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熟食品真空快速冷却最新进展.doc

熟食品真空快速冷却最新进展

因为是你才特别丶
2019-01-11 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《熟食品真空快速冷却最新进展doc》,可适用于工程科技领域

熟肉真空冷却技术的最新进展引言真空冷却是一种快速蒸发冷却技术它的基本原理是通过抽真空降压的方法,使食品内水份在低压状态下蒸发的同时吸收自身热量,从而达到冷却的目的。这项技术早期只应用于蔬菜和鲜花的冷却保鲜上直到二十世纪九十年代后期食品安全问题尤其是肉制品的安全问题引起了世界各国的重视之后国际食品界重新认识到食品保鲜的重要性并开始研究真空冷却技术在食品工业中的应用。文献在对熟肉真空冷却的研究中发现冷却无骨火腿时真空冷却的速度远远超过了传统冷却方式。世界各国尤其是欧洲国家制定了一系列的肉制品生产规范对冷却工艺也制定了严格的要求如爱尔兰食品安全咨询委员会规定大块肉制品在熟制加热后应在h内从℃冷却到℃实际上采用传统冷却技术难以使mm厚的肉块达到上述冷却要求。实验表明目前只有真空冷却技术可以做到这一点。所以,近年来国内外学者对真空冷却熟肉制品技术做了大量的研究。真空冷却装置真空冷却机的分类方法很多按其真空室的容积可以分为大、中、小三种类型按其目的和用途可以分为实验型真空冷却机和工业生产型真空冷却机按运转方式有均压式、串连式和连续式。文献介绍了一种真空制冷机如图所示它由真空室、真空系统、制冷系统和控制系统组成根据需要有时还装有加湿装置等。真空冷却的具体工艺过程是:物料放入真空室后密封开始阶段真空泵从真空室里抽走空气真空室压力不断降低在压力达到产品的饱和压力之前产品中水份不能大量蒸发真空泵的运行还不能对产品制冷随着压力降低真空室里达到一定真空度后产品中水份开始大量汽化与此同时从产品中吸收热量使得产品迅速降温此时的状态称为闪发点从产品中蒸发出来的水蒸汽被真空泵抽出通过冷凝器制冷蛇管时绝大部分水蒸汽被冷凝排出剩下少量蒸汽由真空泵抽走当温度降到某一特定温度区域时温降速度减缓直至温度平稳即达到产品的冷却终温。熟肉真空冷却的工艺特性熟肉真空冷却的优点冷却速度快且与产品尺寸无关文献中大量实验结果表明真空冷却速度比传统冷却有了很大的提高。文献用真空冷却的方法把熟肉从-℃冷却到℃只用了h而采用传统冷却方式诸如强制风冷自然风冷或者水冷等冷却时间分别增加到hhh。导致冷却速度差异的主要原因在于它们的传热特性不同传统冷却主要靠热传导的方式将熟肉中心的热量传递到表面而从表面到冷却介质的传热方式主要是对流换热其传热的驱动力是冷却介质和熟肉的温差。由于熟肉的导热性较差内部传热缓慢使得样品的大小成为影响传热速度的决定性因素。几种传统方法冷却方式的冷却速度相差不大其主要取决于样品尺寸。和传统制冷方法不同真空冷却利用水蒸气在真空状态下蒸发制冷。真空冷却过程通过两步进行热量传递水在样品的内部小孔里的蒸发水蒸气从样品内部到扩散外部环境里。所以样品小孔的结构小孔的尺寸形状空间间隔分布等等是影响水蒸发速率以及冷却速度的决定性因素。文献以孔隙性作为一个参数来描述熟肉的结构如下式:   孔隙性熟肉视密度熟肉真比重同时指出孔隙性和真空冷却速率有直接的联系。切碎的牛肉的孔隙性为-%把它冷却到℃需要min。而孔隙性为%的整块牛肉冷却则需要min。此外大量的实验和理论研究表明真空冷却速率与样品的尺寸无关这使得真空冷却成为冷却大块熟肉的好办法。温度分布均匀在真空冷却中样品内部温度分布比强制风冷和水冷却要均匀的多。文献通过实验对比了在真空冷却所需的时间内(min)各种冷却方式下样品内部和表面的温差变化。如图在整个过程中真空冷却下的样品的温差最小换言之就是温度分布最均匀。真空冷却之所以能达到这种平衡是因为水蒸发同时发生在产品的表面和内部。文献指出真空冷却中内部小孔分布决定了样品温度分布。小孔分布均匀产品内部温度分布就均匀。而传统的冷却方式是从中心到表面导热所以两者之间存在温差并且这种情况要持续整个冷却过程。其他优点不同于其他传统方法真空冷却对产品的包装要求不高只要包装有孔隙或者通风即可。而且真空冷却过程中可以通过控制室内绝对压力来控制产品温度。另外真空快速冷却还有利于保持食品的营养。因为真空冷却过程中不需要移动冷媒而且真空环境也隔断了对环境的传热所以真空冷却要比风冷和水冷节能。此外由于空气只在冷却末期进入房间所以它还是一种非常卫生的方法。熟肉真空冷却的主要缺点在真空冷却中因为要蒸发水份以达到冷却的目的所以水的损失是不可避免的这样就导致熟肉中的部分营养随着水份而流失造成产品品质下降以及产品产量降低自然使得产品成本升高。同时过于干燥也使得产品的口感和外观受到很大影响从而降低了产品的受欢迎程度。真空冷却中的质量损失可以达到熟肉质量的%远大于传统制冷(风冷%水冷少于%)。文献指出温度每降低-℃质量损失是产品最初质量的%。他们还建立数学模型估算出冷却之后质量损失为%其中%从表面损失其余从内部损失。由于产品不同真空冷却造成的重量损耗率和冷却时间也有所不同主要与样品的表面积、含水量和组织形态有关,表面积大、含水量大、组织松散多孔的产品真空冷却的速率快、时间短、产品重量损耗大。文献提出用下面公式用来估算质量损失:冷却损失制冷前熟肉质量熟肉的特殊热容量产品最初和最终温度差水的蒸发潜热计算出的损失要小于实际损失这是因为的精确度不够或者过程中有其他形式的质量损失。因为在等式中是假设只有蒸发损失。因为有很高的质量损失影响了产品的产量和品质真空冷却还不能取代当前得冷冻技术。另外虽然它的能量损失比其他方法低但是最初的设备投资高。所以有必要继续研究真空冷却方法改善它运行的连续性提高运行效率。影响熟肉真空冷却的因素生肉的预处理生肉的预处理也会影响到真空冷却的性能其主要包括滚揉和注射盐水两方面。滚揉用来使肉柔软它不仅能分解肉膜和肌内膜的连接组织而且还能破坏肌肉纤维。文献通过实验证明滚揉使样品冷却速度得到很大提高。注射盐水可以提高净重增加产量同时多磷酸盐可以帮助保持水份从而降低烹饪中的损失保存了产品的营养提高了产量。西方国家普遍采用这种方法来处理熟肉制品文献提出用下式计算注射等级:注射等级注射后生肉质量生肉质量文献通过实验得出了注射量质量损失产量产品品质之间的对比关系。如表所示盐水注射量越大冷却速度越慢但是它也能减小质量损失增加产量和水含量使得产品柔软多汁同时高注射量还可以使产品的色泽改善。但是也不能无限制的增大注射量这样会使产品中盐分增大影响口感以及外观。研究发现注射量为%的牛肉颜色是最好看的而且注射量为%的牛肉的滋味是最好的。表注射量对真空冷却产品的影响(上标a表示产品从℃冷却到℃上标b表示产品从℃冷却到℃)产品类型注射量(%)冷却时间(h)质量损失(%)产量(%)颜色口味肌理可接受性柔软度多汁性牛肉-kg真空滚揉颜色随注射量增大变浅最佳为%最佳%过多口味变差随注射量增大随注射量增大%最佳猪肉-kg真空滚揉颜色稍微变浅当注射量为%差别不大差别不大差别不大差别不大          抽真空速率真空房间里如果安装了调节控制装置那么抽真空速率将得到精确的控制。文献通过实验研究了抽真空速率对冷却速度质量损失产品品质的影响。表是抽真空速率对熟肉真空冷却的影响。可以看出当抽真空速率小于Pamin时增大抽真空速率可以提高冷却速度。当速度大于Pamin时影响就不明显。但是降低抽真空速率可以降低冷量损失最终增加了产量提高了冷却效率。表抽真空速率对熟肉真空冷却的影响产品类型抽真空速率(Pamin)冷却时间(h)产品初温(℃)冷却终温(℃)冷量损失(%)产量(%)熟牛肉平均质量kg注射入%的盐水          商业火腿-kg注射入-%的盐水近似---不受抽真空速率的影响 熟鸡胸脯gmin  min         冷凝温度冷凝温度是影响真空冷却的另外一个运行参数。真空冷却中产生了大量的蒸汽。需要安装蒸汽冷凝器来冷凝产生的蒸汽然后把冷凝水排出。文献建立模型说明了蒸汽冷凝器的重要性。计算结果表明把冷凝温度从℃降低到℃真空冷却速度逐渐增大。但是进一步降低冷凝温度到℃冷却速度反而降低了所以一般把冷凝温度定为℃。房间自由体积房间自由体积指的是房间总体积减去产品的体积。文献研究发现减少自由体积可以提高冷却速度因为它降低了最初的空气的量使得抽真空速率增大。熟肉真空冷却的数学模拟数学模型可以更深入研究真空冷却过程对产品的物理化学感官等方面的影响。它还可以揭示影响产品产量和品质的一系列因素有利于真空冷却的设备设计进程优化和产品质量控制。真空冷却的模拟研究是从近几年才开始的。文献在真空室内水和水蒸气的质量平衡的基础上针对熟肉真空冷却建立数学模型。即在真空条件下食品中的水份被蒸发水蒸气通过蒸汽冷凝器和真空泵被除去。然后利用有限元方法模拟了熟肉在真空冷却过程中的三维瞬态的热量质量耦合他们的数学模型包含两部分:内部产生蒸汽的质量交换模型和内部产生热量的交换模型。水份在食品中的蒸发途径有两种:水份在食品表面蒸发和水份通过食品内部的通道蒸发。

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