液氮在食品中应用

2017-06-30

液氮是无色、无味、低粘度的透明液体,化学性质稳定,不与任何物质起化合作用;其具体物理性质见表1。液氮作为空气液化分离的**宗产品、工业制氧的副产品,加上液氮特有的性质,已逐步受到人们的重视和认可。把液氮作为理想的制冷剂应用于食品工业;尤其在食品速冻中的应用,已在世界范围内有了长足发展,被国外誉为20世纪食品工业*杰出的成就之一。在我国,液氮在食品工业各方面中的应用虽已逐渐兴起,但存在的问题仍然很多。随着人们对食品的要求越来越高,天然、营养、功能及安全的食品成为主导,液氮技术作为食品中低温技术家族的一份子,取代传统的加工方法,在食品工业领域一定会有较理想的发展。

 

表1 液氮的物理性质

物理性质 单位 数量

分子量 28

比重 空气=1 0.9674

密度 kg/m3(在0℃, l大气压时) 1.2507

沸点 ℃ -195.8

熔点 ℃ -209.9

临界温度 ℃ -147

临界压力 大气压 33.5

临界密度 公斤/公斤 0.3l

液态密度 公斤/公斤(沸点) 0.8l

蒸发潜热 千焦耳/公斤 161.19

定压比热 千焦耳/公斤?℃ 1.034

热传导率 焦耳/厘米?秒?℃ 2.28x10-4

 

1 液氮在食品应用中具备的特点

(1)液氮的无色、无味、无臭及无毒等基本性质;

(2)液氮具窒息性惰性性质,对细菌和其他微生物有窒息和抑制作用;保证食品卫生和质量。

(3)分子量接近氧气,在常压条件下迅速汽化可达到低温排氧的目的,在果蔬加工中可抑制褐变,加工效果显著。

(4)氮气是空气的主要组成部分,在空气中的含量高达78%(体积),来源丰富。

2 液氮在食品工业上的应用

2.1 液氮在食品速冻中的应用

在众多的保藏法中,冷冻保藏法应用*为广泛,效果也非常显著。而作为冷冻保藏方法之一的液氮速冻早已被食品加工企业所采用,由于它能实现低温深冷的超速冻,也有利于实现冻结食品的部分玻璃化,使食品解冻后能**限度地恢复到原来的新鲜状态和原有的营养成分,极大提高了冷冻食品的品质,因此在速冻工业中显示出特有的生命力。与其它冷冻方法相比,液氮速冻具有以下明显的优点:

① 冷冻速度快(冻结速度比一般冻结方法约快30-40倍):采用液氮速冻,

可使食品迅速通过0℃~5℃**冰晶生长带,食品研究人员已在这方面做了有益的尝试[1,2]。

② 保持食品品质:由于液氮速冻的时间短,经液氮速冻的食品可以**限度

地保持加工前的色、香、味及营养价值。段振华[3]等人用液氮对槟榔进行速冻处理,结果表明经液氮处理后的槟榔保持有较高叶绿素含量,风味好。

③ 物料干耗小:一般冻结的干耗损失率为3~10%,而液氮速冻可减少到0.25~O.5%。

④ 设备与动力费用低,易于实现机械化和自动化流水线,提高生产率。

2.2 液氮在饮料加工中的应用

目前,已有不少饮料生产厂家采用氮或氮与CO2的混合物取代传统的CO2,对饮料进行充气包装。充了氮的高碳酸型饮料,比仅充填二氧化碳的饮料引起的问题要少;氮对于灌装无泡饮料,如酒和果汁也是很理想的。在非充气饮料罐头中加注液氮的好处是,所注入的少量液氮可排除每只罐头顶部空间中的氧气,使贮罐上部空间的气体呈惰性,从而延长了易腐品的贮存期限。

2.3 液氮在果蔬贮存保鲜中的应用

液氮用于果蔬的贮存保鲜具有气调的优点,可调节农副产品旺季和淡季供需方面的矛盾,减少贮存上的损失。气调的功能是提高氮气的浓度,同时控制氮、氧与CO2的气体比例,并使其保持在稳定状态,降低果蔬的呼吸强度,延缓后熟过程,从而使果品、蔬菜保持采摘时的新鲜状态和原有营养价值,延长果蔬保鲜期。

2.4 液氮在肉制品加工中的应用

液氮在对原料肉绞制、斩拌或混合等工序中加入,可有效提高产品质量。如在沙拉米型香肠加工中,液氮的使用可提高肉保水性,阻止脂肪氧化,改善切片性和外观质量;用于肉制点心、肉脯等再制肉的加工,不仅可使肉糜混合时加速蛋白质溶解和增强保水性,且对保持产品特有形状尤为有效。另外原料肉经液氮快速冷却,既可在较长时间内保持热肉特性,又保证了肉品卫生安全;在加工工艺上,无须再担心温度上升对肉质的影响,且加工可不受原料温度、加工时间、季节因素的影响,同时还可使加工过程处于低氧分压,在一定范围延长了产品的货架寿命。

2.5 液氮在食品低温粉碎中的应用

低温粉碎,就是将冷却到脆化点温度的物质,在外力作用下破碎成粉体的过程。食品的低温粉碎是近几年发展起来的一种食品加工新技术,该技术特别适宜于加工含芳香成分多、含脂量高、含糖量多和含胶状物质多的食品。用液氮进行低温粉碎处理,可连原料的骨、皮、肉、壳等一次性全部粉碎,使成品颗料细小并保持其有效营养。如日本将经液氮冻结后的海藻、甲壳素、蔬菜、调味品等,投入粉碎机粉碎,可使成品微细粒度高达100μm以下,且基本保持原有营养价值。此外,用液氮进行低温粉碎,还可粉碎常温下难以粉碎的物料、热敏性及受热易变质,易分解的物质。另外,液氮可以粉碎如脂肪多的肉类、水分多的蔬菜等在常温下难以粉碎的食品原料,并可以制造迄今*****新加工食品。

2.6 液氮在食品包装中的应用

英国伦敦一家公司开发出一种简单实用的食品保鲜包装方法,就是在给食品进行包装时,往包装袋内加入几滴液氮。当液氮蒸发转化成气体时,它的体积迅速扩大,在包装袋内快速取代原有的大部分气体,减少食品因氧化而造成的变质,从而大大延长食品的保鲜期。

2.7 液氮在食品冷藏运输中的应用

冷藏运输是食品工业中很重要的一部分。开发液氮制冷技术,发展液氮冷藏火车、冷藏汽车及冷藏集装箱是现今国际上的共同发展趋势。经济发达国家多年的应用实践表明,液氮制冷系统是**在商业上可与机械制冷系统相竞争的冷藏保鲜技术,也是食品冷藏运输的发展方向。

2.8 液氮在食品工业中的其它应用

由于液氮的制冷作用,蛋汁、液体调味品、酱油能够加工成可自由流动并能倒出的颗粒状冷冻食品,这些食品可随时使用并且很容易配制。在研磨香料和吸水的食物添加剂,如糖的替代品和卵磷脂时,液氮被注入到研磨机中来保护有价值的成分,同时也增加了研磨产量。专家研究证明,利用液氮淬冷协同高温解冻进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稳定、不受污染等特点。


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