專利名稱：用于食品浸漬冷凍的三元載冷劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及食品浸潰凍結(jié)的載冷劑，具體涉及一種用于食品浸潰冷凍的三元載冷劑。
背景技術(shù)：
直接浸潰凍結(jié)ICF (Immersion Chilling and Freezing)是將食品物料直接浸潰在載冷劑中進行快速凍結(jié)，是一種高效的冷加工方式，具有凍結(jié)時間短、凍結(jié)速度快、凍結(jié)品質(zhì)好等優(yōu)點。在直接浸潰凍結(jié)技術(shù)中，載冷劑起著至關(guān)重要的作用。對于未包裝食品的浸潰冷凍，目前常用的載冷劑是氯化鈉、乙醇與糖類水溶液。但乙醇溶液作為載冷劑存在易揮發(fā)等問題，而氯化鈉溶液存在凍結(jié)點較高、滲透性強及對易腐蝕設(shè)備等問題。糖類水溶液在低溫條件下粘度很高，使運行管理非常麻煩。Skau 等(in Technique of Organic Chemistry (A-ffeissberger, ed.), 3rded, Part I, Vol.1, ffoley-1nterscience, 1959:287-355.)認(rèn)為多兀載冷劑在凍結(jié)過程中降溫特性不同于純液體，由凍結(jié)曲線不能直接確定其凍結(jié)點。Bel等(Bel O, LallemandA.Study of a two phase secondary refrigerant 1:1ntrinsic thermophysicalproperties of an ice slurry [J].1nternational Journal of Refrigeration.1999,22:164 - 174)對用于ICF低溫條件下的乙醇溶液的密度熱容及粘度進行測定。Verboven(Verboven P.，Scheerlinck N.，Nicolai B M.，Nicolai B M.Surface heat transfercoefficients to stationary spherical particles in an experimental unit forhydrofluidisation freezing of individual foods [J].1nternational Journal ofRefrigeration.2003，26:328 - 336)對乙`醇和葡萄糖組成的二元ICF載冷劑于_2(T0DC范圍的傳熱系數(shù)進行測定。Peralta (Peralta，M J.，Rubioloj C A, Zorrillaj E.S.Prediction of heat capacity density and freezing point of liquid refrigerantsolutions using an excess Gibbs energy model [J].Journal of Food Engineering.2007，82(4):548-558.)利用 UNIQUAC 對簡單的 NaCl，CaCl2, KClj 乙醇與水混和的二元載冷劑的凍結(jié)點、熱容和密度等熱力學(xué)性質(zhì)進行理論計算。Galetto等(Galetto，C.D.，Verdinij R.a.，Zorrillaj S.E., & Rubioloj A.C.Freezing of strawberries byimmersion in CaC12 solutions [J].Food Chemistry.2010， 123(2)， 243-248.)和Ribero等(Ribero，G.G., Rubioloj a C.，& Zorrillaj S.E.1nfluence of immersionfreezing in NaCl solutions and of frozen storage on the viscoelastic behaviorof mozzarella cheese [J].Journal of food science.2007，72(5)，E301- E307.Ribero, G.G.，Rubioloj A.C., & Zorrillaj S.E.Microstructure of Mozzarellacheese as affected by the immersion freezing in NaCl solutions and by the frozenstorage [J].Journal of Food Engineering.2009，91(4)，516-520.)分別報道米用用CaCl2及NaCl作載冷劑的應(yīng)用研究，但CaCl2及NaCl作為低溫ICF凍結(jié)的局限性非常明顯。 Fikiin 等(Fikiin K., Tsvetkov 0., Laptev Y., Fikiin A., KolodyaznayaV.Thermophysical and engineering issues of the immersion freezing of fruitsin ice slurries based on sugar - ethanol aqueous solution[J].Ecolibrium.2003,10 - 15.)較早就指出對于ICF的載冷劑方面缺乏足夠的試驗數(shù)據(jù)。目前從已有公開報道文獻上看，關(guān)于ICF過程載冷劑方面的研究資料報道最少。本申請人已開發(fā)出適用于低溫浸潰冷凍的二元及四元載冷劑，但在實際使用中發(fā)現(xiàn)存在下面所述的問題，需要進一步研究，因此本發(fā)明研究并提出另一種不同特性的三元載冷劑。目前已有的二元載冷劑，例如NaCl，CaCl2, KCl,乙醇等與水混和的二元載冷劑，以及四元或四元以上載冷劑等存在的如下不足:
1)含有NaCl，載冷劑具有腐蝕性，設(shè)備維護困難；
2)含有較高的乙醇，容易揮發(fā)；
3)含有糖類或蛋白類成分，低溫條件下粘度較高，影響傳熱，且工作溫度偏高；
4)食品浸潰冷凍過程中存在不同成分的載冷劑的滲透量不同，成分復(fù)雜的多元載冷劑(四元或四元以上)在使用過程控制難度較高，使用周期較短，更換成本較高。針對這些問題，本發(fā)明提供了一種具有良好低溫食品浸潰應(yīng)用特性的三元載冷劑
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供用于食品浸潰冷凍的三元載冷劑，具體技術(shù)方案如下。用于食品浸潰凍結(jié)的載冷劑是由乙醇、丙二醇與水構(gòu)成的三元溶液。所述的三元載冷劑中不含有氯化鈉。進一步優(yōu)化的，所用載冷劑中三種物質(zhì)比例按質(zhì)量百分比計為109Γ35%乙醇，43% 18%丙二醇的水溶液。三元載冷劑具有較廣的低溫工作范圍，工作溫度為-30°c -40°c。進一步優(yōu)化的，所按重量百分比計，所述三元載冷劑中含有109Γ35%乙醇，43%"18% 丙二醇，47% 水。進一步優(yōu)化的，按重量百分比計，所述三元載冷劑溶液中含有159Γ20%乙醇，
25% 30%丙二醇。本發(fā)明三元載冷劑比其他多遠(yuǎn)載冷劑的有益效果:
(I)在本發(fā)明確定的組成條件下，在相同總濃度下，乙醇、丙二醇、水的三元溶液的滲透量小于相同溫度下的二元和四元載冷劑。當(dāng)載冷劑的凍結(jié)工作溫度為-30°C '40°C時，本發(fā)明的三元載冷劑冷凍的物料中的總的滲透量小于3.3mg/cm2。而采用四元載冷劑冷凍的物料中的總的滲透量為4.30 mg/cm2，用NaCl的水溶液冷凍的物料中的總的滲透量為7.11mg/cm2，用乙醇的水溶液冷凍的物料中的總的滲透量為4.62 mg/cm2。(2)在本發(fā)明確定的組成條件下，當(dāng)浸潰凍結(jié)工作溫度為-30°C '40°C時，粘度較低、酒精的含量中等，比熱容值中等的溶液為15°/Γ20%乙醇，25°/Γ30%丙二醇，47%水，是一種優(yōu)于其它組份，可用于_30°C '40°C的工作溫度的凍結(jié)的載冷劑。15% 20%乙醇，25% 30%丙二醇的水溶液有更低的粘度，而且酒精的含量少，可以降低載冷劑的揮發(fā)，安全性較高。
(3)在本發(fā)明確定的組成條件下，乙醇、丙二醇與水構(gòu)成的三元載冷劑與乙醇、丙二醇、氯化鈉或氯化鈣與水構(gòu)成四元溶液相比，不會對設(shè)備造成腐蝕。乙醇、丙二醇與水構(gòu)成的三元載冷劑向食品的滲透量比目前常用的鹽水與乙醇水溶液小。不含有氯化鈉成分，與含有氯化鈉的載冷劑相比，可以減少對設(shè)備的腐蝕。(4)在本發(fā)明確定的組成條件下，不同組分的滲透量較小，能提高載冷劑的使用周期，且載冷劑的更換配制簡單，易于制造和工業(yè)化實際應(yīng)用。
具體實施例方式以下結(jié)合實例對本發(fā)明的具體實施作進一步說明，但本發(fā)明的實施和保護范圍不限于此。本發(fā)明以乙醇、丙二醇與水構(gòu)成的三元載冷劑，通過探索適用于多元載冷劑的低溫凍結(jié)點的測定方法，對不同組份的三元載冷劑的凍結(jié)點進行測定比較，同時測定了不同低溫條件下不同組成三元載冷劑的密度、粘度、比熱容，然后測定低溫浸潰凍結(jié)條件下載冷劑各組分的滲透量，最后綜合比較得到了具有較寬的低溫工作溫度的三元載冷劑的組成比例。相同質(zhì)量濃度的載冷劑隨著乙醇在載冷劑中的比例增加凍結(jié)點逐漸降低，但隨著質(zhì)量濃度的逐漸升高降低效果越來越不明顯，到后期甚至出現(xiàn)載冷劑的凍結(jié)點升高的情況。丙二醇質(zhì)量濃度對于載冷劑變化率的影響起伏比較平緩。在不同低溫條件下，對不同比例的三元載冷劑的粘度，密度與比熱容進行測定與計算，評價不同載冷劑的傳熱特性，分析乙醇、丙二醇與水在三元載冷劑中的比例構(gòu)成。對低溫浸潰凍結(jié)條件下，載冷劑各組成成分的滲透量進行測定，結(jié)合載冷劑的低溫?zé)嵛锢硖匦裕C合確定乙醇、丙二醇與水在三元載冷劑中的比例構(gòu)成。以下為較佳實例。應(yīng)用時，將載冷劑溶液從浸潰式低溫冷凍機溶液入口導(dǎo)入，并在制冷機中達到預(yù)設(shè)溫度而維持，冷凍時將物料放入浸潰式低溫冷凍機中與載冷劑溶液直接接觸而被快速凍結(jié)。實施例1
以重量百分比計，三元載冷劑為10%乙醇，43%丙二醇，47%水的溶液，比熱容為3.26，在-15°C _35°C對應(yīng)的粘度為70 270 mPa.S (如_35°C時對應(yīng)的粘度為270 mPa.S)，工作溫度為_30°C '40°C時，三元載冷劑冷凍的物料中的總的滲透量小于4.0mg/cm2實施例2
以重量百分比計，三元載冷劑為15%乙醇，38%丙二醇，47%水的溶液，比熱容為3.24，在-15°C _35°C對應(yīng)的粘度為40 200 mPa.S，(如_15°C時對應(yīng)的粘度為40 mPa.S)工作溫度為_30°C '40°C時，三元載冷劑冷凍的物料中的總的滲透量小于4.0mg/cm2實施例3
以重量百分比計，三元載冷劑為20%乙醇，33%丙二醇，47%水的溶液，比熱容為3.22，在-15°C _35°C對應(yīng)的粘度為42 170 mPa.S，工作溫度為_30°C _40°C時，三元載冷劑冷凍的物料中的總的滲透量小于4.0mg/cm2實施例4 以重量百分比計，0733，三元載冷劑為25%乙醇，28%丙二醇，47%水的溶液，比熱容為3.20，在-15°C _35°C對應(yīng)的粘度為25 135 mPa.S，工作溫度為_30°C _40°C時，三元載冷劑冷凍的物料中的總的滲透量小于4.0mg/cm2實施例5以重量百分比計，
0733，三元載冷劑為30%乙醇，23%丙二醇，47%水的溶液，比熱容為3.18，在-15°C _35°C對應(yīng)的粘度為20 120 mPa.S，工作溫度為_30°C _40°C時，三元載冷劑冷凍的物料中的總的滲透量小于4.0mg/cm2實施例6以重量百分比計，
0733，三元載冷劑為35%乙醇，18%丙二醇，47%水的溶液，比熱容為3.16，在-15°C _35°C對應(yīng)的粘度為14 115 mPa.S，工作溫度為_30°C '40°C時，三元載冷劑冷凍的物料中的總的滲透量小于4.0mg/cm2。`
權(quán)利要求
1.關(guān)于食品浸潰冷凍的三元載冷劑，其特征是由乙醇、丙二醇與水構(gòu)成的三元溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于食品浸潰冷凍的三元載冷劑，其特征在于所述的三元載冷劑的低溫工作范圍為_30°C -40°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于食品浸潰冷凍的三元載冷劑，其特征在于按重量百分比計，所述三元載冷劑中含有10% 35%乙醇，43% 18%丙二醇，47%水。
4.根據(jù)權(quán)利要3所述的用于食品浸潰冷凍的三元載冷劑，其特征在于按重量百分比計，所述三元載冷劑 溶液中含有15°/Γ20%乙醇，25°/Γ30%丙二醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于食品浸漬冷凍的三元載冷劑，其由乙醇、丙二醇與水構(gòu)成，不含NaCl的三元載冷劑，工作溫度范圍較寬為-40℃以上凍結(jié)溫度。在工作溫度條件下進行食品浸漬凍結(jié)，采用本三元載冷劑與其他不含鹽的載冷劑或四元含鹽載冷劑相比，組成成分簡單，易于工業(yè)化的應(yīng)用；且凍結(jié)點較低、粘度較小、滲透量更低、傳熱效果更好。
文檔編號C09K5/10GK103087683SQ20121055811
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者朱志偉, 鄧敏, 辛美麗 申請人:華南理工大學(xué)