超低溫液氮冷凍技術在各行業中的應用

液氮

液氮即液態氮氣，分子量28.013，相對密度0.8081(-195.8 )，密度1.2507kg／m3(在0，l大氣壓時)，熔點-209.86，沸點-195.8，臨界溫度-147.05，臨界壓力3.39Mpa (33.5大氣壓)，臨界密度0.31公斤／公斤，液態密度0.8l公斤／公斤(沸點)，蒸發潛熱161.19千焦耳／公斤，定壓比熱1.034千焦耳／公斤·；熱傳導率2.28×10-4焦耳／厘米·秒·。為無色透明、無味、之低粘度的透明液體，不導熱導電，不自燃助燃，化學性質穩定，不與任何物質起化合作用。 1單位體積的液氮可產生約650倍體積的氮氣，氮氣是空氣的主要組成部分，在空氣中的含量高達78％(體積)，液氮作為空氣液化分離的宗產品、工業制氧的副產品，一般純度達99．99％。液氮在常溫下很容易氣化，保存困難，運輸攜帶也較麻煩，在無液氮生產的地區，應用受到限制。

液氮是一個較為方便的冷源，因液氮的性質，已逐步受到人們的重視和認可，在畜牧業、醫療事業、食品工業、以及低溫研究領域等方面得到越來越普遍的應用。在電子、冶金、航天、機械制造等方面應用不斷拓寬和發展。

三、在食品工業應用

1、液氮在食品速凍中的應用

在眾多的保藏法中，冷凍保藏法應用，效果也非常。而作為冷凍保藏之一的液氮速凍早已被食品加工企業所采用，由于它能實現低溫深冷的超速凍，也有利于實現凍結食品的部分玻璃化，使食品解凍后能限度地恢復到原來的新鮮狀態和原有的營養成分，極大提高了冷凍食品的品質，因此在速凍工業中顯示出的生命力。與其它冷凍相比，廣州極速液氮速凍機具有以下明顯的優點：

冷凍速度快(凍結速度比一般凍結約快30-40倍)：采用液氮速凍，可使食品迅速通過0～5冰晶生長帶，廣州液氮速凍已在這方面做了有益的嘗試。

保持食品品質：由于液氮速凍時間短，經液氮速凍的食品可以限度地保持加工前的色、香、味及營養價值。段振華等人用液氮對檳榔進行速凍處理，結果表明經液氮處理后的檳榔保持有較高葉綠素含量，風味好。

物料干耗小：一般凍結的干耗損失率為3～6％，而液氮速凍可減少到0.25～0.5％。

設備與動力費用低，易于實現機械化和自動化流水線，提高生產率。

目前液氮速凍主要有噴淋凍結、浸漬凍結和冷空氣凍結三種方式，其中又以噴淋凍結應用

2、液氮在飲料加工中的應用

目前，已有不少飲料生產廠家采用氮或氮與C02的混合物取代傳統的C02，對飲料進行充氣包裝。充了氮的高碳酸型飲料，比僅充填二氧化碳的飲料引起的問題要少；氮對于灌裝無泡飲料，如酒和果汁也是很理想的。在非充氣飲料罐頭中加注液氮的好處是，所注入的少量液氮可排除每只罐頭頂部空間中的氧氣，使貯罐上部空間的氣體呈惰性，從而延長了易腐品的貯存期限。

3、液氮在果蔬貯存保鮮中的應用

液氮用于果蔬的貯存保鮮具有氣調的優點，可調節農副產品旺季和淡季供需方面的矛盾，減少貯存上的損失。氣調的功能是提高氮氣的濃度，同時控制氮、氧與C02的氣體比例，并使其保持在穩定狀態，降低果蔬的呼吸強度，延緩后熟過程，從而使果品、蔬菜保持采摘時的新鮮狀態和原有營養價值，延長果蔬保鮮期。

4、液氮在肉制品加工中的應用

液氮在對原料肉絞制、斬拌或混合等工序中加入，可有效提高產品質量。如在沙拉米型香腸加工中，液氮的使用可提高肉保水性，阻止脂肪氧化，改善切片性和外觀質量；用于肉制點心、肉脯等再制肉的加工，不僅可使肉糜混合時加速蛋白質溶解和增強保水性，且對保持產品形狀尤為有效。另外原料肉經液氮快速冷卻，既可在較長時間內保持熱肉特性，氣又保證了肉品衛生安全；在加工工藝上，無須再擔心溫度上升對肉質的影響，且加工可不受原料溫度、加工時間、季節因素的影響，同時還可使加工過程處于低氧分壓，在一定范圍延長了產品的貨架壽命。

5、液氮在食品低溫粉碎中的應用

低溫粉碎，就是將冷卻到脆化點溫度的物質，在外力作用下破碎成粉體的過程。食品的低溫粉碎是近幾年發展起來的一種食品加工新技術，該技術特別適宜于加工含芳香成分多、含脂量高、含糖量多和含膠狀物質多的食品。用液氮進行低溫粉碎處理，可連原料的骨、皮、肉、殼等一次性全部粉碎，使成品顆料細小并保持其有效營養。如日本將經液氮凍結后的海藻、甲殼素、蔬菜、調味品等，投入粉碎機粉碎，可使成品微細粒度高達100μm以下，且基本保持原有營養價值。此外，用液氮進行低溫粉碎，還可粉碎常溫下難以粉碎的物料、熱敏性及受熱易變質，易分解的物質。另外，液氮可以粉碎如脂肪多的肉類、水分多的蔬菜等在常溫下難以粉碎的食品原料，并可以制造迄今新加工食品。

6、液氮在食品包裝中的應用

英國倫敦一家公司開發出一種簡單實用的食品保鮮包裝，就是在給食品進行包裝時，往包裝袋內加入幾滴液氮。當液氮蒸發轉化成氣體時它的體積迅速擴大，在包裝袋內快速取代原有的大部分氣體，減少食品因氧化而造成的變質，從而大大延長食品的保鮮期。

7、液氮在食品冷藏運輸中的應用

冷藏運輸是食品工業中很重要的一部分。開發液氮制冷技術，發展液氮冷藏火車、冷藏汽車及冷藏集裝箱是現今國際上的共同發展趨勢。經濟發達多年的應用實踐表明，液氮制冷系統是在商業上可與機械制冷系統相競爭的冷藏保鮮技術，也是食品冷藏運輸的發展方向。

8、液氮在食品工業中的其它應用

由于液氮的制冷作用，蛋汁、液體調味品、醬油能夠加工成可自由流動并能倒出的顆粒狀冷凍食品，這些食品可隨時使用并且很容易配制。在研磨香料和吸水的食物添加劑，如糖的替代品和時，液氮被注入到研磨機中來保護有價值的成分，同時也增加了研磨產量。周順華等人研究證明，利用液氮淬冷協同高溫解凍進行花粉破壁具有效果好、破壁率高、速度快及花粉生理活性保持穩定、不受污染等特點。