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每次走进超市的冷冻食品区，都会为其丰富的商品种类所惊叹。早在公元前500年，古埃及人就明白严寒能够更好地保存食物。在19世纪中后期，几种冷冻技术得到了发展，包括使用氨作为制冷剂。然而，1923年Clarence Birdseye和他的实验室的工作才真正标志着商业冷冻的开始。Birdseye以及其他科学家和加工者意识到，冷冻食品的质量取决于多个因素，包括但不限于产品的正确选择、原材料的处理、食品的冷冻前准备、冷冻过程以及产品的储存和分销。

冷冻的关键步骤

这些因素不仅确保冷冻食品的高质量和满足消费者需求，还能保证食品安全。多年来，食品行业一直致力于理解优化各种不同产品的冷冻过程，以冷冻草莓和青豆为例，关键在于尽可能快地收获产品并将其运送到冷冻设施。草莓非常娇嫩，因此必须手工采摘，而青豆则通常通过机械采收。多年前，食品科学家Fergus Clydesdale观察到，他的团队不得不使用冷冻蔬菜进行一个关于维生素的项目，因为非当季的产品无法保持目标维生素的含量。这说明从收获到冷冻的时间非常短，冷冻能锁住关键的营养成分。

在冷冻过程开始前需要进行一些准备工作。对于娇嫩的草莓，必须去除茎部或果帽。水果在冷冻前需要清洗，并可能切片。青豆等蔬菜则在罐中清洗、修剪或剪掉两端后，输送到焯烫机进行处理。

在冷冻青豆或菠菜等蔬菜之前进行焯烫极其重要。焯烫能钝化分解农产品的酶，提升质量和保质期，稳定颜色并减少体积。体积减少在处理绿叶蔬菜时尤为重要。焯烫后的青豆会被传送到冷却槽中冷却，然后进入冷冻机。焯烫也是一种有效的食品安全措施，因为在适当的时间和温度参数下，产品会获得到足够的热量，从而起到杀灭病原体的作用。

冷冻过程本身相对简单。它利用低温从产品中去除潜热，将产品中的水转化为冰。冷冻速度对最终产品的质量至关重要。快速冷冻形成非常小的冰晶，而缓慢冷冻则会产生较大的冰晶。单个快速冷冻（IQF）系统可以在几分钟内将食品温度从常温降低到-29°C或-40°C。缓慢冷冻形成的较大冰晶往往会影响食物的微观结构，这在解冻时尤为明显，表现为组织变软，并伴随水分、风味、香气、颜色和质地的流失。冷冻将细胞中的水转化为冰，从而使水不再参与酶反应，更重要的是，抑制微生物的生长。在冷冻状态下，水对微生物不可用。然而冷冻不能被视为杀灭病原体的步骤，因为它对病原体并非致命。

冷冻机类型

食品加工商有多种冷冻机可供选择,冷冻速度对产品质量有很大的影响。

1、批量冷冻机：

这是操作最简单、成本最低的系统。批量冷冻机有两种类型：冷藏室和固定隧道。前者是一间冷藏室，操作人员将要冷冻的包装产品放入其中，但这在当今行业不常使用。固定隧道则是一个隔热封闭的空间，内部有制冷线圈和风扇，将冷空气循环到产品上。待冷冻的产品被装在纸箱中或平铺在托盘和架子上通过隧道运输。批量冷冻机的优点是易于建造，能够处理多种产品。然而，它们对劳动力需求大，占用大量地面空间，散热性能差，可能导致冷冻速度慢，从而影响产品的整体质量，此外，清洁工作也比较困难且昂贵。

2、直列式冷冻机：

直列式冷冻机有几种类型，包括推送隧道冷冻机或推车冷冻机。它们类似于批量冷冻机，不同之处在于其通过液压驱动的机械装置沿轨道通过冷冻机。另一种系统是接触板冷冻机，产品被压缩在两块金属板之间，金属板通过内部循环的制冷剂冷却。将冷板压在食品包装上可以实现良好的热传递，通常冷冻时间较短。当冷冻后的液体从冷冻机中出来时，它会被打碎或切割成单独的小块，并包装成单个快速冷冻产品。这是生产冻干咖啡的第一步。

3、流化床冷冻机：

水果、蔬菜、切丁肉类和虾等产品可以通过流化床冷冻机进行冷冻。产品通过一个冷空气床，冷空气完全包裹住这些物品。流化床冷冻机可以减少产品粘连，防止结块，并能快速冷冻食品。它们的冷冻能力也非常出色，通常每小时可以处理2,000到20,000磅的产品。

4、直带和螺旋冷冻机：

直带冷冻机利用受控的垂直气流穿过网带和产品层，与被处理的产品接触。空气使产品悬浮或流化。直带冷冻机用于处理法式炸薯条、豌豆等产品。螺旋冷冻机则有一个由中心滚筒驱动的螺旋轨道系统。这些系统占地面积较小，并且可以根据不同的生产能力进行设计。

5、低温冷冻机：

这些系统使用液氮或二氧化碳，气体被喷入冷冻区，通过风扇分布，或直接以雪的形式喷洒到产品上。也可以采用液氮浸泡的方式。低温气体能够快速冷冻产品，确保产品质量。低温冷冻在食品行业中通常用于冷冻易碎的产品。

冷冻与食品安全

冷冻食品无法支持病原体或腐败微生物的生长，但它们可能仍含有潜在的病原体，因为这些病原体可以在冷冻食品中存活。冷冻操作和冷冻食品中一个主要关注的病原体是李斯特菌。在一项最新研究中，研究人员在准备加工的蔬菜中发现了李斯特菌属和李斯特菌，这表明这些微生物可能会经常被带入加工设施。

沙门氏菌偶尔也会在冷冻食品中出现。例如冷冻面包屑鸡肉产品曾引发沙门氏菌爆发。这里有两个挑战：首先，鸡肉是生的；其次，这些产品外观已经呈现为烤熟的样子。消费者直接从冷冻状态准备这些产品，这增加了产品无法达到足以杀死沙门氏菌的内部温度的风险。尽管产品上有烹饪说明，但爆发事件仍在持续。美国农业部食品安全检验局最近制定了一项政策，明确当沙门氏菌污染超过特定阈值（1 CFU/g或更高）时，该病原体将被视为此类产品中的掺杂物。

沙门氏菌爆发也曾被归因于冷冻食品。这些爆发中的产品在加工过程中受到污染。如果这些食品在家中被正确烹饪，或许问题就不会存在。这也是为什么冷冻晚餐、肉饼和其他产品的包装上都有非常详细的烹饪说明。

减少食物浪费

除了已提到的营养、便利和经济性好处，冷冻食品还能让消费者防止食物浪费，进一步延长食品的使用期。随着气候变化和食品系统可持续性日益受到关注，越来越多的数据和研究表明，消费者在减少家庭食物浪费方面扮演着重要角色。一项近期调查显示，87%的家庭报告上一周浪费了可食用的食物。此外，86%的家庭认为美国人应采取更多措施减少食物浪费。毫无疑问，无论是家庭冷冻食品还是商业冷冻食品，都提供了一种固有的解决方案来推动这一改变——这也是向Birdseye先生以及他在一个多世纪前开发的工业食品冷冻技术致敬的另一个理由。

Reference:

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

作者简介：

Seattle，美国食品工程硕士，Certified Food Scientist, 海外食品行业从业6年，曾供职于美国知名婴幼儿食品企业，现今从事食品包装研发工作。