本發(fā)明涉及真空冷卻方法，特別是涉及一種熟肉制品的超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷方法。
背景技術(shù)：
目前，針對熟肉制品真空預(yù)冷過程中水分損失的改善的方法主要集中在以下兩個方面：其一是水浸漬真空預(yù)冷，即將熟肉制品浸泡在水中或者湯汁中然后一并移入至真空箱中進行真空預(yù)冷，以此達到改善水分損失的作用；其二是采用復(fù)合預(yù)冷的方式，常見的復(fù)合預(yù)冷方式有先真空預(yù)冷后風(fēng)冷、先風(fēng)冷后真空預(yù)冷、先真空預(yù)冷后水浸漬真空預(yù)冷、先水浸漬真空預(yù)冷后真空預(yù)冷結(jié)合。
真空預(yù)冷主要是通過降低熟肉制品環(huán)境的壓強以引起物料中自由水的蒸發(fā)，其通過兩步進行熱量傳遞,即水在熟肉制品的內(nèi)部小孔里的蒸發(fā)和水蒸氣從熟肉制品內(nèi)部擴散到外部環(huán)境里。所以,熟肉制品的內(nèi)部小孔的結(jié)構(gòu),小孔的尺寸、形狀、空間間隔、分布等是影響水蒸發(fā)速率以及冷卻速度的決定性因素。一般用孔隙率來描述熟肉制品的結(jié)構(gòu)，熟肉制品的孔隙率和其真空冷卻速率有直接的聯(lián)系，即孔隙率小，真空冷卻速率慢，孔隙率大，真空冷卻速率快。
上述提到的水浸漬真空預(yù)冷方法雖然能夠彌補熟肉制品水分的損失，但由于熟肉制品被浸泡在液體中而降低了其孔隙率從而大大地降低其預(yù)冷的速率，另外水浸漬真空預(yù)冷易導(dǎo)致熟肉制品色澤變白而影響其外觀；復(fù)合預(yù)冷方式盡管能夠彌補一些熟肉制品水分的損失，然而較傳統(tǒng)預(yù)冷方式而言還是導(dǎo)致較大的水分損失，同時較真空預(yù)冷而言降低了預(yù)冷速率。而對于結(jié)構(gòu)組織致密的熟肉制品，由于其孔隙率小，在真空預(yù)冷的過程中冷卻的速度慢，冷卻所需時間較長。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
基于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種熟肉制品的超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷方法，本發(fā)明操作簡單，效益顯著，不僅能夠有效地減少低溫熟肉制品預(yù)冷過程中的水分損失，同時還能加快其降溫速率。
本發(fā)明所述的一種熟肉制品的超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷方法，包括：將熟肉制品置于超聲波振蕩器中，并用冰粒將熟肉制品四周覆蓋，然后一并轉(zhuǎn)移至真空預(yù)冷機的真空箱內(nèi)，開啟真空泵抽氣，啟動冷凝器和超聲波振蕩器，將其溫度降低至設(shè)定溫度。
本發(fā)明利用冰粒覆蓋熟肉制品，冰粒堆疊后的孔隙結(jié)構(gòu)以及冰粒本身所具備的保濕性和低溫性，大大降低了熟肉制品所需的預(yù)冷時間，同時減少熟肉制品在預(yù)冷過程中的水分損失；在真空冷卻的過程中，配合利用超聲波振蕩來增強傳質(zhì)傳熱的效果，加快熟肉制品中的水分從液態(tài)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)并提高傳熱效率，加快熱量散發(fā)，從而改善熟肉制品的真空預(yù)冷的結(jié)果。
進一步地，所述熟肉制品的孔隙率為0.1％～1％。
進一步地，在進行抽真空冷卻過程中，壓強下降速率為0.2min-1～0.3min-1。更大的孔隙率和更快的抽氣速率會減少預(yù)冷時間，然而，大的孔隙率和快的抽氣速率也將導(dǎo)致更多的水分損失。當(dāng)熟肉制品的孔隙率較小的時候，水分蒸發(fā)較慢，水分損失小，此時，通過加快壓強的下降速率，減小壓強，降低水的沸點，使得蒸發(fā)單位質(zhì)量的水所消耗的熱量增大，可達到快速預(yù)冷的目的；當(dāng)熟肉制品的孔隙率為0.1％～1％時，壓強下降速率調(diào)節(jié)為0.2min-1～0.3min-1時，所需的預(yù)冷效果最好。
進一步地，所述超聲波振動器的超聲波強度為6W/cm2～10W/cm2。利用超聲波振蕩可以增強熟肉制品傳質(zhì)傳熱的效果，加快熱量散發(fā)，但是超聲波強度過大會破壞熟肉制品的肉質(zhì)感，加重真空預(yù)冷機的負(fù)擔(dān)；超聲波強度為6W/cm2～10W/cm2時，對熟肉制品的預(yù)冷效果最佳。
進一步地，所述冰粒為球形結(jié)構(gòu)。用球形冰粒作為輔助預(yù)冷介質(zhì)，球形冰粒相互累積，冰粒之間形成一定空隙，使得水容易蒸發(fā)，可獲得更加理想的預(yù)冷效果。
進一步地，所述冰粒的直徑為1～1.5cm。冰粒的直徑大小與真空預(yù)冷的結(jié)果密切相關(guān)，冰粒的直徑過小，其堆疊后所形成的孔隙過小，不利于水分的蒸發(fā)；而冰粒的直徑過大，其堆疊后所形成的孔隙過大，水分蒸發(fā)過快，水分損失嚴(yán)重；此外，冰粒的直徑過大，減小了冰粒與熟肉制品的接觸面積，無法充分利用冰粒的保濕性和低溫性來減少熟肉制品的水分損失和加快熟肉制品冷卻速率。為了達到較好的預(yù)冷效果，冰粒的直徑優(yōu)選為1～1.5cm。
進一步地，所述冰粒的覆蓋厚度為3～5cm。冰粒的覆蓋厚度也是一個通過孔隙率的大小來影響熟肉制品水分損失和預(yù)冷時間的參數(shù)，冰粒的覆蓋厚度過厚，水分的蒸發(fā)會受到阻礙，影響預(yù)冷速率；冰粒的覆蓋厚度過薄，水分蒸發(fā)過快，水分損失嚴(yán)重。冰粒的覆蓋厚度為3～5cm時，最能夠滿足熟肉制品的預(yù)冷需求。
進一步地，所述冰粒的直徑為1cm，所述冰粒的覆蓋厚度為4cm。
進一步地，所述冰粒均勻覆蓋熟肉制品，所述冰粒的覆蓋率為60～75％。
進一步地，在用冰粒覆蓋熟肉制品前，用消毒后的濕紗布對熟肉制品進行包裹。用濕紗布包裹熟肉制品，避免熟肉制品與冰粒直接接觸，保持熟肉制品的色澤和口味。
附圖說明
圖1為采用不同預(yù)冷方式對熟肉制品進行預(yù)冷的降溫曲線。
具體實施方式
以下通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
以下實施例和對照例所用真空預(yù)冷機為KM-50設(shè)備，真空預(yù)冷機主要有真空箱、冷凝器、真空泵以及操作界面等，其中操作界面可以控制管路閥門開啟的大小、真空泵開啟及關(guān)閉、冷凝器開啟及關(guān)閉、排水閥的開啟及關(guān)閉。
本發(fā)明所用的壓強下降速率系數(shù)由以下公式確定：
P＝Pie-Yt
其中，P為運行過程中真空預(yù)冷機真空箱體內(nèi)絕地壓強，單位為mbar；Pi為當(dāng)?shù)卮髿鈮?，單位為mbar；t為真空箱抽氣時間，單位是min；Y則為壓強下降速率，單位為min-1；以當(dāng)?shù)卮髿鈮?000mbar降至絕地壓強6.5mbar所用時間t來計算壓強下降速率Y值。壓強下降速率系數(shù)Y表示壓強下降速率的快慢，壓強下降速率系數(shù)越大，表示壓強下降的速率越快，所用時間也越短。反之，則壓強下降的速率越慢，所用時間也越長。例如，如果壓強從1000mbar下降至6.5mbar所用的時間為8min，則壓強下降速率系數(shù)為0.629min-1。而如果壓強從1000mbar下降至6.5mbar所用的時間為16min，則壓強下降速率系數(shù)為0.315min-1。
(一)實施例
實施例1
(1)對肉制品進行蒸煮，使其中心溫度為72℃，取出并去除其包裝材料得到熟肉制品，熟肉制品為圓柱形結(jié)構(gòu)，熟肉制品的孔隙率為0.38％，直徑9.5cm，高度14.5cm，然后用殺菌后的兩層濕紗布包裹熟肉制品。
(2)將包裹兩層濕紗布的熟肉制品放入超聲波振蕩器中，并用直徑為1cm的球形冰粒覆蓋所述熟肉制品，冰粒覆蓋的厚度為4cm，冰粒的覆蓋率為70％，冰粒的覆蓋率為冰粒實際體積占整個冰層堆積體積的比值。
(3)把裝有用冰粒覆蓋的熟肉制品的超聲波振蕩器放入真空預(yù)冷機的真空箱內(nèi)，將溫度探頭插入至熟肉制品的幾何中心，關(guān)閉真空預(yù)冷機真空箱門，開啟真空泵，把真空泵的壓強下降速率系數(shù)調(diào)節(jié)為0.21min-1，30s后啟動冷凝器和超聲波振蕩器，同時把冷凝溫度設(shè)定為-5℃，超聲波的強度設(shè)置為6W/cm2，控制壓強值不低于6.5mbar。
(4)通過操作界面觀察溫度的變化，待熟肉制品的溫度降至4℃時，關(guān)閉真空泵，開啟排氣閥，待壓強恢復(fù)至常壓后，取出已冷卻好的熟肉制品。
實施例2
(1)對肉制品進行蒸煮，使其中心溫度為72℃，取出并去除其包裝材料得到熟肉制品，熟肉制品為圓柱形結(jié)構(gòu)，熟肉制品的孔隙率為0.38％，直徑9.5cm，高度14.5cm，然后用殺菌后的兩層濕紗布包裹熟肉制品。
(2)將包裹兩層濕紗布的熟肉制品放入超聲波振蕩器中，并用直徑為1cm的球形冰粒覆蓋所述熟肉制品，冰粒覆蓋的厚度為4cm，冰粒的覆蓋率為70％，冰粒的覆蓋率為冰粒實際體積占整個冰層堆積體積的比值。
(3)把裝有用冰粒覆蓋的熟肉制品的超聲波振蕩器放入真空預(yù)冷機的真空箱內(nèi)，將溫度探頭插入至熟肉制品的幾何中心，關(guān)閉真空預(yù)冷機真空箱門，開啟真空泵，把真空泵的壓強下降速率系數(shù)調(diào)節(jié)為0.21min-1，30s后啟動冷凝器和超聲波振蕩器，同時把冷凝溫度設(shè)定為-5℃，超聲波的強度設(shè)置為10W/cm2，控制壓強值不低于6.5mbar。
(4)通過操作界面觀察溫度的變化，待熟肉制品的溫度降至4℃時，關(guān)閉真空泵，開啟排氣閥，待壓強恢復(fù)至常壓后，取出已冷卻好的熟肉制品。
(二)對照例
對照例1
(1)對肉制品進行蒸煮，使其中心溫度為72℃，取出并去除其包裝材料得到熟肉制品，熟肉制品為圓柱形結(jié)構(gòu)，熟肉制品的孔隙率為0.38％，直徑9.5cm，高度14.5cm，然后用殺菌后的兩層濕紗布包裹熟肉制品。
(2)將包裹兩層濕紗布的熟肉制品放入超聲波振蕩器中，并用直徑為1cm的球形冰粒覆蓋所述熟肉制品，冰粒覆蓋的厚度為4cm，冰粒的覆蓋率為70％，冰粒的覆蓋率為冰粒實際體積占整個冰層堆積體積的比值。
(3)把裝有用冰粒覆蓋的熟肉制品的超聲波振蕩器放入真空預(yù)冷機的真空箱內(nèi)，將溫度探頭插入至熟肉制品的幾何中心，關(guān)閉真空預(yù)冷機真空箱門，開啟真空泵，把真空泵的壓強下降速率系數(shù)調(diào)節(jié)為0.21min-1，30s后啟動冷凝器和超聲波振蕩器，同時把冷凝溫度設(shè)定為-5℃，超聲波的強度設(shè)置為2W/cm2，控制壓強值不低于6.5mbar。
(4)通過操作界面觀察溫度的變化，待熟肉制品的溫度降至4℃時，關(guān)閉真空泵，開啟排氣閥，待壓強恢復(fù)至常壓后，取出已冷卻好的熟肉制品。
對照例2
(1)對肉制品進行蒸煮，使其中心溫度為72℃，取出并去除其包裝材料得到熟肉制品，熟肉制品為圓柱形結(jié)構(gòu)，熟肉制品的孔隙率為0.38％，直徑9.5cm，高度14.5cm，然后用殺菌后的兩層濕紗布包裹熟肉制品。
(2)將包裹兩層濕紗布的熟肉制品放入帶孔的容器中，并用直徑為1cm的球形冰粒均勻覆蓋所述熟肉制品，冰粒覆蓋的厚度為4cm，冰粒的覆蓋率為70％，冰粒的覆蓋率為冰粒實際體積占整個冰層堆積體積的比值。
(3)把裝有用冰粒覆蓋的熟肉制品的容器放入真空預(yù)冷機的真空箱內(nèi)，將溫度探頭插入至熟肉制品的幾何中心，關(guān)閉真空預(yù)冷機真空箱門，開啟真空泵，把真空泵的壓強下降速率系數(shù)調(diào)節(jié)為0.21min-1，30s后啟動冷凝器，同時把冷凝溫度設(shè)定為-5℃，控制壓強值不低于6.5mbar。
(4)通過操作界面觀察溫度的變化，待熟肉制品的溫度降至4℃時，關(guān)閉真空泵，開啟排氣閥，待壓強恢復(fù)至常壓后，取出已冷卻好的熟肉制品。
(三)實施例與對照例對比分析
實施例1、2與對照例1、2的冰浸漬真空預(yù)冷方法的預(yù)冷時間和水分損失率如表1所示。
表1不同超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷的超聲波強度對熟肉制品預(yù)冷時間和水分損失的結(jié)果
從表1中不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超聲波輔助強度為2W/cm2時，預(yù)冷時間和水分損失率與無超聲波輔助時差異不大，說明超聲波輔助強度為2W/cm2時對加快冷卻速率的效果不明顯。之后隨著超聲波輔助強度的增加，預(yù)冷時間和水分損失率都有所下降。但當(dāng)超聲波輔助強度為10W/cm2時，發(fā)現(xiàn)其與強度為6W/cm2時的預(yù)冷時間和水分損失率等結(jié)果相似。所以，從能源及操作性等角度來考慮，本發(fā)明采用的超聲波輔助強度為6～10W/cm2。
(四)不同預(yù)冷方式的預(yù)冷效果比較
分別采用風(fēng)冷、真空預(yù)冷、水浸漬真空預(yù)冷對孔隙率為0.38％，直徑9.5cm，高度14.5cm的熟肉制品進行預(yù)冷，使熟肉制品的中心溫度從72℃降至4℃，記錄每種方法的預(yù)冷時間和計算熟肉制品預(yù)冷過程中的水分損失。
其中，風(fēng)冷即用空氣作為媒介冷卻需要冷卻的物體，通過加快單位時間內(nèi)空氣流過物體的速率來帶走物體的熱量；真空預(yù)冷即把需要冷卻的物體放在真空預(yù)冷機的真空箱中，然后迅速抽出空氣使得水快速蒸發(fā)并帶走熱量；水浸漬真空預(yù)冷即將需要冷卻的物體浸泡在水中或者湯汁中然后一并移入至真空箱中進行真空預(yù)冷。
比較上述風(fēng)冷、真空預(yù)冷、水浸漬真空預(yù)冷方法與實施例1所采用的超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷方法、對照例2所采用的無超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷方法對熟肉制品的預(yù)冷效果，結(jié)果如圖1和表2所示。
表2采用不同預(yù)冷方式對孔隙率為0.38％的熟肉制品進行預(yù)冷的預(yù)冷時間和水分損失率
從圖1中可以看出，不同的預(yù)冷方式對熟肉制品的降溫曲線存在著差異。真空預(yù)冷、水浸漬真空預(yù)冷、無超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷和超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷都比風(fēng)冷的預(yù)冷速率要快；真空預(yù)冷、水浸漬真空預(yù)冷和無超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷在前階段降溫過程相似，后階段無超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷速率要明顯快于真空預(yù)冷和水浸漬真空預(yù)冷；超聲波輔助與無超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷有著相似的下降曲線圖，然而，超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷的降溫速率會更快。
從表2可以獲知，超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷的時間為116.5min，而無超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷、水浸漬真空預(yù)冷、真空預(yù)冷和風(fēng)冷的時間分別為135.5min、187.5min、205.5min和330.5min。同時，相比較真空預(yù)冷高達8.66％的水分損失率，風(fēng)冷、水浸漬真空預(yù)冷、無超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷和超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷對低溫熟肉制品水分損失則小的多，尤其是超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷，其預(yù)冷水分損失率僅為1.53％。由此可見，增加超聲波輔助的冰浸漬真空預(yù)冷無論在水分損失和預(yù)冷速率方面都要優(yōu)于無超聲波輔助時的冰浸漬真空預(yù)冷。
上述結(jié)果表明采用超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷方法對熟肉制品進行預(yù)冷，不僅能夠獲得極快的預(yù)冷速率，而且還獲得了極低的水分損失，效果非常顯著。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的一種熟肉制品的超聲波輔助冰浸漬真空預(yù)冷方法，采用冰粒覆蓋熟肉制品，冰粒堆疊后的孔隙結(jié)構(gòu)以及冰粒本身所具備的保濕性和低溫性，大大降低了熟肉制品所需的預(yù)冷時間，同時減少熟肉制品在預(yù)冷過程中的水分損失；在真空冷卻的過程中，通過配合利用超聲波振蕩來增強傳質(zhì)傳熱的效果，加快熟肉制品的熱量散發(fā)，改善熟肉制品真空預(yù)冷的結(jié)果；通過調(diào)節(jié)壓強的下降速率與孔隙率匹配，減少熟肉制品真空冷卻的預(yù)冷時間和水分損失，優(yōu)化了預(yù)冷效果。本發(fā)明大大降低了熟肉制品從中心溫度72℃降至4℃所需的預(yù)冷時間，所需的預(yù)冷時間僅為116.5min，同時還減少熟肉制品在預(yù)冷過程中的水分損失，使水分損失控制在2％以內(nèi)，效益顯著。
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。