1、液氮凍結在冰淇淋工業化生產的應用丹東天茂氣體有限公司轉載自網絡品質量和生產效率，降低生產過程的能耗及成本，并有助于生態環保。 國外譽為 20 “魔法凍結（Magic freeze）”的美譽，美國把這種凍結方式稱為瞬間凍結（Flash freezing）。在西方國家液氮主要用在魚類、水果、 業化生產，開創了國內乳制品行業的先河。傳統冰淇淋生產中存在的問題在傳統的冰淇淋生產工藝中，使用氟利昂或液氨壓縮機制冷機組進行產品凍結存在以下問題： 85%100%，經凝凍機制造出來等待凍結的軟冰淇淋溫度僅為-5 左右，軟冰淇淋灌充在威化筒上，其拉花火炬形狀因在普通冷凍隧道里溫度僅有-35 左右，容易塌陷變形，

2、產品外觀不好。火炬型冰淇淋在傳統氟利昂（或液氨）壓縮機冷凍隧道中凍結速度太慢，會產生粗糙 的冰屑而在食用時產生沙狀的口感。這是由于冰淇淋組織成分的每個細胞外溶液濃度較低， 這些冰結晶分布不均勻。按照傳統的制造巧克力脆皮雪糕條工藝，先將雪糕條直接浸入55 的液體巧克力漿 料中約 23 s，靠雪糕條本身的溫度凍結粘在其表面的巧克力漿料涂層，經包裝后通過傳送帶進入-25 冷庫保存。由于制造過程溫度不夠低、冷凍效果差，雪糕條外層巧克力脆皮容易熔融、裂開甚至脫落，影響了產品的感官質量。巧克力脆皮雪糕條中的巧克力漿料涂層脂肪含量達到50%以上，其油脂容易因氧化 作用而產生油腥味。傳統壓縮機制冷設備占地面積

3、大，設備一次性投資費用大，日常維護費用高；而且電能消耗大、冷凍效率低。冰淇淋產品需在包裝前完成凍結，而傳統制冷吹風凍結裝置凍結的產品，因凍結時間 4%6%，冰淇淋組織因水分蒸發而直接影響了產品質量。傳統制冷設備大量使用氟利昂或液氨等冷媒破壞大氣臭氧層，對地球生態環境造成危害。液氮快速凍結設備應用于冰淇淋工業化生產冰淇淋屬于乳制品加工行業，為了解決冰淇淋生產中的質量、能耗、成本、環保等問題， 將應用于水產品速凍的液氮凍結技術運用在冰淇淋生產中術和設備裝置。液氮浸漬式巧克力脆皮雪糕條凍結設備1 液氮浸漬凍結設備糕漿料的棒狀模具被置于-35 克力漿料的不銹鋼槽上方，雪糕條被浸入至55 2 s，機械手

4、立即23 s 作，成品被移送入包裝段，經枕形鍍鋁膜包裝機包裝后移至-25冷庫貯存。液氮噴霧式火炬型冰淇淋凍結設備2 液氮噴霧凍結設備它由不銹鋼隧道箱體、噴霧裝置、不銹鋼輸送帶、傳動裝置、抽風機等組成10 m3 液氮貯罐形狀的冰淇淋，此時冰淇淋半成品溫度只有-5 左右，冰淇淋內部因有大量空氣而整個組織-195.8 的液氮通過噴嘴直接噴淋在火炬型冰淇淋上，冰淇淋立刻被凍結，軟冰淇淋的火炬體外，蓋上透明塑料蓋后轉入-351 h 左右，儲于-25 的成品 冷庫。液氮凍結技術及其設備結構 整個箱體由幾段相通的SUS304 不銹鋼隔熱箱組成，不銹鋼箱體之間用耐低溫的硅橡膠密封條和黏結劑加以密封。隔熱箱內外

5、護板為不銹鋼板制成，其間填充75 mm 厚的聚氨基甲酸乙帶鏈條因溫度變化發生卡住或冷脆等故障；電磁閥和調壓閥等自控閥用于液氮流量控 制，間內聚集。抽氣風機上設有T 型蝶閥，當排氣溫度過低時，可打開蝶閥，吸入部分空氣，以防止風機葉輪結冰影響正常運轉。液態氮始終保持著強烈沸騰，這有利于單個雪糕條彼此間的分離；液氮在大氣壓下溫度為-195.8 ，人體皮膚接觸后會引起嚴重凍傷，為避免在液氮流入浸漬式液氮凍結裝置的敞開采用變頻調速，可以根據雪糕產品不同的形狀和凈含量而調整運行速度。置于室外的液氮儲罐是專業工廠加工的標準化產品，結構為不銹鋼內槽和碳素鋼外槽相連， 其間充填高真空粉末-1.33 KPa，外層

6、有聚氨酯隔熱材料形成雙重保溫； 計顯示，用完后由供應商的液氮槽車通過加液閥向罐內填充液氮。氮氣無色無味，如果生產車間環境空氣中的氧氣含量低于20%，可造成窒息環境而引起人 自鎖安全裝置，確保生產工人的安全。液氮凍結在冰淇淋生產中體現的優越性液氮是無色、無味、低黏度的透明液體，化學性質穩定，與任何物質不起化合作用，在常壓下的沸點是-195.8 647 -25 凍結終溫所揮發的制冷量為 383.1 KJ/kg液氮凍結速度快，生產效率高。液氮的沸點比氨-33 ）和氟利昂-30-40 ）沸點低得多，由于液氮與冰淇淋直接接觸時，以將近200 的溫差進行劇烈的熱交換，液氮凍結與傳統的凍結設備相比較，換熱強

7、度增加了3040 倍。生產實踐證明，液氮浸漬凍23 s，液氮噴霧凍結火炬型冰淇淋時間僅為12 min，而傳統制冷機組將上述產品凍結到-25 30 min 以上的時間，單位時間內液氮設備所能凍結的產品量顯著增加。減少冰淇淋產品因大顆冰晶體引起的沙狀口感。冰淇淋組織成分里含有乳蛋白質、乳 脂肪、乳糖、蔗糖等有機物質，這些有機物來源于動植物，動植物原料由大量細胞構成，冰淇淋的凍結點（Freezing point）低于純水冰點。由于傳統制冷設備凍結時間長，冰淇淋組Rate）極快，可使食品迅速通過-1 -5 的最大冰結晶生成帶（Zone of maximum ice crystal formation）

8、，冰淇淋組織內結冰層推進速度大于水分移動結合水及游離水和細胞間隙中的游離水同時凍結成無數細微均勻的冰晶體冰晶（1），消除了食用時冰淇淋的沙狀感。1 冰淇淋的凍結速度對冰晶體形狀、大小的影響保持冰淇淋的新鮮度、色香味和營養成分。液氮無毒，對食品成分呈惰性，使脂肪含量較高的巧克力脆皮雪糕等冰淇淋產品減少與空氣的接觸 的新鮮度、色香味及其營養價值，延長了產品的貨架期。改善冰淇淋產品外觀質量。實踐證明，即使在生產脂肪含量高、膨脹率達到100%的 分平整和光滑，不會產生熔融、粘結和表面龜裂、脫落等現象，實現單體快速凍結（Individual quick frozen）產品。液氮凍結設備占地面積小、結構簡

9、單、操作方便、維護容易。與傳統機械凍結設備的比較, 液氮凍結設備有不少優點（2）。液氮凍結設備只需配置一個儲罐，該裝置可向液 效率高，有效改善工人低溫下的操作條件和勞動強度。液氮凍結能耗較低。設備依靠液氮相變制冷及內能的轉變來達到凍結產品的目的，不像傳統冷凍系統在凍結產品時需要消耗大量的電能來運行制冷壓縮機機組 氮凍結基本屬于不直接消耗電能的。2 液氮深冷凍結設備與傳統機械凍結設備的比較液氮凍結成本低。根據最新的國外資料數據，凍結能力在3000 kg/h 的液氮噴淋設備其基本投資為 7.5 萬美元，而普通壓縮機冷凍機組要投資16.5 萬美元。在凍結能力相同情況下，經實際生產統計計算，液氮凍結設

10、備投資成本僅為機械制冷設備成本的1/2，安裝面積僅需 1/61/102/5，每年可以節省一大筆土地和廠房的租金。生產統計數據說明，每凍結l kg 0.20.6 kg 之間，以目前液氮市場價0.8 kg 85 g支015元/支；噴霧法生產一個火炬型冰淇淋（100 g/個），0.045 元/個，低于傳統機械制冷在產生同樣凍結效果時所用電費成本。降低冰淇淋產品干耗。由于傳統制冷設備凍結冰淇淋的時間過長，冰淇淋表面的水分被蒸發造成重量減輕，所丟失的水分占冰淇淋原重量的4%6%，而液氮凍結時間極短，冰 僅為 0.3%0.5%，遠遠低于慢速凍結的干耗值。冰淇淋表面有一層很薄的凍膜，冰淇淋的機械強度高，凍品

11、表面色澤好、失水率低。質量改善使銷售單價提高，經濟效益顯著。液氮浸漬凍結設備和噴霧凍結設備投產以 質量得到根本性改善，產品美譽度的提高使銷售單價和銷售量均同步提升。液氮凍結技術對環境保護貢獻尤為突出。在21 世紀的今天，發展液氮凍結技術具有 目前對環保事業空前重視，減少CFC、HCFC 等制冷劑的使用功在千秋、勢在必行。液氮在空氣中的含量約為 78%，是無色無味的惰性介質，是地球大氣中取之不盡的資源，液態 業化和集約化的進程，對促進農副產品的深加工具有重要的社會意義。結論通過冰淇淋生產中應用液氮凍結技術幾年來的實踐 術，所制造的冰淇淋產品質量好，凍結速度快，生產效率高，生產能耗低，設備結構簡單

12、， 泛推廣。的更高追求，相信液氮在我國食品工業將有更為廣闊的發展前景。參考文獻林婉玲,曾慶孝,朱志偉.直接浸漬冷凍在食品加工中的應用現狀與前景J.食品工業科技,2008,29(7):256-260郭旭峰,陶樂仁,華澤釗.液氮噴霧式食品流態化速凍裝置的研制J.食品工業,2003(2):48-49陳紹橋.液氮在食品速凍中的應用J.肉類工業,2002, 10:28-29Agnelli M E, Mascheroni R H. Quality evaluation offoodstuffsfrozeninacryomechanicalfreezerJ.JournalofFoodEngineering,2002,52(3): 257-263Zorrilla S E, Rubiolo A C. Mathematical modeling forimmersionchillingandfreezingoffoods.PartI:ModeldevelopmentJ.JournalofFoodEngineering, 2005, 66(3): 329-338Boonsumrej S, Chaiwanic