液氮在食品行业的应用

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。
液氮在食品行业的应用
——宋战占
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



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
液氮沉浸式冷冻
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。
液氮冷冻粉碎设备及工艺流程
1、冷冻粉碎装置一般由制冷 剂供给装置(液氮箱)、贮料予 冷筒、原料冷冻箱、螺旋推 进器、低温粉碎机、产品收 集器（旋风分离器）、显热 回收装置等组成。 2、食品包括的物料种类非常 广阔。但用冷冻粉碎加工时， 其加工工艺都有类似之处， 基本流程大体为： 原料→前处理→低温冷冻 （-100℃液氮）→低温粉碎 →产品收集→真空冷冻升华 干燥→产品后处理→包装→ 成品
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 分子量 密度 沸点 熔点 临界温度 临界压力 临界密度 液态密度 蒸发潜热 定压比热 热传导率 数量 28 kg／m3(在0℃, l大气压时) 1.2507 ℃ -195.8 ℃ -209.9 ℃ -147 大气压 33.5 公斤／公斤 0.3l 公斤／公斤(沸点) 0.8l 千焦耳／公斤 161.19 千焦耳／公斤· ℃ 1.034 焦耳／厘米· 秒· ℃ 2.28×10-4 单位
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 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 碎效果。 粉碎用的冷源温度可降至-196°，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 碎温度，降低能耗；粉碎细度可达到10-700目，甚 至达到微米μ等细度；使用液氮作为研磨介质，实现 超低温粉碎，物料的防爆，防氧化等综合效果。
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



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。
液氮冷冻粉碎设备及工艺流程
液氮冷冻粉碎设备
液氮罐

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。 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。
粉碎机

Fra Baidu bibliotek
锤式粉碎机：中硬或纤维物料（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 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、 阿胶、肉皮、大蒜粒、骨胶、干酪）。
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。
液氮冷冻粉碎设备
液氮冷冻粉碎在食品业涉及范围





调料类 中药类 畜肉类 蔬菜类 水产品 谷物类
液氮饮料加工
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 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 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 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 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 地注射-196°C的液氮。然后，立刻封口，液氮在短时间内吸收热量， 体积膨胀700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，使罐内产生内压，使产品可以进入杀菌 锅中经受121°C，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。 2，PET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。 比如可乐，百事公司纯净水，矿泉水，18克的瓶只需13克或更低克 数。在注射液氮后的手感不亚于18克的瓶。还有美之源系列，10份v 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。 4，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。
液氮冻结装置实例
液氮冻结装置实例
食品冷冻粉碎


定义：液氮冷冻粉碎是以液氮为冷媒，冷冻和 粉碎相结合的技术，使食品原料在低温冻结状 态下进行粉碎制成粒状或粉状物。 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。自日本在上世纪80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开发研究。
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。
液氮在食品行业中的应用区域
食品速冻
饮料加工 液氮在食品 行业中的应用
食品冷藏运输
食品包装
食品冷冻粉碎
液氮食品速冻
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
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，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。