液态氮制作冰激凌原理

2025-04-2615:24:03常识分享0

液氮是一种无色、无味、低黏度的透明液体,它的化学性质相当稳定,不会与任何物质发生化学反应。在常压下,它的沸点是零下195.8摄氏度,当它气化时,体积会膨胀647倍。从其沸点到零下25摄氏度的冻结终温,每公斤液氮所挥发的制冷量高达383.1千焦。它是一种理想的载冷剂,近年来在全球食品速冻技术中备受关注。

(1)液氮冻结效率极高,生产速度快。由于液氮的沸点比氨(零下33摄氏度)和氟利昂(零下30至零下40摄氏度)低得多,当它与冰淇淋直接接触时,能以近200摄氏度的温差进行快速热交换。相较传统的冻结设备,液氮换热强度提升了30至40倍。实际操作中,液氮浸渍冻结巧克力脆皮雪糕条的时间仅需2至3秒,而液氮喷雾冻结火炬型冰淇淋的时间也仅需1至2分钟。相比之下,传统制冷机组将同样的产品冻结到零下25摄氏度需要30分钟以上的时间。单位时间内液氮设备能够处理的产量显著增加。

(2)液氮能改善冰淇淋的口感。冰淇淋的成分中包蛋白质、乳脂肪、乳糖、蔗糖等有机物质,由于传统制冷设备冻结时间长,常常导致冰淇淋内部形成大颗粒的冰晶,影响口感。而液氮的冷冻速度极快,使冰淇淋内的水分在原位置迅速结成微细均匀的冰晶,有效消除了沙状口感。

(3)保持冰淇淋的新鲜度和质量。液氮无毒且对食品成分呈惰性,它能减少巧克力脆皮雪糕等高脂肪冰淇淋与空气的接触,有效防止氧化变色和脂肪酸败。其快速降低的温度能减缓冰淇淋的生化反应,维持其原有的新鲜度和营养价值。实践证明,即使生产高脂肪含量、膨胀率达100%的拉花火炬型冰淇淋,液氮冻结也能确保产品外观坚挺,不易出现塌陷变形。

(4)液氮冻结设备具有紧凑、易操作的优点。这种设备只需配备一个储罐,并可向液氮供应商租用。设备结构简单,运动部件仅限于传送带和轴流风机。其工作压力低,不需要专业人士进行维护,有效降低了设备故障的概率。设备的自动化程度高,操作者只需在液氮喷雾装置箱体外操作按钮和在进出口端接送产品,大大提高了生产效率,同时也改善了工人在低温环境下的操作条件和劳动强度。

(5)液氮冻结的能耗较低且成本更优。该设备依靠液氮相变制冷及内能转变来实现产品冻结的目的,与传统冷冻系统相比,它不需要消耗大量电能来运行制冷压缩机机组。根据国外数据,相同冻结能力的液氮喷淋设备的投资成本仅为机械制冷设备成本的一半左右,安装面积和动力消耗也大大减少,同时用工数量也显著降低。

(6)液氮冻结技术有助于环保。传统制冷设备使用的氟利昂或液氨对大气臭氧层有害。而液氮在空气中的含量丰富且无毒无害,其气化后排放到大气中对环境无影响。液氮冻结技术消耗的电能远低于传统制冷设备,真正实现了低碳环保。同时该技术产生的噪音也远低于传统压缩机制冷设备。

通过在冰淇淋生产中应用液氮冻结技术多年的实践证明,液氮冻结是最环保的冷冻技术之一。它生产的冰淇淋产品质量好、冻结速度快、生产效率高、能耗低、设备结构简单、操作维护方便且安全实用。此外其生产成本低廉且经济效益显著值得在国内外食品与乳制品行业广泛推广和应用。

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