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液氮食品冷冻技术分析

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020/04/17 0:29:34 * 浏览: 1
液氮速冻技术发展的背景:在1.50年代后期,由于航天技术的发展,对作为火箭燃料的大量德化液氧的需求推动了液化分离工业的快速发展。液氮的产生使空气中78%的氮大规模液化成为可能,从而为冷冻食品工业开辟了新途径。 2.在1960年代初期,美国的冷冻食品行业面临新的转折点。当时,冷冻食品向三个方向发展:(1)向“冷冻”方向发展,并要求个体速冻(IQF);(2)要求连续速冻。该装置提高了冷冻食品的产量,( 3)要求将冷冻食品发展为优质速冻保鲜食品。由于这些要求,必须对冷冻方法进行技术更新,因此液氮快速冷冻技术应运而生,并迅速得到广泛应用。液氮快速冷冻具有以下优点:1.液氮可以与不规则形状的食品的各个部分紧密接触,从而使传热阻力降至最低。 2.液氮无毒且对食品成分呈惰性。另外,由于它替代了食物中的空气,因此可以在冷冻和包装存储过程中将氧化变化降至最低。 3.冷冻食品的质量很高。由于液氮与食物之间的直接接触,温度差超过200K时进行了强力的热交换,冷冻速度非常快,每分钟可降低7至15K的温度。食物中的冰晶细而均匀,解冻后的食物质量很高。 4.冷冻食品的干消费少。普通冷冻装置冷冻食品的干耗率在3%至6%之间,而液氮冷冻装置冷冻食品的干耗率在0.6%至1%之间。因此,它适合冷冻一些水分含量高的食品,例如杨梅,西红柿,蟹肉等。 5.占地面积小,初期投资低,设备效率高。随着液氮速冻技术的进一步改进和发展,它被迅速,广泛地应用于鱼,虾,蟹,鸡,鸭,肉(牛,羊等),水果(杨梅,荔枝等)中。 ,蔬菜和各种预先准备好的食物(牛排,生鱼片,肉丸,炸虾,肉饼,汉堡包,比萨饼,蛋制品,汤等)都被冷冻。 1981年,英国的液氮冷冻食品占冷冻食品的10%,液氮的使用量超过100kt。西欧液氮产量的1/3用于食品的快速冷冻和冷藏运输。日本液氮速冻食品约占冷冻食品的40-50%。目前,美国有数百家食品加工公司使用液氮进行快速冷冻,只有一家速冻牛排厂每天使用700吨液氮。 1970年代初,北京和上海建立了液氮速冻食品生产线。在1980年代,从日本,瑞典,法国,美国和丹麦引进了各种速冻设备(包括液氮速冻)。成功地将新鲜水产品(如湖蟹和对虾)中的液氮快速冷冻。由于液氮需要每公斤速冻食品0.8到1公斤,而受液氮价格高的影响,1991年中国生产的250种速冻设备中,液氮的使用非常少,导致我国目前的液氮速冻食品。冷冻食品的比例非常低,尚未得到广泛普及。液氮是一种无色,无味,低粘度的透明液体,具有稳定的化学性质。常压下液氮的沸点为-195.8℃,当它与冷冻食品接触时,可以吸收的蒸发潜热为198.9kJ / kg,然后使氮蒸气加热到-20℃ ,平均比热为1.047kJ /(Kgmiddot,K)米,可吸收184.1kJ / kg。两项合计为383.0kJ / kg,是理想的制冷剂。速冻食品液氮开始于美国。美国在1950年代开始对该领域的研究,到1960年正式用于速冻食品。1964年,它在生产中得到了迅速推广。近年来,随着改革开放的深入,国外大型跨国天然气公司竞相在中国建立合资企业,带来了先进的空分设备,技术和管理,极大地增加了中国低温液体的生产和供应。 。随着范围的不断扩大,价格大大降低(液氮的销售价格从约2元/ kg降到1元/ kg以下),极大地促进了液氮的应用。使用液氮快速冷冻食品的优点很多,但目前的应用还存在以下问题需要解决:1.由于冷冻速度极快,瞬时温差大,膨胀大。压力会导致低温断裂,破坏食品的组织结构,并对食品质量产生不利影响。 2.液氮在蒸发后变成低温氮,并具有吸收大量显热的能力。充分利用这部分制冷能力是提高液氮制冷设备经济性的根本,但目前利用率不高。液氮食品速冻设备的液氮冷冻方法有三种:浸入式,喷雾式和冷空气循环式。浸入式冷冻是将食物完全浸入液氮中,它可以实现所需的快速冷冻,食物占据的空间很小,容量变化的范围也很大,但是液氮消耗很大,因为仅使用液体。氮的潜热是冷却能力的一部分。喷雾冷冻具有三个冷冻区域:预冷却区域,冷冻区域和温度均衡区域。液氮被喷嘴雾化以与食物进行热交换。液氮吸收热量并蒸发成氮气。氮气用于预冷却新进入的食物。这既使用了液氮的潜热又使用了液氮的显热。 ,要充分利用感冒。冷空气循环式冷冻,循环的冷空气被液氮冷却,空气被用作制冷剂来冷冻食品,这可以省去庞大的制冷设备并减少初期投资。具体的冷冻装置可分为:液氮柜式冷冻装置,隧道式冷冻装置,浸入式冷冻装置,旋转式冷冻装置等。流化食品速冻理论和装置的流化现象早已为人们所认识。它最初用于化学工程,后来被应用于能源,冶金和食品工程领域。 1959年,瑞典公司Frigoscandia首次使用这种方法冷冻食品,并于1962年开发了世界上第一台实验性流化冷冻装置。从那以后,美国,法国,保加利亚,前苏联,日本等国家高度重视流态化的应用和理论研究,特别是近二十年来冷冻食品的发展,推动了流态化的发展。流化冷冻设备。目前,该冷冻装置已广泛用于各个国家的冷冻食品工厂,特别是蔬菜加工厂。快速冷冻流化食品的基本原理是,快速冷冻流化食品的目的是使放置在筛子或槽板上的颗粒状,片状或块状食品在低温空气的作用下,以一定的流量产生类似的效果。从下到上沸腾,像液体一样运动并迅速冻结的过程。当冷气流从底部到顶部通过食物层并且流速低时,食物颗粒处于静止状态,称为固定床A。随着气流速度的增加,食物两侧的气流压力下降床也将增加,食物床将开始松弛B。当气流速度达到一定值时,食物颗粒不再保持静止状态,一些颗粒向上悬浮,导致床层膨胀和孔隙率增加,从而开始进入流化状态。该状态是固定床和流化床之间的边界,称为临界状态。相应的最大压降称为临界压力,而相应的风速称为临界风速。临界压力和临界速度是形成流化的必要条件C。当气流速度继续增加时,床将继续膨胀,并且床的空隙也将增加。但是,床中的实际气体流速保持不变,并且流体的压降仅由固体颗粒的重量消耗,也就是说,床的压降与气体流速无关,并且始终保持此时,强烈的冷气流与食物颗粒相互作用,导致食物颗粒上下不规则地运动。因此,食物层中的质量和热传递非常迅速,从而食物单体被迅速冷冻。如果进一步提高气流速度,颗粒将被流体带走,床颗粒减少,空隙率增加,床压降降低,流化床成为运输床E。冷冻生产和实验在传送床的前部进行,曲线AD是标准流化曲线。食品流态化快速冷冻的主要特征是:快速冷冻速度。流化冷冻过程具有很强的传热特性。与传统的强制空气循环冷冻装置相比,热交换强度提高了30到40倍。这是因为:食品悬浮和冷冻时的热阻降低了15到18倍,产品表面和冷空气的放热系数()增加了4到6倍,有效的热交换面积增加了3.5到10倍。因此,流化冷冻装置的冷冻速度是普通冷冻装置的冷冻速度的几十倍。由于快速的冷冻速度,流化冷冻可以最大程度地保留食物的原始营养和新鲜度。实现单体的快速冻结。由于食品在冷冻过程中是悬浮的,因此冷冻后食品不会粘在一起,实现了IQF冷冻,不仅质量好,而且便于包装和消费。食物消耗低。每种速冻食品的表面都有一层薄的冰膜,这有利于保持食品的新鲜度并防止氧化,并且干食量更少。瑞典学者对蘑菇,草莓等进行的比较测试表明,流化冷冻干燥的消耗量几乎仅是强制风洞冷冻的一半左右。这对于高价食品尤其重要。机械化,自动连续生产容易,生产效率高。工人在常温条件下工作,从而改善了工作条件。当然,食物的流化冷冻也有局限性。它仅适用于粒状食品。通常,其特征尺寸在50mm以内,最大不得超过100mm。目前,在国外,通过流态化冷冻的主要食物类型为:肉:肉,切成丁的肉丸,鱼片,鱼条,虾,虾等。菜肴:青豆,豆,玉米,青豆,油炸或煮土豆,胡萝卜丁或切片,整个或切成薄片的蘑菇,花椰菜,辣椒,西红柿,卷心菜,然后切成块,片,条各种蔬菜。水果:苹果片,菠萝片,草莓,黑莓,樱桃,马林鱼,李子,杏,啤酒,紫色浆果,葡萄,荔枝,龙眼等。