基本介紹
- 中文名：懸浮式速凍
- 外文名：Suspension Frozen
- 別名：分散結晶法
- 套用：速溶咖啡、速溶茶、濃縮橙汁
- 學科：食品加工工藝
速凍,速凍的方法及設備,冷凍濃縮,冷凍濃縮的凍結方式,漸進冷凍法,懸浮式速凍,
速凍
速凍是以食品中水分快速結晶為基礎,迅速降低食品溫度的加工技術。速凍的要求是在30分鐘內通過食品最大冰晶生成帶(-1~-5℃),並迅速降低到-18℃以下貯藏(國際冷凍協會的標準)。食品在這樣的凍結條件下,細胞間隙中的游離水和細胞內的游離水及結合水,能同時凍成無數微小的冰晶體(冰晶粒子在100μm)以內,冰晶分布與天然食品中液態水的分布極為相近,這樣就不會損傷細胞組織。當食品解凍時,冰晶融化的水分能迅速被細胞所吸收,而不致於產生汁液流失。
速凍的方法及設備
目前食品速凍的方法很多,但按使用的冷卻介質與食品接觸的狀況可歸為間接凍結和直接凍結兩大類。在直接凍結中,適合速凍的有送風凍結、浸漬凍結、超低溫製冷劑噴淋凍結,如壓縮的液氮、二氧化碳、特種氟利昂噴淋凍結等。設備有臥式平板凍結機、立式平板凍結機等。散狀或包裝食品與低溫介質或超低溫製冷劑直接接觸下進行凍結的方法稱為直接凍結。直接速凍法中常用的致冷介質可分為兩大類:①與製冷劑間接接觸冷卻的氣態或液態介質,如空氣、鹽水、普通氟利昂等。②蒸發時本身能產生致冷效應的超低溫製冷劑,如壓縮的液氮、二氧化碳、特種氟利昂等。按製冷介質的操作方式它又可分為浸漬和噴淋兩種。設備有隧道式凍結裝置、傳送帶式連續凍結裝置、螺旋帶式連續凍結裝置等。
冷凍濃縮
冷凍濃縮是利用冰與水溶液之間固液相平衡原理的一種濃縮方法。其操作是把稀溶液降溫至水的冰點凝固點以下使得部分水凍結成冰晶，並將冰晶以固態的方式從溶液中去除而使溶液得到濃縮的一種濃縮方式。
冷凍濃縮的凍結方式
目前在工業上，冷凍濃縮過程的結晶方式主要有兩種：一種是在管式、板式、轉鼓式以及帶式設備中進行的，稱為層狀冷凍或漸進冷凍法；另一種發生在攪拌懸浮液中，通過大量懸浮分散於母液中冰結晶的成長、分離而達到濃縮的方式稱為懸浮凍結。這兩種結晶形式在晶體成長上有顯著的差別。
漸進冷凍法
隨著冰層在冷卻面上生成並成長，界面附近的溶質被排除到液相側，液相中溶質質量濃度逐漸升高，利用這一現象的濃縮方法即為漸進冷凍濃縮法。漸進冷凍濃縮法最大的特點就是形成一個整體的冰晶，固液界面小，使得母液與冰結晶的分離變得非常容易。加之其裝備簡單，製造成本低，控制方便等特點，所以一經面世就受到了眾多科研機構的追捧。
最早的冷凍濃縮裝置是由日本生產的，儘管漸進式有上述優點，但由於漸進層狀凍結是在過冷的壁面上形成的厚厚冰層，而冰層的傳熱係數很小，對傳熱過程的順利進行是個障礙，這使得結冰速率將隨著結凍的厚度不斷加大而急劇下降。因此到目前為止仍然鮮見於大工業上的套用。
懸浮式速凍
懸浮式速凍法又稱分散結晶法，其特徵為無數自由懸浮於母液中的小冰晶，在帶攪拌的低溫罐中長大並不斷排除，使母液濃度增加而實現濃縮。
Einghoven等在70年代成功地利用奧斯特瓦爾德成熟效應設定了再結晶過程造大冰晶，並建立了冰晶生長與種晶大小及添加量的數學模型，從此冷凍濃縮技術被套用於工業化生產。以此為基礎製造的Grenco冷凍濃縮設備至今仍被作為冷凍濃縮設備的代表。
該過程首先將被濃縮物料泵入刮板式熱交換器中，生成部分細微的冰晶體，後送入再結晶罐，由於奧斯特瓦爾德效應，小冰晶融化，大冰晶成長，然後通過洗淨塔排除冰晶並用部分冰融解液沖洗及回收冰晶表面附著的濃縮液，清洗液回流至進料端，濃縮液則循環至所要求的組成後從結晶罐底部排出。這一方法用於速溶咖啡、速溶茶、濃縮橙汁等的生產，得到了高質量產品。
