浸渍冻结过程多元载冷剂的扩散性及其在鱼片中的应用

作     者：倪明龙 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曾庆孝

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：浸渍冻结 多元载冷剂 扩散性 应用 

摘      要：本论文针对目前直接浸渍冻结技术中存在的二元载冷剂盐水溶液冻结点较高、腐蚀性强,乙醇水溶液容易挥发,载冷剂溶质成分向食品中扩散量较高等关键技术问题,以明胶模型作为实验对象,研究了多元载冷剂溶质向明胶中的扩散情况,说明多元载冷剂在ICF(immersion chilling and freezing)过程的优点,并在草鱼片冻结研究中采用多元载冷剂做应用实验,并与空气鼓风冻结做对比,进一步说明多元载冷剂的应用可以明显提高冻结鱼片的品质,研究结果如下: 1.本实验中研究出的多元载冷剂具有冻结点低,热传递性较强,扩散性较低等特点。多元载冷剂由三种溶质组成,分别是氯化钠、乙醇、丙二醇。通过筛选试验,选择出三种溶液,分别为乙醇20%、丙二醇14%、氯化钠4%的水溶液(-20℃);乙醇20%、丙二醇21%、氯化钠4%的水溶液(-30℃);乙醇20%、丙二醇30%、氯化钠4%的水溶液(-40℃)。乙醇、丙二醇、氯化钠与水构成四元载冷剂与目前通用的盐(NaCl)水、乙醇水溶液等相比,可进行-20～-40℃的深冻,其热传递性良好,并且在食品浸渍冷冻中,向食品的扩散量与损失量小。 2.在多元载冷剂的ICF静态扩散研究中,以明胶圆柱体为研究对象,排除了因食品物料形状不规则,分布不均匀等因素带来的影响,研究了静态下-20℃,-30℃、-40℃下各组分扩散量随着冻结时间的变化情况。结果表明::随着时间的延长,明胶对氯化钠、乙醇、丙二醇的吸收量以及总吸收量均显著增加;溶液初始温度降低,载冷剂中各溶质成分在明胶中的吸收量也随之降低;溶液总浓度越高,其总吸收量也越高;各组分中氯化钠的扩散性最强。-40～-20℃实验温度范围内, 25min时总吸收量在2 70～6 29mg/g,吸收量较少. 3.在多元载冷剂的ICF动态扩散研究中,以明胶圆柱体为研究对象,重点分析处理时间和流速对扩散过程的影响,结果发现:时间、流速均较大影响动态下各组分吸收量;氯化钠4%,乙醇20%,丙二醇21%的溶液,冻结点-40℃,粘度较小,各组分吸收量较低,与其它溶液相比,比较适合进行鱼的应用实验。与静态相比,流速在1.34.1L/min时间时,随着流速的增大,传热过程加强,15min内就可以使得明胶中心温度降到-10℃以下。静态条件下溶液初始温度相同时,该过程需要25min左右。其它条件相同时,随着流速的增大,传质过程呈现波动,有时增加有时减少,并且三种组分呈现基本相同的规律。流速在1.34.1L/min时间时,总吸收量范围在1.97.83mg/g. 4.在多元载冷剂扩散性研究的基础上,采用氯化钠4%,乙醇20%,丙二醇21%溶液进行冻结草鱼片的应用,结果发现:静态下直接浸渍冻结其冻结速率是相同介质温度下空气鼓风式冻结的1.5倍;冻结后的草鱼块中NaCl、乙醇和丙二醇的吸收量及总吸收量分别为0.14%、0.17%、0.63%、0.94%;相同冻藏条件下,直接浸渍冻结后的样品和传统的鼓风冻结后的样品相比,前者盐溶性蛋白含量高于后者,并且脂肪氧化程度、汁液流失和干耗均低于后者,直接浸渍冻结更有利于草鱼块冻藏过程中质构特性的保持。综合各指标说明直接浸渍冻结后的样品冻藏品质优于空气鼓风冻结。 5.采用的乙醇20%、丙二醇21%、氯化钠4%的水溶液(-27℃)适合应用于实验室设计的冻结装置;该装置适合进行-1523℃左右,直径不大于25mm的汤圆、鱼丸等球形食品和鱼块等块状食品的冷冻。