電導(dǎo)率儀測(cè)食品冰點(diǎn)方法的研究

1 材料與方法
1.1 材料
王老吉涼茶：廣東加多寶飲料食品有限公司；可口可樂(lè)：海南中糧可口可樂(lè)飲料公司；玉米濃漿：惠爾康食品有限公司；新鮮羅非魚(yú)魚(yú)片、鮮南美白對(duì)蝦、黃冠梨：市售。
1.2主要儀器與設(shè)備
電導(dǎo)率儀、工業(yè)電導(dǎo)率儀、電子天平、恒溫磁力攪拌器、電冰箱。
1.3 方法
1.3.1 固態(tài)食品物料水分含量測(cè)定
參照GB/T 5009.3——2003《食品中水分的測(cè)定》。
1.3.2 液態(tài)食品物料電導(dǎo)率的測(cè)定
取100mL的燒杯，裝入50mL樣品液體（若液體容易沉淀，用恒溫?cái)嚢杵鲃蛩贁嚢瑁┓湃?21℃冰箱內(nèi)，把連接著電導(dǎo)率儀的電極豎直放入燒杯中，電極末端不接觸燒杯底部，關(guān)上電冰箱門(mén)，觀測(cè)電導(dǎo)儀上溫度、時(shí)間和電導(dǎo)率的變化。每隔2min記錄1次，當(dāng)溫度達(dá)到-10℃時(shí)終止測(cè)量。整理數(shù)據(jù)并作出溫度－電導(dǎo)率曲線(xiàn)和時(shí)間－溫度曲線(xiàn)。
1.3.3 固態(tài)食品物料電導(dǎo)率的測(cè)定
取一塊10mm×8mm×10mm的長(zhǎng)方體物料放入平板電極中，務(wù)必使物料與電極內(nèi)壁緊密接觸，然后用保鮮膜將電極包裹好，放入-21℃冰箱內(nèi)，每隔60s記錄1次溫度與電導(dǎo)率的值。當(dāng)溫度降至0℃后，每降低0.1℃時(shí)記錄1次溫度與電導(dǎo)率值。當(dāng)食品溫度降至-15℃時(shí)終止測(cè)量。整理數(shù)據(jù)作出溫度－電導(dǎo)率曲線(xiàn)。
2 結(jié)果與分析
2.1 液態(tài)食品時(shí)間－溫度曲線(xiàn)的分析
用傳統(tǒng)的時(shí)間－溫度法測(cè)定液態(tài)食品物料冰點(diǎn)，其降溫過(guò)程分為3個(gè)階段；①冷卻階段，從初溫到過(guò)冷點(diǎn)，由于冷卻過(guò)程放出的熱量是顯熱，數(shù)值較小，所以初溫降得很快達(dá)到冰點(diǎn)后會(huì)出現(xiàn)過(guò)冷現(xiàn)象；②冰晶生成帶，在此階段，液態(tài)食品物料接觸外部的部分已經(jīng)開(kāi)始生成冰晶，放出相應(yīng)的潛熱，溫度回升，達(dá)到溶劑固相與溶液相共存的穩(wěn)定平衡溫度，冷卻曲線(xiàn)出現(xiàn)平臺(tái)，此時(shí)溫度即為液態(tài)食品物料的冰點(diǎn)。整個(gè)凍結(jié)過(guò)程大部分的熱量在此階段中放出；③冰晶再生成階段，當(dāng)液態(tài)食品部分凍結(jié)后，再繼續(xù)凍結(jié)的過(guò)程中，所消耗的冷量一部分用于冰的降溫，一部分消除余下液體凍結(jié)時(shí)放出的潛熱，所以曲線(xiàn)的斜率小于冷卻階段。
由圖1~3可知，王老吉涼茶過(guò)冷點(diǎn)達(dá)到-3℃，溫度平臺(tái)出現(xiàn)在-1.8℃；可口可樂(lè)過(guò)冷點(diǎn)達(dá)到-2.9℃，溫度平臺(tái)出現(xiàn)在-2℃；玉米濃漿過(guò)冷點(diǎn)達(dá)到-2.7℃，溫度平臺(tái)出現(xiàn)在-2.2℃。故王老吉涼茶、可口可樂(lè)、玉米濃漿冰點(diǎn)分別為-1.8，-2.0，-2.2℃。液態(tài)食品物料中含有各種糖類(lèi)、脂質(zhì)及鹽類(lèi)物質(zhì)，所以其冰點(diǎn)比純水的冰點(diǎn)低。


2.2 液態(tài)食品溫度－電導(dǎo)率曲線(xiàn)的分析
液態(tài)食品物料在-21℃的低溫中的溫度－電導(dǎo)率曲線(xiàn)見(jiàn)圖4~6。由圖4~6可知，一階段，電導(dǎo)率始終平衡在某一電導(dǎo)率值附近；第二階段，當(dāng)溫度降到-1.8，-2.0，-2.2℃時(shí)電導(dǎo)率急劇下降。此時(shí)冰晶開(kāi)始形成，溶液電阻率增大，導(dǎo)致電導(dǎo)率急劇下降，第三階段，隨著溫度下降，冰晶越來(lái)越多，電阻率越來(lái)越大導(dǎo)致電導(dǎo)率繼續(xù)下降。電導(dǎo)率急劇下降的溫度點(diǎn)-1.8，-2.0，-2.2℃分別與用傳統(tǒng)的時(shí)間－溫度法所測(cè)得老吉涼茶、可口可樂(lè)、玉米濃漿冰點(diǎn)-1.8，-2.0，-2.2℃相吻合，因此推測(cè)電導(dǎo)率急劇下降的溫度即為液態(tài)食品物料的冰點(diǎn)。


2.3 固態(tài)食品溫度－電導(dǎo)率曲線(xiàn)的分析
由圖7~9可知，固體物料放置到-21℃的低溫中，電導(dǎo)率呈不斷下降趨勢(shì)。一階段電導(dǎo)率緩慢下降，這是由于物料中的自由水隨溫度降低而不斷冷卻，電導(dǎo)率隨溫度的下降而下降。黃冠梨水分含量（91.03％），較羅非魚(yú)（78.29％）和南美白對(duì)蝦（78.59％）高，因此其電導(dǎo)率下降較為緩慢。第二階段，電導(dǎo)率急劇下降階段。當(dāng)溫度降到-1.3，-1.5，-1.2℃時(shí)，電導(dǎo)率有較為明顯的落差。這時(shí)物料內(nèi)部開(kāi)始形成冰晶，電阻率劇增，導(dǎo)致電導(dǎo)率急劇下降。第三階段，電導(dǎo)率持續(xù)下降。隨著溫度的下降，冰晶越來(lái)越多，電阻率繼續(xù)增大，導(dǎo)致電導(dǎo)率持續(xù)下降。


羅非魚(yú)片電導(dǎo)率急劇下降的溫度點(diǎn)為-1.3℃，該值符合魚(yú)類(lèi)冰點(diǎn)在-0.5~-2℃的范圍。南美白對(duì)蝦電導(dǎo)率急劇下降的溫度點(diǎn)為-1.5℃，與郭紅等測(cè)得南美白對(duì)蝦冰點(diǎn)為（-1.4±0.1）℃一致。黃冠梨電導(dǎo)率急劇下降的溫度點(diǎn)為-1.2℃，該值與王頡所測(cè)鴨梨冰點(diǎn)（-1.83±0.26）℃較為接近。因而推測(cè)羅非魚(yú)、南美白對(duì)蝦、黃冠梨的冰點(diǎn)分別為-1.3，-1.5，-1.2℃。
樣品羅非魚(yú)、南美白對(duì)蝦、黃冠梨水分含量分別為78.29%，78.59%，91.03%。食品中水分含量越高，其冰點(diǎn)越接近純水的冰點(diǎn)，所以黃冠梨的冰點(diǎn)比羅非魚(yú)和南美白對(duì)蝦的冰點(diǎn)高。羅非魚(yú)和南美白對(duì)蝦雖然水分含量接近，但由于肌肉結(jié)構(gòu)以及脂類(lèi)、蛋白質(zhì)等含量的不同，造成兩者冰點(diǎn)的差異。
3結(jié)論
用電導(dǎo)率法測(cè)定食品物料凍結(jié)點(diǎn)，當(dāng)溫度達(dá)到物料冰點(diǎn)時(shí)，物料內(nèi)部開(kāi)始形成冰晶，電阻率增大，導(dǎo)致電導(dǎo)率急劇下降，該溫度點(diǎn)即為食品物料的冰點(diǎn)。通過(guò)試驗(yàn)確定王老吉、可口可樂(lè)和玉米濃漿的冰點(diǎn)分別為-1.8，-2.0，-2.2℃。固態(tài)食品羅非魚(yú)片 南美白對(duì)蝦和黃冠梨的冰點(diǎn)分別為-1.3，-1.5，-1.2℃。用電導(dǎo)率儀測(cè)定食品物料冰點(diǎn)是一種新的檢測(cè)食品物料冰點(diǎn)的方法。

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