[发明专利]一种液体食品的冷冻方法

说明书

本发明公开了一种液体食品的冷冻方法，包括以下步骤：(1)测试待冷冻的液体食品的初始冷冻点；(2)用超微米气泡发生器将液体食品进行循环，当液体食品中的气泡率为82～90％时，停止循环；液体食品中气泡的粒径为300～800nm；(3)将饱含气泡的液体食品通入带有热交换器的超声波处理器中，热交换器温度由制冷系统维持在‑20～‑22℃，记录液体食品的温度；当温度下降到比初始冻结点低0～1℃时，启动低强度超声波；当温度再次降到比初始冻结点低0～1℃时，停止低强度超声波处理并启动高强度超声波，直至液体食品的温度降至‑18℃。本发明减小了液体食品的过冷度，提高了传热速度，从而缩短冷冻时间。

技术领域

本发明涉及冷冻食品技术领域，特别涉及一种液体食品的冷冻方法。

背景技术

冷冻是加工食品的重要手段，为了获得理想的冷冻结果，许多辅助手段逐渐被人们熟知，其中，利用超声波辅助冷冻就是近年来发展较快的产业之一。

在自然界中，液体不会在达到初始冻结点时立刻结冰，通常会经历一个过冷的过程。一般来说，过冷度越大，整个冷冻时间越长，冷冻效率越低。

1982年，Mason等在文章中总结到：超声波对结晶有明显的辅助作用。空化作用是超声在液体媒质中传播时产生的一种效应，是指超声空化泡的形成、生长、振荡、崩溃一系列过程中所产生的物理、化学作用。超声强化成核的机理大多认为是基于超声的空化效应。超声空化产生的微射流和冲击波可以破碎已形成的晶体，并可以加速物质的扩散过程，使固体颗粒得以及时分散获得较小的晶体颗粒。在上述理论研究的背景下，超声波在很多领域都有广泛的应用前景。

在超声波辅助冷冻领域，对于液体及固体模型的研究屡见报道，2012年，Yu等人研究了超声波辅助冷冻普通去离子水和除气泡的去离子水。结果表明普通去离子水过冷度较小，除气泡的去离子水过冷度较大。可见，超声波辅助冷冻利用机械手段，通过超声产生空化作用促进成核的方法可以有效减小过冷度，从而提高冷冻效率。

基于上述研究成果，2013年，Fen Hu提出了预置气泡的概念，探究了气泡对超声波辅助结晶的影响，结果表明预置气泡可以提高超声波辅助冷冻的效率，既缩短启动超声波和开始成核之间的滞留时间。但该方法引入气泡的方式属于人工方法，其结果不可控且效果随操作人员的不同而变化，因此该方法不具备实际应用性。

中国专利ZL01123889.5公布了一种食品快速冷冻或冷却的装置。中国专利ZL02241523.8、ZL200510060873.2、ZL95107114.9公布了通过改善冷冻装置达到快速冷冻物品的目的。但是这些手段都是通过增大传热接触面等方法提高冷冻速率，并未从根本上改善物料本身的冷冻特性。

综上所述，传统和已有的液体食品的冷冻方法有以下缺陷：

(1)传统冷冻传热方式过冷度过大，冷冻的总时间长。而且传统冷冻多以强化热传导与热对流为理论依据，在这两种理论下加快传热、缩短冷冻时间的同时将导致能耗的升高。

(2)现有的超声波辅助冷冻对过冷度的调控具有一定局限性，对过冷度的减小程度有限。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种液体食品的冷冻方法，减小了液体食品过冷度并缩短了冷冻时间的方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种液体食品的冷冻方法，包括以下步骤：

(1)测试待冷冻的液体食品的初始冷冻点；

(2)用超微米气泡发生器将液体食品进行循环，当液体食品中的气泡率为82～90％时，停止循环；液体食品中气泡的粒径为300～800nm；