一种提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法

本发明涉及冷冻食品加工领域，具体而言，涉及一种提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法。

背景技术：

1、冷冻是食品加工贮藏的一种重要手段，能保持其最初的食用价值及进一步深加工的品质需求。冷冻食品品质的高低主要取决于冻藏过程中冰晶对食品组织状态的破坏程度。冰晶体积越大，对食品组织网络结构、细胞状态破坏越严重，冷冻食品品质越低；反之，冰晶越细小、分布越均匀，对食品组织结构破坏程度越小，冷冻食品品质越高。食品冷冻过程可分为三个阶段：预冷阶段、相变阶段、深冻阶段。其中相变阶段也称为最大冰晶生成区，在此阶段，食品内水分发生相态转变，温度下降缓慢，冷冻曲线较为平缓。众多研究表明，通过相变阶段时间越长，相变阶段冷冻速率越低，生成的冰晶体积越大，在组织细胞中分布越不均匀，对食品造成的机械损伤越严重，食品品质越低。

2、研究表明食品基质高压下充入的气泡可以促进固体食物中水分发生相态转变，在固体食品中形成小而均匀的冰晶。在冷冻过程中，细小气泡对冰晶的影响在两个方面：一、促进初始冰晶成核。初始冰晶的形成需要过冷驱动力和一定量微小的晶核。食品基质中预先充入气体，在冷冻过程中，稍大气泡破裂瞬间，局部有超高压产生，为初始冰晶的生长提供驱动力。前人在超饱和乳糖体系中引入气体，发现引入的气体可以看作是为成核提供额外位点，促使食品基质中更多部位同时生成初始冰晶。二、抑制冰晶生长。传统的冻藏方法在食品基质中会生成大小不一的冰晶，而大小不同的冰晶体之间，由于蒸汽压差的存在，水蒸汽会从小的冰晶体转移到大的冰晶体上，因此小的冰晶体逐渐消失，冰晶的数目也逐渐减少，仅剩下少数大的冰晶体。前人发现气泡可以通过改变晶体表面的固液界面张力、减少冰晶自由生长区域来影响晶体生长。

3、目前常见用于辅助冷冻的气体为co2、xe等没有生理活性的气体，能减少冰晶对食品基质的伤害，但需要高压等复杂条件，且对于长期冻藏食品氧化变质问题仍未能解决。

技术实现思路

1、本发明提供一种提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法，其目的在于将氢气预先充入食品基质中，利用氢气强渗透、强还原、高导热、在水中能形成较稳定纳米水合气泡等特性，克服食品冻藏过程中相变阶段时间长、相变阶段冷冻速率低、冰晶体积大以及冻藏过程中食品氧化变质等问题。

2、本发明目的通过以下技术方案实现：

3、一种提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法，其包括以下步骤：

4、(1)待冷冻食品预处理：将待冷冻食品进行预处理；

5、(2)食品基质充氢气处理：步骤(1)得到的待冷冻食品放入容器前后，均通氢排空容器内空气，再经常压密闭通氢气晕，得到富含氢气的食品；

6、(3)富氢速冻食品制备：将步骤(2)的富含氢气的食品密闭包裹，置于冷冻剂中，冷冻到-30～-5℃，得到富氢速冻食品。

7、进一步地，所述步骤(3)富氢速冻食品制备中，还包括将富氢速冻食品从冷冻液取出并转移至冻藏温度的环境下储存。

8、进一步地，所述常压密闭通氢气晕的气晕通氢流量为50-1000ml/min，通入时长为10-300min。

9、进一步地，所述步骤(3)富氢速冻食品制备中，将步骤(2)的富含氢气的食品密闭包裹，置于冷冻剂中，冷冻到-18℃，得到富氢速冻食品。

10、进一步地，所述常压密闭通氢气晕的气晕过程控制温度在≤25℃。

11、进一步地，所述步骤(2)食品基质充氢气处理中，在容器内底部放入支架，将待冷冻食品架高，使待冷冻食品离容器底部1-10cm。

12、进一步地，所述冷冻剂为冰点≤-20℃的食品级液体，所述食品级液体为食用酒精、甘油、盐水的一种或几种。

13、进一步地，所述的待冷冻食品为冷冻后需进一步热加工才能食用的冷冻预制食品，所述待冷冻食品包括果蔬类及其制品、肉类及其制品、豆类及其制品、薯制品类及其制品、预发酵面团中的一种或几种。

14、进一步地，所述预处理包括将待冷冻食品进行清洗、切分、烫漂、绞碎中的一种或多种。

15、进一步地，所述冻藏温度为≤-18℃。

16、本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

17、1、本发明首次在食品中引入氢气，利用其导热性高、在水中形成较稳定纳米水合气泡的特性，减少食品冷冻过程中相变阶段的时间、提高相变阶段冷冻速率、减小冰晶生长体积、增大冰晶均匀分布趋势，达到维持食品基质初始品质的目的。

18、2、本发明使用的氢气具有抗氧化、抗自由基等生理活性，具有可以减少食品在冻藏过程中的氧化变质以及冷害迫胁产生的自由基的能力。

19、3、本发明利用氢气的强渗透性，在食品基质中预先存入氢气在常温常压条件即可实现，方法简单易行。

20、4、本发明方法相变阶段冷冻速率是-80℃速冻的3倍，是集速冻、抗氧化、低耗能于三位一体的一种新型速冻方法。

技术特征：

1.一种提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法，其特征在于，其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法，其特征在于，所述步骤(3)富氢速冻食品制备中，还包括将富氢速冻食品从冷冻液取出并转移至冻藏温度的环境下储存。

3.根据权利要求1所述的提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法，其特征在于，所述常压密闭通氢气晕的气晕通氢流量为50-1000ml/min，通入时长为10-300min。

4.根据权利要求1所述的提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法，其特征在于，所述步骤(3)富氢速冻食品制备中，将步骤(2)的富含氢气的食品密闭包裹，置于冷冻剂中，冷冻到-18℃，得到富氢速冻食品。

5.根据权利要求1所述的提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法，其特征在于，所述常压密闭通氢气晕的气晕过程控制温度在≤25℃。

6.根据权利要求1所述的提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法，其特征在于，所述步骤(2)食品基质充氢气处理中，在容器内底部放入支架，将待冷冻食品架高，使待冷冻食品离容器底部1-10cm。

7.根据权利要求1所述的提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法，其特征在于，所述冷冻剂为冰点≤-20℃的食品级液体，所述食品级液体为食用酒精、甘油、盐水的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法，其特征在于，所述的待冷冻食品为冷冻后需进一步热加工才能食用的冷冻预制食品，所述待冷冻食品包括果蔬类及其制品、肉类及其制品、豆类及其制品、薯制品类及其制品、预发酵面团中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法，其特征在于，所述预处理包括将待冷冻食品进行清洗、切分、烫漂、绞碎中的一种或多种。

10.根据权利要求2所述的提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法，其特征在于，所述冻藏温度为≤-18℃。

技术总结
本发明公开一种提高相变阶段冷冻速率的氢气辅助速冻方法。该方法包括以下步骤：容器放入待冷冻食品前通氢排尽空气，经一定流量、一定时间常压密闭通氢气晕处理，得到富氢食品。将其密闭包裹后转移至冷冻液，短时快速冷冻到‑18℃，冷冻结束转移至低温环境下储存。将本发明速冻方法应用到预发酵冷冻面团，其相变阶段冷冻速率是‑80℃快速冷冻的3倍。本发明主要利用氢气强渗透、强还原、可形成较稳定纳米水合气泡等物理化学性质，可克服食品冷冻过程中相变阶段时间长、相变阶段冷冻速率低、冰晶体积大、易氧化变质等不足；是集速冻、抗氧化、低耗能于三位一体的一种新型辅助速冻方法。

技术研发人员：廖兰,曾新安,庞鑫鑫,吴晓梅,陈瑶绵,李雪,郑汶汶,聂菁,劳荣业,侯佳含
受保护的技术使用者：佛山科学技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14