基本介紹
- 中文名：液態二氧化碳噴淋速凍
- 外文名：Liquid carbon dioxide spray frozen
- 適用：魚、蝦等海鮮的速凍
- 屬於：接觸式凍結
- 冷凍劑：液態CO2
- 學科：食品加工工藝
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冷凍製品基本情況
冷凍製品從保藏原理的方面上看，應該分為以下兩類：第一類，冷藏製品。主要指將清洗、分割、包裝或加工處理後的食品原料以及配料，低溫貯藏於-1℃以上8℃以下的製品；第二類，凍藏製品。主要是指將經過前處理加工的食品原料，快速凍結於-30℃以下，然後將凍結的食品原料進行包裝，並低溫貯藏和運輸於-18℃以下食品。
凍結方法
傳統的食品凍結方法多種多樣，根據凍結對象與冷卻介質的不同接觸方式可分為三種：空氣凍結法、間接接觸凍結法和直接接觸凍結法，其中，間接接觸凍結法和直接接觸凍結法可統稱為接觸式凍結。每種凍結方法又包含不同形式的凍結裝置。目前，凍結技術發展迅速，較新興的凍結方法有被膜包裹凍結法、均溫凍結法和高壓冷凍法。
空氣凍結法
空氣凍結法是在凍結過程中，冷空氣以自然對流或強制對流的方式與食品進行熱量交換。空氣凍結法的優點是空氣資源豐富、來源廣，無毒副作用，在一定程度上加強了冷凍食品的安全衛生性；缺點是空氣的導熱性差，因此凍結相同的物料所需的凍結時間較其它方法長。迄今為止，以空氣做為冷凍介質進行凍結仍然是最廣泛採用的方法之一。
空氣式凍結裝置是以空氣為中間媒介完成熱量交換的凍結裝置，冷熱先由製冷劑傳向空氣，再由空氣傳給凍結對象。其類型有多種，包括：隧道型、流態化型、螺旋型、鼓風型等。目前，空氣式凍結裝置在冷凍食品中常用的有隧道式連續凍結裝置、流態化單體連續凍結裝置和螺旋式連續凍結裝置。
間接接觸凍結法
間接接觸凍結法指的是將食品置於經製冷劑或載冷劑冷卻的板、盤、帶或其它冷壁上進行凍結，食品與冷壁直接接觸，但與製冷劑或載冷劑不直接接觸。對於固態食品，可將食品加工成具有平坦表面的形狀，使冷壁與食品的某一個或某幾個平面接觸；對於液態食品，則用泵送的方式使食品通過冷壁進行熱量交換，最終凍成半融狀態。
間接接觸凍結法的優點是能源消耗低、食品品質好、操作簡便；缺點是難以控制凍結後食品的形狀。其裝置類型有平板式、鋼帶式和迴轉式等。
直接接觸凍結法
直接接觸凍結法是通過食品與不凍液直接接觸的方式進行熱量交換的，換熱後迅速降溫凍結。按食品與不凍液接觸的方式可分為以下三種方法：噴淋法、浸漬法或兩種方法相結合。 直接接觸凍結法的優點是凍結速率大、食品乾耗低、顏色好；缺點是因食品與不凍液直接接觸而產生的安全衛生問題。鹽水浸漬式凍結和液化氣式連續凍結是較常用的直接接觸凍結裝置。被膜包裹凍結法被膜包裹凍結法也叫冰殼凍結法其過程包括被膜形成、緩慢冷卻、快速凍結、冷凍保存個步驟。該法的特點是：形成的被膜可以抑制食品凍結時發生的膨脹及變形，防止食品表層出現裂紋，最大程度地維持食品原有狀態；通過對凍結速率的控制，抑制大冰晶的生成，降低冰晶體對細胞的破壞作用；解凍後產品口感佳，無老化現象。
均溫凍結法
均溫凍結法屬於浸沒式凍結，但凍結過程實行均溫處理。具體操作如下：把食品浸沒或散布於低於-40℃的冷卻介質中，當食品中心的溫度降低至冰點附近時，再以-15℃的空氣或者液態冷卻介質使之均溫；最後用低於-40℃的液態介質將食品冷卻至終溫。
均溫處理的優點是，將凍結過程中食品內部產生的的膨脹壓進行分散，能有效防止食品龜裂、隆起等表觀品質的劣變。
高壓冷凍法
高壓下，水的冰點隨之降低，即使溫度降至0℃以下，水仍然不會結冰。例如，當壓力為200MPa時，水冷卻到-18℃時仍不會結冰。把處於高壓下不結凍的食品迅速解除壓力，就可以對其實現速凍，而且凍結後食品中的冰晶體很微小，這種凍結方法叫做解除超高壓速凍法或者稱為高壓冷凍。
液態二氧化碳噴淋速凍
要想使魚貝類等食物，呈新鮮狀地長期保存，就應儘量使其不與空氣接觸和迅速地降低品溫。噴淋凍結法，就是為了滿足這些條件而研究出來的。液態CO2噴淋速凍是將液態CO2噴淋到被凍結物上，使其迅速凍結。通常是使被凍結物的中心溫度，從常溫通過最大冰結晶生成區，最快需70min左右。此外，由於隔斷了空氣，物料不會被氧化。液態CO2速凍時，CO2直接接觸食品而降溫，而傳統機械式冷凍是經過換熱器傳熱至空氣媒介，再由冷空氣冷卻食品，所以在這個過程中損失的熱量較多。
液態CO2噴淋速凍技術原理
CO2氣體是無色的，固體是白色的，有輕微的刺激氣味。CO2氣體在加壓狀態下呈液態狀態，常被貯存在壓力為2.0MPA的保溫罐中。使用時，液態CO2經噴嘴噴出，注入急凍槽，急劇膨化成為雪花狀的固體乾冰（占43%）和CO2氣體（占57%）。乾冰升華時將產生-78℃的低溫，可直接從物料吸收熱量而升華為冷氣體，冷氣體又繼續和食用菌等物料接觸，直到冷量被完全吸收後排出槽外。在這個過程中，乾冰升華的潛熱約占總製冷量的84%，而CO2氣體升溫所吸收的潛熱只占16%。
液態CO2噴淋速凍技術特點
CO2主要是酒精發酵時得到的副產品，也可以從高純度的天然氣中取得。液態CO2凍結溫度比液氮高，故凍結時間較長。在凍結能力相同時，隧道式液態CO2噴淋凍結裝置的設備投資要更大一些。液態CO2速凍時，CO2直接接觸食品而降溫，而傳統機械式冷凍是經過換熱器傳熱至空氣媒介，再由冷空氣冷卻食品，所以在這個過程中損失的熱量較多。
與傳統速凍方法比較，液態CO2速凍具有以下優點：
（1）產品急凍率高：環境溫度的迅速降低，使液態CO2從食品細胞滲透出來的時間大大縮短，脫水率僅為機械式冷凍的25%，食品原有質量得以保存，並相對機械式凍結而言，液態CO2速凍可有效地提高生產量。
（2）生產靈活調節：產量在±15%的範圍內變化並不影響其生產效率，通過精確計算物料吸收的熱量，準確控制凍結的溫度，可靈活控制速凍食用菌生產量。
（3）食品質量好：CO2不會氧化食用菌中的成分而產生不良影響，所以可確保速凍食用菌的質量；而且食用菌的脫水損耗等比機械式凍結設備低。占地少、易維修：液態CO2速凍系統主要由占地面積小的急凍槽構成，機械維修保養、清洗、除霜方便。
