基本介紹
- 中文名：液態化凍結裝置
- 外文名：Liquidized freezing device
- 介質：液氮、液態二氧化碳等
- 特點：不需要任何製冷裝置
- 優點：速度快，質量好
- 設備：噴射式、冷氣循環式
作用原理,分類,
作用原理
液態化凍結裝置和其他形式的凍結設備根本不同，因為它本身不需要任何製冷裝置。它使用的是在大型深冷液化工廠中已經液化的氣體。選擇使用這種凍結設備的關鍵是在合理的運輸距離範圍內設有深冷液化工廠。這種凍結設備主要使用氮和二氧化碳這兩種深冷液化氣體。此外，近幾年，有些國家還研究套用液化天然氣來凍結食品。
分類
液氮和液態二氧化碳凍結裝置
使用液氮和液態二氧化碳這兩種深冷液化氣的凍結設備的構造基本是相同的，在這類凍結設備內，食品被放在直的或螺旋形的不鏽鋼制的網狀傳送帶上。深冷液化氣則從該設備的適當位置噴入，深冷液化氣在接觸大氣後立即氣化，同時使用風機攪拌設備內的氣流，以加速食品同深冷液化氣—蒸汽的熱交換。使用完的液化氣蒸氣從該設備進料一端排走，這樣使食品在進入該設備凍結區段以前先經過深冷液化氣蒸氣的予冷，以減少食品的乾裂並能充分利用液化氣蒸氣的冷卻能力。然後食品進入凍結區段，食品在這一區段內被進一步凍結，通過均溫區段，而後被送出該凍結設備。
液態化凍結裝置常和浸沉凍結設備一樣被用作產品的表皮凍結。如用作產品的整體凍結，每凍結1公斤產品深冷液化氣的消耗量大致為1.2~2.0公斤，因而使這種設備操作費用較高。但由於這種凍結設備投資低、操作簡單，在使用時間不超過500小時/年的情況下還是比較經濟的。液氮在食品凍結方面的套用是於1926年前後，曾由食品冷凍方面的開闢者——畢爾德西耶試用過，不過，由於當時的液氮產量同設備規模相比是極少量的，從成本上來看也是昂貴的，所以在實用上未能實現。這種凍結方法在商業領域能夠從新開始被人們所認識是在1960年前後在美國創造了第一台實用裝置，從而使液氮做為冷媒而被正式用於冷凍食品上。在日本，液氮凍結設備的研究是從1962年前後開始的，1966年引進了美國技術，1967年製成液氮凍結設備了。英國、法國、西德、荷蘭、比利時、丹麥、瑞典、義大利及蘇聯等國也都在1962年後，相繼使用液氮凍結各類食品。各種液氮快速凍結裝置，輸送食品的液氮冷藏汽車、火車、液氮冷凍船等均有迅速的發展。
用液氮凍結食品有如下優點：
1.凍結速度快。由於液氮的沸點為-196℃，當液氮直接噴淋到食品上時，以200℃以上的溫差進行強烈的熱交換，所以凍結速度極快，每分鐘降溫7-15℃(普通冷凍每分鐘降溫0.5℃。凍結時間約比普通用氨製冷裝置進行凍結縮短20-30倍。
2.凍結質量好。用液氮凍結食品時，通過最大冰結晶生成區的時間僅為九分鐘，因而使被凍結食品中所含水份生成極細的冰晶體，這種凍結食品，在解凍後能最大限度地保持食品原有的營養成份和新鮮狀態。
3.凍結產品的乾耗小。用一般凍結設備凍結食品時，食品的乾耗率大約為3-6%，用液氮凍結時，乾耗可減少至0.6~1%。
4.凍結產品抗氧化。用液氮噴淋食品進行凍結時，所產生的氣體是惰性氣體氮氣，因而食品在凍結過程中就不會被氧化和變色。
5.液氮凍結設備同採用機械製冷的凍結設備相比，在凍結能力相同的情況下，安裝面積可節約5/6，一次投資費用可節省30%，所需動力只及機械冷凍法的1/10左右，而且用人少。
6.液氮凍結設備易於實現機械化、自動化流水作業線，並可改善低溫下操作的條件和勞動強度。
7.可以凍結普通凍結方法尚不能凍結的食品。如：（1）含有75%以上的大量水分的食品，以及在解凍後容易產生汁液流失，且不易復原的食品。如楊梅、柑桔、蟹肉、鰭魚肉等。(2)經熱處理後容易喪失風味和一經熱燙後就不能冷凍的食品。如蘑菇、松茸等。(3)帶有澱粉的食品。如魚糕、生魚片、麵包、點心等。(4)需單個凍結的食品，如蝦、雞、肉餅、餃子、燒麥、毛豆、春卷、冰淇淋等。
但是也應該指出，該類凍結設備也存在一些問題，有待於今後進一步研究解決。如該類凍結設備凍結的直接成本高，對於凍結價廉的食品，在套用上要受到限制；凍結厚的食品有困難。近來，國外正在針對液氮凍結設備存在的這些問題進行研究解決，如在日本，為了降低用液氮凍結食品的成本，則把食品冷凍工廠儘可能的建設在靠近液氮製造工廠的地方，用管道來接受生產廠的液氮供應，或者考慮由幾台食品加工聯合企業設定共同使用的液氮製造設備。此外，國外也曾有人構想，把機械製冷和液氮冷凍的各自特點配合起來。如把厚度為10毫米的肉塊用液氮凍結設備使其表層凍結後，再在鼓風凍結間內進行進一步凍結處理，其凍結產品的成本可能降至完全用液氮凍結時的1/2-1/3。
國外液氮凍結設備的形式有以下兩種。1.噴射式；2.冷氣循環式。噴射式液氮凍結設備由隔熱隧道，噴淋裝置，縱貫於隧道的格線傳送帶，減速器、無級變速器、攪拌風機、離心風機、電磁閥、電器控制箱等部件組成。液氮自貯缸按預定溫度自動輸送至噴嘴，在隧道內穩定地噴淋，與置於傳送帶上的被冷凍食品進行熱交換，連續進行凍結。為了使冷凍速度加快，隧道內設定有風機對液氮均勻地攪拌吹拂。排風機抽風使氣流與傳送帶上的食品逆向流動，以達到充分的熱交換。食品的厚薄不同，休積大小不同，結時間也不同。故該設備設有無級變速器以控制食品在傳送帶上的移動速度，同時可以改變液氮貯缸的壓力，以控制噴嘴中液氮噴淋量。為盛接噴淋後殘存的液氮，於噴淋區傳送帶下面的隧道內，設有一長形淺槽。設備的入口和出口外設數層矽橡膠簾，以阻止氮氣外流。該設備的整個隧道分為三個區域：即預冷區、凍結區、均溫區。
液化天然氣凍結裝置
日本開始研究利用液化天然氣來凍結食品。早在六十年代，日本就從英國、阿爾及利亞輸入液化天然氣，天然氣的主要成份是甲烷，它占整個氣體的99%，所以液化天然氣的性質幾乎也就是甲烷的性質。液化天然氣在-160℃以下的超低溫下就呈液態。但是作為氣體燃料用時，就必須使液化天然氣氣化，這樣就可以有效地利用它的蒸發潛熱而用於食品凍結上。
液化天然氣分批式的食品凍結設備是將食品分批置於食品架上，設備內的底部有一台熱交換器，液化天然氣由管道自設備外通入熱交換器內，將設備內空氣冷卻至-10℃，低溫空氣被風機鼓動，風速約為2-5米/秒，這樣，食品就在低溫流動的空氣中被凍結。用它來凍結烹調食品時，乾耗為0.2~0.8%。如果食品冷凍工廠能設在液化天然氣工廠的附近，使用這種凍結設備還是較經濟的。
