食品冷冻冷藏原理与技术(关志强)

食品是人类生命活动不可缺少的物质来源。优质的食品与人的健康有着非常密切的关系。随着社会的不断进步、食品工业的迅猛发展以及人民生活水平的不断提高，食品冷冻冷藏技术得到了快速发展。经过多年的探索和研究，人们发现低温保鲜方法能*限度地保持食品原有色、香、味及其外观、鲜度和营养价值，因此是目前世界上被普遍采用的一种食品保鲜方法。冷冻冷藏食品是经过严格的原料筛选、加工处理、调理制作、低温快速冻结、密封包装、低温储存、运输和销售的现代化加工食品，具有安全卫生、品质优良、食用方便、成本较低等优点。随着世界经济一体化，各国对食品品质和安全的要求也在不断提高，如何运用现代科学理论和技术研究与解决食品冷冻冷藏过程中出现的质量问题和安全问题，完善和开发满足不同消费需求的食品冷加工工艺和设备，建设完善可靠、规范管理的食品冷藏链，提高冷加工食品品质控制水平，全面提升我国食品品质，适应国内外市场需求是冷冻冷藏食品行业面临的重要课题。为此，我们编写了《食品冷冻冷藏原理与技术》一书，全面系统地介绍了食品冷冻冷藏的基础理论、基本原理和应用技术，可供食品科学与工程、农（水）产品加工及储藏工程、制冷与低温技术、冷冻冻藏技术等专业（专业方向）的本科生、研究生或教师作为专业教材或教学参考书使用，也适于食品冷冻冷藏相关企业的工程技术人员阅读。

全书共分7章。前5章重点阐述了食品冷冻冷藏所涉及的基础理论和基本原理，包括食品冷冻冷藏的生物化学基础、物理化学基础、物性学基础、传热学基础和传质学基础。后2章从技术应用出发，主要介绍了食品冷却、冻结、冷藏、冻藏和解冻的工艺技术及其装置。

第1～第4章由关志强编写；第5章由蒋小强编写；第6章（第1、第4节）、第7章由李敏编写；第6章（第2、第3节）由叶彪编写。全书由关志强主编和统稿。博士研究生宋小勇、硕士研究生王秀芝、郭胜兰、郑立静为本书的编写做了大量的编译和校对工作。

由于编者水平有限，书中难免存在不妥之处，恳请同行专家和各界读者提出宝贵意见。

 编者

 2010年5月

第1章食品冷冻冷藏的生物化学基础1

 11食品原料的基本构成1

 111细胞的分子组织层次1

 112植物细胞2

 113动物肌肉结构和肌纤维2

 12食品原料的化学组成4

 121蛋白质4

 122碳水化合物7

 123脂类9

 124维生素10

 125酶11

 126矿物质12

 127水分13

 13新鲜天然食物组织的生物化学14

 131新鲜植物组织的生物化学14

 132新鲜动物组织的生物化学24

 14食品冷冻冷藏基本原理29

 141食品腐败变质的机理30

 142温度对微生物生长和繁殖的影响32

 143温度对酶促反应的影响34

 144温度对氧化反应的影响36

 145温度对呼吸作用的影响36

 146冻结速率和储藏温度对机械损伤的影响38

 复习思考题40

 第2章食品冷冻冷藏的物理化学基础41

 21水溶液的基本性质41

 211化学势与相平衡41

 212拉乌尔定律和亨利定律42

 213溶液组成的表示法43

 214理想稀溶液的依数性质45

 215实际水溶液的冰点降低性质47

 216食品中水的存在形式48

 22水溶液的冻结特性50

 221水的相图50

 222冻结点和低共熔点51

 223冻结曲线和冻结速率52

 224食品原料中水的冻结率54

 23食品原料中的水分活度58

 231逸度和活度58

 232食品中的水分活度60

 233水分活度与温度的关系61

 234水分活度与水分含量的关系63

 235水分活度与食品稳定性65

 236单分子层水值的计算68

 237食品中水分活度的测量方法69

 24食品原料的玻璃态转化69

 241基本概念70

 242玻璃态转化的条件71

 243食品小分子的玻璃态74

 244食品聚合物的玻璃态75

 245食品混合物的玻璃态78

 246食品玻璃态转化的路径79

 247食品材料的T′g值83

 248食品材料的玻璃化保存85

 25分子流动性与食品稳定性和加工工艺86

 251分子流动性与食品稳定性86

 252分子流动性与食品加工工艺过程89

 253水分活度、分子流动性和玻璃态转化温度在预测食品稳定性方面的比较91

 26水和溶液的结晶理论91

 261成核作用92

 262晶体生长过程97

 263相变的总速率99

 264冰晶对食品材料微观结构的影响100

 27食品货架寿命的预测101

 271应用动力学模型预测食品货架寿命101

 272TTT方法预测冷冻食品实用储藏期107

 复习思考题109

 第3章食品冷冻冷藏的物性学基础111

 31水和冰的热物理性质111

 311水和冰的密度ρ111

 312水和冰的体膨胀系数β111

 313水和冰的比定压热容cp112

 314水和冰的热导率λ112

 315水和冰的热扩散率α112

 316冰的融化热113

 32食品材料的密度113

 33食品材料的比热容114

 331食品材料表观比热容的计算模型114

 332食品材料比热容的经验公式116

 333食品材料比热容的粗略估算118

 34食品材料的焓值119

 341预测冻结食品焓值的计算模型119

 342图表法查焓值121

 343焓值经验公式的拟合122

 35食品材料的热导率124

 351食品材料热导率的计算模型124

 352食品材料热导率的经验计算公式128

 353食品材料热导率的粗略估算129

 36食品材料的热扩散率130

 37食品材料热物理性质的测量131

 371黏度测定131

 372比热容测定方法132

 373热导率的测量133

 374差示扫描热量测定与定量差示热分析133

 复习思考题138

 第4章食品冷冻冷藏的传热学基础139

 41食品冷却的传热方式139

 411传热基本方式139

 412食品冷却计算中常用的两个准则数141

 42食品冷却过程的传热计算143

 421毕渥数小于01时的冷却问题143

 422大平板状食品冷却过程的传热计算144

 423长圆柱状食品冷却过程的传热计算151

 424球状食品冷却过程的传热计算154

 425用图解法计算食品冷却速率157

 426短方柱和短圆柱状食品冷却时间的计算158

 427食品几何形状对冷却速率的影响161

 43食品冻结过程的传热问题162

 431食品冻结的热负荷162

 432食品冻结过程中的传热系数163

 433食品冻结相变界面扩散速率166

 44食品冻结时间的计算171

 441潜热在同一温度下耗散的精确模型171

 442潜热在同一温度下耗散的近似模型172

 443潜热在一温度范围内耗散的近似模型179

 444潜热在一温度范围内耗散的经验模型181

 45食品冻结和解冻时间的数值计算183

 451大平板状食品冻结和解冻的数学模型183

 452大平板状食品冻结和解冻数学模型的差分格式185

 453大平板状食品冻结过程相变界面移动判断189

 复习思考题190

 第5章食品冷冻冷藏的传质学基础192

 51分子扩散传质192

 511斐克(Fick)定律192

 512扩散速率193

 513扩散系数194

 514食品材料中的水分扩散系数196

 52对流传质198

 521对流传质的类型与机理198

 522对流传质系数198

 523相际间的对流传质模型199

 524食品干燥机理200

 53冷冻干燥原理203

 531冷冻干燥基本原理204

 532冷冻干燥过程204

 533冷冻干燥中的传热和传质205

 534冷冻干燥数学模型210

 54食品中的水分转移221

 541食品中水分的位转移221

 542食品中水分的相转移221

 543食品在冻藏中的水分转移222

 544新鲜果蔬组织的蒸腾作用224

 复习思考题226

 第6章食品冻结和冻藏工艺227

 61食品冻结和冻藏时的变化227

 611食品在冻结时的变化227

 612食品冻藏时的变化233

 613食品的冷冻损伤237

 62食品冻结特性和冻结装置238

 621食品冻结过程特性238

 622食品冻结的传热和冻结时间的计算243

 623食品的冻结方法和冻结装置244

 63食品冻结和冻藏工艺255

 631食品速冻工艺255

 632食品的冻藏工艺261

 64食品的解冻269

 641概述269

 642解冻质量要求270

 643解冻方法271

 644典型食品的解冻275

 复习思考题277

 第7章食品冷却和冷藏工艺279

 71食品冷却和冷藏时的变化279

 711食品冷却的目的和温度范围279

 712食品的冷却介质281

 713食品冷却中的传热284

 714食品的冷却速率与时间286

 715食品冷却与冷藏时的变化289

 72食品冷却方法和装置292

 721冷风冷却292

 722冷水冷却293

 723碎冰冷却294

 724真空冷却295

 73食品冷却和冷藏工艺295

 731食品的预冷与冷却295

 732食品冷藏工艺295

 复习思考题297

 主要参考文献298