純水的凍結曲線圖片

A. 凍融過程及影響因素

（一）凍融過程

凍土是指具有負溫並含冰晶的土水體系，是由土壤礦物顆粒、有機質構成其固相骨架，水、冰和汽充填其中孔隙的四相體。凍土可分為多年凍土（即永久性凍土）和季節性凍土，這里主要討論季節性凍土。

土壤中所含水率的多少，由四相體中水分所佔相對比例表示，稱之為含水率。天然條件下土壤各點的含水率因位置和時間而異，為了區分不同含水率土壤的水分所具有的不同特性，按照土壤中水分存在的形態和土壤中水分所承受的作用力的性質及大小，將土壤分為重力水、毛管水、薄膜水、結合水（弱結合水和強結合水）四種類型。

土壤在凍結或融化過程中，一個顯著的特徵就是發生水、冰或冰、水之間的相態變化，使水分子之間的位能減少或增大，從而引起向外界釋放或吸收熱量的能量交換過程。

如前所述，在土壤凍結過程中，隨著溫度降至凍結溫度，首先重力水和毛管水（又稱為自由水）開始凍結，由於自由水占土壤液態水中的大部分，故此時土壤中液態水含量急劇減少，到自由水全部凍結後，部分薄膜水開始凍結。全部自由水和部分薄膜水凍結，是土壤水分相變的重要部分，稱此段相變的溫度區間為劇烈相變溫度區。隨著溫度的繼續下降，剩餘薄膜水再逐漸凍結，但這一部分相變水量很少，該段相變的溫度區間稱為凍結相變溫度區。而不存在相變的正溫區稱為未相變溫度區。這樣，在溫度坐標上，可把凍結過程中的土壤自上而下分為凍結相變區、劇烈相變區和未相變區三個區域（如圖3-15所示）。土壤融化過程與凍結過程相反，隨著溫度的升高，首先相變（由冰變為液態水）的部分為薄膜水。之後再相變的部分為自由水。結果土壤中的液態水含量隨著溫度的升高而不斷增加，直至全部融化為止。劇烈相變區、凍結相變區的劃分仍然適於土壤的融化過程。因此三個區域貫穿於整個凍融過程。

土壤的季節性凍融過程如圖3-16所示，可分為不穩定緩慢凍結階段（圖中的AB段），快速凍結階段（BC段），擬穩定凍結階段（CD段）和融化階段（DEF段）四個階段。曲線ABCDEF為土壤凍結過程中凍結或融化鋒面的推進過程線。該曲線反映了相變溫度場在時空上的變化規律。由圖可見，土壤季節性凍融過程的特點表現為單向凍結和雙向融化，上邊界負溫變化大而下邊界正溫變化小，凍結深度及凍融過程主要受上邊界氣象條件及土壤條件的制約。

圖3-15 凍融過程中土壤相變分區示意圖

圖3-16 土壤季節性凍融過程示意圖

（二）影響因素

影響土壤凍結深度的因素很多，但其中最主要的是地表負積溫。在冬季，隨著氣溫的下降，地表的溫度逐漸降低，並在溫度梯度的作用下逐漸向下傳播，引起土壤溫度由上至下逐漸降低。當土壤某一深度的溫度降低到該深度土壤的凍結溫度（主要與含水率和含鹽量有關）時，土壤便開始凍結。因此土壤凍結過程與地表溫度變化過程有著密切的關系，凍結深度主要取決於凍結期地表的負積溫強度。圖3-17為土壤凍、融深度與地表負積溫的關系。從圖3-17中可以看出，凍結深度Z_f與地表負積溫ST_s之間存在明顯的相關關系，可以由以下關系式描述：

水分在季節性非飽和凍融土壤中的運動

式中，A、B為經驗系數，反映除負積溫以外其他因素對凍融深度的影響，A表示負積溫為0（即溫度穩定通過0℃）時土壤的凍結深度，B表示在一定的溫度梯度作用下土壤的凍結速度。

在實際應用中，氣溫資料比地溫資料更容易獲得，同時地表負積溫與氣溫負積溫變化同步且相關關系顯著。為了便於應用，可以類似地建立起凍結深度與氣溫負積溫ST_a之間的經驗關系

水分在季節性非飽和凍融土壤中的運動

當地下潛水位埋深為2.5 m時，上式中A=4.912（cm），B=4.797（cm/℃^1/2d^1/2），線性相關系數為0.992，自由度為39。從回歸結果看，土壤凍結深度與氣溫負積溫相關關系顯著。

圖3-17 土壤凍結、融化深度與地表負積溫的關系

此外，風、雨、雪等對土壤溫度亦產生斷續的影響，風對土壤溫度的直接影響是很小的，但風干所引起的土壤水分蒸發將導致土表冷卻，因為在蒸發的過程中需要熱量。

通常雨水對土壤起冷卻的作用，因為絕大多數的雨水的溫度低於土壤溫度，冷的滲透水通過土體而滲入土壤，能使心土迅速冷卻，由於水的比熱很大，故早春過量的冷雨將阻礙土壤溫度上升。冬季土壤上的積雪覆蓋層能當作良好的絕緣體，它加速並延長溫度的變化過程，在有雪的情況下，凍結深度相對要淺一些，除非空氣的溫度在長時期內降得很低。

試驗地區歷史最大凍土深度為95 cm，1999～2000年最大凍土深度62.0 cm（2000年02月09日）。試驗期凍土深度變化過程見圖2-9。

B. 什麼叫凍結

1.水從液態變成冰的相變過程。2.在低溫下使食品組織中的大部分水分凍結成冰晶。
關於食品的凍結
我的答案可以詳細一點：
1.凍結點：是指一定壓力下液態物質由液態轉向固態的溫度點。
2.低共熔點：溶液中的溶質和水達到共同固化，這一狀態點稱為低共熔點或冰鹽凍結點。
3.凍結過程：凍結曲線：
凍結率：食品在凍結點與低共熔點之間的任一溫度下，其中水分的凍結的比例稱凍結率，以百分數表示。
最大冰晶生成帶：當食品通過-1～-5℃的溫度范圍時，有80%的水分發生凍結，是冰晶生成的主要范圍，稱為最大冰晶生成帶。
4.凍結速度與晶體分布
5.凍結時的放熱量計算
6.凍結時間的計算
7.食品凍結時的變化：物理變化：產生膨脹壓、溶質重新分布、溶質濃縮、乾耗
化學變化：變色、蛋白質凍結變性
組織變化
生物和微生物變化
7.凍結方法：

C. 什麼是食物的冰點

0度， 是生蔬菜肉類的冰點，儲藏溫度控制在0度左右，能有效保持食物的水分和營養。

緩慢凍結對成品的不良影響，除大冰晶的危害以外，還有膠體的濃縮問題。當膠體中電解質濃縮到一定程度時，膠體即產生不可逆的化學反應，以致解凍以後出現蛋白質凝固等現象，不能恢復原來的膠體狀態。

食品凍結方法按凍結的快慢,分為速凍與慢凍;按冷凍介質和食品接觸的方式，分為直接接觸法和間接接觸法。凍結方法根據具體產品的質量要求和技術經濟指標選用。直接接觸法應用較廣，它包括靜置法、強制通風法、噴淋法等。

(3)純水的凍結曲線圖片擴展閱讀：

技術原理：食品凍結過程任何水溶液的冰點都低於純水的冰點0℃,這一自然現象稱為冰點降低。降低的程度取決於溶質的性質和濃度。新鮮食品中的水分一般佔2/3,最高達95%以上,水中溶有糖、酸、礦物質以及膠體物質，所以食品的冰點均在 0℃以下。

凍結過程是食品中水分不斷凍結成冰的過程。隨著溫度的降低，水分由液相轉變為固相的變化可以用凍結曲線表示。冰晶大小和膠體濃縮是影響凍結食品質量的重要因素。

D. 冷凍肉的保藏原理

1. 在低溫下微生物物質代謝過程中各種生化反應減緩，因而微生物的生長繁殖就逐漸減慢。
2. 溫度下降至凍結點以下時，微生物及其周圍介質中水分被凍結，使細胞質粘度增大，電解質濃度增高，細胞的pH值和膠體狀態改變，使細胞變性，加之凍結的機械作用細胞膜受損傷，這些內外環境的改變是微生物代謝活動受阻或致死的直接原因。 肉的冷卻貯藏是指使產品深處的溫度降低到0～1 ℃左右,然後在0 ℃左右貯藏的方法。冷卻肉因仍有低溫菌活動,所以貯存期不長,一般豬肉可以貯存1周左右。為了延長冷卻肉的貯存期,可使產品深處的溫度降低到-6℃左右。但由於原料種類的不同,冷卻處理的條件也有差異。
1.冷卻方法
在每次進肉前,使冷卻間溫度預先降到-2～-3℃,進肉後約經14～24h的冷卻,待肉的溫度達到0℃左右時,使冷卻間溫度保持在0～1℃。在空氣溫度為0℃左右的自然循環條件下所需冷卻時間為:豬、牛胴體及副產品24h,羊胴體18h,家禽12h。
2.冷卻肉的貯藏及貯藏期的變化
冷卻肉的貯藏系指經過冷卻後的肉在0℃左右的條件下進行的貯藏。冷卻肉冷藏的目的,一方面可以完成肉的成熟過程,另一方面達到短期保藏的目的。短期加工處理的肉類,不應凍結冷藏。因為凍結後再解凍的肉類,即使條件非常好,其乾耗、解凍後肉汁流失等都較冷卻肉大。
(1) 冷藏條件 肉在冷卻狀態下冷藏的時間取決於冷藏環境的溫度和濕度。根據國際製冷學會第四屆委員會推薦冷卻動物肉的冷藏條件和冷藏期如表1-4-1。
肉在冷藏期間的溫度和濕度應當保持均恆,空氣流速以0.1～0.2m/s為宜。
(2) 冷藏過程中肉的變化 低溫冷藏的肉類、禽等,由於微生物的作用,使肉品的表面發粘、發霉、變軟,並有顏色的變化和產生不良的氣味。
發粘和發霉：發粘和發霉是冷藏肉最常見的現象。溫度在0℃時,當最初肉表面污染的細菌數每平方厘米100個,16d達到發粘;當達到10個時,只有7d就達到發粘。當溫度上升時,發粘的時間明顯地縮短。
空氣的濕度對發粘亦有很大影響。從相對濕度100%降低到80%,而溫度保持在4℃時形成發粘的時間延長了1.5倍。 表1-4-1 冷卻肉的冷藏溫度和期限 品 種 溫度 ( ℃) 相對濕度 (%) 預計貯藏期 (d) 牛 肉
小牛肉
羊 肉
豬 肉
臘 肉
腌豬肉
食用副食品
取出肉臟雞 -1.5～0
-1～0
-1～0
-1.5～0
-3～1
-1～0
-1～0
0 90
90
85～90
85～90
80～90
80～90
75～80
85～90 28～35
7～21
7～14
7～14
30
120～180
3
7～11 肉色的變化:在較低的溫濕度條件下,能很好地保持肌肉的鮮紅色,且持續時間也較長。當濕度為100%時,16℃條件下肌肉變為褐色的時間不到2d;在0℃時可延長10d以上;如溫度相同,都在4℃條件下,濕度為100%時,鮮紅色可保持5d以上,若濕度70%時縮短到3 d。
空氣的流動速度大,會促進肉表面的乾耗,從而促進肉的氧化。為了提高冷藏效果,氣調冷藏在肉類冷藏領域已被應用。
除此之外,還有少數會變成綠色、黃色、青色等,這都是由於細菌、黴菌的繁殖,使蛋白質分解所產生的特殊現象。
乾耗:肉在冷藏中,初期乾耗量較大。時間延長,單位時間內的乾耗量減少。冷藏期超過72h,每天的重量損失約0.02%。另外,冷藏期的乾耗與空氣濕度有關。濕度增大,乾耗減小。
(3) 延長冷卻肉貯藏期的方法 延長冷卻肉類貯藏期的方法有CO2、抗菌素、紫外線、放射線、臭氧的應用及用氣態氮代替空氣介質等。2011年實際應用的有以下幾種:
CO2:在低溫條件下,CO2濃度在10%時可以使肉上的黴菌增長緩慢;20%時則會使黴菌活動停止。CO2具有很大的溶解性,並隨溫度降低而增大,還能很好地透過細胞膜。肉的脂肪、蛋白質和水都能很好地吸收CO2。因此,在較短的時間內CO2的濃度足以增大到不僅能抑制肉表面上的微生物,也能抑制組織深部微生物的增長。由於CO2在脂肪中有很高的溶解性,脂肪中氧含量即減少,從而延緩脂肪的氧化和水解。在溫度0℃和CO2濃度為10%～20%條件下貯藏冷卻肉,貯藏期可延長1.5～2.0倍(大於在氮氣中保藏時間)。
CO2法的缺點是當濃度超過20%時,由於CO2與血紅蛋白和肌紅蛋白的結合,肉的顏色變暗。另外採用CO2貯藏需要特別結構的貯藏室。
紫外線照射: 用紫外線照射冷卻肉的條件是空氣溫度為2～8℃,相對濕度為85%～95%,循環空氣速度2m/min。用紫外線照射的冷卻肉,其貯藏期能延長一倍。
紫外線照射的缺點是只能使肉表面層滅菌;照射會使某些維生素(如維生素B6)失效;肉表面由於肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的變化和氧合肌紅蛋白(MbO2)轉變成高鐵肌紅蛋白(MeTMb)而發暗;由於形成臭氧,脂肪的氧化過程顯著增強;胴體難以被均勻地照射;紫外光對人眼晴和皮膚有害。 溫度在冰點以上,對酶和微生物的活動及肉類的各種變化,只能在一定程度上有抑製作用,不能終止其活動。所以肉經冷卻後只能作短期貯藏。如要長期貯藏,需要進行凍結,即將肉的溫度降低到-18℃以下,肉中的絕大部分水分(80%以上)形成冰結晶。該過程稱其為肉的凍結。
1.肉凍結前處理
凍結前的加工大致可分為三種方式:①胴體劈半後直接包裝、凍結;②將胴體分割、去骨、包裝、裝箱後凍結;③胴體分割、去骨然後裝入冷凍盤凍結。
2.凍結過程
一般肉類冰點為-1.7～-2.2℃。達到該溫度時肉中的水即開始結冰。在凍結過程中,首先是完成過冷狀態。肉的溫度下降到凍點以下也不結冰的現象稱作過冷狀態。在過冷狀態,只是形成近似結晶而未結晶的凝聚體。這種狀態很不穩定,一旦破壞(溫度降低到開始出現冰核或振動的促進),立即放出潛熱向冰晶體轉化,溫度會升到凍結點並析出冰結晶。降溫過程中形成穩定性晶核的溫度,或開始回升的最低溫度稱作臨界溫度或過冷溫度。畜、禽、魚肉的過冷溫度為-4～-5℃。肉處在過冷溫度時水分析出形成穩定的凝聚體,隨之上升到凍結點而開始結冰。
凍結時肉汁形成的結晶,主要是由肉汁中純水部分所組成。其中可溶性物質則集中到剩餘的液相中。隨著水分凍結,冰點下降,溫度降至-5～-10 ℃時,組織中的水分大約有80%～90%已凍結成冰(表1-4-2)。通常將這以前的溫度稱作冰結晶的最大生成區(zone of maximum icecrystal formation)。溫度繼續降低,冰點也繼續下降,當達到肉汁的冰晶點,則全部水分凍結成冰。肉汁的冰晶點為-62～-65℃。 表1-4-2 肉的凍結溫度和肉汁中水分的凍結率 凍結溫度(℃) -1.5 -2.5 -5 -7.5 -10 -17.5 -20 -25 -32.5 凍結率(%) 30 63.5 75.6 80.5 83.7 88.5 89.4 90.4 91.3 3.凍結速度
一般在生產上凍結速度常用所需的時間來區分。如中等肥度豬半胴體由0～4℃凍結至-18℃,需24h以下為快速凍結;24～48h為中速凍結;若超過48 h則為慢速凍結。
肉的凍結過程是首先肌細胞間的水分凍結並出現過冷現象,而後細胞內水分凍結。這是由於細胞間的蒸汽壓小於細胞內的蒸汽壓,鹽類的濃度也較細胞內低,而冰結點高於細胞內的冰點。因此,細胞間水分先形成冰晶。隨後在結晶體附近的溶液濃度增高並通過滲透壓的作用,使細胞內的水分不斷向細胞外滲透,並圍繞在冰晶的周圍使冰晶體不斷增大,而成為大的冰顆粒。直到溫度下降到使細胞內部的液體凍結為冰結晶為止。
快速凍結和慢速冷結對肉質量有著不同的影響。慢速凍結時,在最大冰晶體生成帶(-1～-5℃)停留的時間長,纖維內的水分大量滲出到細胞外,使細胞內液濃度增高,凍結點下降,造成肌纖維間的冰晶體愈來愈大。當水轉變成冰時,體積增大9%,結果使肌細胞遭到機械損傷。這樣的凍結肉在解凍時可逆性小,引起大量的肉汁流失。因此慢速凍結對肉質影響較大;快速凍結時溫度迅速下降,很快地通過最大冰晶生成帶,水分重新分布不明顯,冰晶形成的速度大於水蒸汽擴散的速度,在過冷狀態停留的時間短,冰晶以較快的速度由表面向中心推移,結果使細胞內和細胞外的水分幾乎同時凍結,形成的冰晶顆粒小而均勻,因而對肉質影響較小,解凍時的可逆性大,汁液流失少。
肉的凍結最佳時間，取決於屠宰後肉的生物化學變化。在屍僵前、屍僵中及解僵後分別凍結時，肉的品質和肉汁流失量不同。屍僵前凍結，由於肌肉的ATP、糖原、磷酸肌酸、肌動蛋白含量多，乳酸、葡萄糖少，pH值高，肌肉表面無離漿現象，肌原纖維結合緊密，肌微絲排列整齊，橫紋清晰，這時快速冷凍，冰晶形成小且數量多，存在於細胞內。當緩慢解凍時可逆性大，肉汁流失少。但急速解凍會造成大量汁液流失。
屍僵前凍結，短時間貯藏後，解凍時肉缺乏堅實性和風味，有待解凍後成熟時改善。
屍僵中凍結，由於肉持水性低，易引起肉汁流失。西尾氏對不同時間冷凍比較其品質認為：宰後1d凍結的肉最好，3d的較好，以後質量下降。解僵後凍結，由於持水性得到部分恢復，硬度降低，肉汁流失較少，並且比屍僵肉在解凍後解體處理時容易分割。
4.凍結工藝
凍結工藝分為一次凍結和二次凍結。
(1) 一次凍結 宰後鮮肉不經冷卻,直接送進凍結間凍結。凍結間溫度為-25℃,風速為1～2m/s,凍結時間16～18h,肉體深層溫度達到-15℃,即完成凍結過程,出庫送入冷藏間貯藏。
(2) 二次凍結 宰後鮮肉先送入冷卻間,在0～4℃溫度下冷卻8～12h,然後轉入凍結間,在-25℃條件下進行凍結,一般12～16h完成凍結過程。
一次凍結與二次凍結相比,加工時間可縮短約40%,減少大量的搬運,提高凍結間的利用率,乾耗損失少。但一次凍結對冷收縮敏感的牛、羊肉類,會產生冷收縮和解凍僵直的現象,故一些國家對牛、羊肉不採用一次凍結的方式。二次凍結肉質較好,不易產生冷收縮現象,解凍後肉的保水力好,汁液流失少,肉的嫩度好。
5.凍結肉的冷藏
凍結肉冷藏間的空氣溫度通常保持在-18℃以下,在正常情況下溫度變化幅度不得超過1℃。在大批進貨、出庫過程中一晝夜不得超過4 ℃。凍結肉類的保藏期限取決於保藏的溫度、入庫前的質量、種類、肥度等因素,其中主要取決於溫度。因此對凍結肉類應注意掌握安全貯藏,執行先進先出的原則,並經常對產品進行檢查。凍結肉的冷藏條件和期限見表1-4-4。 表1-4-4 凍結肉類的冷藏期 肉的種類 溫度( ℃) 相對濕度(%) 貯藏期限（月） 牛 肉
小牛肉
豬 肉
豬 肉
豬肉片
豬 肉
羊 肉
兔 肉
禽 類
內臟（包裝） -18～-23
-18
-18～-23
-29
-18
-18
-18～-23
-18～-23
-18
-18 90～95
90～95
90～95
90～95
90～95
90～95
90～95
90～95
90～95
90～95 9～12
8～10
7～10
12～14
6～8
3～12
8～11
6～8
3～8
3～4 6.凍結及貯藏對肉質量的影響
凍結中肉質的變化包括組織結構的變化和膠體性質的變化及其他變化。這些變化受凍結速度的影響,更受凍結後貯藏時間的影響。在長時間貯藏時,時間因素的影響則比凍結速度的影響更大。
(1) 組織結構的變化 造成組織結構變化的主要原因是由於冰結晶的機械破壞作用。在凍結過程中, 由於纖維內部水分外移,因而造成纖維的脫水和收縮,促使纖維內蛋白質質點的靠進和集合。肌肉組織內的水分凍結後,體積約增大9%左右。
因此,當肉被凍結後,在肉中形成的冰結晶必然要對組織產生一定的機械壓力。如系快速凍結,由於生成的凍結晶較小,相對地由此所產生的單位面積壓力不大。並且由於肌肉具有一定的彈性,因此尚不致引起肌肉組織破壞。但如系緩慢凍結,因形成的凍結晶體積大,且分布不均勻,因而由冰結晶所產生的單位面積上的壓力很大,引起組織結構的損傷和破壞。同時,壓迫纖維集結。這種由於冰結晶所引起的組織破壞是機械性的,因而是不可逆的。在解凍時會造成大量的肉汁流失。
(2) 膠體性質的變化 凍結會使肌肉蛋白質膠體性質破壞,從而降低肉的品質。蛋白質膠體性質破壞的原因是由於在凍結過程中蛋白質發生變性。蛋白質變性的原因,2009年形成的學說有以下幾種:
鹽析作用: 由於肉類在凍結過程中,先凍結的是純水,然後是稀溶液。因此,當大部分水轉變為冰後,殘存在未凍結部分中的溶質濃度逐漸增高,亦即殘液中的鹽類的濃度增高,使蛋白質發生鹽析作用而自溶液中析出。發生鹽析的蛋白質在初期仍不失其天然性質,如將溶液稀釋仍可溶解。但如鹽析時間過長,則逐漸變為不可逆的變性。
氫離子濃度: 肉中酸類的解離度都極小(主要是磷酸、乳酸、肌酸),而肉類蛋白質本身又是兩性電解質,具有很強的緩沖作用,因此在這種溶液中,酸度的變化對氫離子濃度幾乎無影響。
在肉類凍結時,隨著冰結晶析出量的增加,殘液部分中酸類的濃度亦即隨之相應增加。這時,一方面由於鹽類濃度增加而使蛋白質發生鹽析作用,使溶液中可溶性蛋白質逐漸減少。另一方面,水分凍結對蛋白質引起機械的破壞作用,因而溶液中蛋白質所起的緩沖作用也就逐漸減弱。溶液中的氫離子濃度即趨增加。所以在凍結之後,肉中酸類即使有少量增減,對氫離子濃度也有很大影響,從而促進了蛋白質的變性。例如牛肉汁大約在pH 6～7時,變性程度低而穩定,當低於6.0時,即急速增加。
結合水的凍結: 肌肉纖維內的原生質系膠體狀態,在該膠體中的主要分散質為蛋白質。而蛋白質分子的周圍有與蛋白質親合力很強的結合水存在。凍結過程中,自由水先發生凍結。隨著溫度的繼續下降,凍結的水量逐漸增加。當凍結水量超過一定范圍時,即發生了結合水的凍結。結合水的凍結使膠體質點的結構遭受了機械破壞作用,減弱了蛋白質對水的親合力。在解凍時,這部分水不能再被蛋白質質點所吸附,而使蛋白質喪失了結合水,成為脫水型的蛋白質。這樣就使蛋白質質點易於凝集沉澱,喪失其可逆性,而使細胞內原生質不能再回復到凍結前的那種膠體狀態。
近年來,由於深層凍結(如液態氮)的發展,對這種解釋提出了疑問,即盡管凍結溫度很低,但被凍結食品的可逆程度卻要比在-25℃以上凍結者好得多。用結合水凍結學說對此問題很難加以說明。 另一方面,洛夫(Love)等(1962)所做的試驗,對結合水凍結的理論又提供了依據。因而在2011年這樣認為:在對肉質可逆性的影響因素方面,即影響蛋白質變性的關鍵性因素是凍結速度,至於凍結的最終溫度的影響則是次要的。
蛋白質質點分散密度的變化: 由於冰結晶的形成及一部分結合水的凍結,使蛋白質分子的水化層減弱甚至消失,側鏈暴露出來。同時加上在凍結中形成的冰結晶的擠壓,使蛋白質質點互相靠近而結合,致使蛋白質質點凝集沉澱。這種作用與凍結速度的關系極大。凍結的速度愈快,擠壓作用愈小,變性程度就愈低。
(3) 肉在凍結冷藏中的其他變化
干縮: 干縮的程度因空氣的條件(溫度、濕度、流速)、肉的等級和大小、包裝狀態而不同。當溫度高、濕度低、空氣流速快、冷藏時間長、脂肪含量少、形狀小、無包裝的情況下干縮量顯著增大。上述各種條件同時顯著不利時,可以使肉質變為海棉狀體,使肉質和脂肪嚴重氧化。這是因為在凍結冷藏時的干縮與冰的升華相似。在這個過程中,沒有水分的移動。因此,凍結肉表層水分蒸發後就形成一層脫水的海棉狀層。海棉狀層下的冰晶繼續升華,以水蒸氣的狀態透過表層,海棉狀層即由此而不斷加深。
而另一方面則進行著空氣的擴散,使空氣不斷積累在逐漸加深的脫水海棉狀層中,致使肉中形成一層具有高度活性的表層,在這里發生著強烈的氧化作用,並吸附各種氣味。
降低肉的干縮損耗,不僅對質量有利,也有極大的經濟意義。如以每年冷藏5000T冷凍肉計算,如冷藏時干縮損耗降低0.5%,即可使25T肉免於損失。
變色: 凍肉的顏色在保藏過程中逐漸變暗,主要是由於血紅素的氧化以及表面水分的蒸發而使色素物質濃度增加所致。凍結冷藏的溫度愈低,則顏色的變化愈小。在大約-50～-80℃變色幾乎不再發生。
汁液流失: 凍結冷藏肉解凍時,內部的冰結晶融化成水,但此時的水不能完全被組織所吸收,因而流出於組織之外稱為汁液流失。汁液流失的多少可作為確定凍結肉品質好壞的指標之一。一般所稱之汁液流失是指解凍時和解凍後自然流出的汁液,稱之為自由流失(freedrip)。在自由流失之外,再加以98～1862KPa的壓力所流出來的汁液稱之為可榨出流失(expressible drip)。兩者總稱為汁液流失。
汁液流失的總量以及自由流失和可榨出流失之間的比例,與凍結前的處理、原料的種類和形態、凍結的濕度、凍結速度、凍結冷藏的時間及期間的溫度、管理、解凍方法等有關。
原料新鮮(除去隨著解凍而發生僵直的情況),凍結速度快,凍結冷藏溫度低且穩定,凍結冷藏時間短者,一般流失汁液少。凍結以後馬上解凍,則幾乎不發生汁液流失。汁液流失隨著在凍結狀態的時間增長而增加,但到一定的最大值後則不再增加。發生汁液流失的原因基本上是由於蛋白質膠體發生的不可逆變化,使原來處於凝膠結構中的水分不能繼續保持而流出組織之外。
對於牛肉,其宰後成熟經過的時間與液汁流失有關。宰後經5h後凍結者汁液流失少,但24h後增加,直至5d,這一段時間進行凍結者都與24h凍結者大致相同。成熟的牛肉,即使是形成較大的冰結晶,由於牛肉的持水性好,當其解凍時汁液流失也較少。 脂肪的變化: 在低溫下,雖然氧分子的活化能力已大大消弱,但仍然存在。因此,脂肪也依然受到氧化,特別是含不飽和脂肪酸較多的脂肪。在各種肉類中,以畜肉脂肪最穩定,禽肉脂肪次之,魚肉脂肪最差。豬脂膘在-8℃下貯藏6個月以後,脂肪變黃而有油膩氣味;經過12個月,這些變化擴散到深25～40mm處;但在-18℃下貯藏12個月後,肥膘中未發現任何不良現象。
微生物和酶: 在很低的冷藏溫度下,微生物不易生長和繁殖。但是如果凍結肉在冷藏前已被細菌或黴菌污染,或者在冷藏條件不好的情況下冷藏時,凍結肉的表面也會出現細菌和黴菌的菌落,特別是溶化的地方易發現。
關於組織蛋白酶經凍結後的活性,有報告認為經凍結後增大,若反復凍結和解凍時,其活性更大。
7.凍結肉的解凍
解凍是凍肉消費或進一步加工前的必要步驟,是將凍肉內冰晶體狀態的水分轉化為液體,同時恢復凍肉原有狀態和特性的工藝過程。解凍實際上是凍結的逆過程。解凍肉的質量與解凍速度和解凍溫度有關。緩慢解凍和快速解凍有很大差別。
試驗表明,在空氣溫度為15℃條件下,牛肉1/4胴體快速解凍時,損耗為3%;在3～5 ℃進行緩慢解凍時,損耗只有0.5%～1.5% . 由此可見,緩慢解凍可降低損耗1.5%～2.5%。肉的保藏時間越長、解凍溫度越高,肉汁的損失也越大。40℃時損失11.5%,7℃時損失4.35%,1℃時損失2.55%。
解凍的方法很多,但常用的有以下幾種:
(1) 空氣解凍法
將凍肉移放到解凍間,靠空氣介質與凍肉進行熱交換解凍的方法。一般把在0～5℃空氣中解凍稱為緩慢解凍,在15～20℃空氣中解凍稱為快速解凍。
(2) 液體解凍法
液體解凍法主要用水浸泡或噴淋的方法。其優點是解凍速度較空氣解凍快。缺點是耗水量大,同時還會使部分蛋白質和浸出物損失,肉色淡白,香氣減弱。水溫10℃,解凍20h;水溫20℃,解凍10～11h。解凍後的肉,因表面濕潤,需放在空氣溫度1℃左右的條件下晾乾。如果封裝在聚乙烯袋中再放在水中解凍則可以保證肉的質量。在鹽水中解凍,鹽會滲入肉的淺層。腌制肉的解凍可以採用這種方法。豬肉在溫度6℃的鹽水中10h可以解凍,肉汁損失僅為0.9% .
(3) 蒸汽解凍法
蒸汽解凍法的優點在於解凍的速度快,但肉汁損失比空氣解凍大得多。然而重量由於水汽的冷凝會增加0.5%～4.0% .
(4) 微波解凍法
微波解凍可使解凍時間大大縮短。同時能夠減少肉汁損失,改善衛生條件,提高產品質量。此法適於半片胴體或四分之一胴體的解凍。具有等邊幾何形狀的肉塊利用這種方法效果更好。因為在微波電磁場中,整個肉塊都會同時受熱升溫。微波解凍可以帶包裝進行,但是包裝材料應符合相應的電容性和對高溫作用有足夠的穩定性。最好用聚乙烯或多聚苯乙烯,不能使用金屬薄板。 (5) 真空解凍
真空解凍法的主要優點是解凍過程均勻和沒有乾耗。厚度0.09m,重量31kg的牛肉,利用真空解凍裝置只需60min .

E. 食品凍結曲線分哪幾個階段各階段有何特點

半導體放電管的主要參數：
VT：通態壓降
VDRM：斷態電壓
VS：轉折電壓
IDRM：斷態電壓下流過的最大泄漏電流
IH：維持電流
IS：最大轉換電流

當外加電壓低於VDRM時，漏電流很小，處於斷開狀態。不影響被保護組件的正常工作。當外加電壓大於VS時，半導體放電管很快進入導通狀態，壓降很小，起到了保護作用。外加電壓恢復正常後，電流很快就降到低於維持電流IH，放電管自然恢復，回到阻斷狀態。
該器件的優點是導通電壓小，幾乎無熱耗，可重復使用，能承受較大的沖擊電流，響應快，使用安全、可靠，其性能優於其它瞬間過壓保護元器件。

F. 求一篇關於冷凍乾燥技術的綜述

真空冷凍乾燥技術的現狀及發展趨勢

1 引言

近幾年來, 真空冷凍乾燥技術發展非常迅速, 國內尤為突出。十年前, 國內生產凍干設備的工廠只有3 家,現在已近30 家。凍干產品由生物製品到葯品,再發展到出口凍干食品。生產凍干食品的廠家從無到有,目前已有幾十家。凍干理論研究也活躍起來,有十幾所高等院校和科研機關在研究凍干過程的傳熱傳質,發表論文數十篇,出版了5 本專著。可以肯定地說,凍干設備、工藝和理論研究已經取得了可喜的成果,但也存在著不足。

2 凍干設備的現狀及發展趨勢

醫葯用凍干機已經基本成熟, 國內也制定了相應技術標准。有關廠家生產的醫葯用凍干機,已能代替進口設備。其壓蓋、清洗、消毒滅菌等功能齊全,產品質量和自動化程度較高,只是水分在線測量儀和個別電器元件等尚需進口。食品凍干機發展較快,生產廠家較多,質量、性能、規格型號各不相同。前幾年多從國外引進,近幾年已經基本國產化了。

目前,國產食品凍干機還都是非標准化產品。大部分生產廠家走的是仿製道路。有的廠家在採用國外先進技術的同時, 並且進行了很大的改進。如: 加熱板內採用了特殊導流裝置, 使板內流體的流量均勻, 保證了加熱的均勻和穩定; 捕水器在工作中可實現交替捕水和融冰, 捕水器盤管內氨液製冷方式由傳統的氨液相變製冷改為氨液無相變製冷, 使捕水器盤管內溫度均勻, 結霜性能良好。除仿製之外, 國內自己的研製能力也在提高, 有的單位已經脫離了仿製國外機型, 抽氣系統採用低架式水蒸汽噴射泵抽水蒸氣, 省去了捕水器和製冷系統, 使設備價格有所降低。設計採用地車式裝卸料, 地車採用萬向膠輪支撐運輸裝卸料盤的料車進出凍干箱。它與我國台灣產地車運送料盤不同,與丹麥ATLAS 公司等引進的設備採用上吊車的結構也有區別, 是兩者優點的結合, 既省去了車間鋪吊軌、影響美觀、進出凍干室需搬道叉的麻煩,又克服了地車送料盤裝卸料時間長、傳導加熱溫度不均勻等缺點。這種設備結構簡單,製造容易,使用方便。

食品凍干機還存在著許多不足, 無論是國產還是引進設備其共同的缺點是價格貴, 耗能高,收回投資慢。因此,降低成本,減少能耗是食品凍干機今後的主攻方向。除此之外,國產凍干機還存在一些不足之處：

(1) 擱板溫度不均勻,造成凍干產品含水率不均勻,產品合格率受影響。造成溫度不均勻的原因各不相同。有的是擱板結構和材料質量不好;有的是加熱流體分流或流程有缺欠; 有的是捕水器在乾燥箱內絕熱不好。

(2) 乾燥速率低, 乾燥箱內各點乾燥快慢不一致,反映在產品上仍然是合格率受影響。其原因除擱板溫度不均勻外,還與真空系統配置得不合理有關。主要體現在捕水器配置得不合理;水蒸汽噴射泵性能不穩定;抽氣口位置不合理等。

(3) 無法判斷乾燥何時結束,這是重要缺欠,因為它可能造成產品含水率高而不合格,也可能造成乾燥時間過長而浪費能源。

(4) 捕水器效率低。主要體現在捕水器面積大而捕水量小,有部分無效面積,其根本原因是捕水器設計不合理。

(5) 真空度不穩定。除操作原因外,可能是真空系統設計不合理。對於水蒸汽噴射泵而言,可能出現的問題是蒸汽鍋爐壓力不穩定。

食品用凍干機的研究方向和發展趨勢應該是:

(1) 改進結構,優化設計,降低成本,減少能耗。國外有些凍干機不採用不銹鋼製造, 而採用低碳鋼塗覆食品用可烘乾樹脂, 塗層厚度為0. 12～0. 20 mm ,在室溫下就會發出紅外線。擱板表面塗高性能遠紅外發射材料,增強其輻射能力, 料盤表面處理, 增強其吸熱能力。料盤在兩塊輻射擱板之間有一最佳位置, 而不是取中間位置,因此應優化設計。捕水器的結構、尺寸、結霜特性的優化,更有實際意義,因為它的造價目前幾乎相當於凍干箱的造價, 運轉功耗較大。對於凍干機而言, 加熱系統只是補充升華熱,功率消耗本不應太高,但現有設備並不盡如人意,應該通過結構優化,降低能耗。

(2) 保證質量, 提高性能。有的廠家生產的凍干機從安裝好之後, 一直不能投入正常生產; 有的凍干機雖然能生產,但能耗太高,生產的產品越多,賠錢越多; 還有的元器件不斷出現故障,影響正常生產。因此,今後生產的凍干機質量必須保證,可靠性要好。提高性能是指除加熱速率、抽氣速率、溫度均勻性、真空度穩定性之外,增強設備新的功能。例如增加凍干結束的判斷功能,最簡單的辦法是稱重法。目前已經有人試驗,但都不太成功。原因是沒有離開天平和地秤的模式,致使小設備安裝困難,大設備笨重而不穩定。應該發展重量感測器,用很小的一次元件給出重量隨時間的變化。

(3) 開發連續式凍干設備, 當前生產的凍干機都是間歇式產品, 隨著工業技術的發展,人民生活水平的提高,消費量會增大,因此發展連續凍干設備,增加凍干產品的產量是必然趨勢。

3 凍干工藝的現狀及發展趨勢

目前,研究凍干工藝的人員比研究凍干設備的人員要多,研究食品凍干工藝的人員比研究醫葯凍干工藝的人員要多。被研究的凍干食品品種也越來越多。僅就本校已研究過的凍干品種有:

(1) 中草葯類:人參、冬蟲夏草、山葯。

(2) 水果類:桃、梨、蘋果、香蕉、草莓。

(3) 蔬菜類:蔥、菠菜、洋蔥、胡蘿卜。

(4) 肉類:牛肉、牛肝、雞肝。

(5) 水產類:蝦、海帶、海參、扇貝。

(6)其它類:蜂蜜、幼竹鮮汁、紫草紅色素、「勿忘我」鮮花等。

本校研究的凍干工藝都沒有進行優化研究, 不能算是最佳工藝, 從實驗室走入生產車間還應該進一步優化, 使其適合於產業化、快速、節能的要求。有的單位對幾種食品的凍干工藝研究得比較出色,其中比較有代表性的食品是蘑菇、大蒜粉、蘆筍、速溶咖啡、速溶茶等,並給出了脫水大蒜和脫水洋蔥的技術要求,這是凍干食品走向成熟的標志。

西葯、血液製品和生物製品的凍干工藝比較難,工藝成熟與否關系重大,產品質量直接關繫到人的生命安全。所以研究人員比較少,研究成果有一定時間的保密性。西葯凍乾的關鍵問題是避免染菌,一但染菌就會造成重大事故。生物製品則要求更加嚴格,除避免染菌外還要防止菌種變異,保持活菌活毒的活性。在凍干過程中要加入添加劑和保護劑,這是技術水平很高的工作, 國內外有不同的凍干保護劑, 我國六大生物製品研究所之間也各有妙方。

生物體的凍干工藝已經提到了日程上,本校將灰鼠皮膚去毛凍干後在沈陽葯科大學做葯理實驗證明了與新鮮皮膚的葯理作用相同, 復水後在生物顯微鏡下做組織觀察, 與鮮皮細胞組織基本相同。現正在國家自然科學基金的資助下,與中國醫科大學合作開展家兔角膜的凍干實驗研究。

4 凍干理論的研究現狀及發展趨勢

真空冷凍乾燥技術的理論研究可概括為低壓低溫傳熱傳質的理論研究,非穩態流場的理論研究和熱物性參數與其測量方法研究三大部分。其中低壓低溫傳熱傳質的理論研究進行得比較早,效果比較明顯,目前公認的凍干模型可歸納成三種:

一種是1976 年Sandall 等提出的冰界面均勻後移的穩態模型(URIF) ;

另一種是1968 年Dryer [6 ]等提出的准穩態模型;

第三種是1979 年Litchield 等提出的吸附- 升華模型。

這幾種模型都可以描述凍干過程,但又都存在著不足,描述傳熱過程比較准確,描述傳質過程誤差較大。主要問題是在傳質過程中要發生固- 汽相變,水蒸氣在多孔的通道中傳遞,通道長度要隨時間不同而變化,是非穩態過程。多孔通道的結構尺寸還與預凍速度、被凍干物料的物質結構等有關。從近幾年的研究報道中還沒有見到有新的突破。凍干過程傳熱傳質的理論研究重點是研究發生在被凍干物料內部的過程。非穩態流場的理論研究,重點是研究物料之外、凍干機之內的低壓低溫空間環境。描述該空間環境的參數有溫度、壓力、濕度等,這些參數形成的溫度場、壓力場、濕度分布等都是隨時間變化的非穩態流場,這些非穩態流場的模擬方法至今還是個難題。凍干機捕水器中的非穩態流場中又增加了一個汽- 固相變的問題,使研究更加復雜化。因此,近幾年雖然有人研究並發表了論文,但都沒有形成有效的理論,仍然是值得深入研究的課題之一。無論是傳熱傳質理論研究還是非穩態流場理論研究,都需要一些熱物性參數,例如被凍干物料的密度、導熱系數、傳質系數、水分含量等。由於被凍干物料是各種各樣的,無法查找這些數據,需要自己測量。測量時採用什麼方法、什麼儀表、什麼原理等都是研究的課題。還有一類熱物性參數測量更是比較困難,這就是在低溫低壓下濕空氣和霜層的特性參數。例如,在真空條件下霜層的密度、厚度、導熱系數等都隨時間、溫度、壓力而變化,研究工作相當困難,進展緩慢。

5 結束語

從上述分析可見,凍干技術發展很快,存在問題也不少。邁向21 世紀的凍干技術,除了在設備、工藝和理論方面開展更新、更好、更深入地研究之外,還有待於開拓市場。目前凍干產品銷售情況不景氣, 除國際市場受東南亞經濟危機的影響外, 也受凍干產品質量和品種的制約。國內市場受凍干產品的價格限制,也受新鮮果蔬生產和保鮮技術的沖擊。開拓市場的方向應該是上品種、重質量、降價格、面向國外。凍干技術還需開發新的應用領域,生命科學、材料科學等都是凍干技術的交叉學科,是很有發展前途的領域,應該作為開發應用新領域的首選范圍。 http://china.pharme.cn/Info/55318/Index.shtml

G. 什麼叫凍結點食品的凍結率是如何計算出來的

食物的凍結點就是指食物中的水分從液體狀態，隨溫度降低，水分子內活性降低變為固體容狀態的溫度點。

正常水的凍結點是0攝氏度，但如果水中溶解有無機鹽，或者溶解有糖，味精等有機物，水的凍結點會變的更低，有可能在零下2-3度甚至更低才能凍結。而食物中大都含有無機鹽，糖或者其他有機酸等影響凍結的成分，使得食品的凍結點改變。

但是不同食品因為含有不同的成分，沒有相應的凍結率可算。只有單純的鹽水或者糖水等，才有隨濃度變化的有規律的溫度凍結曲線。

H. 凍結過程中食品溫度的分布特點

凍結過程中食品溫度的分布特點：一般食品溫度越低質量變化越緩慢，質量變化是由酶、微生物及氧化作用等引起，它們都隨溫度降低而作用受弱。此外因蒸發而引起的乾耗速度亦隨溫度降低而變弱。防止微生物繁殖的臨界溫度是－12℃，但在此溫度下酶及非酶作用以及物理變化都還不能有效地抑制。所以必須採用更低的溫度，實際使用時的推薦溫度是—18℃。在也這樣低的溫度下食品內含有的水分必定要結冰，冰晶危害。

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I. 為什麼市面上賣的純凈水會結冰

你的說法有漏洞。
1、雖然純凈水屬於軟水，但不代表它是純凈物。即便化學書上回說實驗室的蒸餾水答是純凈物，但是當水流過你的容器壁時，會帶走一部分容器壁。此時你的水已經不是純凈物了。
2、你裝純凈水的容器（瓶子）可以算是凝結核。
3、如果純凈水你已經打開過了，那麼空氣中的塵埃就可以算作凝結核；如果你直接冷凍，你的瓶子如果質量不好可能會炸裂或崩開，水也可能會接觸空氣。
4、瓶壁也會掉落微粒，可以算作凝結核。
綜上所述，市面上賣的純凈水結冰是正常現象，結冰點與0攝氏度(≈+273.15K)相差不大。

J. 簡述食品凍結曲線的三個階段及其在實際中的應用意義

初階段
初階段 ，即從初溫到冰點，這時放出的是顯熱，此熱量與全部放出的熱量比較，其值較小，故降溫快，曲線較陡。

中階段
此時食品大部分水結成冰。由於冰的潛熱大於顯熱約50~60倍。整個凍結過程中絕大部分熱量在此階段放出。降溫慢，曲線平坦。

終階段
從成冰到終溫，此時放出的熱量一部分是冰的降溫，一部分是餘下的水繼續結冰。冰的比熱容比水小。照理曲線更陡，但因還有殘留的水結冰，其放出的熱量大於水和冰的比熱容，所以曲線不及初階段那樣陡。