液氮在食品工业中的应用

液氮是无色、无味、低粘度(du)的(de)透明液体(ti)，化(hua)学性质稳定，不与任何(he)物质起化(hua)合作用(yong)；其具体(ti)物理性质见表(biao)1。液(ye)氮作为(wei)(wei)空气(qi)液(ye)化分离的(de)(de)(de)*大宗产品(pin)、工业制(zhi)氧的(de)(de)(de)副(fu)产品(pin)，加上液(ye)氮特(te)有的(de)(de)(de)性(xing)质，已(yi)逐(zhu)步受(shou)到人(ren)们的(de)(de)(de)重视和认可。把液(ye)氮作为(wei)(wei)理想的(de)(de)(de)制(zhi)冷(leng)剂应用于(yu)食(shi)品(pin)工业；尤其在食(shi)品(pin)速冻(dong)中(zhong)的(de)(de)(de)应用，已(yi)在世界范围内有了长(zhang)足(zu)发展(zhan)，被国(guo)外(wai)誉(yu)为(wei)(wei)20世纪食(shi)品(pin)工业(ye)(ye)*杰出的(de)(de)成就之一(yi)。在我国，液氮(dan)(dan)在食(shi)品(pin)工业(ye)(ye)各方(fang)面中(zhong)的(de)(de)应(ying)用虽(sui)已逐(zhu)渐(jian)兴起，但存(cun)在的(de)(de)问题仍然(ran)(ran)很多。随着人们(men)对食(shi)品(pin)的(de)(de)要求越来越高(gao)，天然(ran)(ran)、营养、功能及**的(de)(de)食(shi)品(pin)成为主(zhu)导(dao)，液氮(dan)(dan)技术作为食(shi)品(pin)中(zhong)低温技术家族的(de)(de)一(yi)份子，取(qu)代传(chuan)统的(de)(de)加(jia)工方(fang)法，在食(shi)品(pin)工业(ye)(ye)领域一(yi)定(ding)会有较理想(xiang)的(de)(de)发展。
 
表1 液氮的物理性质
物理(li)性质 单位(wei) 数(shu)量
分子量(liang) 28
比重 空气(qi)=1 0.9674
密度 kg／m3(在(zai)0℃, l大气压时) 1.2507
沸点 ℃ -195.8
熔点(dian) ℃ -209.9
临界温度 ℃ -147
临界压(ya)力 大气(qi)压(ya) 33.5
临界密(mi)度 公(gong)斤／公(gong)斤 0.3l
液态密度 公(gong)斤／公(gong)斤(沸点) 0.8l
蒸发潜(qian)热 千焦耳／公斤 161.19
定压比热 千焦耳／公斤?℃ 1.034
热传导(dao)率 焦耳／厘米?秒?℃ 2.28x10-4
 
1 液氮在食品应(ying)用中具备的特点
(1)液氮(dan)的无(wu)色、无(wu)味、无(wu)臭及无(wu)毒等基(ji)本性质；
(2)液氮(dan)具窒息(xi)性(xing)惰性(xing)性(xing)质，对(dui)细菌(jun)和其他微(wei)生物有窒息(xi)和抑制(zhi)作用(yong)；保证食品卫(wei)生和质量。
(3)分子量接近氧气(qi)，在常(chang)压条(tiao)件下(xia)迅速(su)汽化(hua)可(ke)达到低温排氧的目(mu)的，在果(guo)蔬加(jia)工中可(ke)抑制褐(he)变，加(jia)工效果(guo)显著。
(4)氮(dan)气(qi)(qi)是空(kong)气(qi)(qi)的主要组(zu)成部分，在空(kong)气(qi)(qi)中的含量高(gao)达78%(体积)，来(lai)源丰富(fu)。
2 液(ye)氮在食品(pin)工业上的应用
2.1 液氮在食品速冻中(zhong)的应(ying)用(yong)
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*大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(leng)冻速度快(冻结(jie)速度比一般冻结(jie)方(fang)法(fa)约快30-40倍)：采用液(ye)氮速(su)冻，
可使食(shi)品迅速通过0℃～5℃*大冰晶生长(zhang)带(dai)，食品研(yan)究(jiu)人员已在这方面(mian)做了有益的(de)尝试。
② 保(bao)持食品(pin)品(pin)质：由于液(ye)氮速(su)冻(dong)的时间短(duan)，经(jing)液(ye)氮速(su)冻(dong)的食品(pin)可以*大限度地保(bao)持加(jia)工前的色(se)、香、味(wei)及营养价值。段振华(hua)等人(ren)用液(ye)氮对槟(bin)榔进行速(su)冻(dong)处理，结果表(biao)明经(jing)液(ye)氮处理后的槟(bin)榔保(bao)持有(you)较(jiao)高叶绿素含量，风味(wei)好。
③ 物(wu)料干(gan)耗小：一般冻结的干(gan)耗损失率为3～10%，而(er)液氮速冻可减少(shao)到0.25～0.5%。
④ 设备与动(dong)力费(fei)用低，易于实(shi)现机(ji)械(xie)化(hua)和自动(dong)化(hua)流水线，提高生(sheng)产率(lv)。
2.2 液氮在(zai)饮料加工中的应用
目前，已有不(bu)少饮料(liao)生产(chan)厂(chang)家采用(yong)氮或氮与CO2的(de)(de)混合物取代传统的(de)(de)CO2，对(dui)饮(yin)料(liao)进(jin)行充(chong)气包装(zhuang)。充(chong)了氮的高(gao)碳酸型(xing)饮(yin)料(liao),比仅充填二(er)氧化(hua)碳的(de)(de)饮料引(yin)起的(de)(de)问(wen)题要少(shao)；氮对于灌装无泡(pao)饮料，如酒(jiu)和果汁也是很理想的(de)(de)。在非(fei)充气(qi)饮料罐头(tou)中(zhong)加注(zhu)液氮的(de)(de)好(hao)处是，所注(zhu)入的(de)(de)少(shao)量液氮可排除每只罐头(tou)顶部空(kong)间中(zhong)的(de)(de)氧气(qi)，使贮罐上部空(kong)间的(de)(de)气(qi)体呈(cheng)惰(duo)性(xing)，从而延长了(le)易腐品的(de)(de)贮存期限。
2.3 液氮(dan)在(zai)果蔬贮存保鲜中的应用(yong)
液(ye)氮用于果(guo)蔬的贮存(cun)(cun)保鲜具有(you)气调(diao)(diao)的优(you)点，可(ke)调(diao)(diao)节农副(fu)产(chan)品(pin)旺季(ji)和(he)淡季(ji)供需方面的矛盾(dun)，减少贮存(cun)(cun)上的损失。气调(diao)(diao)的功(gong)能是提(ti)高(gao)氮气的浓度(du)，同时控制氮、氧(yang)与CO2的气体比例(li)，并使其保持在稳定状(zhuang)态(tai)，降(jiang)低果(guo)蔬(shu)(shu)的呼吸强度，延(yan)缓后(hou)熟过(guo)程，从而(er)使果(guo)品、蔬(shu)(shu)菜保持采摘时的新鲜状(zhuang)态(tai)和原有营养价(jia)值(zhi)，延(yan)长果(guo)蔬(shu)(shu)保鲜期。
2.4 液氮(dan)在肉制品加工中的应用
液氮在对原料肉绞制、斩拌(ban)或混合等工(gong)序中加入,可(ke)(ke)有效(xiao)提高产品(pin)质量。如在沙拉米型香肠加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)中，液氮的(de)使用可(ke)(ke)提高肉(rou)(rou)保(bao)水性(xing)，阻止(zhi)脂肪(fang)氧(yang)化(hua)，改善切片(pian)性(xing)和外观质量；用于肉(rou)(rou)制(zhi)点心、肉(rou)(rou)脯等再(zai)制(zhi)肉(rou)(rou)的(de)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)，不仅可(ke)(ke)使肉(rou)(rou)糜混(hun)合时加(jia)(jia)(jia)速蛋白(bai)质溶解和增强保(bao)水性(xing)，且(qie)对保(bao)持产品(pin)特有形状尤(you)为(wei)有效(xiao)。另外原料(liao)肉(rou)(rou)经液氮快速冷却，既可(ke)(ke)在较长(zhang)时间(jian)内保(bao)持热肉(rou)(rou)特性(xing)，又保(bao)证了(le)肉(rou)(rou)品(pin)卫生**；在加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)艺上，无须再(zai)担心温度上升对肉(rou)(rou)质的(de)影(ying)响，且(qie)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)可(ke)(ke)不受原料(liao)温度、加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)时间(jian)、季节因素的(de)影(ying)响，同时还可(ke)(ke)使加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)过程处于低(di)氧(yang)分压，在一(yi)定(ding)范围延(yan)长(zhang)了(le)产品(pin)的(de)货架寿(shou)命(ming)。
2.5 液氮在食品低温粉碎中(zhong)的应用
低(di)温(wen)(wen)粉(fen)(fen)碎(sui)，就是(shi)(shi)将冷却到脆化点温(wen)(wen)度的物质(zhi)，在外(wai)力作(zuo)用下破(po)碎(sui)成(cheng)粉(fen)(fen)体的过程。食品(pin)的低(di)温(wen)(wen)粉(fen)(fen)碎(sui)是(shi)(shi)近几年发(fa)展起来(lai)的一种(zhong)食品(pin)加(jia)工(gong)新(xin)技(ji)术，该技(ji)术特(te)别适宜于加(jia)工(gong)含(han)芳香成(cheng)分多、含(han)脂量(liang)高、含(han)糖量(liang)多和含(han)胶状物质(zhi)多的食品(pin)。用液(ye)(ye)氮(dan)进行低(di)温(wen)(wen)粉(fen)(fen)碎(sui)处理，可连原料的骨(gu)、皮(pi)、肉(rou)、壳(qiao)等(deng)一次性全(quan)部粉(fen)(fen)碎(sui)，使成(cheng)品(pin)颗料细小并保持其有效营(ying)养。如日本将经液(ye)(ye)氮(dan)冻结后的海(hai)藻、甲(jia)壳(qiao)素、蔬菜、调(diao)味(wei)品(pin)等(deng),投入粉碎(sui)机(ji)粉碎(sui),可使成品微(wei)细粒度高达100μｍ以(yi)下(xia)，且基(ji)本保持原有营养价值。此外(wai)，用(yong)液氮进(jin)行低温粉碎(sui),还可粉碎常温下难(nan)以粉碎的物料(liao)、热敏性及受(shou)热易(yi)变质(zhi),易分解(jie)的物质。另外，液氮可以(yi)(yi)粉(fen)碎如脂肪多的肉类(lei)、水分多的蔬菜等在常温下难以(yi)(yi)粉(fen)碎的食品原料(liao)，并可以(yi)(yi)制造迄(qi)今*****新(xin)加工食品。
2.6 液(ye)氮在食(shi)品包装中(zhong)的应用
英国(guo)伦敦一家公(gong)司开发出(chu)一种简单实用(yong)的(de)食品保(bao)鲜(xian)包装(zhuang)方(fang)法，就是(shi)在(zai)给食品进行包装(zhuang)时，往包装(zhuang)袋内加入几滴液(ye)氮。当液(ye)氮蒸(zheng)发转化成气体(ti)时，它的(de)体(ti)积迅(xun)速(su)扩大(da)(da)，在(zai)包装(zhuang)袋内快速(su)取代原(yuan)有的(de)大(da)(da)部分气体(ti)，减少食品因氧化而(er)造成的(de)变质，从(cong)而(er)大(da)(da)大(da)(da)延长食品的(de)保(bao)鲜(xian)期(qi)。
2.7 液氮在食(shi)品冷(leng)藏运输中(zhong)的应用(yong)
冷(leng)藏(zang)(zang)运输是(shi)食品工业(ye)中很重要的(de)一部(bu)分。开(kai)发(fa)液(ye)氮(dan)制(zhi)(zhi)冷(leng)技术，发(fa)展(zhan)液(ye)氮(dan)冷(leng)藏(zang)(zang)火(huo)车(che)、冷(leng)藏(zang)(zang)汽车(che)及冷(leng)藏(zang)(zang)集(ji)装箱是(shi)现今国际(ji)上的(de)共同(tong)发(fa)展(zhan)趋(qu)势(shi)。经济发(fa)达(da)国家(jia)多(duo)年(nian)的(de)应用实践表明，液(ye)氮(dan)制(zhi)(zhi)冷(leng)系统(tong)是(shi)**在商业(ye)上可与机械制(zhi)(zhi)冷(leng)系统(tong)相竞(jing)争的(de)冷(leng)藏(zang)(zang)保鲜技术，也是(shi)食品冷(leng)藏(zang)(zang)运输的(de)发(fa)展(zhan)方向。
2.8 液氮在(zai)食品工业中(zhong)的其它应(ying)用
由于(yu)液(ye)氮的制冷(leng)作(zuo)用,蛋汁、液体调味品、酱油能(neng)够加工成可自由流动并能(neng)倒出的颗粒状(zhuang)冷冻食品,这些食品(pin)可随时使用并且很容易配制。在研(yan)磨香料和(he)吸水(shui)的食物添加剂,如糖的替代品和卵磷脂时(shi),液(ye)氮被注入到研磨机中来保护(hu)有(you)价(jia)值的成分(fen),同时也增加了(le)研磨(mo)产(chan)量。**研究证(zheng)明，利用液氮淬冷协同高(gao)温(wen)解冻进行(xing)花(hua)粉破(po)壁(bi)具有效果好、破(po)壁(bi)率高(gao)、速度快及花(hua)粉生理活性保持稳定、不(bu)受污染(ran)等特点。

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