据G际制冷学会估计，全世界每年因各种原因所造成腐烂变质的食品占食品年总产量的45%。因此解决食品保藏技术，减少浪费，提高食品质量，是目前世界各G急需解决的问题。冷
冻保藏法因其安全性高而应用**为广泛[1]
。速冻食品指采用速冻方法快速冻结后冷冻保藏的食品。由于速冻食品对加工原料的新鲜度有严格的要求，因此有“速冻食品比市场中的新鲜食品还要新鲜”的说法。由于速冻形成的冰晶体小，因此解冻后可保持食品原有的新鲜状态和风味，可**大限度地延长保质期，使营养成分的损失减少到**低限度。因此在欧美、日本等发达G家
发展很快，市场需求量巨大[2]
。速冻食品因其方便、质优、卫生等优点，已成为一个新兴的食品加工行业，是世界上发展**快的行业之一，年平均增长速度为20～30%；我G九五计划和2010
年远景规划都将其列为发展重点[3]
。
液氮是利用空气分离装置将空气中的氮气液化后的产物。液氮是无色、无味、低黏度的透明液体。化学性质稳定，与其它物质很难发生化学反应。液氮在常压下的沸点为-195.8℃，蒸
发潜热为161.2 MJ/m3
，定压比热为1.03 KJ/kg.K，从它的沸点到-20℃冻结终温所产生的制冷量为383.1 KJ/kg，是一种理想的制冷剂。用液氮速冻食品，**早始于美G，在20世纪50年代就开始了这方面的研究，到1960年即正式用于速冻食品，1964年开始在生产上迅速推广。
目前，液氮速冻已在美G几百家食品加工企业中广泛使用[4]
。
液氮速冻主要有三种方式：浸没式冷冻、冷空气冷冻和喷雾式冷冻。浸没式冷冻是将食品完全浸入液氮中，它可以达到所期望的快速冻结，食品占用的空间小，但液氮耗量较大，因为仅仅用了液氮的潜热这部分冷量；冷空气冷冻，食品由液氮冷却的冷空气来冷冻，用空气作为载冷剂，所以从冷量的利用上是经济的；喷雾式冷冻类似浸没式冷冻，食品一般是通过不锈钢链条式输送带送入隧道，并通过三个冷冻区：预冷区、冻结区和均温区进行加工，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。由此可见，从冷量利用的观点看，喷雾式冷冻液氮耗量**小，经济而有效，尤其对大批量食品的冻结更为适宜。通常冻结1
公斤食品需要0.6～1.1公斤液氮[1]
。
G内对食品进行冻结研究时，大多是采用以液体氨或氟里昂作为制冷剂对水果[5，6，7，8]
、蔬菜[9]及熟食[10]等的普通冻结，也有人用液氮对银鱼[11]
等进行速冻研究，但采用喷雾式流态化液氮速冻装置对果蔬进行瞬时冻结的研究鲜见报道。
1 机械结构及性能
云南梅塞尔气体产品有限公司-昆明理工大学食品工程研究中心液氮速冻工艺车间，采用喷雾式流态化技术，其机械结构及性能与单体速冻机相似，但制冷情况有较大差别。一般的单体速冻机是以液体氨或氟里昂作为制冷剂，并通过压缩机、蒸发器组成的制冷系统传热**媒体（通常是空气），在由空气冷却食品，其原理是“间接”式热交换。根据机械制冷性能及运行成本因
素，工厂大多采用冷空气介质温度为-35～-40℃，食品冻结时间则为40～60分钟[12]
。
喷雾式流态化液氮速冻装置就简单得多（图1），不需要压缩机及蒸发器，冷冻装置的致冷剂采用液氮喷淋汽化后提供，汽化氮气在风管内循环使用以提高冷量的利用率，它主要由离心式风机、风管、布风板、变频器、喷嘴、杜瓦瓶、高压氮气瓶以及计算机数据采集系统和处理系统组成。风机的转速由变频器输出不同频率的电流来实现对风机的无级调速。风机吹出的氮气经导流后进入到布风板的下方，与从杜瓦瓶压出经喷嘴雾化的雾状液氮混合后，再通过布风板，把放在布风板上的食品吹起。低温混合气体与食品充分热交换后温度升高，**后经管道返回风机，完成一次循环。冷冻食品的冷量由液氮来提供，通过调节液氮的喷量来调节冷风的温度，能满足不同介质温度的要求。计算机数据采集系统主要由温度传感元件（铜－康铜热电偶）、A/D模数转换器、信号放大器、压力传感器、风速仪以及高性能计算机等组成。温度由热电偶传送到信号放大器，放大后的电信号进入A/D模数转换器转换成数码信号后进入到计算机并口录入温度值。同样装置的压力由压力传感器变为电信号经放大器、A/D模数转换器后进入计算机录入压力值。热风速仪采集风速后经输出口输出到计算机。
2 工艺流程
2.1 **佳流态化工艺探索 2.1.1 热电偶制作和矫正
利用康铜丝与纯铜丝的不同电势差特性来测定温度变化，此法具有能瞬时反映所测温度的性质。具体方法是将两根同等长度的康铜丝和纯铜丝相互缠绕在一起，其一端用四号细砂纸打磨约5mm长，并用锡点焊将两金属丝顶端互连在一起，而另一端打磨约30mm长度(打磨时尽量在保持原粗细的前提下将表面镀层尽量磨干净)后插入传感器中， 之后打开计算机温度测试程序，将热电偶一端放于恒温水浴锅中，找出让温度线平稳的参数值。再浸入不同浓度的NaCl和MgCl2 冰水溶液中，用同样方法得到使温度平稳的参数值，由此确定热电偶的测温性质，并于程序中进行矫正设定，达到准确测温的目的。 2.1.2 探索筛板和不同风速间的关系 #p#分页标题#e#
在冷冻隧道中安装不同孔径的筛板，在筛板位置上下不远处各有一孔洞与外相连，用U型管压力计测定隧道风速于筛板上下的压力变化，另外还在装置水平位置插入风速计探头连接**主控电脑。打开风机，于程序中设定一风速值，在隧道风速达到此值后记录筛板上下的压强，计算压差。
2.1.3 筛板孔径和风速对流化床高度的影响
于筛板上放置样品，用不同筛板和风速记录其压强，求压降并作图画线。观察不同情况下样品在筛板上的流化高度。**后综合以上情况找出适合该样品的**佳孔径筛板及风速。 2.1.4 流态化的工艺摸索
（1）shou先进行鲜样品速冻前的准备工作，对设备进行清理排出异物并对鲜样品流态化状态进行试验研究；（2）采用开孔率为40%、50%等等筛板进行试验，了解流态化的初流态化速度，观察鲜样品在不同循环风速状态的流态化情况；（3）采用在相同的筛板开孔率的情况下，循环风管风速进行变化（风速为0.5 ～5.0 m/s），对鲜样品流态化状况进行研究（主要记录鲜样品在流态化开始时的风速、流化床高度及压降，以及流态化的好坏，记录**佳流态化时样品的风速和**大流态化情况下的风速，同时找出它们之间的关系与相关资料对比）；（4）记录在不同流化状态下的风速和变频器的输入电压值，用于在鲜样品速冻时进行风速控制；（5）试验热电偶能否测量到鲜样品的中心温度和表面温度以及热电偶能否固定住；同时进行环境温度测量点的固定；（6）测量鲜样品的单个质量及平均直径等。2.2 速冻工艺
冻结不同性质的果蔬需采用不同的工艺路线，现以我们冻结食用菌的工艺为例介绍如下。 基本工艺流程：原料验收→清洗→护色→漂洗→人工分级→真空抽气→（杀青）→一次冷却→二次冷却→速冻→精选→包冰衣→包装→冻藏
其中护色可采用：（1）稀食盐溶液。这是一种常见的护色方法，将采摘后的食用菌浸入浓度为0.6～0.8%、温度为13℃以下的食盐溶液中运到冻结室。（2）半胱氨酸溶液。将刚采摘的食用菌浸入0.3～0.5mmol/L半胱氨酸溶液中30分钟后取出，抽气包装后运到冻结室，或一直浸泡着运到冻结室。（3）柠檬酸水溶液。将刚采摘的食用菌浸入0.8～1.2%的柠檬酸水溶液中，同时加入少量抗坏血酸，抽真空并使真空桶中保持约0.053MPa真空度3分钟左右，再把空气放入。（4）薄膜气调包装。将刚采摘的食用菌放入0.06～0.08mm聚乙烯袋中，并将袋口扎紧。杀青可采用：（1）蒸汽、热水及热风杀青。选择不同的温度和时间。（2）微波、紫外线杀青。选择不同的强度和时间。两类杀青后都分析食用菌中过氧化物酶的失活率、矿质元素（Ca、Cu、Zn、Fe、Mn等）、Vc、烟酸、VE、β-胡萝卜素、总糖等的变化情况，使用各种食用菌**佳的杀青手段和条件。速冻可采用：–100℃、–80℃、–60℃及–40℃等温度，杀青和不杀青两种处理。速冻前用离心机或震动筛把物料表面水分沥干。包冰衣可采用：把速冻后的食用菌放入不锈钢丝蓝中，然后浸入冰水中约2～3分钟，拿出后左右摇动，以防冻品结块。
3 喷雾式流态化液氮速冻的优点
3.1 速度快、产量高
液氮的沸点是-195.8℃，比液氨（-33℃）和氟里昂（-30～-40℃）的沸点要低得多，当雾化的液氮与食品直接接触时，以超过200℃的温差进行激烈的热交换，所以冻结速度极快，比一般的冻结方法快30～40倍，相应的每小时冻结量就有显著提高。 3.2 质量好
由于冻结速度快，能在极短的时间内通过**大冰晶生成带，使细胞内的胶体结合水及游离水和细胞间隙中的游离水能同时原位冻结成无数微细均匀的冰晶体，细胞组织基本上不受破坏，因而解冻后的食品能**大限度地恢复到原来的新鲜状态和原有的营养成分。表2为龙须菜
冻结速度与冰晶体形状、大小的关系[13]
。
3.3 干耗小
一般冻结食品的干耗损失率为3～6%，而液氮速冻的干耗损失率可减少到0.25～0.5%，这对于价格较高的食品就显得尤为重要。 3.4 抗氧化、杂菌少
液氮速冻时，所产生的气体是惰性的氮气，因而食品在冷冻过程中就不会被氧化，从而避免了变味、变色及营养成分损失等不良变化，且能保护预制食品刚刚做成时的香味；由于被冻食品瞬时就达到-10℃以下的低温，故冻品杂菌少。 3.5 费用少
在冻结能力相同的情况下，与机械冻结装置相比，它的设备投资额只有1/2，安装面积只有1/6，动力消耗只有1/10，用人数可比库房冻结节省2/5。 3.6 生产效率高
因其易于实现机械化和自动化流水线，就提高了生产效率；且能改善工人低温下的操作条件和劳动强度。 3.7 冻结范围广
可以冻结普通冷冻不能冻结或冻结效果不好的食品，如：（1）含水量超过75%及解冻后容易产生汁液流失，使冻品不易恢复原来状况的食品，如西红柿、柑橘、杨梅、蟹肉、鳕鱼肉等等；（2）经热烫杀青处理后易使风味物质丧失或一经热烫就不能冻结的食品，如松茸、蘑菇等等；（3）需保持原有食品特有香味的食品，如烹调好的盘菜，焙烤的面包等等；（4）需保持新鲜食品原来的维生素C或甜味的食品，如甜玉米、甜脆豌豆等等；（5）需防止溶胶或凝胶制品在解冻时其水分分离的食品，如生奶、辣酱类等等；（6）需进行单体冻结的食品，如虾、鸡、肉饼等等。 #p#分页标题#e#
4 结束语
随着我G人民生活水平的不断提高，人们的消费观念也在不断地改变。对食品的需求而言，从单纯的充饥到讲求品质，已逐渐与发达G家人民对食品的要求看齐。低档次的食品在市场的竞争力已不如以前，取而代之的是中**的安全卫生的食品。发达G家如英G、美G及日本等，早在十多年前，就已广泛采用安全、快捷的深冷物质如液氮等用于急冻食品。**近几年，一些发展中G家如泰G等，已放弃机械式冷冻而转用液氮等深冷方法，因为它能使虾等食品的营养和外观在解冻后与鲜品没有任何分别。
随着我G加入世界贸易组织的发展，将越来越多地遭遇加工农产品出口的技术壁垒等问题，这就需要像液氮速冻这类能加工绿色食品的生产方式的大力发展，相信像喷雾式流态化液氮速冻这样的高技术会受到越来越多生产厂商的青睐。
