食品冷冻技术中液氨有什么作用
不是行内人估计会不明白,液氨在冷冻技术中到底有什么应用,其实简单的,我们在逛超市时候,打开冰箱会看到很凉的冷气,这就是液氨,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.
不是行内人估计会不明白，液氨在冷冻技术中到底有什么应用，其实简单的，我们在逛超市时候，打开冰箱会看到很凉的冷气，这就是液氨，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，是种理想的制冷剂。用液氮速冻食品，早始于美。美在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，美的冷冻食品工业面临个新的转折点，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空气，所以可在冻结和带包装贮藏过程使氧化变化降低到小限度。
（2）液氮可与形状不规则的食品的所有部分密切接触，使传热阻力降低到小限度。
（3）冻结食品的干耗小。用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步完善和发展，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%。目前美有几百家食品加工企业采用液氮速冻，仅家速冻牛排厂每天用700t液氮。我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、美和丹麦等引进了各种速冻装置（包括液氮速冻），并对银鱼、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年我自己制造的250台各类速冻装置中，采用液氮的少，造成我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，外主要跨气体公司竞相在我建立合资企业，带来了先进的空分设备、技术和管理，使我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，不而足，但它目前应用中也存在下列问题，急待解决：
（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。
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着，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。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。
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，它初用于化学工程，随后陆续在能源、冶金和食品工程等域得到应用。1959年瑞典的Frigoscandia公司先使用这种方法冻结食品，并于1962年研制成功试验性的流态化冻结装置。此后，美、法、保加利亚、前苏联、日本等家对流态化的应用和理论研究都十分重视，别是近二十年来冷冻食品的发展，促进了流态化冻结装置的研制工作。目前，这种冻结装置已在各冷冻食品工厂，别是蔬菜加工厂中被广泛使用。
流态化食品速冻的基本原理流态化快速冻结，就是使置于筛网或槽板上的颗粒状、片状或块状食品，在定流速的低温空气自下而上的作用下形成类似沸腾状态，像流体样运动，并在运动中被快速冻结的过程。
食品流态化速冻的主要点是：
（1）冻结速度快。流态化冻结过程具有很强的换热性。与传统的空气强制循环冻结装置相比，换热强度增加了30～40倍。这是因为：食品悬浮冻结时的热阻减少15～18倍，产品表面与冷空气的放热系数增大4～6倍，有换热面积增大3.5～10倍。所以流态化冻结装置的冻结速度要比普通冻结设备的速度高几十倍。由于冻结速度快，所以流态化冻结能大限度地保持食品原有的营养成份和新鲜状态。
（2）实现单体快速冻结。由于食品在冻结过程中呈悬浮状态，食品冻结后不会粘连在起，实现了IQF冻结，不仅质量好，而且便于包装和消费者食用。
（3）食品干耗少。每个速冻食品的表面都有层很薄的冰膜，既有利于保持食品鲜度防止氧化，而且干耗较少。瑞典学者对蘑菇、草莓等进行的对比试验表明，流态化冻结的干耗几乎只是强制送风隧道冻结的半左右。这对价格较高的食品显得尤为重要。
（4）易于实现机械化和自动化连续生产，生产率高，工人在常温条件下进行操作，改善了劳动条件。
当然食品流态化冻结也有局限性，它仅适用于颗粒状食品，般其性尺寸在50mm以内，不得超过100mm。目前外用流态化冻结的食品种类主要有：菜类有青豌豆、豆角、玉米、青刀豆、油炸或水煮马铃薯、胡萝卜丁或片、整颗或切片蘑菇、花菜、辣椒、西红柿、包菜以及切成块、片、条状的各种蔬菜。
