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文檔簡介
1、液氮凍結(jié)在冰淇淋工業(yè)化生產(chǎn)的應(yīng)用丹東天茂氣體有限公司轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)過程的能耗及成本,并有助于生態(tài)環(huán)保。 國外譽為 20 “魔法凍結(jié)(Magic freeze)”的美譽,美國把這種凍結(jié)方式稱為瞬間凍結(jié)(Flash freezing)。在西方國家液氮主要用在魚類、水果、 業(yè)化生產(chǎn),開創(chuàng)了國內(nèi)乳制品行業(yè)的先河。傳統(tǒng)冰淇淋生產(chǎn)中存在的問題在傳統(tǒng)的冰淇淋生產(chǎn)工藝中,使用氟利昂或液氨壓縮機制冷機組進行產(chǎn)品凍結(jié)存在以下問題: 85%100%,經(jīng)凝凍機制造出來等待凍結(jié)的軟冰淇淋溫度僅為-5 左右,軟冰淇淋灌充在威化筒上,其拉花火炬形狀因在普通冷凍隧道里溫度僅有-35 左右,容易塌陷變形,
2、產(chǎn)品外觀不好?;鹁嫘捅苛茉趥鹘y(tǒng)氟利昂(或液氨)壓縮機冷凍隧道中凍結(jié)速度太慢,會產(chǎn)生粗糙 的冰屑而在食用時產(chǎn)生沙狀的口感。這是由于冰淇淋組織成分的每個細胞外溶液濃度較低, 這些冰結(jié)晶分布不均勻。按照傳統(tǒng)的制造巧克力脆皮雪糕條工藝,先將雪糕條直接浸入55 的液體巧克力漿 料中約 23 s,靠雪糕條本身的溫度凍結(jié)粘在其表面的巧克力漿料涂層,經(jīng)包裝后通過傳送帶進入-25 冷庫保存。由于制造過程溫度不夠低、冷凍效果差,雪糕條外層巧克力脆皮容易熔融、裂開甚至脫落,影響了產(chǎn)品的感官質(zhì)量。巧克力脆皮雪糕條中的巧克力漿料涂層脂肪含量達到50%以上,其油脂容易因氧化 作用而產(chǎn)生油腥味。傳統(tǒng)壓縮機制冷設(shè)備占地面積
3、大,設(shè)備一次性投資費用大,日常維護費用高;而且電能消耗大、冷凍效率低。冰淇淋產(chǎn)品需在包裝前完成凍結(jié),而傳統(tǒng)制冷吹風凍結(jié)裝置凍結(jié)的產(chǎn)品,因凍結(jié)時間 4%6%,冰淇淋組織因水分蒸發(fā)而直接影響了產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)制冷設(shè)備大量使用氟利昂或液氨等冷媒破壞大氣臭氧層,對地球生態(tài)環(huán)境造成危害。液氮快速凍結(jié)設(shè)備應(yīng)用于冰淇淋工業(yè)化生產(chǎn)冰淇淋屬于乳制品加工行業(yè),為了解決冰淇淋生產(chǎn)中的質(zhì)量、能耗、成本、環(huán)保等問題, 將應(yīng)用于水產(chǎn)品速凍的液氮凍結(jié)技術(shù)運用在冰淇淋生產(chǎn)中術(shù)和設(shè)備裝置。液氮浸漬式巧克力脆皮雪糕條凍結(jié)設(shè)備1 液氮浸漬凍結(jié)設(shè)備糕漿料的棒狀模具被置于-35 克力漿料的不銹鋼槽上方,雪糕條被浸入至55 2 s,機械手
4、立即23 s 作,成品被移送入包裝段,經(jīng)枕形鍍鋁膜包裝機包裝后移至-25冷庫貯存。液氮噴霧式火炬型冰淇淋凍結(jié)設(shè)備2 液氮噴霧凍結(jié)設(shè)備它由不銹鋼隧道箱體、噴霧裝置、不銹鋼輸送帶、傳動裝置、抽風機等組成10 m3 液氮貯罐形狀的冰淇淋,此時冰淇淋半成品溫度只有-5 左右,冰淇淋內(nèi)部因有大量空氣而整個組織-195.8 的液氮通過噴嘴直接噴淋在火炬型冰淇淋上,冰淇淋立刻被凍結(jié),軟冰淇淋的火炬體外,蓋上透明塑料蓋后轉(zhuǎn)入-351 h 左右,儲于-25 的成品 冷庫。液氮凍結(jié)技術(shù)及其設(shè)備結(jié)構(gòu) 整個箱體由幾段相通的SUS304 不銹鋼隔熱箱組成,不銹鋼箱體之間用耐低溫的硅橡膠密封條和黏結(jié)劑加以密封。隔熱箱內(nèi)外
5、護板為不銹鋼板制成,其間填充75 mm 厚的聚氨基甲酸乙?guī)ф湕l因溫度變化發(fā)生卡住或冷脆等故障;電磁閥和調(diào)壓閥等自控閥用于液氮流量控 制,間內(nèi)聚集。抽氣風機上設(shè)有T 型蝶閥,當排氣溫度過低時,可打開蝶閥,吸入部分空氣,以防止風機葉輪結(jié)冰影響正常運轉(zhuǎn)。液態(tài)氮始終保持著強烈沸騰,這有利于單個雪糕條彼此間的分離;液氮在大氣壓下溫度為-195.8 ,人體皮膚接觸后會引起嚴重凍傷,為避免在液氮流入浸漬式液氮凍結(jié)裝置的敞開采用變頻調(diào)速,可以根據(jù)雪糕產(chǎn)品不同的形狀和凈含量而調(diào)整運行速度。置于室外的液氮儲罐是專業(yè)工廠加工的標準化產(chǎn)品,結(jié)構(gòu)為不銹鋼內(nèi)槽和碳素鋼外槽相連, 其間充填高真空粉末-1.33 KPa,外層
6、有聚氨酯隔熱材料形成雙重保溫; 計顯示,用完后由供應(yīng)商的液氮槽車通過加液閥向罐內(nèi)填充液氮。氮氣無色無味,如果生產(chǎn)車間環(huán)境空氣中的氧氣含量低于20%,可造成窒息環(huán)境而引起人 自鎖安全裝置,確保生產(chǎn)工人的安全。液氮凍結(jié)在冰淇淋生產(chǎn)中體現(xiàn)的優(yōu)越性液氮是無色、無味、低黏度的透明液體,化學性質(zhì)穩(wěn)定,與任何物質(zhì)不起化合作用,在常壓下的沸點是-195.8 647 -25 凍結(jié)終溫所揮發(fā)的制冷量為 383.1 KJ/kg液氮凍結(jié)速度快,生產(chǎn)效率高。液氮的沸點比氨-33 )和氟利昂-30-40 )沸點低得多,由于液氮與冰淇淋直接接觸時,以將近200 的溫差進行劇烈的熱交換,液氮凍結(jié)與傳統(tǒng)的凍結(jié)設(shè)備相比較,換熱強
7、度增加了3040 倍。生產(chǎn)實踐證明,液氮浸漬凍23 s,液氮噴霧凍結(jié)火炬型冰淇淋時間僅為12 min,而傳統(tǒng)制冷機組將上述產(chǎn)品凍結(jié)到-25 30 min 以上的時間,單位時間內(nèi)液氮設(shè)備所能凍結(jié)的產(chǎn)品量顯著增加。減少冰淇淋產(chǎn)品因大顆冰晶體引起的沙狀口感。冰淇淋組織成分里含有乳蛋白質(zhì)、乳 脂肪、乳糖、蔗糖等有機物質(zhì),這些有機物來源于動植物,動植物原料由大量細胞構(gòu)成,冰淇淋的凍結(jié)點(Freezing point)低于純水冰點。由于傳統(tǒng)制冷設(shè)備凍結(jié)時間長,冰淇淋組Rate)極快,可使食品迅速通過-1 -5 的最大冰結(jié)晶生成帶(Zone of maximum ice crystal formation)
8、,冰淇淋組織內(nèi)結(jié)冰層推進速度大于水分移動結(jié)合水及游離水和細胞間隙中的游離水同時凍結(jié)成無數(shù)細微均勻的冰晶體冰晶(1),消除了食用時冰淇淋的沙狀感。1 冰淇淋的凍結(jié)速度對冰晶體形狀、大小的影響保持冰淇淋的新鮮度、色香味和營養(yǎng)成分。液氮無毒,對食品成分呈惰性,使脂肪含量較高的巧克力脆皮雪糕等冰淇淋產(chǎn)品減少與空氣的接觸 的新鮮度、色香味及其營養(yǎng)價值,延長了產(chǎn)品的貨架期。改善冰淇淋產(chǎn)品外觀質(zhì)量。實踐證明,即使在生產(chǎn)脂肪含量高、膨脹率達到100%的 分平整和光滑,不會產(chǎn)生熔融、粘結(jié)和表面龜裂、脫落等現(xiàn)象,實現(xiàn)單體快速凍結(jié)(Individual quick frozen)產(chǎn)品。液氮凍結(jié)設(shè)備占地面積小、結(jié)構(gòu)簡
9、單、操作方便、維護容易。與傳統(tǒng)機械凍結(jié)設(shè)備的比較, 液氮凍結(jié)設(shè)備有不少優(yōu)點(2)。液氮凍結(jié)設(shè)備只需配置一個儲罐,該裝置可向液 效率高,有效改善工人低溫下的操作條件和勞動強度。液氮凍結(jié)能耗較低。設(shè)備依靠液氮相變制冷及內(nèi)能的轉(zhuǎn)變來達到凍結(jié)產(chǎn)品的目的,不像傳統(tǒng)冷凍系統(tǒng)在凍結(jié)產(chǎn)品時需要消耗大量的電能來運行制冷壓縮機機組 氮凍結(jié)基本屬于不直接消耗電能的。2 液氮深冷凍結(jié)設(shè)備與傳統(tǒng)機械凍結(jié)設(shè)備的比較液氮凍結(jié)成本低。根據(jù)最新的國外資料數(shù)據(jù),凍結(jié)能力在3000 kg/h 的液氮噴淋設(shè)備其基本投資為 7.5 萬美元,而普通壓縮機冷凍機組要投資16.5 萬美元。在凍結(jié)能力相同情況下,經(jīng)實際生產(chǎn)統(tǒng)計計算,液氮凍結(jié)設(shè)
10、備投資成本僅為機械制冷設(shè)備成本的1/2,安裝面積僅需 1/61/102/5,每年可以節(jié)省一大筆土地和廠房的租金。生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明,每凍結(jié)l kg 0.20.6 kg 之間,以目前液氮市場價0.8 kg 85 g支015元/支;噴霧法生產(chǎn)一個火炬型冰淇淋(100 g/個),0.045 元/個,低于傳統(tǒng)機械制冷在產(chǎn)生同樣凍結(jié)效果時所用電費成本。降低冰淇淋產(chǎn)品干耗。由于傳統(tǒng)制冷設(shè)備凍結(jié)冰淇淋的時間過長,冰淇淋表面的水分被蒸發(fā)造成重量減輕,所丟失的水分占冰淇淋原重量的4%6%,而液氮凍結(jié)時間極短,冰 僅為 0.3%0.5%,遠遠低于慢速凍結(jié)的干耗值。冰淇淋表面有一層很薄的凍膜,冰淇淋的機械強度高,凍品
11、表面色澤好、失水率低。質(zhì)量改善使銷售單價提高,經(jīng)濟效益顯著。液氮浸漬凍結(jié)設(shè)備和噴霧凍結(jié)設(shè)備投產(chǎn)以 質(zhì)量得到根本性改善,產(chǎn)品美譽度的提高使銷售單價和銷售量均同步提升。液氮凍結(jié)技術(shù)對環(huán)境保護貢獻尤為突出。在21 世紀的今天,發(fā)展液氮凍結(jié)技術(shù)具有 目前對環(huán)保事業(yè)空前重視,減少CFC、HCFC 等制冷劑的使用功在千秋、勢在必行。液氮在空氣中的含量約為 78%,是無色無味的惰性介質(zhì),是地球大氣中取之不盡的資源,液態(tài) 業(yè)化和集約化的進程,對促進農(nóng)副產(chǎn)品的深加工具有重要的社會意義。結(jié)論通過冰淇淋生產(chǎn)中應(yīng)用液氮凍結(jié)技術(shù)幾年來的實踐 術(shù),所制造的冰淇淋產(chǎn)品質(zhì)量好,凍結(jié)速度快,生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)能耗低,設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單
12、, 泛推廣。的更高追求,相信液氮在我國食品工業(yè)將有更為廣闊的發(fā)展前景。參考文獻林婉玲,曾慶孝,朱志偉.直接浸漬冷凍在食品加工中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景J.食品工業(yè)科技,2008,29(7):256-260郭旭峰,陶樂仁,華澤釗.液氮噴霧式食品流態(tài)化速凍裝置的研制J.食品工業(yè),2003(2):48-49陳紹橋.液氮在食品速凍中的應(yīng)用J.肉類工業(yè),2002, 10:28-29Agnelli M E, Mascheroni R H. Quality evaluation offoodstuffsfrozeninacryomechanicalfreezerJ.JournalofFoodEngineering,2002,52(3): 257-263Zorrilla S E, Rubiolo A C. Mathematical modeling forimmersionchillingandfreezingoffoods.PartI:ModeldevelopmentJ.JournalofFoodEngineering, 2005, 66(3): 329-338Boonsumrej S, Chaiwanic
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