一种金鲳鱼的节能速冻方法
阅读说明：本技术 一种金鲳鱼的节能速冻方法 (Energy-saving quick-freezing method for golden pomfret ) 是由 刘书成 杨作苗 孙钦秀 周结倩 魏帅 夏秋瑜 郑欧阳 于 2021-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种金鲳鱼的节能速冻方法。该方法是将金鲳鱼放入腔体温度为A的液氮速冻机内,当鱼体中心温度达到-6～-4℃时,关闭液氮速冻机；待液氮速冻机的腔体温度升至B时,启动液氮速冻机,当鱼体中心温度达到-19～-17℃时,关闭液氮速冻机；最后将金鲳鱼取出在-19～-17℃下贮藏；其中,所述A为-105～-85℃,所述B为-95～-65℃,且A≤B。本发明的金鲳鱼速冻方法不仅减少了液氮的消耗量,实现了节能,还减少了金鲳鱼肌肉的硬度损失和蒸煮损失,有效保证了金鲳鱼的品质,延长了金鲳鱼的货架期。(The invention provides an energy-saving quick-freezing method for golden pomfret. Putting golden pomfret into a liquid nitrogen quick freezing machine with the cavity temperature of A, and closing the liquid nitrogen quick freezing machine when the central temperature of the pomfret reaches-6 to-4 ℃; when the temperature of the cavity of the liquid nitrogen instant freezer rises to B, starting the liquid nitrogen instant freezer, and closing the liquid nitrogen instant freezer when the central temperature of the fish body reaches-19 to-17 ℃; finally, taking out golden pomfret and storing at the temperature of-19 to-17 ℃; wherein A is-105 to-85 ℃, B is-95 to-65 ℃, and A is not more than B. The method for quickly freezing golden pomfret reduces the consumption of liquid nitrogen, realizes energy conservation, reduces the hardness loss and the cooking loss of golden pomfret muscles, effectively ensures the quality of golden pomfret, and prolongs the shelf life of golden pomfret.)
技术领域
本发明属于金鲳鱼贮藏
技术领域
。更具体地，涉及一种金鲳鱼的节能速冻方法。背景技术
金鲳鱼，学名卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)，属硬骨鱼纲、鲈形目、鯵科、鲳鲹属，是我国南方沿海重要的海产经济鱼类之一。金鲳鱼鱼肉细嫩、味道鲜美、营养价值高、无肌间小刺，深受消费者喜爱。随着金鲳鱼的养殖规模和产量越来越大，供大于求，采用适当的速冻方法以延长货架期就显得至关重要，而目前市场上主要以鲜活和冰鲜的形式售卖，导致金鲳鱼大量腐败变质，尤其到金鲳鱼产量高峰期时，若加工处理不及时，就会造成大量的资源浪费。
目前，巩涛硕等公开了平板冻结、螺旋式冻结、超低温冻结与冰柜冻结等四种对金鲳鱼进行冷冻的方法(巩涛硕,蓝蔚青,王蒙,谢晶.不同冻结方式对金鲳鱼水分、组织结构与品质变化的影响[J].食品科学,2019,40(23):213-219.)，但这些方法对金鲳鱼的蒸煮损失率均在16％以上，存在一定程度上的资源浪费，因此，寻找一种能有效保持金鲳鱼品质、减少蒸煮损失的方法，对于金鲳鱼的贮藏具有相当的必要性。
发明内容
本发明针对上述现有金鲳鱼冷冻方法的缺陷和不足，旨在提供一种金鲳鱼的节能速冻方法，以降低金鲳鱼肌肉的蒸煮损失率，从而保证金鲳鱼的品质。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种金鲳鱼的速冻方法，包括以下步骤：
S1.将金鲳鱼放入腔体温度为A的液氮速冻机内，当鱼体中心温度达到-6～-4℃时，关闭液氮速冻机；
S2.待液氮速冻机的腔体温度升至B时，启动液氮速冻机，当鱼体中心温度达到-19～-17℃时，关闭液氮速冻机；
S3.将金鲳鱼取出在-19～-17℃下贮藏；
其中，所述A为-105～-85℃，所述B为-95～-65℃，且A≤B。
本发明从节能和金鲳鱼品质两个方面出发，对金鲳鱼的速冻方法进行针对性研究，将单段式液氮速冻的速冻方法创造性地转变成二段式的液氮速冻，通过对冷冻温度等参数的特定控制和对液氮的充分利用，不仅减少了液氮的消耗量，实现了节能，还有利于在金鲳鱼体内快速产生大量均匀小冰晶，减少对鱼肉组织的破坏，降低金鲳鱼冷冻过程中的硬度损失和蒸煮损失，有效保证了金鲳鱼的品质，延长了金鲳鱼的货架期。
液氮速冻具有传热系数大、冻结速度快、干耗少、能耗低、品质好等优点，其通过低温液氮汽化和后续降温的过程，吸收了大量的显热和潜热，致使金鲳鱼肌肉部分玻璃化冻结，减少了冰晶对肌肉细胞的破坏。
步骤S1为金鲳鱼温度的第一阶段(相变阶段)，当关闭液氮速冻机时，速冻剩余的冷量将被充分利用于辅助完成金鲳鱼第二阶段(深冷过程)的冷冻，即腔体温度从A升到B的期间，相变阶段剩余的冷量将继续对金鲳鱼进行冷冻，从而减少了液氮的消耗量，实现了节能。
最优选地，所述A为-95℃。
进一步优选地，所述B为-75～-65℃。
最优选地，步骤S1所述鱼体中心温度为-5℃。
最优选地，步骤S2所述鱼体中心温度为-18℃。
最优选地，步骤S3所述贮藏的温度为-18℃。
优选地，所述液氮速冻机包括喷淋式液氮速冻机、冷气循环式液氮速冻机、浸渍式液氮速冻机。
进一步优选地，所述液氮速冻机为喷淋式液氮速冻机。
液氮速冻一般可以分为冷气循环冻结、浸渍冻结、喷淋冻结三种，其中喷淋冻结是将液氮经喷嘴喷射出雾状品，与冻结对象直接接触实现冻结，液氮气化后能对食品进行预冷，提高冻结效率，因此，喷淋冻结享有“魔法冻结”的美誉，且应用甚广。
更优选地，所述喷淋式液氮速冻机包括大型柜式喷淋液氮速冻机、大型隧道式液氮速冻机、小型柜式喷淋液氮速冻机。
优选地，所述鱼体中心温度为鱼体几何中心处的温度。
作为一种优选地实施方式，金鲳鱼的速冻方法步骤如下：
S1.将金鲳鱼放入腔体温度为-95℃的喷淋式液氮速冻机内，当鱼体中心温度达到-5℃时，关闭喷淋式液氮速冻机；
S2.当所述喷淋式液氮速冻机的腔体温度升至-75～-65℃时，启动喷淋式液氮速冻机，当鱼体中心温度达到-18℃时，关闭喷淋式液氮速冻机；
S3.将金鲳鱼取出在-18℃下贮藏。
本发明具有以下有益效果：
本发明从节能和金鲳鱼品质两个方面出发，对金鲳鱼的速冻方法进行针对性研究，将单段式液氮速冻的速冻方法创造性地转变成二段式的液氮速冻，通过对冷冻温度等参数的特定控制和对液氮的充分利用，不仅减少了液氮的消耗量，实现了节能，还减少了金鲳鱼肌肉的硬度损失和蒸煮损失，有效保证了金鲳鱼的品质，延长了金鲳鱼的货架期。
附图说明
图1是空气冷冻组的冷冻曲线。
图2是单段式液氮速冻组的冷冻曲线。
图3是单段式液氮速冻组对金鲳鱼肌肉蒸煮损失率影响的结果。
图4是单段式液氮速冻组对金鲳鱼肌肉硬度影响的结果。
图5是二段式液氮速冻组的冷冻曲线。
图6是二段式液氮速冻组的液氮消耗量结果。
图7是二段式液氮速冻组对金鲳鱼肌肉蒸煮损失率影响的结果。
图8是二段式液氮速冻组对金鲳鱼肌肉硬度影响的结果。
其中，Fresh表示新鲜组，即在4℃冰箱平衡温度24h后未经任何冷冻处理即进行实验的组别；RF表示空气冷冻；LNF表示液氮速冻；
-35℃RF表示在-35℃下的空气冷冻组；
-35℃LNF组表示在-35℃下进行冷冻的单段式液氮速冻组；-55℃LNF组表示在-55℃下进行冷冻的单段式液氮速冻组；-75℃LNF组表示在-75℃下进行冷冻的单段式液氮速冻组；-85℃LNF组表示在-85℃下进行冷冻的单段式液氮速冻组；-95℃LNF组表示在-95℃下进行冷冻的单段式液氮速冻组；-105℃LNF组表示在-105℃下进行冷冻的单段式液氮速冻组；-115℃LNF组表示在-115℃下进行冷冻的单段式液氮速冻组；
-95℃/-35℃LNF组表示第一阶段温度为-95℃、第二阶段温度为-35℃的二段式液氮速冻组；-95℃/-55℃LNF组表示第一阶段温度为-95℃、第二阶段温度为-55℃的二段式液氮速冻组；-95℃/-65℃LNF组表示第一阶段温度为-95℃、第二阶段温度为-65℃的二段式液氮速冻组；-95℃/-75℃LNF组表示第一阶段温度为-95℃、第二阶段温度为-75℃的二段式液氮速冻组；-95℃/-85℃LNF组表示第一阶段温度为-95℃、第二阶段温度为-85℃的二段式液氮速冻组。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
(1)实验材料
鲜活的金鲳鱼(500±50g)购于湛江市东风水产品批发市场，一小时内送到实验室，冰温致死，清水洗净并擦干，称重装袋后于4℃冰箱平衡温度24h备用。
(2)实验仪器
DJL-QF60柜式液氮速冻机购自深圳市德捷力冷冻科技有限公司；TA.XT plusC质构仪购自英国Stable Micro System公司。
实施例1单段式液氮速冻处理金鲳鱼
(1)空气冷冻处理：
S1.将金鲳鱼放入-35℃冰箱冷冻，将无纸记录仪的探头插入鱼体几何中心，同时插入U盘，实时记录时间和温度变化，每隔两秒记录一次数据变化；待鱼体中心温度达到-18℃后，冷冻结束，拔出U盘，将数据导入origin软件绘制-35℃空气冷冻的冷冻曲线，如图1所示；
S2.将冻好的金鲳鱼快速转移至-18℃贮藏24h后，再将其放入4℃冰箱进行解冻，直至鱼体中心温度到4℃时，取其背部两边的肌肉(长*宽*厚8cm*3cm*1cm)用于后续测定指标。
(2)单段式液氮速冻处理：
S1.将金鲳鱼分别放入腔体温度为-35℃、-55℃、-75℃、-85℃、-95℃、-105℃、-115℃的液氮速冻机腔体内的托盘上，将无纸记录仪的探头插入鱼体几何中心，同时插入U盘，实时记录时间和温度变化，每隔两秒记录一次数据变化；待鱼体中心温度达到-18℃后，冷冻结束，拔出U盘，将数据导入origin软件绘制单段式液氮速冻的冷冻曲线，如图2所示；
S2.将冻好的金鲳鱼快速转移至-18℃贮藏24h后，再将其放入4℃冰箱进行解冻，直至鱼体中心温度到4℃时，取其背部两边的肌肉(长*宽*厚8cm*3cm*1cm)用于后续测定指标。
结合图1和2可以看出，单段式液氮速冻处理组的时间均显著短于空气冷冻处理组，表明液氮速冻的冷冻速度显著快于空气冷冻。
实施例2单段式液氮速冻处理组蒸煮损失率和硬度的测定
(1)蒸煮损失率的测定
分别将实施例1两组解冻后的样品(长*宽*厚8cm*3cm*1cm的两块背部肌肉之一)称重(W1)后，在85℃的水浴中加热，直到样品的中心温度达到75℃，再用滤纸将样品表面的水分吸干，准确称量样品的质量，记为W2，并按公式【蒸煮损失率(％)＝(W1-W2)/W1*100％】计算蒸煮损失率，得到图3。
从图3可以看出，新鲜组的蒸煮损失率最低，约为10％；空气冷冻组的蒸煮损失率最高，为19.18％；-95℃LNF组(在-95℃下进行冷冻的单段式液氮速冻组)为10.48％，与新鲜组相比无显著性差异；-85℃LNF组(在-85℃下进行冷冻的单段式液氮速冻组)和-105℃LNF组(在-105℃下进行冷冻的单段式液氮速冻组)的蒸煮损失率均显著低于剩余组(在-35℃、-55℃、-75℃、-115℃下进行冷冻的单段式液氮速冻组)。
表明在-105～-85℃的温度下进行液氮速冻，对金鲳鱼肌肉的蒸煮损失较小，接近新鲜状态，尤其-95℃下效果最佳。这是因为-105～-85℃液氮速冻的冷冻速度快，生成细小均匀的冰晶，对肌肉破坏小，因此蒸煮损失较少；而空气冷冻的冷冻速度较慢，易生成大冰晶，大冰晶通过挤压肌肉细胞造成其不可逆损伤，导致肌肉的持水力弱，在蒸煮过程中更容易流失水和营养物质，因而造成蒸煮损失严重；此外，-115℃LNF组(在-115℃下进行冷冻的单段式液氮速冻组)的蒸煮损失率比-95℃LNF组高，可能是因为液氮温度过低，导致鱼肉部分低温断裂，从而增加蒸煮损失。
(2)硬度的测定
采用质构仪的TPA测定模式，测试探头采用P10进行测试，探头在3cm*3cm*1cm的鱼肉(从实施例1两组的另一块长*宽*厚8cm*3cm*1cm的背部肌肉裁剪得到)上测定，测前速率1mm/s，测试速率1mm/s，测后速率5mm/s，压缩形变量50％，测定结果如图4所示。
从图4可知，新鲜组的硬度值最大，为2627.63g；空气冷冻组的最小，为1256.79g；-95℃LNF组为2104.33g，显著高于剩余组(在-35℃、-55℃、-75℃、-85℃、-105℃、-115℃下进行冷冻的单段式液氮速冻组)；剩余组的硬度值相互之间无显著差异，且均显著高于空气冷冻组。
表明在-115～-35℃的温度下进行液氮速冻，有利于保持金鲳鱼肌肉的硬度，尤其-95℃下效果最佳。这是因为-115～-35℃液氮速冻的冷冻速度快，生成细小均匀的冰晶，对肌肉破坏小，因此可抑制肌肉硬度值的下降；而空气冷冻的冷冻速度较慢，易生成大冰晶，大冰晶通过挤压肌肉细胞造成其不可逆损伤，导致肌肉的持水力弱，因而造成肌肉中的硬度值下降。
综合图3和图4可知，在-105～-85℃的温度下进行液氮速冻，对金鲳鱼肌肉的蒸煮损失和硬度损失均较少，因此，本发明选择-105～-85℃作为二段式液氮速冻处理第一阶段的温度，并以其最佳温度-95℃进行后续实验。
实施例3二段式液氮速冻处理金鲳鱼
S1.将金鲳鱼放入腔体温度为-95℃的液氮速冻机腔体内的托盘上，并快速将无纸记录仪的探头插入鱼体几何中心，同时插入U盘，实时记录时间和温度变化，每隔两秒记录一次数据变化，关上速冻机门，启动开始按钮，液氮开始喷淋鱼；当鱼体中心的温度达到-5℃时，立即关闭液氮速冻机，停止使用液氮；
S2.当液氮速冻机的腔体温度从-95℃分别升温至-35℃、-55℃、-65℃、-75℃、-85℃和-95℃时，再次启动液氮速冻机，继续喷淋液氮，直至鱼体中心温度达到-18℃时，关闭液氮速冻机，冷冻结束，拔出U盘，将数据导入origin软件绘制二段式液氮速冻的冷冻曲线，如图5所示；
S3.将冻好的金鲳鱼快速转移至-18℃贮藏24h后，再将其放入4℃冰箱进行解冻,直至鱼体中心温度到4℃时，取其背部两边的肌肉(长*宽*厚8cm*3cm*1cm)用于后续测定指标。
结合图1和图5可以看出，二段式液氮速冻处理组的时间均显著短于空气冷冻处理组，表明二段式液氮速冻的冷冻速度显著快于空气冷冻。
实施例4二段式液氮速冻处理组液氮消耗量的测定
采用称重法计算二段式液氮速冻处理组的液氮消耗量，即液氮速冻机的液氮罐下放置一个秤，液氮开始喷淋前，记录液氮起始质量m1；直至鱼体中心温度到-18℃时，记录液氮残余质量m2；并将金鲳鱼的初始质量记为m3，并按公式【液氮消耗量[kg(LN2)/kg(fish)]＝(m1-m2)/m3】计算液氮消耗量，得到图6。
从图6可以看出：
(1)-95℃LNF组的液氮消耗量最多，为3.38kg(LN2)/kg(fish)；
(2)-95℃/-35℃LNF组的液氮消耗量最少，仅1.66kg(LN2)/kg(fish)，比-95℃LNF组节约了1.72kg(LN2)/kg(fish)，节约了50.89％；
(3)-95℃/-55℃LNF组的液氮消耗量为2.05kg(LN2)/kg(fish)，比-95℃LNF组节约了1.33kg(LN2)/kg(fish)，节约了39.35％；
(4)-95℃/-65℃LNF组的液氮消耗量为2.33kg(LN2)/kg(fish)，比-95℃LNF组节约了1.05kg(LN2)/kg(fish)，节约了31.07％；
(5)-95℃/-75℃LNF组的液氮消耗量为2.44kg(LN2)/kg(fish)，比-95℃LNF组节约了0.94kg(LN2)/kg(fish)，节约了27.81％；
(6)-95℃/-85℃LNF组的液氮消耗量为2.87kg(LN2)/kg(fish)，比-95℃LNF组节约了0.51kg(LN2)/kg(fish)，节约了15.10％。
综上可知，二段式液氮速冻处理金鲳鱼更加节能，且第二段液氮速冻机的温度越高时，液氮消耗量越少，这是因为第一阶段剩余的液氮冷量在第二阶段冷冻中被不同程度地充分利用，从而减少了液氮的消耗量，实现了节能。
实施例5二段式液氮速冻处理组蒸煮损失率和硬度的测定
(1)蒸煮损失率的测定
将实施例3解冻后的样品(长*宽*厚8cm*3cm*1cm的两块背部肌肉之一)称重(W1)后，在85℃的水浴中加热，直到样品的中心温度达到75℃，再用滤纸将样品表面的水分吸干，准确称量样品的质量，记为W2，并按公式【蒸煮损失率(％)＝(W1-W2)/W1*100％】计算蒸煮损失率，并沿用实施例2空气冷冻组的蒸煮损失率数据，得到图7。
从图7可知，新鲜组的蒸煮损失率最低，为9.99％；空气冷冻组的蒸煮损失率最高，为19.18％；而-95℃/-65℃LNF组、-95℃/-75℃LNF组、-95℃/-85℃LNF组、-95℃LNF组的蒸煮损失率分别为11.24％、11.21％、10.60％、10.48％，显著低于剩余组(-95℃/-35℃LNF组、-95℃/-55℃LNF组)，且这四组相互之间没有显著性差异。表明将二段式液氮速冻处理第二阶段的温度设置为-95～-65℃，可有效降低金鲳鱼肌肉的蒸煮损失率。
(2)硬度的测定
采用质构仪的TPA测定模式，测试探头采用P10进行测试，探头在3cm*3cm*1cm的鱼肉(从实施例3另一块长*宽*厚8cm*3cm*1cm的背部肌肉裁剪得到)上测定，测前速率1mm/s，测试速率1mm/s，测后速率5mm/s，压缩形变量50％，并沿用实施例2空气冷冻组的硬度数据，测定结果如图8所示。
从图8可知，新鲜组的硬度值最大；空气冷冻组的硬度值最小，为1256.79g；-95℃LNF组的硬度值最大，为2104.33g，仅次于新鲜组，且与-95℃/-75℃LNF组(硬度值为1917.95g)、-95℃/-85℃LNF组(硬度值为2072.92g)均无显著性差异；-95℃/-65℃LNF组(硬度值为1832.11g)与-95℃/-75℃LNF组无显著性差异。表明将二段式液氮速冻处理第二阶段的温度设置为-95～-65℃，可有效保持金鲳鱼肌肉的硬度。
结合图6～8，综合从节能和金鲳鱼品质两个角度出发，-95～-65℃是二段式液氮速冻处理第二阶段温度的较优选择，且-75～-65℃最佳。
综上所述，本发明从节能和金鲳鱼品质两个方面出发，对金鲳鱼的速冻方法进行针对性研究，将单段式液氮速冻的速冻方法创造性地转变成二段式的液氮速冻，通过对温度等参数的特定控制和对液氮的充分利用，不仅减少了液氮的消耗量，实现了节能，还有利于在金鲳鱼体内快速产生数量极多的均匀小冰晶，对鱼肉破坏小，从而减少了金鲳鱼冷冻过程中的硬度损失和蒸煮损失，有效保证了金鲳鱼的品质，延长了金鲳鱼的货架期。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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