。用碎冰机得到的细小而均匀的冰块，冷却时可获得足够大的冷却温度。
以鱼类为例，多脂鱼类和大型鱼类的冷却速度比低脂鱼类和小型鱼类的慢。冷却前鱼体的原始温度高，则冷却所需的时间长。
（二）冷风冷却法
冷风冷却是利用流动的冷空气使被冷却的食品的温度下降，它是一种使用范围较广的使用方法。
冷风冷却法的效果主要取决于冷空气的温度、相对湿度和流速。
一般食品冷却时所采用的冷风温度不低于食品的冻结点，以免食品发生冻结。对某些易受冷害的食品如香蕉、柠檬、番茄等宜采用较高的冷风温度。
冷却室内的相对湿度对不同种类的食品（特别是有无包装）的影响是不一样的。当食品用不透蒸汽的材料包装时，冷却室内的相对湿度对它没有什么影响。冷却室内的冷风流速一般为～3m/s。冷风冷却时通常把被冷却的食品放在金属传送带上，可连续作业。图1-1-5是隧道式冷风冷却装置简图。
冷风冷却的缺点
当冷却室的空气相对湿度低的时候，被冷却食品的干耗较大。为了避免冷却室的空气相对湿度过低，冷却装置的蒸发器和室内空气的温度差尽可能小些，一般以5～9°C为宜，这样蒸发器就必须有足够大的冷却面积。部分食品的冷风冷却工艺要求如表1-1-7所示。
(三) 冷水冷却法
用水泵将以机械制冷装置（或冰块）降温后的冷水喷淋在食品上进行冷却的方法称为冷水冷却法。
也有采用浸渍式的，即将食品直接浸在冷水中冷却，并用搅拌器不断的搅拌冷水。
水温应尽可能维持在0℃左右，这是能否获得良好冷却效果的关键。
和空气相比，水作为冷却介质具有较高的质量热容和对流传热系数，所以冷却速度快，大部分食品的冷却时间为10-20min。近年来国外设计了投资费用低廉、长达10m的移动式高效水冷装置，可供冷却芹菜、芦笋、桃、犁、樱桃之用。
冷水冷却的主要缺点：
食品容易受到微生物污染，比如用冷水冷却家禽，如果有一个禽体染有沙门氏菌，就会通过冷水传染给其他禽体。因此，对循环使用的冷水应进行连续过滤，使用杀菌剂，并且要及时更换清洁的水。
除了使用淡水作为冷却介质外，在渔船上还可以使用海水作为冷却介质以冷却鱼类。
（四） 真空冷却法
真空冷却又叫减压冷却，它的根据是水分在不同的压力下有不同的沸点。在正常的大气压下(*105Pa)，水在100℃沸腾；当压力降低至*102Pa时，水在1℃就沸腾了，详见表1-1-8。
食品表面的水分在1℃的低温下迅速汽化，每千克水变成水蒸气时要吸收2464kJ的热量。这样可使食品的温度迅速下降，而且水分蒸发量很少.
真空冷却主要用于蔬菜的快速冷却。
收获后的蔬菜经过挑选、整理，放入打孔的纸板或纤维板箱内，然后推进真空冷却槽，关闭槽门后，开动真空泵和制冷机。当真空冷气槽的压力降至*102时，蔬菜表面的水分在1℃的低温下迅速汽化，每千克水变成水蒸气时要吸收2464kJ的热量。这样可使蔬菜的温度迅速下降，而且水分蒸发量很少，不会影响蔬菜新鲜饱满的外观。
真空冷却装置如图1-1-6所示。
这里必须说明的是图中的制冷装置不是直接用来冷却蔬菜的，而是因为在*102的压力，1℃的温度下变成水蒸气时，体积要增大将近20万倍，这时即使采用二级真空泵来抽，消耗很多电能，也不能使真空冷却槽的压力很快降下来。而增加了制冷装置后，可以使大量的水蒸气重新冷凝成水而排出，保持了真空冷却槽内稳定的真空度。
用真空冷却法冷却时，差不多所有的叶菜类都能迅速冷却。但这种方法投资大、操作成本也高，少量使用时不经济。国外一般都是用在离冷库较远的蔬菜产地，在大量收获后的运输途中使用。
三、冷却过程中的能量消耗
（一）食品冷却过程中总的冷耗量
即由制冷装置所带走的总热负荷QT：
QT=Q0+QV
Q0：冷却食品的冷耗量；QV：其它各种冷耗量，如外界传入的热量，外界空气进入造成的水蒸气结霜潜热，风机、泵、传送带电机及照明灯产生的热量等。
食品的冷耗量：
Q0=QS+QL+QC+QP+QW
QS：显热；QL：脂肪的凝固潜热；QC：生化反应热；QP：包装物冷耗量；QW：水蒸气结霜潜热；
（二）食品冷却过程中的耗冷量
食品进入冷却室后，就不断向它周围的低温介质散发热量，直到它被冷却到和周围介质温度相同时为止。冷却过程中食品的散热量常称为耗冷量。
假如食品中无热源存在，周围介质的温度稳定不变，食品内各点温度也相同，则食品冷却过程中的耗冷量可按下式进行计算。
食品的显热：
QS=GCO（TI－TF）
式中:G：食品重量；
CO：食品的平均比热；
TI：冷却食品的初温；
TF：冷却食品的终温。
冻结点以上的食品的质量热容可根据它的组成成分和各成分的质量热容的总和算出。
对于低脂肪的食品，特别像水果、蔬菜一类的食品，可根据它的水分和干物质含量加以推算，一般干物质的质量热容的变化很小，为 kJ/的平均值。
低脂肪食品的质量热容可按下式进行计算：
c0= c水ω+ c干（1-ω）=ω+（1-ω） 1-1-6
式中 c水—水的质量热容[Ｊ/（kg·Ｋ）]
c干—干物质的质量热容，一般可取[１.４６４kＪ/（kg·Ｋ）]
ω—食品的含水率
食品温度高于冻结温度时，食品的质量热容一般很少会因温度变化而发生变化，但是含脂肪的食品则不同，这主要因为脂肪会因温度变化而凝固或融化，脂肪相变时有热效应，对食品的质量热容有所影响。
肉和肉制品的质量热容不仅因它的组成成分而异，还有温度有关系。前苏联的B.扎丹曾根据肉和肉制品干物质内各种化学成分及其与温度的关系，提出了它们的质量热容的计算式：
c0＝［+（T-273）］（ω干-ω 蛋-ω脂）+（+（T-273）ω蛋+
+[+ （T-273）] ω脂+（1-ω干）
=+ω蛋+ω脂+（ω干+ω脂（T-273）ω干
式中 c0—肉与肉制品的质量热容[kＪ/（kg·Ｋ）]
T—肉与肉制品的热力学温度（K）
ω干、ω蛋、ω脂—分别为肉与肉制品的干物质、蛋白质、脂肪的含量
温度在初温（T初）和冷却后温度（T终）间的平均质量热容可按下式进行推算：
c0＝+ω蛋+ω脂+（ω干++ω脂（T初+T终）ω干
1-1-8
食品冷却过程中的平均耗冷量可按下式计算：
ΦZ=Q0/
式中 ΦZ—食品单位时间平均耗冷量（W）
t—食品的冷却时间（h）
—功率折算系数，1W=
然而屠宰后牲畜体内实际上仍进行着一系列的生化反应并散发出热量，冷却时每小时每千克肌肉组织的平均散热量为，肌肉组织仅占胴体的60%，因而每千克胴体的生化反应过程中的散热量为
考虑到动物性食品的生化反应热，总耗冷量应为
Qc=m[c0（T初 –T终）+]
式中 t—食品的冷却时间（h）
由上式可以看出，生化反应热与冷却速度有关，冷却越迅速，动物胴体散发出的热量越少，所需的耗冷量也越少，这就是快速冷却的优越性之一。
水果和蔬菜采收后仍要进行呼吸，同时释放出热量，这称为呼吸热。
呼吸热随温度下降而减少。呼吸热视果蔬种类的不同而不同，有些果蔬如洋葱、马铃薯和葡萄的呼吸强度比较低。而另一些果蔬如青刀豆、甜玉米、青豆、菠菜、草莓、蘑菇等呼吸强度特别高，因而特别难以贮藏。
呼吸热的计算式如下：
Qh=m•H•t 1-1-11
式中 Qh—果蔬呼吸时的散热量（kＪ）
m—果蔬开始冷却时的质量（kg）
H—果蔬的呼吸热［kＪ/（kg·Ｋ）］
t—冷却需要的时间（h）
因此，果蔬冷却时所需的耗冷量可用下式计算
Q0=G[C0(T初-T终)+Hτ](千焦)
（三）冷却率因素和安全系数
根据牛顿定律，冷却过程中食品温度变化的速度因食品和冷却介质间的温度差而异，温差越大，温度变化速度越快，即
dＴ／dt=-（Ｔ-Ｔr）
或dt= -dT/K (T-Tr) 1-1-13
式中 T—食品的热力学温度(K)
Tr—食品的周围冷却介质的热力学温度(K)
t—冷却时间(h)
K—比例常数值
另外，在冷却介质温度稳定不变的条件下，食品的散热量随食品温度的下降而减少，即dQ0=mc0dT，带入式1-1-13得
dQ0/dt=-Kmc0(T-Tr)
1-1-14
由上式可知，冷却初期食品与冷却介质的温差最大，食品的散热量最大，亦即耗冷量最大。冷却末期，食品与冷却介质的温差最小，食品的散热量最小，亦即耗冷量最小。这表明整个冷却过程中食品所需的耗冷量并非均匀一致，冷却初期冷却设备的冷负荷远比计算所得的每小时平均冷负荷大。若按照食品冷却过程中的平均耗冷量ФZ来选用设备，那么所选用的设备就难以担负起冷却初期的冷负荷。
因此引入了冷却率因素，这样计算出来的耗冷量就与冷却初期散热高峰阶段所需的冷却率或冷却设备的冷负荷量大致相等。
Q0ˊ=食品冷却过程中的耗冷量/冷却率因素
1-1-15
各种食品的冷却率因素见表1-1-7，表中所列的冷却率因素系通过实验和计算取得，并随进料时间和全部冷却时间的比值而异。
不论冷却、冻结还是冻藏的冷负荷量一般均需增加5%~10%的安全系数。冷负荷量加上安全系数后再除以冷却时间，即可得每小时平均冷负荷量（kJ/h），以此为依据来选用相应的冷却设备。
（四）冷却速度与冷却时间
自学。
理论基础：传热。
方式：按照食品的形状和冷却装置的形式，分别研究平板状食品、圆柱状食品和球状食品的传热过程，从而计算食品的冷却速度和冷却时间。
五、食品在冷藏中的变化
（1）水分蒸发
（2）冷害
（3）串味
（4）生化作用
（5）脂类的变化
（6）淀粉老化
（7）微生物增殖
（8）寒冷收缩
1．水分蒸发(俗称干耗)
经过冷却的食品在冷藏室内冷藏时由于湿度差的作用会发生水分蒸发现象。
例如冷却肉在冷藏期间初期的水分蒸发较大，第一昼夜干耗平均为—%，以后逐渐减小，当冷藏期超过三昼夜后，每天的干耗平均在％一％。
2．冷害(也称冷藏病)
有些水果、蔬菜冷藏时的温度虽然在冻结点以上，但当贮藏温度低于某一温度界限时，这些水果、蔬菜的正常生理机能受到障碍，称为冷害。
冷害有各种现象，最明显的症状是表皮出现软化斑点和心部变色，例如鸭梨的黑心病。一般来说，产地在热带、亚热带的水果、蔬菜容易发生冷害。
3．串味(也叫移臭)
有强烈香味或臭味的食品与其他食品放在一起冷藏时，这些气味就会串到其他食品上。
例如蒜和苹果、梨放在一起冷藏，蒜的臭味就会串到苹果和梨上。另外，冷藏室所特有的冷藏臭也会转移到冷藏食品上。
4．果蔬的后熟作用
为了便于运输和贮藏，水果、蔬菜在收获时尚未完全成熟，因此收获后还有个后熟过程。
水果、蔬菜冷藏时，其呼吸作用和后熟作用仍在继续进行，果蔬体内的成分也不断发生变化，例如淀粉和糖的比例，糖和酸的比例，果胶物质和维生素C的含量变化等。
5．肉类的成熟作用
刚屠宰的动物的肉是柔软的，并且具有很高的持水性。经过一段时间的放置，肉质会变得粗硬，持水性也大为降低。再继续放置一段时间后，则粗硬的肉又变得柔软，持水性也有所恢复，而且风味有极大的改善。肉的这种变化过程称为肉的成熟。肉类冷藏时这种成熟作用在缓慢地进行着。
6．脂类的变化
食品冷藏时，其所含的脂肪会发生水解、氧化酸败等，导致食品的风味变差。
7．淀粉老化
普通的淀粉大致由20％的直链淀粉和80％的支链淀粉构成。淀粉粒在适当的温度下(一般为60～80℃)在水中溶胀、分裂而形成均匀糊状的溶液的现象称为糊化；糊化后的淀粉又称为α—淀粉。
淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶经长期放置，会变得不透明甚至产生沉淀，这称为淀粉的老化。
老化的淀粉不易被淀粉酶作用，所以也不易被人体消化吸收。水分含量在30％一60％的淀粉易老化，含水量在10%以下或在大量水中的淀粉不易老化。淀粉老化作用的最适温度为2—4℃，例如面包在冷藏时淀粉迅速老化，变得很不好吃。
8．微生物的增殖
在常规的冷藏温度下(—-13℃)，微生物尤其是嗜冷微生物仍能生长繁殖或缓慢地生长繁殖。因此，对已失去生命的食品，如鱼、肉、禽等只能作短时间的冷藏。
9．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，以后即使经过成熟作用过程，肉质也不会十分软化，这种现象叫寒冷收缩。
一般来说，宰后10h内，当肉的pH下降至之前，肌肉温度降低到10℃以下时，容易发生寒冷收缩现象。
六、冷藏技术管理
食品冷藏的技术管理主要是对不同食品采用各自合适的冷藏温度、空气相对湿度和空气流速。
（1）冷藏温度
（2）冷藏间相对湿度
（3）冷藏间空气流速
1．冷藏温度
冷藏温度不仅指的是冷藏室内的空气温度，更重要指的是冷藏食品的温度。
最适宜冷藏生梨的温度为 ℃ ，若将冷藏室的温度提高到4℃并保持10d，则其冷藏期会缩短7一10d；若将冷藏室内的温度降低到℃以下，生梨就会被冻结而其组织结构被破坏。可见控制冷藏温度的重要性。
对于无生命的食品，例如肉类、鱼类、禽类，在保证食品不发生冻结的前提下，冷藏温度越接近食品的冻结点则冷藏期越长。
对于有生命的食品，例如水果、蔬菜、鲜蛋，有的可用较低的冷藏温度，如苹果、梨；有的则需要较高的冷藏温度，例如香蕉、番茄等。
有些植物性食品对冷藏温度特别敏感，如果冷藏温度不适宜，常有冷藏病(也称冷害)发生。
冷藏柑橘时，若冷藏温度过高，常发生果皮斑点病；冷藏温度过低，则会发生褐痂病(果皮褐变)和湿烂病(全果湿、松、软)。香蕉的冷藏温度低于12℃时，果皮会发黑，果心会变硬。大多数苹果适宜的冷藏温度为1～0℃，但是有些苹果在℃以下冷藏时会发生褐痂软质病和湿烂病；另外，有些苹果在℃以下冷藏时会发生褐心病；还有一些苹果甚至在℃以下冷藏时就会发生褐变。
冷藏室内的温度应严格控制，任何的温度变化都可能对冷藏的食品造成不良的后果。
在通常情况下，冷藏室内温度的升降幅度不得超过℃，在进出货时，冷藏室内温度升高不得超过3℃。
为了减少温度变化，冷藏室应有良好的隔热层，冷藏室和冷却排管间的温度差宜小些。
2．空气的相对湿度和空气流速
冷藏室内的空气相对湿度不宜过高也不宜过低。
冷藏室内的空气相对湿度过高，不仅易长霉菌，而且会有水分在食品表面凝结下来，导致食品的腐烂。冷藏室内的相对湿度过低，则食品中的水分会迅速蒸发而导致其萎缩。
大多数水果冷藏时的适宜的相对湿度为85％～90％，而绿叶蔬菜、根类蔬菜以及脆质蔬菜适宜的相对湿度可高达90％一95％。
坚果类(如板栗等)冷藏时适宜的相对湿度为70％。
某些干态颗粒食品如乳粉、蛋粉等，则应在尽可能低的相对湿度下冷藏。
冷藏室内的空气流速加大，则食品与空气之间的水蒸气压差随之增大，使食品的水分蒸发率上升。
冷藏室内的空气流速一般只需保持低速的循环即可。这样既可将食品产生的生化反应热以及外界渗入冷藏室的热量带走，保证室内温度均匀分布，又可减少食品水分的蒸发。
若冷藏食品采用不透蒸汽的包装材料包装时，则冷藏室内的空气相对湿度和空气流速对其不再有什么影响。
各种食品适宜的冷藏条件和贮藏期如表1—1—22所示。
第三节 食品的冻结与冻藏
一、概述
食品的冻结就是指将食品的温度降低到食品冻结点以下的某一预定温度(一般要求食品的中心温度达到-15℃或以下)，使食品中的大部分水分冻结成冰晶体。
食品冻藏
就是采用缓冻或速冻方法先将食品冻结，而后再在能保持地食品冻结状态的温度下贮藏的保藏方法。
常见的冻结食品(frozen food)，不仅有只经过初加工的新鲜状态的肉、禽、水产品、去壳蛋、水果、蔬菜等，还有不少加工品，如面包、点心、冰淇淋、果汁以及名目繁多的预制冻结食品(prepared frozen food)和预调理冻结食品(precooked frozen food)等，合理冻结的食品在大小、形状、质地、色泽和风味方面一般不会发生明显的变化。
目前冻结食品已发展成为方便食品中的重要食品，在国外已成为家庭、餐馆、食堂膳食菜单中常见的食品。
直到目前为止，还没有一种食品保藏方式在使用上和食味上能像冻结食品那样方便，那样新鲜，一般只要解冻和加热后即可食用。特别是微波炉的出现和普及，使冻结食品的食用更加方便。当然冻结食品也有其局限性，如需要制冷设备，需要专用的冻藏库、机械制冷运输车、冷冻食品陈列柜、家用电冰箱等一系列的冷链，才能充分保证冻结食品的最终质量。
常用贮温（-12—-23°C）而以-18°C最适用。
它的冷库被称之低温库或冻库。
任何冻制食品最后品质及其耐藏性决定于下列各种因素：
冻制用原料的成分和性质
冻制用原料的严格选用，处理和加工。
冻结方法
贮藏情况
1、冷冻、冻藏系统
食品前处理 预冷 辅助处理 冻结
辅助处理 冻藏 解冻 销售
2、冻制前对原料的加工工艺要求：
果蔬、肉禽、水总要求：
新鲜、优质。
采收成熟度：Ⅰ水果─完全成熟。（原果胶全部转化成果胶）
Ⅱ蔬菜—可采收成熟度。（原果胶部分转化成果胶，加工习惯、消费习惯）。
肉禽、水产品：成熟过程
注意一定要新鲜，防止蛋白质冻结变性 —冻结中发生变性。
如果肌球蛋白变性，则持水性、结着性下降。
水产品：三甲胺氧化物—分解—甲醛+二甲胺（甲醛引起蛋白质变性）
肉禽—越新鲜肌球蛋白不易变性—--持水性上升。
肉禽、水产—脂肪氧化（新鲜性差）—游离脂肪酸—促进蛋白质变性
2、前处理：
果蔬：尘土、昆虫清理、原洗后，100°C热水或蒸汽中预煮（青刀豆1—15分，玉米11分 破坏蔬菜中原有酶活力增加耐藏性
水果：预热会破坏原有品质，所以水果不要预热灭酶。
氧化酶引起的褐变（冻制水果褐变）可通过浸没水果的低浓度糖桨，加柠檬酸，抗坏血酸，SO2延续氧化。
肉制品：不需处理，屠宰后12—24小时内冻结。
立即冻结嫩度差；24小时后冻结，贮藏期缩短。
预冷：预煮后应立即冷却至于10°C以下。防止预包装冻制前残存细菌的腐败活动。
3、辅助处理要求：
①防褐变处理：蔬菜、热烫处理
水产品—热加工、酸处理。
肉———硫酸纸色装
水果——糖渍
——化学药液（亚硫酸盐、柠檬酸）
②防蛋白变性处理：
A 水洗、盐类(二价金属 离子一价)
B 加磷酸盐、糖、抗氧化剂
③包装（材料选用）
④冻结后辅助处理——没有包装物的包冰衣防干缩氧化。
二、食品冻结的理论
如前所述，食品的冻结就是运用现代冻结技术(包括设备和工艺)在尽可能短的时间内，将食品的温度降低到食品冻结点以下的某一预定温度，使食品中的大部分水分形成冰晶体，以减少微生物活动和食品生化变化所必需的液态水分。
此外，食品冻结技术也常用于特殊食品如冰淇淋、冻结干燥食品和冷冻浓缩果汁等的制造。
（一）冻结点与冻结率
冻结点：冰晶开始出现的温度。
食品冻结的实质是其中水分的冻结。食品中的水分并非纯水。根据Raoult稀溶液定律，质量摩尔浓度每增加1 mol/kg，冻结点就会下降℃。因此食品物料要降到0℃以下才产生冰晶。温度-60℃左右，食品内水分全部冻结。
在-18~ -30℃时，食品中绝大部分水分已冻结，能够达到冻藏的要求。低温冷库的贮藏温度一般为-18℃~ -25℃。
冻结率：
冻结终了时食品内水分的冻结量（%）
K=100（1－TD/TF）
TD和TF分别为食品的冻结点及其冻结终了温度
(二)冻结曲线
在低温介质中，随着冻结的进行，食品的温度逐渐下降。冻结曲线表示了冻结过程中温度随时间的变化。图1-17表示冻结期间食品的温度与时间的关系曲线。
第一阶段，食品的温度从初温降低至食品的冻结点，这时食品放出的热量是显热，此热量与全部放出的热量比较，其值较小，所以降温速度快，冻结曲线较陡。
第二阶段，食品的温度从食品的冻结点降低至-5℃左右，这时食品中的大部分水结成冰，放出大量的潜热(每千克的水结成冰时，放出约的热量)。整个冻结过程中食品的绝大部分热量在此阶段放出，因此食品在该阶段的降温速度慢，冻结曲线平坦。
第三阶段，食品的温度从-5℃左右继续下降至终温，此时放出的热量一部分是由于冰的降温，另一部分是由于残余少量的水继续结冰。这一阶段的冻结曲线也比较陡峭。
冻结曲线平坦段的长短与传热介质的传热快慢关系很大。传热介质传热快，则第二阶段的曲线平坦段短。
图1-1-18为以冷盐水为传热介质的冻结曲线和以冷空气为传热介质的冻结曲线，可以看出，以冷盐水为传热介质的食品冻结速度快。
从图1-1-18还可看出，食品在冻结过程中，同一时刻的温度始终是食品表面最低，越接近中心层越高。在食品的不同部位，食品温度下降的速度是不一样的。
冻结曲线的一般情况就是这样。此曲线并未将食品中水分的过冷现象表示出来，若有过冷现象时则食品温度在第一阶段内将低于冰点而后再提高到冰点。
计算冻结过程的放热量时，必须知道冻结终温。从图1-1-18可以看出，食品的表面、中心和所有中间各点上的冻结终温是不一样的，实际计算时只能采用平均冻结终温。当食品中心温度低于-5℃时，平均冻结终温可用食品表面冻结终温与食品中心冻结终温的算术平均值来表示。
实际上，在传热介质温度很低，食品表面传热系数很大的情况下，食品表面层中最初的冰晶形成的速度特别快，因此只有在很薄的食品表面层并在很短的时间内才会产生过冷现象。
(三)结晶条件和结晶曲线
1．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。而要使液体转变为结晶体就必须破坏这种平衡状态，也就是必须使液相温度降至稍低于冻结点，造成液体的过冷。因此过冷现象是水中有冰结晶生成的先决条件。
在降温过程中，水的分子运动逐渐减慢，以致它的内部结构在定向排列的引力下，逐渐趋向于形成近似结晶体的稳定性聚集体，只有温度降低到开始出现稳定性晶核时，或在振动的促进下，才会立即向冰晶体转化并放出潜热，使温度回升到水的冰点。
水在降温过程中开始形成稳定性晶核时的温度或在开始回升的最低温度称为过冷临界温度或过冷温度。
过冷温度总是比冰点低，当温度回升到冰点后，只要液态水仍在不断地冻结，并放出潜热，水冰混合物的温度就不会低于0℃，只有全部水分都冻结后，其温度才会迅速下降。
各种食品的过冷温度并不相同，如禽、肉、鱼为-4～5℃，牛奶为-5～6℃，蛋类为-11～13℃。
多数要进行冻结处理的食品含水量比较高，因此它们的冻结和水结冰的情况大致接近。但是食品中还含有可溶性溶质，故实际上更复杂。图1—1—19所示为牛肉薄片在-18℃以下的冻结室冻结时，按不同的时间测得的牛肉薄片的温度变化和冻结水量的曲线。
牛肉薄片首先从它的初温下降到低于牛肉冻结点的过冷温度。然后随着热量的散发，开始出现稳定性晶核，或在振动的促进下牛肉薄片中的水分开始冻结形成冰晶体，并放出潜热，促使其温度回升，直到它的冻结点为止。由于牛肉薄片中的水分中含有可溶性固形物，因此其冻结点低于O℃。
从图1—1—19可以看出，当牛肉薄片的温度为-4℃时，水分冻结量达70％左右；温度继续下降到-9℃左右时，还有3％的水分未冻结；即使牛肉薄片的温度降低到-18℃时，也不是全部水分都被冻结。也就是说，还剩下少量未冻结的高浓度溶液。只有当食品的温度降低到低共熔点时，食品中的水分才会全部冻结成固体。
低共熔点就是在降温过程中，食品组织内的溶液浓度增加到一定程度后不再改变(即不再有冰晶体析出)，水和它所溶解的盐类共同结晶并冻结成固体时的温度。
必须注意的是，食品中溶液的浓度只有递增到低共熔液所要求的浓度时才会在低共熔点冻结固化。实际上食品的低共熔点为-55～-65℃，而冻结食品的温度仅为
-12～-30℃，因此冻结食品中的水分并未完全被冻结。
2．结晶曲线
水的冻结即是结晶的过程，在这个过程中有两种现象发生，一是晶核的形成，一是以晶核为中心的晶体的成长。冰结晶形成的过程也是这样，随着温度的降低，晶核生成数和晶体的成长有着各不相同的速度。图1—1—20为结晶生长曲线，简称结晶曲线。该曲线表明随温度不同，晶核生成数和晶体成长速度的情况。
当温度比较高时，产生的晶核数少，如在温度为a时aa线上，晶核数少,而结晶成长的速度较快，晶核产生的速度落后于晶体成长的速度。这时的情况是少量的晶核和晶体的大量成长，结果是在这个温度下形成少量的大型结晶。
bb线上，晶核生成数很多，晶体成长速度也很快，所以这时的冰结晶状态将是大量的晶核和由晶核成长起来的大小参差不齐的结晶。
cc线上，则是晶核数相当多，而晶体成长慢，结果是较小的冰晶占有较大的数量。
dd线上是温度降低到一定的低温后逐渐转变为玻璃体状态。因此，仅形成极少量的晶核，不存在晶核的成长。
结晶曲线作为一个动态的描述，说明了在不同冻结温度下冰结晶的形成和大小。
(三)冻结水量和冰结晶最大生成带
根据拉乌尔第二定律，冰点降低与溶质的浓度成正比，浓度每增加1mol／L，冰点下降℃，食品中的水分不是纯水而是含有有机物和无机物的溶液。这些物质包括盐类、糖类、酸类以及更复杂的有机大分子如蛋白质，还有微量的气体。因此食品的温度要降到0℃以下才产生冰晶，此冰晶开始出现的温度就是食品的冻结点。
由于食品种类不同，溶解的溶质的浓度等的不同，各种食品的冻结点是不相同的。一般食品的冻结点为～-3℃，如表1—1—10所示。
食品的水分冻结率指的是食品冻结过程中，在某一温度时食品中的水分转化成冰晶体的量与在同一温度时食品内所含水分和冰晶体的总量之比。
式中 ω——食品的水分冻结率(％)
m1——食品冻结至某一温度时食品内所含的水分的量(kg)
m2----食品冻结至同一温度时食品内所形成的冰晶体的量(kg)
食品的水分冻结量常用根据实验数据得出的经验公式进行推算，当温度在-30℃以上时，此经验公式为：
式中ω—-热力学温度为了时食品的水分冻结率(％)
T一-冻结食品的热力学温度(K)
Td—食品的冻结点的热力学温度(K)
A和B——常数值，各为和(适用于肉类)
如果食品的冻结点为-1℃左右，则式1-1—32可简化成：
各种食品在冻结过程中各温度下的水分冻结率见表1-1-11。
大多数食品的水分含量都比较高，而且大部分水分都在-1～-5℃的温度范围内冻结。这种大量形成冰结晶曲温度范围称为冰结晶最大生成带。
在冰结晶最大生成带食品放出大量的潜热，使食品的温度并不明显下降。该阶段的热交换对食品冻结速度的影响很大。
一般认为，食品的中心温度在冰结晶最大生成带的温度范围内(-1～-5℃)停留的时间不超过30mim就达到了快速冻结的要求，即速冻。
(四)冰结晶的形成和分布
不论是一瓶牛奶、一块肉或一个蘑菇，都不会转瞬间同时均匀地冻结，也就是说液体绝不会同时立即从液态转变成固态。
例如将一瓶牛奶放人冻结室内，瓶壁附近的液体首先冻结，而且最初完全是纯水形成冰晶体。随着冰晶体的不断形成，牛乳中未冻结部分的无机盐类、蛋白质、乳糖和脂肪的含量就相应增浓。随着冻结的不断进行，牛乳冻结的温度不断下降，含有溶质的溶液也就随之不断冻结，未冻结部分的溶液的浓度不断增浓，最后在牛乳中部核心位置上还会有未冻结的高浓度溶液残留下来。
如果温度降到足够低(达到低共熔点)时，最后牛乳也有全部冻结固化的可能。从含有溶质的冰的冻结的截面(图1—1—21)可以看出溶质向中心移动的情况。
食品的冻结速度对冰晶体的大小、形状、数量和分布状况影响很大（表1-1-13、表1-1-14）。
动植物组织的水分存在于细胞和细胞间隙，或呈结合状态，或呈游离状态。
在冻结过程中，当温度降低到食品的冻结点时，那些和亲水胶体结合较弱或存在于低浓度溶液中的部分水分，主要是处于细胞间隙内的水分，就会首先形成冰晶体。这样，冰晶体附近的溶液浓度增加，与细胞内的汁液形成渗透压力差；同时由于水结成冰，体积膨胀，对细胞会产生挤压作用；再者由于细胞内的汁液的蒸汽压大于冰晶体的蒸汽压(见表1—1—12)，使得细胞内的水分不断地向细胞外转移，并聚积在细胞间隙内的冰晶体的周围。这样存在于细胞间隙内的冰晶体就不断地增大。
三、冻结时放出的热量
热量的三个组成部分：冷却时的放热量qc；形成冰时放出的热量qi；自冰点至冻结终温时放出的热量qe。
单位质量食品的总热量：q= qc+ qi+qe
G kg食品冻结时的总热量：
Q=Gq，或用焓差法表示：Q=G（i2-i1），i2及i1 分别为食品初始和终了状态时的焓值。
冻结时总热量的大小与食品中含水量密切有关，含水量大的食品其总热量亦大。
四、冻结速度
食品冻结过程中除必须保证设备制冷量足以满足冻结食品所需的冷耗量外，食品冻结速度同样为不容忽视的问题，它不仅决定冻结时间，影响设备的生产力，更重要的是将影响冻结食品的品质。
冻结速度有两种不同的表达方式，界面位移速度和冰晶体形成速度。
界面位移速度就是食品内未冻结层和冻结层间的分界面在单位时间内从物体表面向中心位移的距离。
冻结过程中均质薄片食品内界面位移速度的计算式表示如下：
因此，平均界面位移速度就是冻结层厚度(X米)和形成X米冻结层厚度时间(τ)的此值，即X／τ。
冻结过程中冻结层达到物体中心时，物体冻结层内未冻结水分仍然将随着温度继续下降而进一步形成冰晶体，即该点上水分冻结量仍然将随温度下降而增加。
由于界面位移速度并未将物体内任何点上直至物体中心的水分冻结的全过程包括在内，因而用界面位移速度表示的冻结速度并不完善。为此，建立了用“冰晶体的形成速度”来表示冻结速度的概念。
“冰晶体的形成速度”
就是在物体任何单位容积内或任意点上单位时间内的水分冻结量，即。冻结物体在最终温度的时的水分冻结量(ω终)和物体降温到同一最终温度时所需要时间的比值
就是平均冰晶体的形成速度。物体温度下降愈低，冰晶体形成量愈益减少，即冰晶体的形成速度愈益减慢。冻结过程中物体表面降温比深层迅速，因而物体表面上冰晶体形成的速度也比较迅速。物体中心是冰晶体形成速度最缓慢的一点。
“冰晶体的形成速度”就是在物体任何单位容积内或任意点上单位时间内的水分冻结
量，即 。冻结物体在最终温度的时的水分冻结量(ω终)和物体降温到同一最终温度
时所需要时间的比值（ ）就是平均冰晶体的形成速度。
物体温度下降愈低，冰晶体形成量愈益减少，即冰晶体的形成速度愈益减慢。
冻结过程中物体表面降温比深层迅速，因而物体表面上冰晶体形成的速度也比较迅速。物体中心是冰晶体形成速度最缓慢的一点。
各种冻结器的冻结速度：
通风的冷库， cm/h；
送风冻结器，~3 cm/h；
流态化冻结器，5~10 cm/h；
液氮冻结器，10~100 cm/h。
对冻结速度有影响的因素：
由1-2-59式表明食品冻结速度取决于传热温
差和热阻（ ）。则热阻取决于空气
流速、食品厚度、系统几何特性，以及食品成分等因素，他和冻结速度成反比。
食品成分的导热性愈强，冻结速度愈快。食品和制冷剂间温差愈大，包装和块片壮食品厚度愈薄，冷空气或制冷剂循环加速，食品的冷却介质间紧密接触程度愈高，以及制冷剂冷效应或吸热力愈大，则冻结速度愈迅速，这就是在任何冻结系统设计中经常使用的依据。
就制冷效应来说，那些依靠气化吸取潜热的制冷剂，如和那些根据它们的比热吸取显热而不发生相变的制冷剂相比，则有较高的制冷效应，液氮气化时的制冷效应极大。
五、食品冻结的变化
冬季水结冰时常会出现水缸破裂、水管爆裂等现象。冻结食品同样会发生食品组织瓦解，质地改变，乳化液被破坏、蛋白质变性以及其他物理化学变化等情况。
为此，合理控制冻制对食品品质的影响是保证冻制食品品质的重要条件，冻制对食品品质的影响大致有下列几个方面：
（1）体积膨胀与内压增加
液态食品如牛奶冻结时，它的容积就会膨胀，产生内压。因液体和冰块都无压缩性，瓶装牛奶冻结时常会出现跳盖或破瓶爆裂的现象。为此，用硬质容器装食品时必须为冻结时容积的增长留有余地。
（2）冻结对溶液内溶质重新分布的影响
现将两瓶加有颜料的水各自放入空气和盐水中冻结。前者冻结需时72小时，而后者仅需3小时。
在所得的冻块中，颜色的分布情况也各不相同，缓冻的冻块中外层几乎无色，愈近中心，色泽愈浓。速冻的冻块中，外层呈淡色，而颜色差的梯度就不及缓冻的那样悬殊。这就说明水溶液冻结时，冻结速度愈快，冻结溶液内溶质的分布往往愈趋均匀。
溶液或液态食品开始冻结时，理论上只有纯溶剂在它的外层，周围进行冻结，并形成脱盐的(或较纯的)冰晶体，这就相应地提高了冻结层附近的溶质浓度，从而在尚未冻结的溶液内产生了浓度差和渗透压力差。
因此，在浓度差的影响下，溶质就开始不断向溶液中部位移，而溶剂则在渗透压力差影响下，逐渐向冻结层附近溶液浓度较高部位的方向推进。
这样，随着冻结过程的进展，即冻结层厚度的增加，溶液或液态食品内不断地进行着扩散平衡。同时由于溶液温度不断下降，冻结层内溶质浓度不断的增加，从而冻结溶液内的溶质将按几何形态重新分布。
又因为扩散作用是在溶液或液态食品开始冻结后才发生，冻结层分界面的位移速度必然先于溶质的扩散速度。这样，溶质在冻结溶液内的重新分布或分层化，完全决定于分界面位移速度和溶质扩散速度的对比关系。
值得注意的是，即使分界面位移速度愈快，溶质分布愈益均匀，然而在冻结推动扩散的情况下，冻结层分界面高速度位移，也难于促使冻结溶液内溶质达到完全均匀分布的境地。而缓慢的位移，也很难会使最初形成的冰晶体内达到完全脱盐的程度。
这种变化规律在工业上常被用于浓缩果汁一类的液态食品，可是从果汁中也很难分离出纯水，因而浓缩过程中果汁损耗量就比较大。
（3）冰晶体对食品的危害性
动植物组织构成的固态食品如鱼，肉和果蔬等都是由娇嫩细胞壁或细胞膜包围住的细胞所构成。鱼肉组织内的主要细胞为肌肉纤维。在所有的细胞内都有胶质状原生质存在。水分则存在于原生质或细胞间隙中，或呈结合状态，或呈游离状态。
冻结过程中温度降低到食品开始冻结的温度(冻结点)时，那些和亲水胶体结合较弱或存在于低浓度溶液内的部分水分，主要是处于细胞间隙内的水分，就会首先形成冰晶体。
继之，冰晶体附近的溶液浓度增加并受到和细胞内汁液所形成的渗透压差的推动，以及冰晶体对细胞的挤压，以致细胞或肌纤维内的水分不断地向细胞或肌纤维的外界扩散并聚积于冰晶体的周围。
同时细胞和肌纤维内汁液形成的水蒸气压大于冰晶体的蒸汽压情况下，也会不断地向细胞和肌纤维的外界扩散，并围绕在冰晶体的周围。此时，组织内热量不断地向外散发而温度则不断地下降，这样存在于细胞与细胞间隙内的冰晶体就不断地增长，直至它的温度下降到足以使细胞内部所有汁液转化成冰晶体为止。
冻结过程中冻结速度愈缓慢，水分重新分布愈益显著。
细胞内大量水分向细胞间隙外逸，细胞内的浓度也因此而增加，其冻结点则愈益下降，于是水分外逸量又会再次增加，正是这样，细胞与细胞间隙内的冰晶体颗粒就愈长愈大，破坏了食品组织，失去了复原性。
冻结过程中食品冻结速度愈快，水分重新分布的现象也就愈不显著。
这是因为速冻时组织内的热量迅速向外扩散，以致肌纤维和细胞内的温度能迅速下降到这样的程度，即那些尚存在于纤维或细胞内的水分或汁液，特别是那些尚处于原来状态的水分全已形成了冰晶体，因此所形成的冰晶体既小且多，分布也比较均匀，有可能在最大程度上保证了它的可逆性和冻制食品的质量。
莱特(Luyet)和罗斯(Ross)于1962年在缓冻的肌肉组织中曾发现纤维间存在着小达2～250微米的冰晶体，并将脱水肌纤维分隔开(图1-2-15)。
莱特将一束肌纤维浸在-50～-50℃介质中速冻时，发现在纤维内出现了大量晶核，由此形成直径数微米的长针形晶体，如图1-2-15。
这些研究结果表明，缓慢冻结时冰晶体常在细胞的间隙内形量少而粗大并呈针状。而速冻时因散热迅速，食品温度急剧下降，于是冰晶体就在细胞内或肌纤维内形成，外析较少，其量多细小，以致冻结食品的质地也比较细致。
食品冻结后如果冰晶体部分解冻，再行冻结，如此反复多次后，小粒冰晶体同样会长成大颗粒。冰晶体愈粗大，细胞组织易受损伤，甚至于被锐利晶体戳破，故缓冻水果解冻后常会失去原有的质地，浆果则呈软散状并失去原形，解冻后并造成细胞内容物外流。
速冻时水分多在细胞内形成冰晶体，细小量多，分布均匀，细胞和原生质受损伤程度较低，解冻时有可能将原先冻结的大部分汁掖吸回并保持原态。因此，速冻食品解冻虽然仍然难免有汁液流失，但和缓冻相比，却少得多，为此速冻食品解冻后的质地和风味也好得多。
有些食品本身虽非细胞构成，但冰晶体的形成对其品质同样会有影响。像奶油那样的乳胶体，冰淇淋那样的冻结泡沫体以及馅饼用胶质馅和布丁等那样冻结凝胶体都会受到冰晶体形成的影响。
奶油为例，其脂肪为连续相而水分为分散相，奶油冻结时分散的水滴就会越过奶油层聚合在一起形成冰晶体，因此奶油解冻后就会出现水孔和脱水的现象。
缓冻制成的冰淇淋，不仅因形成大粒冰晶体使质地呈粗糙感，不象速冻制成的那样细腻，而且冰晶体将破坏冰淇淋内的气泡，使其在部分解冻时或在贮藏中出现容积缩小的现象。
凝胶体食品也象奶油一样冻结后会出现脱水的现象。
（4）浓缩的危害性
大多数冻藏食品，只有全部或几乎全部冻结的情况下才能保持成品的良好品质。食品内如尚有未冻结核心或部分冻结区存在，就极易出现色泽，质地和其他性质方面的变质现象。
残留水中高浓度的溶液是造成部分冻结食品变质的主要原因。
例如，冬季在室外缓冻牛乳时，因冰晶体的形成而增浓的无机盐类就足以促使蛋白质变性并使脂肪乳化液遭到破坏；遂会有凝乳和脂肪粒出现，同时还会引起变味。浓缩导致的危害多种多样，举例说明如下：
1.溶液中若有溶质结晶或沉淀，如冰淇淋冻结时就会因乳糖的浓度增加而结晶，那末其质地就会出现沙粒感。
2.在高浓度的溶液中若仍有溶质未沉淀出来，蛋白质就会因盐析而变性。
3.有些溶质属酸性，浓缩后就会使pH值下降到蛋白质的等电点(溶解度最低点)以下，并导致蛋白质凝固。
4.胶体悬浮液中阴.阳离子处在微妙的平衡状态中，其中有些离子还是维护悬浮液中胶质体的重要离子。如这些离子的浓度增加或沉淀，就会对它的平衡产生干扰作用。
5.水分形成冰晶体时溶液内的气体的浓度也同时增加，导致气体过饱和，最后则从溶液中挤出。
6.如果让食品微小范围内的溶质的浓度增加，这就会引起它邻近的组织脱水。为此，处在各细胞间隙内的水分形成冰晶体时，冰晶体附近的溶质就会因聚积而浓度增加，这样在高浓度造成的渗透压差的影响下，细胞内水分就会经细胞膜向外扩散，以降低冰晶体周围的溶质浓度，从而引起周围组织脱水。解冻后这种转移水分难以全部复原，组织也难以恢复原有的饱满度。
食品冻结时的热力学性质的变化
（1）比热下降
（2）导热系数增大
(3)冻结食品的热扩散率
食品的热扩散率可用下式表示：
式中 α——食品的热扩散率(m2／h)
λ——食品的热导率[W／(m·K)]
c——食品的质量热容[kJ／(kg·K)]
ρ——食品的密度(kg／m3)
---功率的折算系数，1W=
从上式可以看出，随着食品冻结过程的进行，(1)(2)的变化,热扩散率将随之增加。热扩散率反映了物体对热的惯性反应，其他条件相同时，物体热扩散率高，则物体受热和冷却时温度变化快；反之，则物体受热和冷却时温度变化慢。
值得注意的是，食品在冻结过程中虽然由于食品中的大量水分冻结成冰，使食品的质量热容减小，热导率增加，导致热扩散率增大，食品冻结时温度下降应该更快。
然而当食品中的大量水分冻结成冰时，会放出大量的潜热，使食品的温度难以下降。尤其是冻结食品的中心温度在
-1～-5℃的温度范围内的下降特别缓慢。
六、冻结方法
按生产过程的特性分，冻结系统可分为批量式、半连续式和连续式三类。
按从产品中取出热量的方式，冻结方式可分为吹风冻结、表面接触冻结和低温冻结这三种基本类型，以及它们的组合方式。
1、吹风冻结
吹风式冻结装置用空气作为传热介质。可分为批量式（冷库，固定的吹风隧道，带推车的吹风隧道）和连续式（直线式、螺旋式和流化床式冻结器）。
2、金属表面接触冻结
产品与金属表面接触进行热交换，金属表面则由制冷剂的蒸发或载冷剂的吸热来进行冷却。
冻结方式与吹风冻结相比有两个优点：传热效果好；不需配置风机。但这种方式不适用于不规则形状产品的冻结。
按照结构形式，金属表面接触冻结装置可分为三种主要类型：带式，板式和筒式。
3、低温冻结
低温冻结采用液氮或液态二氧化碳作为制冷剂，常用于：
1）小批量生产，
2）新产品开发，
3）季节性生产，
4）临时的超负荷状况。
相对较低的温度可以使产品快速冻结，对保证产品质量和降低干耗都是十分有利的；但设备投资和运行费用较高。低温冻结设备则可以是箱式，直线式，螺旋式或浸液式。
七、冻藏技术管理
水分蒸发实际上是冻制食品进行湿热交换的结果。以对流和辐射方式从外界（或冻藏库外壁）以及其他热源传递给食品的热量是导致食品干缩的基本原因；
由于外界传入热量后，室内壁附近的空气的温度和吸湿能力同时上升，因而就和冷却排管附近的低温空气形成了温差，这就促使空气形成了自然循环或对流。
食品表面的水分吸取对流和辐射传递来的热量后，向其周围的空气蒸发，增加了空气的湿含量和热含量，在空气自然循环中和冷却排管接触，以致它所含的部分水分就在冷却排管的表面上冷凝，还结成霜，同时放出热量，而此时空气则成为低温，低湿含量的空气，再次流向室内壁和食品，故食品干缩是在外界热量源源不断地传入，以及空气在食品和冷却排管间反复循环流动下产生的，而干缩量随着时间的进展愈益增大。
显然导致食品干缩的关键性因素为外界热源和空气的对流。减少外来热源和减少室内温度波动是防止食品干缩的重要措施。
冻藏温度（正确选择、恒定）
冻藏间相对湿度（95%）
冻藏间空气流速（自然循环）
堆垛密度（越紧密越好）
包装或保护层（涂冰）
减少人员出入和电灯开启
用臭氧消除库内异味（2~6 mg/m3）
1.冻藏温度（正确选择、恒定）
食品冻藏的技术管理主要是根据食品的种类、贮藏期的长短等选择合适的冻藏温度。在通常情况下，冻藏室的温度要保持在-18℃以下，温度波动不得超过1℃，在大批冻藏食品进出冻藏室过程中，冻藏室内的温度升高不得超过4℃。
食品短期冻藏的适宜温度一般为-12--18℃，长期冻藏的适宜温度一般为-18～-23℃。含脂肪的食品冻藏时，温度一般宜在-23℃以下
经过冻结的食品进入冻藏室时，其平均温度应与冻藏温度相同，以免冻藏温度的回升。
从微生物的观点来看，选用，-18℃的温度似乎没有必要，因为病原菌在3℃以下不再生长，一般食品腐败菌在℃以下也不再生长。
但是对控制酶变质来说，18℃的温度并不能说已足够低了。在℃的温度长期冻藏时，食品会出现严重的酶变质，尤其以氧化反应为最典型。-18℃的冻藏温度足以降低不少食品的酶的活性。
如果将食品冻结到-18℃以下并在该温度下冻藏，能较好地保持食品的原始品质，并获得合适的贮藏期。
有不少的方法能将食品冻结到-29℃甚至更低一些，费用也不贵，可是在贮藏、运输和销售过程中要维持-29℃以下的温度，则费用昂贵，所以实际上通常选用-18℃左右的冻藏温度。
冻结食品在冻藏时的质量管理，不仅要注意贮藏期(因为贮藏时间越长，冻品的品质降低量的累积也越多)，更重要的是要注意冻藏温度及其波动对冻品质量的影响。从某种意义上来说，冻藏温度及其稳定性对冻制品质量的影响不亚于冻结速度对冻制品质量的影响。
2.冻藏间相对湿度
95% 相对湿度愈低，自然干缩量大。
3.冻藏间空气流速
自然循环, 对流导致冻制食品干缩。
4.堆垛密度（越紧密越好） 堆垛不足导致冻制食品干缩量增加。
5.包装或保护层（涂冰） 可降低冻制食品干缩量增。
6.减少人员出入和电灯开启
八、食品在冻藏中的变化与防止
（一）食品在冻藏中的变化
冻结食品一般在-18℃以下的冻藏室中贮藏，由于食品中90％以上的水分已冻成冰，微生物已无法生长繁殖，食品中的酶也已受到很大的抑制，故可以进行较长才间的贮藏。
但是在冻藏过程中，由于冻藏温度的波动、空气中氧的作用等，还会缓慢地发生一系列的变化，使冻藏食品的品质有所下降。
1．冻藏食品的重结晶
重结晶是食品在冻藏期间反复解冻和手冻结后出现的一种冰结晶的体积增大现象。冻藏室内的温度波动是产生重结晶的原因。
通常，食品细胞内的汁液浓度比细胞外的高，其冻结点也就比较低。
当冻藏温度上升时，细胞内的冻结点较低部分的冰结晶首先熔化，经细胞膜扩散到细胞间隙内，
当冻藏温度下降时，这些外渗的水分就在未熔化的冰结晶周围再次结晶，使冰晶体长大。
重结晶的程度取决于单位时间内冻藏温度波动的次数和程度。波动幅度越大，波动次数越多，则重结晶的现象就越严重。
因此，即使食品在快速冻结的条件下形成细小均匀的冰结晶，若冻藏条件不好，冰晶体会迅速长大，而数量迅速变少，这样会严重破坏食品的组织结构。
总之，重结晶会使冻藏食品受到缓慢冻结那样的伤害。
即使食品冻藏条件良好，温度的波动也难以完全避免。如使用现代温度控制系统时，冻藏室的温度波动一般大约2h一次，每个月将循环360次。在-18℃的冻藏室，温度波动范围即使只有3℃之差，对食品的品质仍然会有损害。
2．冻藏食品的干耗和冻结烧
和食品冷藏时一样，冻结食品在冻藏室内贮藏时同样会发生干耗现象，所不同的只是冻藏食品内的水分直接从固态以冰结晶升华的方式进入周围的空气中，而不是以液态汽化的方式。
冻藏食品表面冰结晶升华所需要的升华热来自冻藏食品本身，也来自外界通过隔热结构传入的热量，以及冻藏室内的电灯和操作人员产生的热量等。
开始时仅仅是在冻藏食品的表面层发生冰结晶升华，冻藏一段时间后，食品表面就会出现脱水多孔层。随着冻藏时间的延长，脱水多孔层会不断地加深，
同时脱水多孔层会被空气充满，使食品受到强烈的氧化。在氧的作用下，食品中的脂肪氧化酸败，表面发生黄褐变，使食品的色、香、味和营养价值都变差，这种现象称为冻结烧。
导致冻藏食品的干耗的关键性因素是外界传入冻藏室内的热量和冻藏室内的空气对流。
当外界向冻藏室传人热量后，冻藏室内壁附近的空气温度上升，相对湿度下降。这样冻藏室内壁附近的空气温度就和冷却排管附近的低温空气形成温度差，促使空气形成自然对流。
食品表面的水分吸收了传递来的热量，在水蒸气压差或湿含量差的作用下，向周围的空气中蒸发，从而增加了空气的热含量和湿含量，这些空气和冷却排管接触，其所含的部分水分就会在冷却排管的表面冷凝、结霜，同时放出热量。这样，这些空气又成为低温、低湿的空气，再次与室内壁和冻藏食品进行热、湿交换。
冻藏食品的干耗主要取决于外界传入冻藏室的热量。气温越高的季节或地区，冻藏食品的干耗量就越大，表1—1—24为季节和地区与牛肉干耗定额的关系。
从表1—l—24可以看出，夏季冻藏牛肉的干耗量大于冬季，南方地区的冻藏牛肉的干耗量大于北方地区。
冻藏室内的空气对流速度越大，冻藏食品的干耗量也越大。
冻藏室越小()，冻藏食品的干耗量也越大。
在空气自然对流的情况下，冻藏室内的空气温度与冷却排管内的制冷剂的蒸发温度的温差越大，冻藏食品的干耗量也越大。
食品堆装的紧密度越大，冻藏食品的干耗量越小，而且干耗主要发生在货堆周围的外露部分。冻藏室内堆垛的冻藏食品越多，则冻藏食品的相对干耗量越小。
另外，冻藏室内的温度越低，相对湿度越高、空气流速越小，则冻藏食品的干耗量越小。还有就是对冻藏食品镀冰衣或用不透蒸汽的塑料袋包装，可显著减小冻藏食品的干耗量。
冻藏食品的冻结烧是由冻藏食品内的冰结晶升华引起的，因此减少冻藏食品的干耗量的同时可减少冻藏食品的冻结烧的程度。
在镀冰衣的水中加入抗氧化剂(如抗坏血酸、生育酚)可防止或降低冻藏食品的冻结烧。
3．冻藏食品的变色
凡是在常温下能够发生的变色现象，在长期的冻藏过程中都会发生，只是进行的速度十分缓慢。
(1)脂肪的变色 多脂肪鱼类如带鱼、沙丁鱼、大麻哈鱼等，在冻藏过程中会发生黄褐变。这主要是由于鱼体中的脂肪含有的高度不饱和脂肪酸易被空气中的氧所氧化。
(2)蔬菜的变色 速冻蔬菜在冻结前应进行热烫处理，若热烫处理不够，在冻藏过程中会变成黄褐色。这种变色是由于未被钝化的多酚氧化酶、叶绿素酶或过氧化物酶所引起。
(3)红色肉的变色 金枪鱼在冻藏过程中会发生褐变，这是因为含有2价铁离子的肌红蛋白和氧合肌红蛋白在空气中氧的作用下，氧化生成含有3价铁离子的氧化肌红蛋白。牲畜的肉也是红色肉，肉类在冻藏过程中的褐变与金枪鱼的褐变是同样的原理。
(4)鱼肉的绿变 箭鱼的鱼肉在冻藏过程中会发生绿变。这是由于鱼类鲜度降低时会产生硫化氢，硫化氢与肌肉中的肌红蛋白、血液中的血红蛋白起反应，生成硫肌红蛋白和硫血红蛋白。
(5)虾的黑变 虾类在冻藏过程中会发生黑变，主要原因是氧化酶(酚酶)在低温下仍有一定的活性，使酪氨酸变成黑色素。
（二）冻藏期可能发生变化的防止：
（对冻制品水分蒸发有影响的因素）
空气热力学性质、食品种类大小和形态、货物堆放的方法和位置等。
外界传入热量后，室内壁附近空气浓度和吸湿能力上升与冷排管附近空气形成温差——自然循环对流所以食品干缩取决于经冷冻库周围绝热层渗入室内的热量。贮藏室越小，单位容积所占表面积越大，因而进入室内热量多，同时对流循环路线愈短，食品与空气接触机会多，因而热量和水分转移量也大。
堆装量不足，干缩量增加，（外来热源引起热交换情况不变，湿热交换集中在少量食品上）。在冻制食品堆上盖上任何不透蒸汽的覆盖物如油布，可降低干缩量。
九、冻藏食品的贮存期
对于已冻结的食品来说，冻藏温度越低，品质保持也越好。但是考虑到设备费、电费等日常运转费用，就存在一个经济性问题。
另外有些农产品、渔获物都是一年一度地收获或渔获，食品的冻藏期太长没有多大的意义。-18℃对于大部分冻结食品来讲是最经济的冻藏温度，在此温度下大部分冻结食品可作约一年的冻藏而不失去商品价值。
冻藏食品使用高品质寿命和实用贮存期两个概念来表示食品在冻藏中的品质保持时间。
高品质寿命(high quality life，简写为HQL)，是指在所使用冻藏温度下的冻结食品与在-40℃温度下的冻藏食品相比较，当采用科学的感官鉴定方法刚刚能够判定出二者的差别时，此时所经过的时间。
实用贮存期(practical storage life，简写为PSL)，是指经过冻藏的食品，仍保持着对一般消费者或作为加工原料使用无妨的感官品质指标时所经过的冻藏时间。
1972年国际制冷学会(1．I．R．)所推荐的各种冻结食品的冻藏温度与实用贮藏期如表1—1—25所示。
我国目前对冻结食品采用的冻藏温度大多为-18℃。
随着人们对食品质量的要求越来越高，近年来国际上冻结食品的冻藏温度逐渐趋向低温化，一般都是-25～-30℃，特别是冻结水产品的冻藏温度更低。美国学者认为冻结水产品的冻藏温度应在-29℃以下。
第四节 食品的回热与解冻
回热：冷藏食品的温度回升至常温的过
程，是冷却的逆过程。
解冻：冻结食品的温度回升至冻结点以上
的过程，是冻结的逆过程。
一、回热
回热的目的：防止食品在出库后因为表面水分凝结而遭受污染及变质。
如果冷藏食品不进行回热就让其出冷藏室，当冷藏食品的温度在外界空气的露点以下时，附有灰尘和微生物的水分就会冷凝在冷藏食品的冷表面上，使冷藏食品受到污染。
冷藏食品的温度回升后，微生物特别是霉菌会迅速生长繁殖。同时由于食品温度的回升，食品内的生化反应加速，食品的品质会迅速下降甚至腐烂。
当然，如果出冷藏室后的食品立即食用，则可免去回热处理。
为了保证回热过程中食品表面不会有冷凝水出现，最关键的问题是要求与冷藏食品的冷表面接触的空气的露点温度必须始终低于冷藏食品的表面温度。否则，食品表面就会有冷凝水出现。
食品干表面的温度对空气状态变化的影响如图1—1—37所示。
假定和冷藏食品表面相接触的空气状态在图1—1—37上为点4(其温度为T4，湿含量为d2)。如果它与温度为T2的食品干表面(即食品表面全无水分蒸发)相接触，则空气温度T4就沿着d2等湿线下降到和食品温度T2相等，此时食品表面的空气处于饱和状态，也就是说T2为该空气状态的露点温度。
若食品干表面的温度为t3，则空气温度会进一步沿Φ=100%。的饱和相对湿度线，下降到与T3等温线相交为止，这样空气中的湿含量由d2下降到d3，因此食品表面就有冷凝水出现。
若食品干表面的温度为T1，则空气状态点4沿着d2等湿线下降与T1相交于点1，此点上空气的相对湿度不饱和(为80％左右)，所以食品表面就不会有冷凝水出现。
实际上冷藏食品的表面未必是干表面，所以在回热过程中暖空气不但向食品传递热量使之温度回升，而且还吸收了食品表面所蒸发的水分；这样空气不仅温度下降，而且湿含量也增加了，如图1—1—38所示。显然在H—d图(湿焓图)上空气状态沿1”-2’变化（而不是1”-1的变化）。
回热处理时的控制原则：
与食品表面接触的空气的露点应始终低于食品表面温度。
回热空气应连续或分阶段进行除湿和加热。
为了避免回热过程中空气中的水分冷凝在食品表面，当暖空气状态从点1”降至2’时，就要重新加热，提高其温度，降低其相对湿度(沿等湿线上升)，直到空气状态达到点2”为止。
这样周而复始，直到食品温度上升到比外界空气的露点温度稍高为止。
在实际应用时，当食品温度回升到比外界空气温度低3～5℃时即可。
回热处理的空气相对湿度不能低，以尽可能减少回热时食品的干耗。
小批量且立即要处理的物料可不用回热。
二、解冻
冻制食品的解冻就是使食品内冰晶体状态的水分转化为液态，同时恢复食品原有状态和特性的工艺过程。
1、解冻工艺
解冻是冻结食品在消费前或进一步加工前必经的步骤，不过有的冻结食品如冰淇淋、雪糕和冰棒等例外。
小型包装的速冻食品如速冻蔬菜等的解冻，还常和烹调加工结合在一起同时进行。
大部分食品冻结时，水分或多或少会从细胞内向细胞间隙转移，因此尽可能恢复水分在食品未冻结前的分布状态是解冻过程中很值得重视的问题。若解冻不当，极易引起食品的大量汁液流失。
解冻时必须尽最大努力保存加工时必要的品质，使品质的变化或数量上的损耗都减少到最小的程度。
在解冻过程中，随着温度的上升，食品细胞内冻结点较低的冰结晶首先熔化，然后细胞间隙内冻结点较高的冰结晶才熔化。由于细胞外的溶液浓度比细胞内低，水分就逐渐向细胞内渗透，并且按照细胞亲水胶质体的可逆程度重新吸收。
实际上要使冻结食品的水分恢复到未冻结前的分布状态并非易事。因为①细胞受到冰晶体的损害后，显著降低了它们原有的持水能力。②细胞的化学成分，主要是蛋白质的溶胀力受到了损害。③冻结使食品的组织结构和介质的pH发生了变化，同时复杂的大分子有机物质有一部分分解为较为简单的和持水能力较弱的物质。
某肉类食品的冻结和解冻曲线如图1—1—39所示。
肉类食品的冻结曲线与其解冻曲线有相似之处，即在-1一-5℃的冰结晶最大生成带，肉中心的温度变化都比较缓慢。所不同的是肉中心在解冻过程中通过-1～-5℃温度区的温度变化比肉中心冻结时的温度变化缓慢得多。
与冻结过程相类似，
-5～-1℃是冰晶最大融解带，也应尽快通过，以免食品品质的过度下降。
食品解冻时，由于温度的升高以及空气中的水分在冻结食品冷表面上的凝结，都会加剧微生物的生长繁殖，加速生化变化；而且这些变化远比未冻结食品强烈得多。这主要是由于食品冻结后，食品的组织结构在不同程度上受到冰结晶的破坏，这为微生物向食品的内部入侵提供了方便。
食品解冻时的温度越高，微生物越容易生长活动并导致食品的腐败变质,因此，在解冻过程中应设法将微生物活动和食品的品质变化降低到最缓慢的程度。
为此，首先必须尽一切可能降低冻结食品的污染程度。
其次，在缓慢解冻时尽可能采用较低的解冻温度。解冻介质的温度不宜太高，一般不超过10~15 ℃。
2、解冻方法
1）外部加热解冻：
（1）空气解冻
是一种缓慢解冻的方法。
（2）水解冻
（3）水蒸汽凝结解冻装置
也称为真空解冻。在真空状态下水在低温时就沸腾，沸腾时形成的水蒸气遇到更低温度的冻晶时就在其表面凝结成水珠，蒸汽凝结成水珠时放出相变潜热，使冻结食品解冻。
此法适用于鱼、鱼片、肉、果蔬、蛋、浓缩状食品，解冻时间短，是今后冻品解冻有希望的一种装置。
该装置如图1-1—45所示，是一圆筒状的容器。
容器的一端是冻品进出的门，冻品放在小车上送入容器。顶上是水封式真空泵，底部盛水。
当容器内的压力降为～时，水在10～15℃时即沸腾，每千克水蒸气在冻结食品表面凝结时放出2460kj的热量，使冻结食品解冻。当水温较低时水蒸气产生量就会减少，此时可通过蒸汽加热管将水加热到15～20℃。
此法解冻比空气解冻法提高效率2～3倍。冻结食品在该装置内解冻，不会发生氧化和干耗，汁液流失也少。
(4)接触解冻装置
该装置与平板冻结装置相似，板与板之间放冻结食品，用上下板将冻结食品压紧，板内通以25℃的流动水。日本将此装置用来解冻厚、lOkg重的鱼糜，从初温-20℃解冻到中心-5℃,表面8℃，仅20min。
2．内部加热解冻法
这是一种利用高频电流或微波，使食品内部各部位同时受热的解冻方法。此法比外部加热解冻法的解冻速度快得多。
微波加热解冻法在国外已普遍推广使用，在国内也已开始进人家庭，它能将调理冻结食品同时解冻和加热。例如预调理过的鱼、肉冻结食品在微波炉中，从冻结状态解冻并加热到食用温度仅需100s。微波加热时，热量不是从外部传人，而是在食品内部产生，因此加热和解冻非常迅速。解冻后食品仍能保持原有的形状和结构。
微波加热是利用电磁波对冻结食品中的高分子和低分子的极性基团起作用，尤其对水分子起特殊作用。
它使极性分子在电场改变双轴分子的轴向排列。极性分子的轴向排列随着电场频率作相应的变化，变化时分子之间互相旋转、振动、碰撞而产生摩擦。频率愈高，碰撞作用越大，发热量越多，解冻越快。
频率为300MHz～30GHz的电磁波称为微波，国际上规定工业上用的频率只有915MHz和2450MHz两个波带。如用2450MHz的频率则分子在1s内旋转亿次。这么大的旋转次数会产生很高的热效应，通常lkW产生／min的热量，相当于1kg的水1min后升高14℃，加热速度极快。
微波解冻装置如图1—1—47所示。
图1—1—47是微波解冻装置的原理图。解冻室由不锈钢制成，上部有微波发生器和风扇。为防止冻品突出部分的过热，用-15℃的冷风在其表面循环。
第六节 园艺生产物的低温和气调贮藏
园艺生产物通常指的是水果、蔬菜和花卉。
园艺生产物采收后仍是活体，低温贮藏或低温结合气调贮藏可延长其贮藏期限。
一、采后生理
水果、蔬菜采收后仍是有生命的有机体，在贮藏运输过程中仍进行着各种生理活动。
(一)果蔬的呼吸作用
水果、蔬菜采收后光合作用停止，但仍是有生命的活体，其最明显的生命活动就是呼吸作用。
果蔬在田地里生长时，一般总是合成大于分解，干物质不断积累；采收后干物质不仅不再增加，而且不断被呼吸作用所消耗。果蔬因呼吸所放出的能量一部分供果蔬本身维持其生命活动，另一部分则以热能的形式散发到周围环境中去，这种热称为果蔬的呼吸热。
为了延长果蔬的贮藏期限，一方面必须维持其活体状态，即维持其呼吸作用；另一方面又要降低其呼吸强度，以减少干物质的损耗。
果蔬的呼吸作用有两种形式：有氧呼吸和缺氧呼吸。
1．有氧呼吸
2．缺氧呼吸
1．有氧呼吸
有氧呼吸就是果蔬吸收分子状态的氧，氧化分解果蔬内的有机物质如糖和有机酸等，生成二氧化碳和水，并放出大量的热量的过程。
C6H1206+602—C02+6H20+2820kj
果蔬在有氧呼吸过程中会放出大量的呼吸热，使果蔬周围的温度升高，微生物很容易繁殖。
另外在高温的刺激下，果蔬的呼吸作用会进一步加强，这样就会缩短果蔬的贮藏寿命，加速果蔬的衰老，所以果蔬贮藏中的呼吸热必须迅速排除。一些主要果蔬的呼吸热如表1-1—28所示。
2．缺氧呼吸
当贮藏环境中缺氧，或由于果蔬本身衰老以及对贮藏环境条件不适应、生理机能受到干扰时，果蔬因呼吸作用所消耗的糖或有机酸只被部分地氧化，这称为缺氧呼吸。
缺氧呼吸除了产生二氧化碳外，还生成乙醇、乙醛等中间产物。缺氧呼吸所释放的热量比有氧呼吸要少得多。
C6H1206一2C02十2C2H5OH十117kJ
缺氧呼吸的产物会改变果蔬原来的风味，这些产物在果蔬中积累到一定程度时，便会引起细胞中毒，阻碍果蔬正常的生理机能，造成生理病害，缩短贮藏寿命。
果蔬呼吸量的大小影响到果蔬体内营养成分消耗的多少。表面积与体积之比大的叶菜类的呼吸最旺盛，而根菜类、茎菜类和谷类的呼吸量小，水果类则处于中间。
3．呼吸跃变
为了便于运输和贮藏，不少水果和果菜类都是在不完全成熟时收获的，因而有一个后熟的过程，即在后来的运输、贮藏和销售的过程中逐渐成熟，当到达消费者手上时，已成为可食的成熟果实。
苹果、梨、香蕉、番茄等在收获后会出现一个呼吸跃变的现象。洋梨的呼吸跃变曲线见图1—1—48。
从图1—1—48上可以看出，洋梨从树上收获后呼吸强度是下降的，但到了一个转折点后，呼吸强度急剧升高，达到呼吸高峰。
处于呼吸高峰时的果实的品质、风味都很好，色泽也好，是完全成熟的可食果实。呼吸高峰过后，果实的呼吸强度又开始下降，呈过熟状态，并开始进入衰老阶段。为了使这类果实能长久贮藏，应尽可能地推迟呼吸跃变现象的发生。降低温度可推迟呼吸跃变现象的发生，并可使呼吸高峰变得平缓。
另外一些果实如橘子、柠檬、葡萄、樱桃等，在收获后没有呼吸跃变现象，它们是在果树上就达到可食程度，收获后呼吸强度逐渐减小。
(二)水果产生乙烯的代谢活动
对于水果来说，除了呼吸作用以外，还有一个产生乙烯气体的代谢活动。
乙烯是一种促进果实成熟的气相植物激素，在浓度非常低的情况下，如
当氧气供应充足时，乙烯迅速形成；若氧气供应不足，则乙烯的产生受到抑制。
苹果的生长、呼吸与乙烯作用的关系见图1—1—49。
果实在低温中释放乙烯的能力明显地受到抑制，因此在产地预冷将采收后的果实迅速降温，对延长果实的贮藏寿命是十分有效的。
(三)影响果蔬的呼吸作用和乙烯释放的主要因素
1．温度
在果蔬贮藏中，温度是影响其呼吸作用的最重要的因素。
温度每上升10℃，果蔬的呼吸量就要增大2—4倍。几种蔬菜的呼吸Q10(温度系数)值如表1-1-29所示。
贮藏环境的温度越高，果蔬的呼吸作用和水果产生乙烯的代谢活动就越旺盛，这样就加速了各种营养物质的消耗，使果蔬很快成熟、过熟、衰老。
相反，降低贮藏环境的温度，则果蔬的呼吸强度降低，营养物质的消耗也就减少，可延长果蔬的贮藏期限。对于收获后有呼吸跃变现象的果实来说，降低温度还可推迟其呼吸跃变现象的发生。
与此同时，低温还可抑制微生物的生长繁殖。
但是必须强调指出的是，不同种类的果蔬所能适应的低温是不相同的，降低温度必须以维持其正常的生命活动为前提。如果把果蔬放在过低的温度下，有的不会后熟，有的正常生理作用受到干扰而出现生理病害。
另外，果蔬贮藏时温度的波动也容易刺激果蔬呼吸作用的增强和营养物质消耗的增加，所以果蔬贮藏时应尽量避免或减少库温的波动。
2.环境气体成分
一般空气的组成为氧气占21％，二氧化碳占％，其余为氮气和其他气体。当贮藏环境中的氧气量减少时，果蔬的呼吸作用被抑制，当氧气量减少到一定程度时，果蔬仍能进行正常的呼吸作用。当氧气量减少到某个界限以下时，果蔬则开始进行缺氧呼吸，这会导致果蔬的生理病害和质量下降。
如果增加贮藏环境中的二氧化碳含量，也可抑制果蔬的呼吸作用，并可竞争性地抑制水果所产生的乙烯气体的催熟作用、延长贮藏期限。
在这里必须指出的是，果蔬的种类、品种不同，所要求的最适气体的组成也不相同。不适当的气体组成会导致果蔬发生生理障碍而死亡。
从果蔬的采后生理特点出发，要贮藏果蔬就得维持其正常的生命活动，同时尽量减少其干物质的损耗。
降低贮藏环境的温度即用冷藏的方法可抑制果蔬的呼吸作用和微生物的生命活动，延长其贮藏寿命。
如果在冷藏的基础上再将贮藏环境中的空气组成适当改变，即减少库内的氧气，增加二氧化碳，则可取得更好的贮藏效果。
二、低温贮藏( 略)
园艺生产物的低温贮藏，亦即水果、蔬菜的冷藏。适当的低温可显著延长果蔬的贮藏寿命。
旧式的果蔬冷藏库中，用普通盘管做成冷却器，安装在库内的墙壁上或顶部，库内的空气与冷却器自然对流，热空气上升，冷空气下降。这样靠近地面的果蔬容易受冻，上部的果蔬的温度又太高，影响贮藏质量。
现代的果蔬冷藏库都采用冷风机使冷空气在库内均匀循环。冷风机吊装在库房顶部的中心线上，驱动冷空气从库房的中心线顶部吹向库房两侧的墙壁，向下通过装有果蔬的开孔的包装容器，与果蔬热交换后的空气流到中心线，向上回到冷风机中的冷却器处再进行冷却。
(一)果蔬的预冷(或冷却)
如果蔬在收获时温度高，其生理作用旺盛，鲜度会很快下降，因此应尽快降低其温度。在运输和贮藏之前将果蔬的温度降低，称为预冷(或冷却)。
以一组元帅苹果的冷却贮藏试验为例，果实于九月份采摘，用不同的方法冷却、贮藏，其结果如下：
①经过6星期冷却到2℃，然后在2℃贮藏，只能贮藏到当年的12月20日。
②经过7d冷却到2℃，再经过4周降至0℃，然后在0℃中贮藏，可贮藏到次年3月20日。
③经过7d冷却至0℃，然后在0℃贮藏，可贮藏到次年4月15日。
④经过7d冷却到—1℃，然后在—1℃贮藏，可贮藏到次年6月份。
从上述试验结果可明显地看出果蔬预冷(或冷却)的重要性。冷却方法的选择可参阅本章第二节。果蔬冷却的最低品温应当是最适的冷藏温度，不宜冷却到最适冷藏温度以下 。
(二)果蔬的低温贮藏温度
低温可延长果蔬的贮藏期限，但由于果蔬的种类、品种的不同，对低温的适应能力是各不相同的。
就水果来讲，生长在南方或是夏季成熟的水果宜采用较高的贮藏温度。过低的温度会影响这些水果的正常生理功能，使其品质、色泽、风味发生变化或产生生理病害。
例如香蕉长期放在低于12℃的温度下便不能催熟，即使是短期遭受低温伤害的香蕉，催熟后仍果心发硬、果皮发黑。此外，菠萝的贮藏温度不宜低于6 ℃ ，柑类的贮藏温度应为6—8℃，橘类是8—15 ℃ 。在北方生长的或是秋、冬成熟的水果， 如苹果、梨等，一般都能适应较低的温度，这一类水果一般都能在0 ℃左右贮藏，但应防止冻结。例如金冠、红星苹果宜在0．5～1 ℃贮藏，鸡冠、国光苹果宜在0～-1 ℃贮藏。此外，大白菜、毛豆、葱头、蒜头宜在-1一+1 ℃贮藏。各种果蔬适宜的冷藏温度可参阅表1—1—22和其他有关手册。
(三)果蔬贮藏的空气相对湿度
果蔬中含有大量的水分，收获后仍继续进行着水分蒸发作用。果蔬蒸发脱水达5％就会产生萎蔫现象。果蔬水分蒸发的量与贮藏环境的空气相对湿度密切相关。
如果贮藏环境的空气相对湿度过高，虽然可减少果蔬的水分蒸发量，但微生物容易生长繁殖，会导致果蔬的腐烂变质。
如果贮藏环境的空气相对湿度过低，虽然由微生物引起的危害减小，但果蔬的水分蒸发量增大，会引起果蔬的重量减小和质量下降，使其失去新鲜饱满的外观。
果蔬贮藏时较适宜的空气相对湿度范围为85％-95％，具体可参阅表1—1—22和有关手册。
果蔬冷藏室内的空气相对湿度过低时，可在冷风机前配置自动喷雾器，将细微的雾滴随冷风送入冷藏室，以增加室内空气的相对湿度。
如果果蔬冷藏室内的空气相对湿度过高，可用机械除湿机除去一些水分，以降低室内空气的相对湿度。
(四)果蔬冷藏时的合理堆垛和通风换气
果蔬在冷藏室冷藏时，不论是箱装还是筐装，最好采用“骑缝式”的堆垛方式。地面上要用垫木垫起，垛与垛、垛与墙、垛与风道之间都应留有一定的距离，便于冷空气流通，使果蔬的呼吸热能迅速散发。
如果把果蔬堆得过于紧密，冷空气就不能充分发挥作用，尽管货垛外部已被冷却，但货垛内部由于呼吸热积聚而产生高温、高湿会导致果蔬的腐烂。
在果蔬的冷藏室内应配置通风换气的管道，以便及时地将室内过量的二氧化碳气体排出，换进适量的新鲜空气。
三、气调贮藏
气调贮藏是在冷藏的基础上降低贮藏环境中氧气的含量，增加贮藏环境中二氧化碳气体的含量，以进一步提高贮藏效果的方法，简称CA贮藏(controlled atmosphere storage)，它包含着冷藏和气调的双重作用。
最初是在不冷藏的条件下，采用仅控制气体成分的方法贮藏水果，虽然贮藏效果比普通贮藏稍好一些，但并不理想，这种方法称为气体贮藏(gas storage)。20世纪40年代，才正式产生了CA贮藏。后来又出现了MA贮藏(modified atmosphere storage)，
MA贮藏(modified atmosphere storage)，指的是利用包装等方法，使水果通过自身的呼吸作用降低氧气的含量，提高二氧化碳气体的含量，来改变包装内的气体成分。
CA贮藏已有了很大的发展，1977年美国苹果的气调贮藏量就已占全部贮藏量的38％以上。在过去很长一段时期，气调贮藏只限于苹果和梨的贮藏，后来不仅向其他果蔬和花卉发展，甚至肉禽产品也开始采用气调贮藏。
(一)气调贮藏的优缺点
总的来说，气调贮藏可延长某些果蔬的贮藏期限，改善其贮藏效果，其优点是：
①抑制果蔬中叶绿素的分解，保绿效果显著。
②抑制果蔬中果胶的水解，保持硬度效果好。
③抑制果蔬中的有机酸的减少，能较好地保持果蔬的酸度。
④抑制水果中乙烯的生成和作用，从而抑制水果的后熟。
此外，气调贮藏还有抑制马铃薯发芽、蘑菇开伞等效果。
当然气调贮藏也有其缺点：
①不能适用于所有的果蔬，有一定的局限性。即使适合气调贮藏，不同种类、品种的果蔬所要求的最适气体的组成是不相同的(见表1—1—30)。
②气调库对气密性要求很高，又要增加一套调整气体组成的装置，因而建筑和所需设备的费用较高，贮藏成本要增加。
(二)调整贮藏环境的气体组成的方法
1．自然降氧法
这种方法利用水果本身的呼吸作用使贮藏环境中的氧气量减少、二氧化碳量增加。
当二氧化碳的浓度过大时，可用气体洗涤器(也叫二氧化碳脱除器)除去；当氧气不足时，可吸入新鲜空气来补充。这是一种旧式的气调贮藏法，这种气调贮藏库如图1—1—50所示。
2、快速降氧法
为了克服自然降氧法降氧速度慢的缺点，可通过丙烷气体的燃烧来迅速减少氧气，增加二氧化碳气体量。
这个燃烧过程通常在气体发生器内进行。燃烧后生成的气体经冷却水冷却后再送人库内。这种气调贮藏库如图1—1—51所示。
这种方法降氧速度快，能迅速建立起所需的气体组成；对库房的气密性要求可降低一些；中途可打开库门进出货。
缺点是成本较高，操作也比较复杂。
3．混合降氧法
由于用气体发生器降低氧气含量和增加二氧化碳含量，要不断地供给丙烷等燃料，增加了运行费用。为了降低费用，可在开始时使用气体发生器，使气调贮藏库内的气体组成迅速达到既定要求(例如将库内空气的含氧量从21％迅速降到10％左右)，然后再用自然降氧法加以运行管理。这种方法可节省日常运行费用，但投资费用节省不了。
4．充气降氧法
为了尽快达到水果气调贮藏所需的气体组成，可在贮藏开始时利用液氮和液态二氧化碳经过节流阀减压气化，向库内充人氮气和二氧化碳气体，使库内的氧气含量迅速减少，然后再用自然降氧法运行管理。
5．硅窗气调法
硅窗气调法就是在聚乙烯塑料薄膜帐上镶嵌一定比例面积的硅橡胶薄膜，然后将水果箱放在薄膜帐内。
硅橡胶是一种有机硅高分子聚合物，其薄膜具有比聚乙烯薄膜大200倍的透气性能，而且对气体透过有选择性，氧气和二氧化碳气体可在膜的两边以不同速度穿过，因此塑料薄膜帐内的氧气的浓度可自动维持在3％一4％，二氧化碳的浓度则维持在4％一5％，很适合水果气调贮藏的要求。
硅窗气调法可在普通的果蔬冷藏室中对水果进行气调贮藏，无需特殊的设备，操作管理也很简单。
硅窗气调塑料薄膜帐的示意图如图1—1—52所示。
操作是将水果一箱箱地放在塑料薄膜帐内，然后用细绳在帐上捆牢，帐内就会自动形成水果气调贮藏所需的气体组成，同时帐内空气保持湿润，可大大减少水果的水分蒸发损失。
降氧设备和二氧化碳脱除机有多种形式，应用比较普遍而且容易操作的是催化燃烧降氧机和活性炭二氧化碳脱除机。这是山西省煤炭化学研究所设计的，性能达到国外同类产品的水平。
(三)减压冷藏法
减压冷藏法也称为低压气调贮藏法，它是采用降低气压的办法来改变水果的贮藏环境的气体成分，达到延长贮藏期的目的。
例如，当贮藏环境的气压从常压()降至时，空气中的气体含量也随之降低到原来的1/10，氧气含量从21％降低至％。这说明减压可获得一般气调贮藏的低氧条件。
一般水果的冷藏不可能经常地通风换气，这主要是为了节省冷藏成本，但是这样就会使乙烯等有害气体在库内慢慢积蓄，从而导致果实的品质下降、贮藏期缩短。
由于在低压条件下，通风换气的冷藏成本低，因此可以较频繁地通风换气，及时地将乙烯等催熟气体排出库外，而不会增加太多的费用。
减压还能够大大加速果实组织内的乙烯向外扩散，减少果实内部乙烯的含量。
例如，当气压从降至时，苹果组织内的乙烯几乎减少4倍。此外，在的低压条件下，真菌的孢子形成受到抑制。
减压冷藏法的主要优点是：
①降低氧气的供应量，从而降低了果实的呼吸强度和乙烯产生的速度。
②果实释放的乙烯随时被排除，这样就排除了促进果实成熟和衰老的重要因素。
③果实释放的其他物质如二氧化碳、乙醛等可被及时排出库外，有利于避免或减轻果实的生理病害。
总之，减压冷藏法实际上是在冷藏的基础上降低氧气含量，不断地把乙烯等有害气体从库内抽出并补充高湿低压的新鲜空气的过程。减压冷藏装置的示意图如图1—1—53所示。
把水果放人减压冷藏室，开动真空泵抽气以达到所需的真空度。新鲜空气经流量调节器、真空调节器和加湿器(加湿器内装有加热器，将水加热到比空气温度高5～10℃)进入减压冷藏室，空气加湿后具有95％的相对湿度。每小时换气1～4次，水果产生的乙烯等有害气体随室内的空气由真空泵抽出室外。
此法容易控制室内的相对湿度，操作也方便。一旦真空泵停止工作，只要打开真空调节器，几分钟内就可解除真空，水果就可以进出减压冷藏室。若要恢复真空，开动真空泵30min即可达到低压状态。减压冷藏室内还装有冷却排管，可提供水果冷藏所需要的低温。
减压冷藏的贮藏效果比一般冷藏和气调贮藏的效果都好；例如苹果的贮藏期可延长50％，质量仍很好。香蕉在14℃冷藏30d就熟透了，如果将气压降低至～则可贮藏120d左右。对香蕉来说，减压冷藏法可以说是最优良的保藏方法。
减压冷藏法的主要缺点是减压冷藏室处于低压状态，要承受很大的外界压力，对库房的密封性和结构强度要求很高，因此建造费用大。另据有关资料介绍，用减压冷藏法保藏苹果，费用比气调贮藏法高30％一35％，因此在实际应用上还是有一定的困难。
