一种液态二氧化碳高压冷冻生鲜食品的方法及设备技术

本发明专利技术属于食品冷冻技术领域，公开了一种液态二氧化碳高压冷冻生鲜食品的方法及设备。所述方法为：(1)将生鲜食品清洗干净，除去表面的水渍；(2)将高压样品容器和液态二氧化碳进行预冷；(3)将生鲜食品置于高压样品容器内，密封，向装有生鲜食品的高压样品容器内注入液态二氧化碳，使其压力增至50～210MPa，保压处理；(4)缷压，液态二氧化碳回至储罐中，取出生鲜食品，置于冷库中长期贮存。本发明专利技术的方法缩短了冷冻时间，减少了冷冻损失，降低了冻结后样品中未冻结水分的含量和冰晶大小，产生了更多的胞内冰晶，减缓了鲜肉中不饱和脂肪酸的氧化速率，降低了其解冻过程中染菌的程度，更好地维持了生鲜食品的品质。

A method and equipment for cryopreservation of fresh food with liquid carbon dioxide

【技术实现步骤摘要】
一种液态二氧化碳高压冷冻生鲜食品的方法及设备
本专利技术属于食品冷冻
，特别涉及一种液态二氧化碳高压冷冻生鲜食品特别是新鲜鱼肉的方法和设备。
技术介绍
鱼肉的肉质细嫩肥美，营养丰富，是优质蛋白质的主要来源，但是由于其富含不饱和脂肪酸，且肌肉中水分含量高于70％，可溶性蛋白含量高，组织结构脆弱，因此在储藏过程中比一般动物性鲜肉易氧化、腐败变质。目前，针对鱼肉的贮藏运输主要采用冷藏或冷冻的方式，其中冷冻是应用最广泛的鱼肉保鲜方式，既能保持鱼肉的风味和品质，又能最大程度地延长其货架期。冷冻条件下，腐败微生物的生长也会受到抑制，从而抑制了由腐败菌产生的鱼肉变质，但是其自身的一些化学反应在贮藏期间会缓慢的发生，如不饱和脂肪酸的氧化，酶的降解等都会对冷冻后鱼肉的品质造成影响。同时由于传统冷冻过程中冷冻速率慢，形成的冰晶大而分布不均匀，对鱼肉的组织结构和细胞完整性造成破坏，使其解冻后的硬度增加，嫩度降低，品质降低。而细胞破裂产生的细胞内容物流出，也造成了其营养的损失，同时增大了其感染腐败菌的风险。高静压转变冷冻作为一种最有潜力的新型冷冻方式，其冻结原理是利用不同压力下水的冻结点不同。在0～210MPa压力范围内，水的冻结点随着压力的升高而降低。当压力为200MPa时，食品中的水在-20℃依然保持液体状态，从而诱导食品中的水形成一个极大的过冷度，在释放压力的瞬间，食品组织中的水迅速冻结，形成许多细小而均匀分布的冰晶，与传统冷冻相比，对食物物料组织结构的破坏较小，更好地维持了食物结构的完整性，保存了食品原有的品质特性。但是，高静水压冷冻过程中产生液压所需的低温液态为乙醇和水的混合物或者盐水，这些溶液在加压冷冻的过程中可能会对物料产生污染，因此只能用于真空包装食品的冷冻，无法用于食品直接接触式冷冻，然而并非所有的物料都适合抽真空包装，这是因为抽真空后物料要承受一定的挤压作用，会对耐压性较差的食品组织造成一定程度的损伤。因此，这就大大地限制了高静水压冷冻的应用范围。CO2作为气调包装必需的气体之一，在鱼肉的保鲜中起着至关重要的作用。研究表明，CO2对大多数需氧菌和霉菌的繁殖都有较强的抑制作用，在一定范围内，CO2含量越高，其抑制作用也越强。由于鱼肉的不饱和脂肪酸含量较高，很容易酸败变质，CO2还可以通过减少贮藏环境中O2的含量，达到抑制和延缓其酸败变质的目的。CO2性质稳定，与食品物料直接接触时，不易与食品物料中的成分发生反应，能够很好的维持物料原有的风味和品质，可广泛地应用于食品保存中。将高静水压切换冷冻中的液压媒介更换成液态二氧化碳，不仅解决高静水压冷冻过程中冷媒污染食品的风险，还可以将高静压转变冷冻用于直接接触式食品冷冻，避免了抽真空对食品物料的损伤。
技术实现思路
为了克服高静水压冷冻过程中的液压媒介的局限及不足，本专利技术的目的在于提供一种以液态二氧化碳作为媒介的高静压转变冷冻新鲜食品(以鱼肉为例)的方法，此法不仅可以减小冻品中冰晶的大小，改善传统冷冻过程中冰晶对组织的破坏，而且可以减少鱼肉表面的氧气含量，抑制其表面的微生物生长繁殖及不饱和脂肪酸的酸败，从而更好地保证冻结解冻后鱼肉的新鲜度。本专利技术的另一个目的在于提供一种以液态二氧化碳作为液压媒介的高压冷冻设备。本专利技术的目的通过以下技术方案实现一种液态二氧化碳高压冷冻生鲜食品的方法即以液态二氧化碳为液压媒介高压切换冷冻生鲜食品(特别是鱼肉)的方法，包括以下步骤：(1)将生鲜食品清洗干净，除去表面的水渍；(2)将高压样品容器和液态二氧化碳进行预冷；(3)将生鲜食品置于高压样品容器内，将容器密封，然后向装有生鲜食品的高压样品容器内注入液态二氧化碳，使其压力增至50～210MPa，保压处理；(4)保压处理完后，进行缷压操作，液态二氧化碳回至储罐中，取出高压样品容器内的生鲜食品，置于冷库中长期贮存。步骤(4)中所述冷库的温度≤-18℃，优选为-18～-40℃。步骤(2)中所述液态二氧化碳预冷后的温度为0～-20℃；所述高压样品容器预冷后的温度为0～-20℃。步骤(3)中所述保压处理的时间为10～20min。所述保压处理具体是指当生鲜食品的几何中心温度达到所需温度时，继续保压处理10～20min。所需温度≥液态二氧化碳预冷后的温度，优选液态二氧化碳预冷后的温度+2℃到液态二氧化碳预冷后的温度。所需温度高于保压压力下水的冻结点温度，但低于常压下生鲜食品的冻结温度。所述生鲜食品优选为肉类食品，如鱼肉、虾、蟹、贝类、鸡肉、猪肉、牛肉、鸭肉、鹅肉、兔肉、羊肉、狗肉等，更优选为鱼肉。步骤(3)中压力是由二氧化碳的充入量决定的。保压过程中停止充入二氧化碳，增压阀关闭，从而使整个高压样品容器处于一种稳定的密封状态。增压的速度为200MPa/min。实现所述液态二氧化碳高压冷冻生鲜食品的冷冻设备，包括制冷温度控制系统、高压冷冻装置以及液态二氧化碳储罐；所述高压冷冻装置包括两端开口的腔体，腔体的外侧设有夹套，夹套内壁与腔体的外壁之间形成冷媒腔，腔体开口一端设有可活动的第一堵头，腔体的另一开口端设有固定密封的第二堵头，第二堵头设有与腔体内部相通的液态二氧化碳进口；所述液态二氧化碳储罐包括罐体和设置在罐体外侧的夹套，夹套内壁与罐体的外壁之间形成冷媒腔，罐体的顶部设有开口，所述开口通过管道与第二堵头上的液态二氧化碳进口连接，所述管道为增压液态二氧化碳管道；所述制冷温度控制系统包括制冷装置和温度控制系统；所述高压冷冻装置中冷媒腔和液态二氧化碳储罐中冷媒腔各自设有冷媒进口和冷媒出口，所述冷媒进口和冷媒出口分别通过管道与制冷温度控制系统中制冷装置连接；所述冷媒进口与制冷装置连接的管道上设有泵；所述的管道为冷媒循环管道；所述液态二氧化碳储罐中罐体顶部的开口与第二堵头上设置的液态二氧化碳进口连接的管道上依次设有截止阀2、增压泵1和加压阀，截止阀2靠近开口。所述管道为二氧化碳增压管道。所述第一堵头能够自动开启和闭合。所述高压冷冻装置中腔体的壁上设有排气口(即出气口)，该排气口通过管道与液态二氧化碳储罐中顶部的开口连接，所述管道上依次设置有缷压阀、增压泵2、截止阀1，所述缷压阀靠近高压冷冻装置。所述管道为二氧化碳卸压管道。所述截止阀2和液态二氧化碳储罐中顶部的开口之间的管道上设有温度计。所述液态二氧化碳储罐设有液压表，用以检测储罐中液态二氧化碳的含量。所述冷冻设备还包括样品温度实时监测系统，所述样品温度实时监测系统包括测温热电偶，所述热电偶通过通道进入述高压冷冻装置的腔体内部，所述通道是指第二堵头与腔体内部贯通的通道。所述高压冷冻装置中夹套外侧和液态二氧化碳储罐中夹套外侧分别设有保温层。所述液态二氧化碳储罐中罐体顶部还设有排气阀，用以排除空气。所述高压冷冻装置的腔体内壁上设有吸水滤布，所述内壁是指腔体的内侧壁和靠近第二堵头的一端的内侧。工作时，新鲜的鱼肉样品被置于高压冷冻装置的腔体内，然后在腔体内注入高压液态二氧化碳，冷冻结束后卸压，在巨大压力差和相变的作用下二氧化碳排出，重新回到储液罐中循环利用。所述第一堵头能够自动或手动装卸；第二堵头固定不动并将腔体的一端密封；所述腔体内液态二氧化碳进口以及排气口设有滤网，防止物料残渣堵塞管道；腔体外被低温冷媒夹套包裹，通过控制冷媒温度来控制腔体内的温度；腔体上排气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液态二氧化碳高压冷冻生鲜食品的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将生鲜食品清洗干净，除去表面的水渍；(2)将高压样品容器和液态二氧化碳进行预冷；(3)将生鲜食品置于高压样品容器内，将容器密封，然后向装有生鲜食品的高压样品容器内注入液态二氧化碳，使其压力增至50～210MPa，保压处理；(4)保压处理完后，进行缷压操作，液态二氧化碳回至储罐中，取出高压样品容器内的生鲜食品，置于冷库中长期贮存。

【技术特征摘要】
1.一种液态二氧化碳高压冷冻生鲜食品的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将生鲜食品清洗干净，除去表面的水渍；(2)将高压样品容器和液态二氧化碳进行预冷；(3)将生鲜食品置于高压样品容器内，将容器密封，然后向装有生鲜食品的高压样品容器内注入液态二氧化碳，使其压力增至50～210MPa，保压处理；(4)保压处理完后，进行缷压操作，液态二氧化碳回至储罐中，取出高压样品容器内的生鲜食品，置于冷库中长期贮存。2.根据权利要求1所述液态二氧化碳高压冷冻生鲜食品的方法，其特征在于：步骤(4)中所述冷库的温度≤-18℃；步骤(2)中所述液态二氧化碳预冷后的温度为0～-20℃；所述高压样品容器预冷后的温度为0～-20℃；步骤(3)中所述保压处理的时间为10～20min。3.根据权利要求1所述液态二氧化碳高压冷冻生鲜食品的方法，其特征在于：所述生鲜食品为鱼肉、虾、蟹、贝类、鸡肉、猪肉、牛肉、鸭肉、鹅肉、兔肉、羊肉、狗肉。4.实现权利要求1～3任一项所述液态二氧化碳高压冷冻生鲜食品的方法所采用的冷冻设备，其特征在于：包括制冷温度控制系统、高压冷冻装置以及液态二氧化碳储罐；所述高压冷冻装置包括两端开口的腔体，腔体的外侧设有夹套，夹套内壁与腔体的外壁之间形成冷媒腔，腔体开口一端设有可活动的第一堵头，腔体的另一开口端设有固定密封的第二堵头，第二堵头设有与腔体内部相通的液态二氧化碳进口；所述液态二氧化碳储罐包括罐体和设置在罐体外侧的夹套，夹套内壁与罐体的外壁之间形成冷媒腔，罐体的顶部设有开口，所述开口通过管道与第二堵头上的液态二氧化碳进口连接，所述管道为增压液态二氧化碳管道；所述制冷温度控制系统包...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙大文，李冬梅，朱志伟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44