每次走進超市的冷凍食品區(qū)，都會為其豐富的商品種類所驚嘆。早在公元前500年，古埃及人就明白嚴寒能夠更好地保存食物。在19世紀中后期，幾種冷凍技術(shù)得到了發(fā)展，包括使用氨作為制冷劑。然而，1923年Clarence Birdseye和他的實驗室的工作才真正標志著商業(yè)冷凍的開始。Birdseye以及其他科學家和加工者意識到，冷凍食品的質(zhì)量取決于多個因素，包括但不限于產(chǎn)品的正確選擇、原材料的處理、食品的冷凍前準備、冷凍過程以及產(chǎn)品的儲存和分銷。

冷凍的關(guān)鍵步驟

這些因素不僅確保冷凍食品的高質(zhì)量和滿足消費者需求，還能保證食品安全。多年來，食品行業(yè)一直致力于理解優(yōu)化各種不同產(chǎn)品的冷凍過程，以冷凍草莓和青豆為例，關(guān)鍵在于盡可能快地收獲產(chǎn)品并將其運送到冷凍設(shè)施。草莓非常嬌嫩，因此必須手工采摘，而青豆則通常通過機械采收。多年前，食品科學家Fergus Clydesdale觀察到，他的團隊不得不使用冷凍蔬菜進行一個關(guān)于維生素的項目，因為非當季的產(chǎn)品無法保持目標維生素的含量。這說明從收獲到冷凍的時間非常短，冷凍能鎖住關(guān)鍵的營養(yǎng)成分。

在冷凍過程開始前需要進行一些準備工作。對于嬌嫩的草莓，必須去除莖部或果帽。水果在冷凍前需要清洗，并可能切片。青豆等蔬菜則在罐中清洗、修剪或剪掉兩端后，輸送到焯燙機進行處理。

在冷凍青豆或菠菜等蔬菜之前進行焯燙極其重要。焯燙能鈍化分解農(nóng)產(chǎn)品的酶，提升質(zhì)量和保質(zhì)期，穩(wěn)定顏色并減少體積。體積減少在處理綠葉蔬菜時尤為重要。焯燙后的青豆會被傳送到冷卻槽中冷卻，然后進入冷凍機。焯燙也是一種有效的食品安全措施，因為在適當?shù)臅r間和溫度參數(shù)下，產(chǎn)品會獲得到足夠的熱量，從而起到殺滅病原體的作用。

冷凍過程本身相對簡單。它利用低溫從產(chǎn)品中去除潛熱，將產(chǎn)品中的水轉(zhuǎn)化為冰。冷凍速度對最終產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要。快速冷凍形成非常小的冰晶，而緩慢冷凍則會產(chǎn)生較大的冰晶。單個快速冷凍（IQF）系統(tǒng)可以在幾分鐘內(nèi)將食品溫度從常溫降低到-29°C或-40°C。緩慢冷凍形成的較大冰晶往往會影響食物的微觀結(jié)構(gòu)，這在解凍時尤為明顯，表現(xiàn)為組織變軟，并伴隨水分、風味、香氣、顏色和質(zhì)地的流失。冷凍將細胞中的水轉(zhuǎn)化為冰，從而使水不再參與酶反應，更重要的是，抑制微生物的生長。在冷凍狀態(tài)下，水對微生物不可用。然而冷凍不能被視為殺滅病原體的步驟，因為它對病原體并非致命。

冷凍機類型

食品加工商有多種冷凍機可供選擇,冷凍速度對產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。

1、批量冷凍機：

這是操作最簡單、成本最低的系統(tǒng)。批量冷凍機有兩種類型：冷藏室和固定隧道。前者是一間冷藏室，操作人員將要冷凍的包裝產(chǎn)品放入其中，但這在當今行業(yè)不常使用。固定隧道則是一個隔熱封閉的空間，內(nèi)部有制冷線圈和風扇，將冷空氣循環(huán)到產(chǎn)品上。待冷凍的產(chǎn)品被裝在紙箱中或平鋪在托盤和架子上通過隧道運輸。批量冷凍機的優(yōu)點是易于建造，能夠處理多種產(chǎn)品。然而，它們對勞動力需求大，占用大量地面空間，散熱性能差，可能導致冷凍速度慢，從而影響產(chǎn)品的整體質(zhì)量，此外，清潔工作也比較困難且昂貴。

2、直列式冷凍機：

直列式冷凍機有幾種類型，包括推送隧道冷凍機或推車冷凍機。它們類似于批量冷凍機，不同之處在于其通過液壓驅(qū)動的機械裝置沿軌道通過冷凍機。另一種系統(tǒng)是接觸板冷凍機，產(chǎn)品被壓縮在兩塊金屬板之間，金屬板通過內(nèi)部循環(huán)的制冷劑冷卻。將冷板壓在食品包裝上可以實現(xiàn)良好的熱傳遞，通常冷凍時間較短。當冷凍后的液體從冷凍機中出來時，它會被打碎或切割成單獨的小塊，并包裝成單個快速冷凍產(chǎn)品。這是生產(chǎn)凍干咖啡的第一步。

3、流化床冷凍機：

水果、蔬菜、切丁肉類和蝦等產(chǎn)品可以通過流化床冷凍機進行冷凍。產(chǎn)品通過一個冷空氣床，冷空氣完全包裹住這些物品。流化床冷凍機可以減少產(chǎn)品粘連，防止結(jié)塊，并能快速冷凍食品。它們的冷凍能力也非常出色，通常每小時可以處理2,000到20,000磅的產(chǎn)品。

4、直帶和螺旋冷凍機：

直帶冷凍機利用受控的垂直氣流穿過網(wǎng)帶和產(chǎn)品層，與被處理的產(chǎn)品接觸。空氣使產(chǎn)品懸浮或流化。直帶冷凍機用于處理法式炸薯條、豌豆等產(chǎn)品。螺旋冷凍機則有一個由中心滾筒驅(qū)動的螺旋軌道系統(tǒng)。這些系統(tǒng)占地面積較小，并且可以根據(jù)不同的生產(chǎn)能力進行設(shè)計。

5、低溫冷凍機：

這些系統(tǒng)使用液氮或二氧化碳，氣體被噴入冷凍區(qū)，通過風扇分布，或直接以雪的形式噴灑到產(chǎn)品上。也可以采用液氮浸泡的方式。低溫氣體能夠快速冷凍產(chǎn)品，確保產(chǎn)品質(zhì)量。低溫冷凍在食品行業(yè)中通常用于冷凍易碎的產(chǎn)品。

冷凍與食品安全

冷凍食品無法支持病原體或腐敗微生物的生長，但它們可能仍含有潛在的病原體，因為這些病原體可以在冷凍食品中存活。冷凍操作和冷凍食品中一個主要關(guān)注的病原體是李斯特菌。在一項最新研究中，研究人員在準備加工的蔬菜中發(fā)現(xiàn)了李斯特菌屬和李斯特菌，這表明這些微生物可能會經(jīng)常被帶入加工設(shè)施。

沙門氏菌偶爾也會在冷凍食品中出現(xiàn)。例如冷凍面包屑雞肉產(chǎn)品曾引發(fā)沙門氏菌爆發(fā)。這里有兩個挑戰(zhàn)：首先，雞肉是生的；其次，這些產(chǎn)品外觀已經(jīng)呈現(xiàn)為烤熟的樣子。消費者直接從冷凍狀態(tài)準備這些產(chǎn)品，這增加了產(chǎn)品無法達到足以殺死沙門氏菌的內(nèi)部溫度的風險。盡管產(chǎn)品上有烹飪說明，但爆發(fā)事件仍在持續(xù)。美國農(nóng)業(yè)部食品安全檢驗局最近制定了一項政策，明確當沙門氏菌污染超過特定閾值（1 CFU/g或更高）時，該病原體將被視為此類產(chǎn)品中的摻雜物。

沙門氏菌爆發(fā)也曾被歸因于冷凍食品。這些爆發(fā)中的產(chǎn)品在加工過程中受到污染。如果這些食品在家中被正確烹飪，或許問題就不會存在。這也是為什么冷凍晚餐、肉餅和其他產(chǎn)品的包裝上都有非常詳細的烹飪說明。

減少食物浪費

除了已提到的營養(yǎng)、便利和經(jīng)濟性好處，冷凍食品還能讓消費者防止食物浪費，進一步延長食品的使用期。隨著氣候變化和食品系統(tǒng)可持續(xù)性日益受到關(guān)注，越來越多的數(shù)據(jù)和研究表明，消費者在減少家庭食物浪費方面扮演著重要角色。一項近期調(diào)查顯示，87%的家庭報告上一周浪費了可食用的食物。此外，86%的家庭認為美國人應采取更多措施減少食物浪費。毫無疑問，無論是家庭冷凍食品還是商業(yè)冷凍食品，都提供了一種固有的解決方案來推動這一改變——這也是向Birdseye先生以及他在一個多世紀前開發(fā)的工業(yè)食品冷凍技術(shù)致敬的另一個理由。

Reference:

https://www.ift.org/news-and-publications/food-technology-magazine/issues/2024/september/columns/processing-100-years-of-freezing

作者簡介：

Seattle，美國食品工程碩士，Certified Food Scientist, 海外食品行業(yè)從業(yè)6年，曾供職于美國知名嬰幼兒食品企業(yè)，現(xiàn)今從事食品包裝研發(fā)工作。