1、液氮在食品行業的應用液氮在食品行業的應用宋戰占主要內容主要內容n液氮物理性質n液氮在食品行業應用中具備的特點n液氮在食品行業中的應用區域n液氮食品速凍n液氮速凍食品的優點n液氮食品速凍裝置n液氮沉浸式冷凍n液氮噴淋式冷凍n液氮凍結裝置實例n食品冷凍粉碎n冷凍粉碎的優點n液氮食品冷凍粉碎工藝特點n液氮食品冷凍破碎原理n液氮冷凍粉碎設備及工藝流程n液氮冷凍粉碎設備n液氮冷凍粉碎在食品業涉及范圍n液氮飲料加工n液氮注射系統在飲料中的應用n液氮加注機n液氮在食品冷藏運輸中的應用n液氮在食品包裝中的應用n液氮在食品工業中的其它應用液氮物理性質物理性質 單位 數量 分子量 28 密度 kgm3(在0, l

2、大氣壓時) 1.2507 沸點 -195.8 熔點 -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 液態密度 公斤公斤(沸點) 0.8l 蒸發潛熱 千焦耳公斤 161.19 定壓比熱 千焦耳公斤 1.034 熱傳導率 焦耳厘米秒 2.2810-4液氮在食品行業應用中具備的特點 （1）液氮的無色、無味、無臭及無毒等基本性質；（2）液氮具窒息性惰性性質，對細菌和其他微生物有窒息和抑制作用；保證食品衛生和質量。 （3）分子量接近氧氣，在常壓條件下迅速汽化可達到低溫排氧的目的，在果蔬加工中可抑制褐變，加工效果顯著。（4）氮氣是空氣的主要組成部分，在空氣中的含

3、量高達78%(體積)，來源豐富。 液氮在食品行業中的應用區域飲料加工食品包裝食品冷凍粉碎食品冷藏運輸食品速凍液氮在食品行業中的應用液氮食品速凍原理原理：食品速凍一般是指運用現代凍結技術，以液氮為冷媒， 將食品溫度降低到其凍結點一下的預期低溫。使其所含的全部或大部分水分隨著食品內部熱量的外散而形成合理的微小冰晶體。液氮速凍食品的優點 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、凍結食品的干耗小，用一般裝置凍結食品，其干耗率在3%-6%之間，而

4、用液氮凍結裝置凍結，干耗率在0.6%-1%之間。所以適于凍結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、凍結食品的品質高。由于液氮和食品直接接觸，以200K以上的溫差進行強烈的熱交換，故凍結速度極快，每分鐘能降溫7-15K。食品內的冰結晶細小而均勻，解凍后食品質量高。液氮食品速凍裝置液氮凍結方式大致有沉浸式、噴淋式、冷風循環式三種1、沉浸式冷凍沉浸式冷凍是將食品完全浸入液氮中，它可以達到期望的快速凍結，食品占用的空間小，同時產生能力變化的幅度也很顯著，但液氮損耗較大，因為金庸了液氮潛熱這部分冷涼。2、噴淋式冷凍噴淋式冷凍設有三個冷凍區：預冷區、凍結區和勻溫

5、區。液氮經噴嘴成霧狀與食品進行熱交換，液氮吸熱蒸發成氮氣，氮氣又被用來預冷新進入的食品，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、冷空氣循環式冷凍冷空氣循環式冷凍，由液氮冷卻循環的冷空氣，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、旋轉式冷凍裝置。液氮沉浸式冷凍特點特點： a.低溫液體的傳熱性能很好，液態介質還能和形態不規則的食品如龍蝦、蘑菇等密切接觸凍結速度很快，若對低溫液體再加以攪拌，則凍結速度還可進一步提高。 b.低溫介質凍結未包裝食品時，在滲透壓的作用下，食品內汁液會向介質

6、滲出，以致介質污染和濃度降低，并導致低溫介質凍結溫度上升； c.直接接觸凍結時，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，食品和空氣接觸時間少，適用于凍結易氧化食品。液氮噴淋式冷凍A、液氮的凍結速度極快，在食品表面與中心會產生極大的瞬時溫差，造成食品龜裂，所以過厚的食品不宜采用，厚度一般應小于10cm。B、特點：液氮凍結裝置構造簡單、使用壽命長，可實現超快速凍結，而且食品幾乎不發生干耗，不發生氣化變色，很適宜于凍結個體小的食品，主要問題是凍液的成本高。液氮凍結裝置實例液氮凍結裝置實例食品冷凍粉碎n定義：定義：液氮冷凍粉碎液氮冷凍粉碎是以液氮為冷媒，是以液氮為冷媒，冷凍和

7、冷凍和粉碎相結合的技術，使食品原料在低溫凍結狀粉碎相結合的技術，使食品原料在低溫凍結狀態下進行粉碎制成粒狀或粉狀物。態下進行粉碎制成粒狀或粉狀物。n 冷凍粉碎技術產生于上世紀初，在橡膠及塑冷凍粉碎技術產生于上世紀初，在橡膠及塑料行業已得到應用。自日本在上世紀料行業已得到應用。自日本在上世紀80年代對年代對食品低溫冷凍粉碎進行了研究后，美國、歐洲食品低溫冷凍粉碎進行了研究后，美國、歐洲及我國也進行了一些開發研究。及我國也進行了一些開發研究。冷凍粉碎的優點冷凍粉碎的優點 冷凍粉碎不但能保持粉碎產品的色、香、味及活性物質的性質不變，而且在保證產品微細程度方面具有無法比擬的優勢。由于冷凍粉碎能最大程度

8、地保存原有營養物質分子結構、成分及活性，所以提高了人體對各種營養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，在食品加工行業將有很好的應用前景。液氮食品冷凍粉碎工藝特點液氮食品冷凍粉碎工藝特點n1、可以粉碎常溫下難以粉碎的物料n2、可以制成比常溫粉碎粒體流動性更好，粒度分散更均勻的產品n3、不會發生常溫粉碎時因發熱、氧化造成的變質現象n4、粉碎時不會發生其他溢出、粉塵爆炸、噪聲n5、特別適應于油份、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現脆以液氮為冷媒，被粉碎物料通過冷卻在低溫下實現脆化易粉碎狀

9、態后，進入機械粉碎機腔體內通過葉輪高化易粉碎狀態后，進入機械粉碎機腔體內通過葉輪高速旋轉，物料與葉片，齒盤，物料與物料之間的相互速旋轉，物料與葉片，齒盤，物料與物料之間的相互反復沖擊，碰撞，剪切，摩擦等綜合作用下，達到粉反復沖擊，碰撞，剪切，摩擦等綜合作用下，達到粉碎效果。碎效果。粉碎用的冷源溫度可降至粉碎用的冷源溫度可降至-196，根據物料的脆，根據物料的脆化點溫度，在粉碎過程中其溫度可調控，選擇最佳粉化點溫度，在粉碎過程中其溫度可調控，選擇最佳粉碎溫度，降低能耗；粉碎細度可達到碎溫度，降低能耗；粉碎細度可達到10-700目，甚目，甚至達到微米至達到微米等細度；使用液氮作為研磨介質，實現等細

10、度；使用液氮作為研磨介質，實現超低溫粉碎，物料的防爆，防氧化等綜合效果。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、冷凍粉碎裝置一般由制冷劑供給裝置劑供給裝置(液氮箱液氮箱)、貯料予貯料予冷筒冷筒、原料冷凍箱、原料冷凍箱、螺旋推螺旋推進器、進器、低溫粉碎機、產品收低溫粉碎機、產品收集器（集器（旋風分離器旋風分離器）、顯熱）、顯熱回收裝置等組成。回收裝置等組成。2、食品包括的物料種類非常、食品包括的物料種類非常廣闊。但用冷凍粉碎加工時，廣闊。但用冷凍粉碎加工時，其加工工藝都有類似之處，其加工工藝都有類似之處，基本流程大體為：基本流程大體為： 原料原料前處理前處理低溫冷凍

11、低溫冷凍（-100液氮）液氮）低溫粉碎低溫粉碎產品收集產品收集真空冷凍升華真空冷凍升華干燥干燥產品后處理產品后處理包裝包裝成品成品液氮冷凍粉碎設備及工藝流程液氮冷凍粉碎設備及工藝流程液氮冷凍粉碎設備 液氮罐液氮罐n一部分供給冷凍箱使食品物料充分凍結。一部分供給冷凍箱使食品物料充分凍結。n另一部分供給低溫粉碎機，使凍結原料在低溫、惰性條件下粉碎。另一部分供給低溫粉碎機，使凍結原料在低溫、惰性條件下粉碎。n液氮變成低溫氮氣，先經旋風分離器與原料粉末分離，再經氣體壓縮液氮變成低溫氮氣，先經旋風分離器與原料粉末分離，再經氣體壓縮機壓縮后，分成三路。機壓縮后，分成三路。 粉碎機粉碎機n錘式粉碎機：中硬或

12、纖維物料（可可、香辛料、干酵母）。錘式粉碎機：中硬或纖維物料（可可、香辛料、干酵母）。n盤擊式粉碎機：軟質物料的中細和纖維質的解碎（巧克力、富含盤擊式粉碎機：軟質物料的中細和纖維質的解碎（巧克力、富含油脂物質）。油脂物質）。n輥齒粉碎機（輥磨機）：用于膠質或粘稠度高的物質（紅藍棗、輥齒粉碎機（輥磨機）：用于膠質或粘稠度高的物質（紅藍棗、阿膠、肉皮、大蒜粒、骨膠、干酪）。阿膠、肉皮、大蒜粒、骨膠、干酪）。 液氮冷凍粉碎設備液氮冷凍粉碎在食品業涉及范圍n調料類調料類n中藥類中藥類n畜肉類畜肉類n蔬菜類蔬菜類n水產品水產品n谷物類谷物類中藥類中藥類畜肉類畜肉類蔬菜類蔬菜類水產品水產品谷物類谷物類調料

13、類調料類冷凍粉碎冷凍粉碎液氮飲料加工 目前，已有不少飲料生產廠家采用氮或氮與目前，已有不少飲料生產廠家采用氮或氮與C02的混合物取代傳統的的混合物取代傳統的C02，對飲料進行充氣包裝。充了氮的高碳酸型飲料，比僅充填二氧，對飲料進行充氣包裝。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，氮可排除每只罐頭頂部空間

14、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。從而延長了易腐品的貯存期限。 其中主要設備為液氮加注機，主要是食品在包裝是起到氮其中主要設備為液氮加注機，主要是食品在包裝是起到氮封、增加內壓和后續殺菌的作用。封、增加內壓和后續殺菌的作用。液氮注射系統在飲料中的應用 1，在三片灌裝完，進入封口之前，采用現代液氮注射技術，精準，在三片灌裝完，進入封口之前，采用現代液氮注射技術，精準地注射地注射-196C的液氮。然后，立刻封口，液氮在短時間內吸收熱量，的液氮。然后，立刻封口，液氮在短時間內吸收熱量，體積膨脹體積膨脹700倍，變成氣氮。一則把罐內的空氣（特別是氧氣）趕走，倍，變成氣氮

15、。一則把罐內的空氣（特別是氧氣）趕走，使產品的保質期更久；二則，使罐內產生內壓，使產品可以進入殺菌使產品的保質期更久；二則，使罐內產生內壓，使產品可以進入殺菌鍋中經受鍋中經受121C，長時間的殺菌，不至于冷卻后癟罐，不至于在包，長時間的殺菌，不至于冷卻后癟罐，不至于在包裝及搬運過程中變型。裝及搬運過程中變型。2，PET瓶滴加液氮產生氣氮。一是置換瓶頂空氣，產品的質量瓶滴加液氮產生氣氮。一是置換瓶頂空氣，產品的質量更穩定，更安全。二是產生內壓，增加強度，防止癟瓶，降低瓶克重。更穩定，更安全。二是產生內壓，增加強度，防止癟瓶，降低瓶克重。比如可樂，百事公司純凈水，礦泉水，比如可樂，百事公司純凈水，

16、礦泉水，18克的瓶只需克的瓶只需13克或更低克克或更低克數。在注射液氮后的手感不亞于數。在注射液氮后的手感不亞于18克的瓶。還有美之源系列，克的瓶。還有美之源系列，10份份v系列，果粒奶優系列等系列，果粒奶優系列等3，在軟包裝，像屋頂盒中充氮。脫氧，保質，包裝更堅硬企業。，在軟包裝，像屋頂盒中充氮。脫氧，保質，包裝更堅硬企業。4，在調味品，食用油，紅酒，醫藥輸液品中注射液氮，產生氣，在調味品，食用油，紅酒，醫藥輸液品中注射液氮，產生氣氮，控制殘氧量，消除質量隱患。氮，控制殘氧量，消除質量隱患。液氮加注機液氮在食品冷藏運輸中的應用 冷藏運輸是食品工業中很重要的一部分。開發液氮制冷技術，發展液氮冷藏火車、冷藏汽車及冷藏集裝箱是現今國際上的共同發展趨勢。經濟發達國家多年的應用實踐表明，液氮制冷系統是唯一在商業上可與機械制冷系統相競爭的冷藏保鮮技術，也是食品冷藏運輸的發展方向。液氮在食品包裝中的應用 英國倫敦一家公司開發出一種簡單實用的食品保鮮包裝方法，就是在給食品進行包裝時，往包裝袋內加入