1、液氮在食品行业的应用液氮在食品行业的应用宋战占主要内容主要内容液氮物理性质液氮在食品行业应用中具备的特点液氮在食品行业中的应用区域液氮食品速冻液氮速冻食品的优点液氮食品速冻装置液氮沉浸式冷冻液氮喷淋式冷冻液氮冻结装置实例食品冷冻粉碎冷冻粉碎的优点液氮食品冷冻粉碎工艺特点液氮食品冷冻破碎原理液氮冷冻粉碎设备及工艺流程液氮冷冻粉碎设备液氮冷冻粉碎在食品业涉及范围液氮饮料加工液氮注射系统在饮料中的应用液氮加注机液氮在食品冷藏运输中的应用液氮在食品包装中的应用液氮在食品工业中的其它应用液氮物理性质物理性质 单位 数量 分子量 28 密度 kgm3(在0, l大气压时) 1.2507 沸点 -195.8
2、 熔点 -209.9 临界温度 -147 临界压力 大气压 33.5 临界密度 公斤公斤 0.3l 液态密度 公斤公斤(沸点) 0.8l 蒸发潜热 千焦耳公斤 161.19 定压比热 千焦耳公斤 1.034 热传导率 焦耳厘米秒 2.2810-4液氮在食品行业应用中具备的特点 （1）液氮的无色、无味、无臭及无毒等基本性质；（2）液氮具窒息性惰性性质，对细菌和其他微生物有窒息和抑制作用；保证食品卫生和质量。 （3）分子量接近氧气，在常压条件下迅速汽化可达到低温排氧的目的，在果蔬加工中可抑制褐变，加工效果显著。（4）氮气是空气的主要组成部分，在空气中的含量高达78%(体积)，来源丰富。 液氮在食品
3、行业中的应用区域饮料加工食品包装食品冷冻粉碎食品冷藏运输食品速冻液氮在食品行业中的应用液氮食品速冻原理原理：食品速冻一般是指运用现代冻结技术，以液氮为冷媒， 将食品温度降低到其冻结点一下的预期低温。使其所含的全部或大部分水分随着食品内部热量的外散而形成合理的微小冰晶体。液氮速冻食品的优点 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，所以可以在冻结和带包装冷藏过程使氧化变化降低到最小限度2、液氮可与形状不规则的食品的所有部分密切接触，是热阻力降低到最小限度。3、冻结食品的干耗小，用一般装置冻结食品，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
4、间。所以适于冻结一些水分较高的食品，如杨梅、西红柿、蟹肉等4、占地面积小，初投资低，装置效率高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，故冻结速度极快，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。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1、沉浸式冷冻沉浸式冷冻是将食品完全浸入液氮中，它可以达到期望的快速冻结，食品占用的空间小，同时产生能力变化的幅度也很显著，但液氮损耗较大，因为金庸了液氮潜热这部分冷凉。2、喷淋式冷冻喷淋式冷冻设有三个冷冻区：预冷区、冻结区和匀温区。液氮经喷嘴成雾状与食品进行热交换，液氮吸
5、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。3、冷空气循环式冷冻冷空气循环式冷冻，由液氮冷却循环的冷空气，用空气作为载冷剂冷冻食品，可摒弃庞大的冷冻设备，减少初投资。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、沉浸式冷冻装置、旋转式冷冻装置。液氮沉浸式冷冻特点特点： a.低温液体的传热性能很好，液态介质还能和形态不规则的食品如龙虾、蘑菇等密切接触冻结速度很快，若对低温液体再加以搅拌，则冻结速度还可进一步提高。 b.低温介质冻结未包装食品时，在渗透压的作用下，食品内汁液会向介质渗出，以致介质污染和浓度降低，并导致低温介质
6、冻结温度上升； c.直接接触冻结时，食品表面会有薄层冰衣形成，可防止未包装食品的干缩； d.采用此法，食品和空气接触时间少，适用于冻结易氧化食品。液氮喷淋式冷冻A、液氮的冻结速度极快，在食品表面与中心会产生极大的瞬时温差，造成食品龟裂，所以过厚的食品不宜采用，厚度一般应小于10cm。B、特点：液氮冻结装置构造简单、使用寿命长，可实现超快速冻结，而且食品几乎不发生干耗，不发生气化变色，很适宜于冻结个体小的食品，主要问题是冻液的成本高。液氮冻结装置实例液氮冻结装置实例食品冷冻粉碎 定义：定义：液氮冷冻粉碎液氮冷冻粉碎是以液氮为冷媒，是以液氮为冷媒，冷冻和粉碎相结合的技术，使食品原料冷冻和粉碎相结合
7、的技术，使食品原料在低温冻结状态下进行粉碎制成粒状或在低温冻结状态下进行粉碎制成粒状或粉状物。粉状物。 冷冻粉碎技术产生于上世纪初，在橡胶冷冻粉碎技术产生于上世纪初，在橡胶及塑料行业已得到应用。自日本在上世及塑料行业已得到应用。自日本在上世纪纪80年代对食品低温冷冻粉碎进行了研年代对食品低温冷冻粉碎进行了研究后，美国、欧洲及我国也进行了一些究后，美国、欧洲及我国也进行了一些开发研究。开发研究。冷冻粉碎的优点冷冻粉碎的优点 冷冻粉碎不但能保持粉碎产品的色、香、味及活性物质的性质不变，而且在保证产品微细程度方面具有无法比拟的优势。由于冷冻粉碎能最大程度地保存原有营养物质分子结构、成分及活性，所以提
8、高了人体对各种营养成分和微量元素的吸收。因此，它符合目前人们追求“绿色食品”的要求，在食品加工行业将有很好的应用前景。液氮食品冷冻粉碎工艺特点液氮食品冷冻粉碎工艺特点 1、可以粉碎常温下难以粉碎的物料 2、可以制成比常温粉碎粒体流动性更好，粒度分散更均匀的产品 3、不会发生常温粉碎时因发热、氧化造成的变质现象 4、粉碎时不会发生其他溢出、粉尘爆炸、噪声 5、特别适应于油份、香味成分高的且在常温中难以粉碎的食品液氮食品冷冻破碎原理液氮食品冷冻破碎原理以液氮为冷媒，被粉碎物料通过冷却在低温下实现脆以液氮为冷媒，被粉碎物料通过冷却在低温下实现脆化易粉碎状态后，进入机械粉碎机腔体内通过叶轮高化易粉碎状
9、态后，进入机械粉碎机腔体内通过叶轮高速旋转，物料与叶片，齿盘，物料与物料之间的相互速旋转，物料与叶片，齿盘，物料与物料之间的相互反复冲击，碰撞，剪切，摩擦等综合作用下，达到粉反复冲击，碰撞，剪切，摩擦等综合作用下，达到粉碎效果。碎效果。粉碎用的冷源温度可降至粉碎用的冷源温度可降至-196，根据物料的脆，根据物料的脆化点温度，在粉碎过程中其温度可调控，选择最佳粉化点温度，在粉碎过程中其温度可调控，选择最佳粉碎温度，降低能耗；粉碎细度可达到碎温度，降低能耗；粉碎细度可达到10-700目，甚至目，甚至达到微米达到微米等细度；使用液氮作为研磨介质，实现超等细度；使用液氮作为研磨介质，实现超低温粉碎，物
10、料的防爆，防氧化等综合效果。低温粉碎，物料的防爆，防氧化等综合效果。1、冷冻粉碎装置一般由制冷、冷冻粉碎装置一般由制冷剂供给装置剂供给装置(液氮箱液氮箱)、贮料予贮料予冷筒冷筒、原料冷冻箱、原料冷冻箱、螺旋推螺旋推进器、进器、低温粉碎机、产品收低温粉碎机、产品收集器（集器（旋风分离器旋风分离器）、显热）、显热回收装置等组成。回收装置等组成。2、食品包括的物料种类非常、食品包括的物料种类非常广阔。但用冷冻粉碎加工时广阔。但用冷冻粉碎加工时，其加工工艺都有类似之处，其加工工艺都有类似之处，基本流程大体为：，基本流程大体为： 原料原料前处理前处理低温冷冻低温冷冻（-100液氮）液氮）低温粉碎低温粉碎
11、产品收集产品收集真空冷冻升华真空冷冻升华干燥干燥产品后处理产品后处理包装包装成品成品液氮冷冻粉碎设备及工艺流程液氮冷冻粉碎设备及工艺流程液氮冷冻粉碎设备 液氮罐液氮罐一部分供给冷冻箱使食品物料充分冻结。一部分供给冷冻箱使食品物料充分冻结。另一部分供给低温粉碎机，使冻结原料在低温、惰性条件下粉碎。另一部分供给低温粉碎机，使冻结原料在低温、惰性条件下粉碎。液氮变成低温氮气，先经旋风分离器与原料粉末分离，再经气体压缩液氮变成低温氮气，先经旋风分离器与原料粉末分离，再经气体压缩机压缩后，分成三路。机压缩后，分成三路。 粉碎机粉碎机锤式粉碎机：中硬或纤维物料（可可、香辛料、干酵母）。锤式粉碎机：中硬或纤
12、维物料（可可、香辛料、干酵母）。盘击式粉碎机：软质物料的中细和纤维质的解碎（巧克力、富含盘击式粉碎机：软质物料的中细和纤维质的解碎（巧克力、富含油脂物质）。油脂物质）。辊齿粉碎机（辊磨机）：用于胶质或粘稠度高的物质（红蓝枣、辊齿粉碎机（辊磨机）：用于胶质或粘稠度高的物质（红蓝枣、阿胶、肉皮、大蒜粒、骨胶、干酪）。阿胶、肉皮、大蒜粒、骨胶、干酪）。 液氮冷冻粉碎设备液氮冷冻粉碎在食品业涉及范围 调料类调料类 中药类中药类 畜肉类畜肉类 蔬菜类蔬菜类 水产品水产品 谷物类谷物类中药类中药类畜肉类畜肉类蔬菜类蔬菜类水产品水产品谷物类谷物类调料类调料类冷冻粉碎冷冻粉碎液氮饮料加工 目前，已有不少饮料生
13、产厂家采用氮或氮与目前，已有不少饮料生产厂家采用氮或氮与C02的混合物取代传统的的混合物取代传统的C02，对饮料进行充气包装。充了氮的高碳酸型饮料，比仅充填二氧，对饮料进行充气包装。充了氮的高碳酸型饮料，比仅充填二氧化碳的饮料引起的问题要少；氮对于灌装无泡饮料，如酒和果汁也是化碳的饮料引起的问题要少；氮对于灌装无泡饮料，如酒和果汁也是很理想的。在非充气饮料罐头中加注液氮的好处是，所注入的少量液很理想的。在非充气饮料罐头中加注液氮的好处是，所注入的少量液氮可排除每只罐头顶部空间中的氧气，使贮罐上部空间的气体呈惰性氮可排除每只罐头顶部空间中的氧气，使贮罐上部空间的气体呈惰性，从而延长了易腐品的贮存
14、期限。，从而延长了易腐品的贮存期限。 其中主要设备为液氮加注机，主要是食品在包装是起到氮其中主要设备为液氮加注机，主要是食品在包装是起到氮封、增加内压和后续杀菌的作用。封、增加内压和后续杀菌的作用。液氮注射系统在饮料中的应用 1，在三片灌装完，进入封口之前，采用现代液氮注射技术，精准，在三片灌装完，进入封口之前，采用现代液氮注射技术，精准地注射地注射-196C的液氮。然后，立刻封口，液氮在短时间内吸收热量的液氮。然后，立刻封口，液氮在短时间内吸收热量，体积膨胀，体积膨胀700倍，变成气氮。一则把罐内的空气（特别是氧气）赶倍，变成气氮。一则把罐内的空气（特别是氧气）赶走，使产品的保质期更久；二则
15、，使罐内产生内压，使产品可以进入走，使产品的保质期更久；二则，使罐内产生内压，使产品可以进入杀菌锅中经受杀菌锅中经受121C，长时间的杀菌，不至于冷却后瘪罐，不至于，长时间的杀菌，不至于冷却后瘪罐，不至于在包装及搬运过程中变型。在包装及搬运过程中变型。2，PET瓶滴加液氮产生气氮。一是置换瓶顶空气，产品的质量瓶滴加液氮产生气氮。一是置换瓶顶空气，产品的质量更稳定，更安全。二是产生内压，增加强度，防止瘪瓶，降低瓶克重更稳定，更安全。二是产生内压，增加强度，防止瘪瓶，降低瓶克重。比如可乐，百事公司纯净水，矿泉水，。比如可乐，百事公司纯净水，矿泉水，18克的瓶只需克的瓶只需13克或更低克克或更低克数
16、。在注射液氮后的手感不亚于数。在注射液氮后的手感不亚于18克的瓶。还有美之源系列，克的瓶。还有美之源系列，10份份v系列，果粒奶优系列等系列，果粒奶优系列等3，在软包装，像屋顶盒中充氮。脱氧，保质，包装更坚硬企业，在软包装，像屋顶盒中充氮。脱氧，保质，包装更坚硬企业。4，在调味品，食用油，红酒，医药输液品中注射液氮，产生气，在调味品，食用油，红酒，医药输液品中注射液氮，产生气氮，控制残氧量，消除质量隐患。氮，控制残氧量，消除质量隐患。液氮加注机液氮在食品冷藏运输中的应用 冷藏运输是食品工业中很重要的一部分。开发液氮制冷技术，发展液氮冷藏火车、冷藏汽车及冷藏集装箱是现今国际上的共同发展趋势。经济
17、发达国家多年的应用实践表明，液氮制冷系统是唯一在商业上可与机械制冷系统相竞争的冷藏保鲜技术，也是食品冷藏运输的发展方向。液氮在食品包装中的应用 英国伦敦一家公司开发出一种简单实用的食品保鲜包装方法，就是在给食品进行包装时，往包装袋内加入几滴液氮。当液氮蒸发转化成气体时它的体积迅速扩大，在包装袋内快速取代原有的大部分气体，减少食品因氧化而造成的变质，从而大大延长食品的保鲜期。 液氮在食品工业中的其它应用 由于液氮的制冷作用，蛋汁、液体调味品、酱油能够加工成可自由流动并能倒出的颗粒状冷冻食品，这些食品可随时使用并且很容易配制。 在研磨香料和吸水的食物添加剂，如糖的替代品和卵磷脂时，液氮被注入到研磨机中来保护有价值的成分，同时也增加了研磨产量。 利用液氮淬冷协同高温解冻进行花粉破壁具有效果好、破壁率高、速度快及花粉生理活性保持稳定、不受污染等特点。
