一種液體食品的冷凍方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冷凍食品技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種液體食品的冷凍方法。
【背景技術(shù)】
[0002]冷凍是加工食品的重要手段，為了獲得理想的冷凍結(jié)果，許多輔助手段逐漸被人們熟知，其中，利用超聲波輔助冷凍就是近年來發(fā)展較快的產(chǎn)業(yè)之一。
[0003]在自然界中，液體不會在達(dá)到初始凍結(jié)點時立刻結(jié)冰，通常會經(jīng)歷一個過冷的過程。一般來說，過冷度越大，整個冷凍時間越長，冷凍效率越低。
[0004]1982年，Mason等在文章中總結(jié)到:超聲波對結(jié)晶有明顯的輔助作用?？栈饔檬浅曉谝后w媒質(zhì)中傳播時產(chǎn)生的一種效應(yīng)，是指超聲空化泡的形成、生長、振蕩、崩潰一系列過程中所產(chǎn)生的物理、化學(xué)作用。超聲強(qiáng)化成核的機(jī)理大多認(rèn)為是基于超聲的空化效應(yīng)。超聲空化產(chǎn)生的微射流和沖擊波可以破碎已形成的晶體，并可以加速物質(zhì)的擴(kuò)散過程，使固體顆粒得以及時分散獲得較小的晶體顆粒。在上述理論研究的背景下，超聲波在很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。
[0005]在超聲波輔助冷凍領(lǐng)域，對于液體及固體模型的研究屢見報道，2012年，Yu等人研究了超聲波輔助冷凍普通去離子水和除氣泡的去離子水。結(jié)果表明普通去離子水過冷度較小，除氣泡的去離子水過冷度較大?？梢?，超聲波輔助冷凍利用機(jī)械手段，通過超聲產(chǎn)生空化作用促進(jìn)成核的方法可以有效減小過冷度，從而提高冷凍效率。
[0006]基于上述研究成果，2013年，F(xiàn)en Hu提出了預(yù)置氣泡的概念，探究了氣泡對超聲波輔助結(jié)晶的影響，結(jié)果表明預(yù)置氣泡可以提高超聲波輔助冷凍的效率，既縮短啟動超聲波和開始成核之間的滯留時間。但該方法引入氣泡的方式屬于人工方法，其結(jié)果不可控且效果隨操作人員的不同而變化，因此該方法不具備實際應(yīng)用性。
[0007]中國專利ZL01123889.5公布了一種食品快速冷凍或冷卻的裝置。中國專利ZL02241523.8、ZL200510060873.2、ZL95107114.9公布了通過改善冷凍裝置達(dá)到快速冷凍物品的目的。但是這些手段都是通過增大傳熱接觸面等方法提高冷凍速率，并未從根本上改善物料本身的冷凍特性。
[0008]綜上所述，傳統(tǒng)和已有的液體食品的冷凍方法有以下缺陷:
[0009](I)傳統(tǒng)冷凍傳熱方式過冷度過大，冷凍的總時間長。而且傳統(tǒng)冷凍多以強(qiáng)化熱傳導(dǎo)與熱對流為理論依據(jù)，在這兩種理論下加快傳熱、縮短冷凍時間的同時將導(dǎo)致能耗的升尚O
[0010](2)現(xiàn)有的超聲波輔助冷凍對過冷度的調(diào)控具有一定局限性，對過冷度的減小程度有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種液體食品的冷凍方法，減小了液體食品過冷度并縮短了冷凍時間的方法。
[0012]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0013]一種液體食品的冷凍方法，包括以下步驟:
[0014](I)測試待冷凍的液體食品的初始冷凍點；
[0015](2)用超微米氣泡發(fā)生器將液體食品進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)液體食品中的氣泡率為82?90%時，停止循環(huán)；液體食品中氣泡的粒徑為300?800nm ；
[0016](3)將步驟⑵得到的飽含氣泡的液體食品通入帶有冷凝循環(huán)系統(tǒng)的超聲波處理器中，冷凝循環(huán)液的溫度維持在-20?-22°C，用T型熱電偶記錄液體食品的溫度；
[0017]當(dāng)液體食品的溫度下降到比初始凍結(jié)點低O?1°C時，啟動強(qiáng)度為0.2?0.5ff/cm2的低強(qiáng)度超聲波；
[0018]當(dāng)液體食品經(jīng)過相變階段，溫度再次降到比初始凍結(jié)點低O?TC時，停止低強(qiáng)度超聲波處理并啟動強(qiáng)度為0.6?0.9W/cm2的高強(qiáng)度超聲波，直至液體食品的溫度降至-18。。。
[0019]步驟(3)所述低強(qiáng)度超聲波以工作Is?2s，停止8s?9s的周期循環(huán)進(jìn)行。
[0020]步驟(3)所述高強(qiáng)度超聲波以工作Is?2s，停止8s?9s的周期循環(huán)進(jìn)行。
[0021]步驟(2)中用超微米氣泡發(fā)生器將液體食品進(jìn)行循環(huán)時，環(huán)境溫度為20?25°C，循環(huán)時間為5?1min。
[0022]所述液體食品包括牛頓流體和_ _牛頓流體。
[0023]所述帶有冷凝循環(huán)系統(tǒng)的超聲波處理器，包括帶有冷凝循環(huán)系統(tǒng)的超聲波處理槽、T型熱電偶、溫度記錄儀、超聲波發(fā)生器、超聲波發(fā)生器控制面板；所述T型熱電偶與溫度記錄儀連接；所述超聲波發(fā)生器設(shè)于超聲波處理槽的底部，與所述超聲波發(fā)生器控制面板連接；所述帶有冷凝循環(huán)系統(tǒng)的超聲波處理槽設(shè)有冷凝循環(huán)液入口和冷凝循環(huán)液出口。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0025](I)本發(fā)明的方法，在超聲波輔助冷凍基礎(chǔ)上，引入微氣泡，有目的地調(diào)控氣泡粒徑范圍及數(shù)量，使得微氣泡與超聲波產(chǎn)生協(xié)同作用，減小了液體食品的過冷度，提高了傳熱速度，從而縮短冷凍時間。
[0026](2)本發(fā)明的方法，在液體食品的整個冷凍過程，分別用不同強(qiáng)度的超聲波進(jìn)行處理，首次加超聲促進(jìn)了液體成核，第二次加超聲促進(jìn)了熱量交換，加快了溫度下降的速率；相比單點超聲更進(jìn)一步加快了冷凍速率，提高冷凍品質(zhì)。
[0027](3)本發(fā)明的方法，很好地控制了液體食品在冷凍過程中的凍結(jié)點，相比未經(jīng)過超聲處理且未引入微氣泡的樣品，過冷度減少了 70%，且重復(fù)性明顯變強(qiáng)；比未引入微氣泡的樣品時間縮短了 15%左右。
[0028](4)本發(fā)明的方法，冷凍的總時間明顯減少，相比未經(jīng)過超聲處理且未引入微氣泡的樣品，時間縮短了 20% ;比未引入微氣泡的樣品時間縮短了 10%左右。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的實施例1中的10%蔗糖溶液中氣泡的分布情況。
[0030]圖2為本發(fā)明的實施例1中帶有冷凝循環(huán)系統(tǒng)的超聲波處理器的結(jié)構(gòu)示意圖。[0031 ]圖3為本發(fā)明的實施例1中的10%蔗糖溶液的蔗糖溶液的起晶階段示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0033]實施例1
[0034]取待冷凍原料:蒸餾水90份，蔗糖10份，將其完全溶解得到蔗糖溶液，測試蔗糖溶液的初始冷凍點。
[0035]在20°C下用超微米氣泡發(fā)生器將溶液循環(huán)5min，循環(huán)完畢后，用渦街流