液氮是无色、无味、低粘度的透明液体,化学性质稳定。液氮在常压下的沸点是-195.8℃,当它与被冻食品相接触时,能吸收的蒸发潜热为198.9kJ/kg;再让氮蒸气升温至-20℃,平均比热以1.047kJ/(kg·K)计,则能吸收184.1kJ/kg。两项合计为383.0kJ/kg,是一种理想的制冷剂.用液氮速冻食品,最早始于美国。美国在50年代就开始了这方面的研究,至1960年即正式用于速冻食品。1964年开始在生产上迅速推广。
液氮速冻技术产生的背景是:
1、50年代末,由于宇宙空间技术的发展,作为火箭燃料所产生的大量液态氧的需要,促使空气液化分离工业的飞跃发展。液氮的生产使空气中所含78%的氮的大量液化生产成为可能,从而为冷冻食品工业新的应用开辟了途径。2、60年代初,美国的冷冻食品工业面临一个新的转折点,当时的冷冻食品向三个方向发展:(1)冷冻食品向“单体快速冻结”(IQF)方向发展;(2)要求通过连续速冻装置提高冷冻食品的生产量;(3)要求冷冻食品向高质量的速冻保鲜食品发展。由于这些要求促使冻结方法必须在技术上进行更新,因此液氮速冻技术应运而生,并迅速得到广泛应用。
液氮速冻有着下列优点:
食品流态化速冻的主要特点是:(1)冻结速度快。流态化冻结过程具有很强的换热特性。与传统的空气强制循环冻结装置相比,换热强度增加了30~40倍。这是因为:食品悬浮冻结时的热阻减少15~18倍,产品表面与冷空气的放热系数()增大4~6倍,有效换热面积增大3.5~10倍。所以流态化冻结装置的冻结速度要比普通冻结设备的速度高几十倍。由于冻结速度快,所以流态化冻结能最大限度地保持食品原有的营养成份和新鲜状态。(2)实现单体快速冻结。由于食品在冻结过程中呈悬浮状态,食品冻结后不会粘连在一起,实现了IQF冻结,不仅质量好,而且便于包装和消费者食用。(3)食品干耗少。每个速冻食品的表面都有一层很薄的冰膜,既有利于保持食品鲜度防止氧化,而且干耗较少。瑞典学者对蘑菇、草莓等进行的对比试验表明,流态化冻结的干耗几乎只是强制送风隧道冻结的一半左右。这对价格较高的食品显得尤为重要。(4)易于实现机械化和自动化连续生产,生产效率高,工人在常温条件下进行操作,改善了劳动条件。
当然食品流态化冻结也有局限性,它仅适用于颗粒状食品,一般其特性尺寸在50mm以内,最大不得超过100mm。目前国外用流态化冻结的食品种类主要有:菜类:青豌豆、豆角、玉米、青刀豆、油炸或水煮马铃薯、胡萝卜丁或片、整颗或切片蘑菇、花菜、辣椒、西红柿、包菜以及切成块、片、条状的各种蔬菜。水果类:苹果片、菠萝片、草莓、黑苺、樱桃、马林果、李子、杏、讨、紫浆果、葡萄、荔枝、桂圆等。肉食类:肉丁、炸肉丸子、鱼片、鱼条、小虾、虾仁等。