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液氮速冻联合梯度解冻蓝莓最适宜的冻融模式

文章出处:jnchaoneng 人气:发表时间:2020-04-16 16:59

现有冷冻技术现状
冷冻行业常采用的加工方式为:流化床冷冻、鼓风冷冻、低温冰冻、浸渍冷冻等,皆属于传统慢冻,慢冻过程中由于热传递效率相对较慢(0.5 - 1.5 W·m-1K-1),过冷度小,故胞外溶液先结晶,造成细胞收缩、失水,并且其中一些胞间冰晶会撕裂细胞间原有的一些紧密联系;另外,形成的冰晶少而大,过大的冰晶会刺破细胞膜,进一步破坏组织结构,导致冻品品质降低。因此,加快冷冻过程的冻结速度来控制冰晶大小和分布,使得胞内外的水分都形成细小均匀的尽可能多的冰晶,是冻品品质的关键。
液氮速冻优势及特点
液氮速冻为我国近几年工业快速崛起的速冻技术,支撑速冻行业快速发展。液氮速冻是利用液氮从储备容器喷出到常温常压下时,超低温液态氮(-196 oC)迅速转变成气态氮,此相变过程可带走大量的潜热与显热,从而快速冷冻食品,极快的冷冻速率使得形成的冰晶细小、均匀,保证了冻品品质。
目前液氮速冻设备的主要作用模式为喷雾式,利用其超低温和能与冻品全方位接触、传热阻力小的特点,可应用于形状规则或不规则固体、半固体或液体食品。超低温液氮可调控范围广,不同特性食品的适宜冻结温度、冻结模式皆不同。有研究表明-70℃液氮环温处理的鸡胸肉,较鼓风冷冻脂肪氧化程度低、持水力高,无后者解冻后在冰箱冷藏过程中持续失水的现象。在三疣梭子蟹的冷冻研究中发现,液氮喷淋(-40 oC,20 min)处理较平板冻结(-20 oC,6 h)以及冰柜冻结(-18 oC,20 h)的肌原纤维与新鲜样品最为接近,肌纤维间隙较小,细胞最完整,冰晶的破坏率最低。
此外,液氮速冻常作为食品干燥、脱水、提取、制汁、发酵等前处理手段,具有改变质构、细胞、水分、热力学等特性的作用。如Zielinska等验证液氮深冷前处理显著加速蔓越莓干燥第一阶段脱水,缩短干燥时间约43%左右;Nadulski等发现冻融前处理能够提高制汁(大黄)效率30%,且所得果汁固形物含量高、流体力学特性好;Alfaro等研究表明液氮深冷冻前处理有助于蓝莓脱水过程中的糖分和水分的扩散,降低蓝莓难渗透性果皮的阻碍效应,缩短渗透时间,而且渗透后的品质仍能保证。
液氮速冻机
液氮速冻应用情况
食品液氮速冻的主要应用对象为固体和半固体食品,单体或非单体速冻皆可,可于冷冻前或冷冻后包装。液氮速冻在国外应用较成熟,主要应用于肉类、水产等高附加值食品。随着我国经济的发展,液氮速冻设备的研发和液氮制作成本的降低,以及人们对便捷、健康食品的追求,我国液氮速冻行业正在迅速崛起,研究者们开始将液氮速冻技术用于易腐、营养价值高的果蔬产品的冻存中,以促进过往以产地鲜销为主的果蔬产品的流通,增加经济效益的同时,满足消费者对美好生活的需求。
液氮速冻的研究情况
液氮速冻由于其超低温(-196oC)是较其他冷冻方式更快的一种手段。如何充分利用液氮相变冷能,包括设备的升级改造和不同特性食品处理工艺为研究重点,另液氮速冻的龟裂问题易出现在果蔬冷冻中,但相关研究报道较少,研究者们通过工艺及设备参数等改进以避免解决此问题。
团队研究进展
团队近两年通过研究构建新型高压冻热一体化体系、并搭建喷雾式液氮速冻精准控温平台,研究了蓝莓等浆果-100oC-20oC液氮速冻及梯度解冻处理,对比常规冰柜冻结(RF)、浸渍冷冻(IF)、微波解冻、超声解冻、室温解冻、低温解冻、静水解冻和解冻速率、结晶融冰途径对浆果冻融特性和品质特性的影响,以及速冻结晶慢速融冰对冻融浆果的适宜性及冻融机制,及冷冻-解冻处理促进渗透效果,渗透和冷冻-解冻前处理模式二者结合对干燥速率的加快和干燥品质提升的协同作用,发现液氮-80 oC速冻联合-20 oC~ -5 oC~ 4oC的梯度解冻处理,为蓝莓最适宜的冻融模式。
下一步将研究部液氮喷雾速冻联合梯度解冻作为易腐、皮薄、小尺寸浆果类的冻融处理方式的商业可行性,未来进一步结合快速解冻方式,保证品质的同时,缩短冷冻解冻时间,针对冻融处理对食品组织改性作用,根据后续加工例如干燥、制汁、发酵等要求,进行针对性的冻融前处理效果研究。
液氮速冻未来研究方向
液氮速冻具有对象限制性小、营养价值及品质保护效果好、传热传质速率快、环境友好型等优势。未来应用前景可观,当前的研究重点为:设备升级改造(节能提效)、工艺流程完善改进、与其他加工方式的强强联合。不仅丰富传热传质理论,而且促进食品产业的增值转型。

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