液氮在食品冷冻技术及应用.doc

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1、液氮在食品冷冻技术及应用丹东天茂气体有限公司转载自网络液氮是无色、无味、低粘度的透明液体，化学性质稳定。液氮在常压下的沸点是-195.8℃，当它与被冻食品相接触时，能吸收的蒸发潜热为198.9kJ/kg；再让氮蒸气升温至-20℃，平均比热以1.047kJ/（kg•K）计，则能吸收184.1kJ/kg。两项合计为383.0kJ/kg，是一种理想的制冷剂.用液氮速冻食品，最早始于美国。美国在50年代就开始了这方面的研究，至1960年即正式用于速冻食品。1964年开始在生产上迅速推广。液氮速冻技术产生的背景是：1、50年代末，由于宇宙空间技术的发展，作为火箭燃料

2、所产生的大量液态氧的需要，促使空气液化分离工业的飞跃发展。液氮的生产使空气中所含78%的氮的大量液化生产成为可能，从而为冷冻食品工业新的应用开辟了途径。2、60年代初，美国的冷冻食品工业面临一个新的转折点，当时的冷冻食品向三个方向发展：（1）冷冻食品向“单体快速冻结”（IQF）方向发展；（2）要求通过连续速冻装置提高冷冻食品的生产量；（3）要求冷冻食品向高质量的速冻保鲜食品发展。由于这些要求促使冻结方法必须在技术上进行更新，因此液氮速冻技术应运而生，并迅速得到广泛应用。液氮速冻有着下列优点：（1）液氮无毒，且对食品成分呈惰性，再者，由于替代了从食品中出来的

3、空气，所以可在冻结和带包装贮藏过程使氧化变化降低到最小限度。（2）液氮可与形状不规则的食品的所有部分密切接触，使传热阻力降低到最小限度。（3）冻结食品的干耗小。用一般冻结装置冻结的食品，其干耗率在3%～6%之间，而用液氮冻结装置冻结，干耗率在0.6%～1%之间。所以适于冻结一些含水分较高的食品，如杨梅、西红柿、蟹肉等。（4）占地面积小，初投资低，装置效率高。（5）冻结食品的品质高。由于液氮和食品直接接触，以200K以上的温差进行强烈的热交换，故冻结速度极快，每分钟能降温7～15K。食品内的冰结晶细小而均匀，解冻后食品质量高。随着液氮速冻技术的进一步完善和发

4、展，它被迅速、广泛应用于鱼、虾、螃蟹、鸡、鸭、肉（牛、羊等）、水果（杨梅、荔枝等）、蔬菜、及各种预制食品（牛排、生鱼片、肉丸子、炸虾、肉饼、汉堡包、比萨饼、蛋制品、汤料等）的冷冻中。英国1981年液氮速冻食品占冷冻食品的10%，用液氮量超过100kt。西欧液氮产量的1/3用于食品速冻和冷藏运输。日本液氮速冻食品约占冷冻食品的40～50%。目前美国有几百家食品加工企业采用液氮速冻，仅一家速冻牛排厂每天用700t液氮。我国70年代初北京、上海就已研制出液氮速冻食品生产线，80年代先后从日本、瑞典、法国、美国和丹麦等国引进了各种速冻装置（包括液氮速冻），并对银鱼

5、、湖蟹、对虾等鲜活水产品液氮速冻成功。由于每公斤速冻食品需用液氮0.8～1kg，受液氮价格高的影响，1991年我国自己制造的250台各类速冻装置中，采用液氮的极少，造成我国目前液氮速冻食品在冷冻食品中所占比例很低，未能广泛普及。近几年，随着改革开放的深入，国外主要跨国气体公司竞相在我国建立合资企业，带来了先进的空分设备、技术和管理，使我国低温液体的产量大幅度提高，供应的地区和范围不断扩大，价格大幅度降低（液氮的售价从2元/kg左右，降低到1元/kg以下），大大促进了液氮的应用。利用液氮来快速冷冻食品的优越性很多，不一而足，但它目前应用中也存在下列问题，急待

6、解决：（1）液氮蒸发后成为低温氮气，其具有吸收大量显热的能力，充分利用这部分冷量是提高液氮冷冻设备经济性的根本，但目前利用率不高，措施有待加强。（2）因为冻结速度极快，食品表面与中心之间会产生较大的瞬时温差，膨胀压力大，造成低温断裂，破坏食品的组织结构，给食品品质带来不利影响。2.2.1液氮食品速冻装置液氮冻结方式大致有沉浸式、喷淋式、冷风循环式三种。沉浸式冷冻是将食品完全浸入液氮中，它可以达到所期望的快速冻结，食品占用的空间小，同时产生能力变化的幅度也很显著，但液氮耗量较大，因为仅用了液氮的潜热这部分冷量。喷淋式冷冻设有三个冷冻区：预冷区、冻结区和均温区

7、。液氮经喷嘴成雾状与食品进行热交换，液氮吸热蒸发成氮气，氮气又被用来预冷新进入的食品，这样既利用了液氮的潜热，又利用了液氮的显热，使冷量得到充分利用。冷空气循环式冷冻，由液氮冷却循环的冷空气，用空气作为载冷剂冷冻食品，可摈弃庞大的制冷设备，减少初投资。具体的冻结装置可以分为：液氮柜式冻结装置、隧道式冻结装置、沉浸式冻结装置、旋转式冻结装置等。2.2流态化食品速冻理论和装置流态化现象早就被人们所认识，它最初用于化学工程，随后陆续在能源、冶金和食品工程等领域得到应用。1959年瑞典的Frigoscandia公司首先使用这种方法冻结食品，并于1962年研制成功世

8、界上第一台试验性的流态化冻结装置。此后,美国、法国、保加利亚、前苏