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食品冷却:液体冷却介质

2022-04-194910

与气体冷却介质相比,液体冷却介质有以下特点:密度比气体大,热导率和比热容比气体大,对流放热系数比气体大得多,作为冷却介质时,食品冷却或冷冻的时间短,速度快:液态作为冷却介质时,不会引起食品的干耗,但液体的密度大,黏度大,强制液体对流时,花费的动力多,需要花费一定的成本,不能无价使用:另外液态作为冷却介质时,还容易引起食品外观的变化。常用的液体冷却介质有水、盐水、液氮等。

(一)

水作为冷却介质,具有以下特点。

1)水的凝固点为0℃,标准蒸发温度为100℃。

2)水的密度小、黏度小、流动阻力小。

3)水的比热容大,传热效果好。

4)水无毒,对人、食品和环境都是无害的。

5)水的化学稳定性好,不燃烧、不爆炸。

但水作冷却介质时,由于凝固点高,只能用于将食品冷却至接近0℃的场合,从而大大地限制了水作为冷却介质的使用范围。

海水中含有各种盐类,其中90%左右是氯化钠,另外还含有氯化镁、硫酸镁、碳酸镁及含钾、碘、钠、溴等各种元素的其他盐类。海水中含有的大量盐类和多种元素,其中许多元素是人体所需要的。海水中含有的各种盐类使海水的冰点降低到-1~-0.5℃,可作为很好的冷却介质。但海水具有咸味和苦味,因此限制了海水作为冷却介质的使用范围。

(二)盐水

盐水作为冷却介质应用比较广泛,经常使用的盐水溶液有NaClCaCl, MgC1,等。与食品冷冻关系密切的盐水热物性主要是密度、冰点、浓度、比热容、热导率、运动黏度、导温系数等。

盐水作为冷却介质时,应注意以下几个问题

1)要合理选择盐水浓度盐水浓度增高,将使盐水的密度加大,阻力增大。盐水浓度选用的原则应是在保证盐水在盐水蒸发器中不冻结的前提下,尽量降低盐水浓度。目前,一般的选法是,选择盐水的凝固温度比制冷剂的蒸发温度低6~8℃。

2)要注意盐水溶液对设备、管道的腐蚀问题盐水溶液具有腐蚀性,尤其是略呈酸性且与空气相接触的稀盐溶液对金属材料的腐蚀性很强,因此要采取一定的缓蚀措施。为了减轻腐蚀作用,可在盐水溶液中加入一定的缓蚀剂,使溶液呈中性或略显碱性(pH调整到7.0~8.5)。缓蚀剂通常采用重铬酸钠或氢氧化钠,在添加缓蚀剂时,要注意毒性。

3)盐水在使用过程中,会因吸收空气中的水分而使其浓度降低,尤其是在敞开式盐水系统中。为了防止盐水的浓度降低引起凝固点温度升高,应注意定期检查盐水浓度。

(三)液氮

液氮作为冷却介质,具有以下特点。

1)液氮标准蒸发温度为-195.8℃,作为冷却介质与食品接触时,与冻品的温差大,冻结速度极快;

2)作为冷却介质冻结食品时,冻结速度极快,因此干耗小;

3)液氮无毒,对人、食品和环境都是无害的;

4)液氮的化学稳定性好,不燃烧、不爆炸。

5)液氨可与形状不规则食品的所有部分密切接触,使传热的阻力降低到最小限度。另外,液氮是氨气在低温下形成的液体形态,它的汽化潜热为198.9kJ/kg,定压比热容为1.034kJ/kg·℃),在大气压下的蒸发温度为-195.8℃。从沸点到-20℃冻结终点所吸收的总热量为383kJ/kg,其中,-195.8℃的氮气升温到-20℃时吸收的热量为182kJ/kg,几乎与汽化潜热相等,这是液氮的一个特点,在实际应用时,应注意不要浪费这部分冷量。近年来,液氨用于食品冷冻冷藏工程中比较多,液氮做为冷却介质几乎适于冻结一切体积小的食品。工业生产中,用压缩液体空气分馏的方法获得液氮,液氮也可以用作深度制冷剂。


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