液氮在食品行業(yè)的應(yīng)用.ppt

液氮在食品行業(yè)的應(yīng)用 宋戰(zhàn)占 主要內(nèi)容 液氮物理性質(zhì)液氮在食品行業(yè)應(yīng)用中具備的特點(diǎn)液氮在食品行業(yè)中的應(yīng)用區(qū)域液氮食品速凍液氮速凍食品的優(yōu)點(diǎn)液氮食品速凍裝置液氮沉浸式冷凍液氮噴淋式冷凍液氮凍結(jié)裝置實(shí)例食品冷凍粉碎冷凍粉碎的優(yōu)點(diǎn) 液氮食品冷凍粉碎工藝特點(diǎn)液氮食品冷凍破碎原理液氮冷凍粉碎設(shè)備及工藝流程液氮冷凍粉碎設(shè)備液氮冷凍粉碎在食品業(yè)涉及范圍液氮飲料加工液氮注射系統(tǒng)在飲料中的應(yīng)用液氮加注機(jī)液氮在食品冷藏運(yùn)輸中的應(yīng)用液氮在食品包裝中的應(yīng)用液氮在食品工業(yè)中的其它應(yīng)用 液氮物理性質(zhì) 物理性質(zhì)單位數(shù)量分子量28密度kg m3 在0 l大氣壓時(shí) 1 2507沸點(diǎn) 195 8熔點(diǎn) 209 9臨界溫度 147臨界壓力大氣壓33 5臨界密度公斤 公斤0 3l液態(tài)密度公斤 公斤 沸點(diǎn) 0 8l蒸發(fā)潛熱千焦耳 公斤161 19定壓比熱千焦耳 公斤 1 034熱傳導(dǎo)率焦耳 厘米 秒 2 28 10 4 液氮在食品行業(yè)應(yīng)用中具備的特點(diǎn) 1 液氮的無色 無味 無臭及無毒等基本性質(zhì) 2 液氮具窒息性惰性性質(zhì) 對細(xì)菌和其他微生物有窒息和抑制作用 保證食品衛(wèi)生和質(zhì)量 3 分子量接近氧氣 在常壓條件下迅速汽化可達(dá)到低溫排氧的目的 在果蔬加工中可抑制褐變 加工效果顯著 4 氮?dú)馐强諝獾闹饕M成部分 在空氣中的含量高達(dá)78 體積 來源豐富 液氮在食品行業(yè)中的應(yīng)用區(qū)域 液氮食品速凍 原理 食品速凍一般是指運(yùn)用現(xiàn)代凍結(jié)技術(shù) 以液氮為冷媒 將食品溫度降低到其凍結(jié)點(diǎn)一下的預(yù)期低溫 使其所含的全部或大部分水分隨著食品內(nèi)部熱量的外散而形成合理的微小冰晶體 液氮速凍食品的優(yōu)點(diǎn) 1 液氮無毒 且對食品成分呈惰性 再者 由于替代了從食品中出來的空氣 所以可以在凍結(jié)和帶包裝冷藏過程使氧化變化降低到最小限度2 液氮可與形狀不規(guī)則的食品的所有部分密切接觸 是熱阻力降低到最小限度 3 凍結(jié)食品的干耗小 用一般裝置凍結(jié)食品 其干耗率在3 6 之間 而用液氮凍結(jié)裝置凍結(jié) 干耗率在0 6 1 之間 所以適于凍結(jié)一些水分較高的食品 如楊梅 西紅柿 蟹肉等4 占地面積小 初投資低 裝置效率高5 凍結(jié)食品的品質(zhì)高 由于液氮和食品直接接觸 以200K以上的溫差進(jìn)行強(qiáng)烈的熱交換 故凍結(jié)速度極快 每分鐘能降溫7 15K 食品內(nèi)的冰結(jié)晶細(xì)小而均勻 解凍后食品質(zhì)量高 液氮食品速凍裝置 液氮凍結(jié)方式大致有沉浸式 噴淋式 冷風(fēng)循環(huán)式三種1 沉浸式冷凍是將食品完全浸入液氮中 它可以達(dá)到期望的快速凍結(jié) 食品占用的空間小 同時(shí)產(chǎn)生能力變化的幅度也很顯著 但液氮損耗較大 因?yàn)榻鹩沽艘旱獫摕徇@部分冷涼 2 噴淋式冷凍設(shè)有三個(gè)冷凍區(qū) 預(yù)冷區(qū) 凍結(jié)區(qū)和勻溫區(qū) 液氮經(jīng)噴嘴成霧狀與食品進(jìn)行熱交換 液氮吸熱蒸發(fā)成氮?dú)?氮?dú)庥直挥脕眍A(yù)冷新進(jìn)入的食品 這樣既利用了液氮的潛熱 又利用了液氮的顯熱 使冷量得到充分利用 3 冷空氣循環(huán)式冷凍 由液氮冷卻循環(huán)的冷空氣 用空氣作為載冷劑冷凍食品 可摒棄龐大的冷凍設(shè)備 減少初投資 具體的冷凍裝置可分為 液氮柜式冷凍裝置 隧道式冷凍裝置 沉浸式冷凍裝置 旋轉(zhuǎn)式冷凍裝置 液氮沉浸式冷凍 特點(diǎn) a 低溫液體的傳熱性能很好 液態(tài)介質(zhì)還能和形態(tài)不規(guī)則的食品如龍蝦 蘑菇等密切接觸凍結(jié)速度很快 若對低溫液體再加以攪拌 則凍結(jié)速度還可進(jìn)一步提高 b 低溫介質(zhì)凍結(jié)未包裝食品時(shí) 在滲透壓的作用下 食品內(nèi)汁液會向介質(zhì)滲出 以致介質(zhì)污染和濃度降低 并導(dǎo)致低溫介質(zhì)凍結(jié)溫度上升 c 直接接觸凍結(jié)時(shí) 食品表面會有薄層冰衣形成 可防止未包裝食品的干縮 d 采用此法 食品和空氣接觸時(shí)間少 適用于凍結(jié)易氧化食品 液氮噴淋式冷凍 A 液氮的凍結(jié)速度極快 在食品表面與中心會產(chǎn)生極大的瞬時(shí)溫差 造成食品龜裂 所以過厚的食品不宜采用 厚度一般應(yīng)小于10cm B 特點(diǎn) 液氮凍結(jié)裝置構(gòu)造簡單 使用壽命長 可實(shí)現(xiàn)超快速凍結(jié) 而且食品幾乎不發(fā)生干耗 不發(fā)生氣化變色 很適宜于凍結(jié)個(gè)體小的食品 主要問題是凍液的成本高 液氮凍結(jié)裝置實(shí)例 液氮凍結(jié)裝置實(shí)例 食品冷凍粉碎 定義 液氮冷凍粉碎是以液氮為冷媒 冷凍和粉碎相結(jié)合的技術(shù) 使食品原料在低溫凍結(jié)狀態(tài)下進(jìn)行粉碎制成粒狀或粉狀物 冷凍粉碎技術(shù)產(chǎn)生于上世紀(jì)初 在橡膠及塑料行業(yè)已得到應(yīng)用 自日本在上世紀(jì)80年代對食品低溫冷凍粉碎進(jìn)行了研究后 美國 歐洲及我國也進(jìn)行了一些開發(fā)研究 冷凍粉碎的優(yōu)點(diǎn) 冷凍粉碎不但能保持粉碎產(chǎn)品的色 香 味及活性物質(zhì)的性質(zhì)不變 而且在保證產(chǎn)品微細(xì)程度方面具有無法比擬的優(yōu)勢 由于冷凍粉碎能最大程度地保存原有營養(yǎng)物質(zhì)分子結(jié)構(gòu) 成分及活性 所以提高了人體對各種營養(yǎng)成分和微量元素的吸收 因此 它符合目前人們追求 綠色食品 的要求 在食品加工行業(yè)將有很好的應(yīng)用前景 液氮食品冷凍粉碎工藝特點(diǎn) 1 可以粉碎常溫下難以粉碎的物料2 可以制成比常溫粉碎粒體流動(dòng)性更好 粒度分散更均勻的產(chǎn)品3 不會發(fā)生常溫粉碎時(shí)因發(fā)熱 氧化造成的變質(zhì)現(xiàn)象4 粉碎時(shí)不會發(fā)生其他溢出 粉塵爆炸 噪聲5 特別適應(yīng)于油份 香味成分高的且在常溫中難以粉碎的食品 液氮食品冷凍破碎原理 以液氮為冷媒 被粉碎物料通過冷卻在低溫下實(shí)現(xiàn)脆化易粉碎狀態(tài)后 進(jìn)入機(jī)械粉碎機(jī)腔體內(nèi)通過葉輪高速旋轉(zhuǎn) 物料與葉片 齒盤 物料與物料之間的相互反復(fù)沖擊 碰撞 剪切 摩擦等綜合作用下 達(dá)到粉碎效果 粉碎用的冷源溫度可降至 196 根據(jù)物料的脆化點(diǎn)溫度 在粉碎過程中其溫度可調(diào)控 選擇最佳粉碎溫度 降低能耗 粉碎細(xì)度可達(dá)到10 700目 甚至達(dá)到微米 等細(xì)度 使用液氮作為研磨介質(zhì) 實(shí)現(xiàn)超低溫粉碎 物料的防爆 防氧化等綜合效果 1 冷凍粉碎裝置一般由制冷劑供給裝置 液氮箱 貯料予冷筒 原料冷凍箱 螺旋推進(jìn)器 低溫粉碎機(jī) 產(chǎn)品收集器 旋風(fēng)分離器 顯熱回收裝置等組成 2 食品包括的物料種類非常廣闊 但用冷凍粉碎加工時(shí) 其加工工藝都有類似之處 基本流程大體為 原料 前處理 低溫冷凍 100 液氮 低溫粉碎 產(chǎn)品收集 真空冷凍升華干燥 產(chǎn)品后處理 包裝 成品 液氮冷凍粉碎設(shè)備及工藝流程 液氮冷凍粉碎設(shè)備及工藝流程 液氮冷凍粉碎設(shè)備 液氮罐一部分供給冷凍箱使食品物料充分凍結(jié) 另一部分供給低溫粉碎機(jī) 使凍結(jié)原料在低溫 惰性條件下粉碎 液氮變成低溫氮?dú)?先經(jīng)旋風(fēng)分離器與原料粉末分離 再經(jīng)氣體壓縮機(jī)壓縮后 分成三路 粉碎機(jī)錘式粉碎機(jī) 中硬或纖維物料 可可 香辛料 干酵母 盤擊式粉碎機(jī) 軟質(zhì)物料的中細(xì)和纖維質(zhì)的解碎 巧克力 富含油脂物質(zhì) 輥齒粉碎機(jī) 輥磨機(jī) 用于膠質(zhì)或粘稠度高的物質(zhì) 紅藍(lán)棗 阿膠 肉皮 大蒜粒 骨膠 干酪 液氮冷凍粉碎設(shè)備 液氮冷凍粉碎在食品業(yè)涉及范圍 調(diào)料類中藥類畜肉類蔬菜類水產(chǎn)品谷物類 液氮飲料加工 目前 已有不少飲料生產(chǎn)廠家采用氮或氮與C02的混合物取代傳統(tǒng)的C02 對飲料進(jìn)行充氣包裝 充了氮的高碳酸型飲料 比僅充填二氧化碳的飲料引起的問題要少 氮對于灌裝無泡飲料 如酒和果汁也是很理想的 在非充氣飲料罐頭中加注液氮的好處是 所注入的少量液氮可排除每只罐頭頂部空間中的氧氣 使貯罐上部空間的氣體呈惰性 從而延長了易腐品的貯存期限 其中主要設(shè)備為液氮加注機(jī) 主要是食品在包裝是起到氮封 增加內(nèi)壓和后續(xù)殺菌的作用 液氮注射系統(tǒng)在飲料中的應(yīng)用 1 在三片灌裝完 進(jìn)入封口之前 采用現(xiàn)代液氮注射技術(shù) 精準(zhǔn)地注射 196 C的液氮 然后 立刻封口 液氮在短時(shí)間內(nèi)吸收熱量 體積膨脹700倍 變成氣氮 一則把罐內(nèi)的空氣 特別是氧氣 趕走 使產(chǎn)品的保質(zhì)期更久 二則 使罐內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)壓 使產(chǎn)品可以進(jìn)入殺菌鍋中經(jīng)受121 C 長時(shí)間的殺菌 不至于冷卻后癟罐 不至于在包裝及搬運(yùn)過程中變型 2 PET瓶滴加液氮產(chǎn)生氣氮 一是置換瓶頂空氣 產(chǎn)品的質(zhì)量更穩(wěn)定 更安全 二是產(chǎn)生內(nèi)壓 增加強(qiáng)度 防止癟瓶 降低瓶克重 比如可樂 百事公司純凈水 礦泉水 18克的瓶只需13克或更低克數(shù) 在注射液氮后的手感不亞于18克的瓶 還有美之源系列 10份v系列 果粒奶優(yōu)系列等3 在軟包裝 像屋頂盒中充氮 脫氧 保質(zhì) 包裝更堅(jiān)硬企業(yè) 4 在調(diào)味品 食用油 紅酒 醫(yī)藥輸液品中注射液氮 產(chǎn)生氣氮 控制殘氧量 消除質(zhì)量隱患 液氮加注機(jī) 液氮在食品冷藏運(yùn)輸中的應(yīng)用 冷藏運(yùn)輸是食品工業(yè)中很重要的一部分 開發(fā)液氮制冷技術(shù) 發(fā)展液氮冷藏火車 冷藏汽車及冷藏集裝箱是現(xiàn)今國際上的共同發(fā)展趨勢 經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家多年的應(yīng)用實(shí)踐表明 液氮制冷系統(tǒng)是唯一在商業(yè)上可與機(jī)械制冷系統(tǒng)相競爭的冷藏保鮮技術(shù) 也是食品冷藏運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向 液氮在食品包裝中的應(yīng)用 英國倫敦一家公司開發(fā)出一種簡單實(shí)用的食品保鮮包裝方法 就是在給食品進(jìn)行包裝時(shí) 往包裝袋內(nèi)加入幾滴液氮 當(dāng)液氮蒸發(fā)轉(zhuǎn)化成氣體時(shí)它的體積迅速擴(kuò)大 在包裝袋內(nèi)快速取代原有的大部分氣體 減少食品因氧化而造成的變質(zhì) 從而大大延長食品的保鮮期