超低溫液氮冷凍技術(shù)在各行業(yè)中的應(yīng)用
液氮
液氮即液態(tài)氮氣，分子量，相對密度(- )，密度／m3(在0，l大氣壓時)，熔點-，沸點-，臨界溫度-，臨界壓力 (大氣壓)，臨界密度公斤／公斤，液態(tài)密度公斤／公斤(沸點)，蒸發(fā)潛熱千焦耳／公斤，定壓比熱千焦耳／公斤·；熱傳導(dǎo)率×10-4焦耳／厘米·秒·。 為無色透明、無味、之低粘度的透明液體，不導(dǎo)熱導(dǎo)電，不自燃助燃，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與任何物質(zhì)起化合作用。 1單位體積的液氮可產(chǎn)生約650倍體積的氮氣，氮氣是空氣的主要組成部分，在空氣中的含量高達78％(體積)，液氮作為空氣液化分離的宗產(chǎn)品、工業(yè)制氧的副產(chǎn)品， 一般純度達99．99％。液氮在常溫下很容易氣化，保存困難，運輸攜帶也較麻煩，在無液氮生產(chǎn)的地區(qū)，應(yīng)用受到限制。
液氮是一個較為方便的冷源，因液氮的性質(zhì)，已逐步受到人們的重視和認可，在畜牧業(yè)、醫(yī)療事業(yè)、食品工業(yè)、以及低溫研究領(lǐng)域等方面得到越來越普遍的應(yīng)用。在電子、冶金、航天、機械制造等方面應(yīng)用不斷拓寬和發(fā)展。
三、在食品工業(yè)應(yīng)用
1、液氮在食品速凍中的應(yīng)用
在眾多的保藏法中，冷凍保藏法應(yīng)用，效果也非常。而作為冷凍保藏之一的液氮速凍早已被食品加工企業(yè)所采用，由于它能實現(xiàn)低溫深冷的超速凍，也有利于實現(xiàn)凍結(jié)食品的部分玻璃化，使食品解凍后能限度地恢復(fù)到原來的新鮮狀態(tài)和原有的營養(yǎng)成分，極大提高了冷凍食品的品質(zhì)，因此在速凍工業(yè)中顯示出的生命力。與其它冷凍相比，廣州極速液氮速凍機具有以下明顯的優(yōu)點：
冷凍速度快(凍結(jié)速度比一般凍結(jié)約快30-40倍)：采用液氮速凍，可使食品迅速通過0～5冰晶生長帶，廣州液氮速凍已在這方面做了有益的嘗試。
保持食品品質(zhì)：由于液氮速凍時間短，經(jīng)液氮速凍的食品可以限度地保持加工前的色、香、味及營養(yǎng)價值。段振華等人用液氮對檳榔進行速凍處理，結(jié)果表明經(jīng)液氮處理后的檳榔保持有較高葉綠素含量，風味好。
物料干耗?。阂话銉鼋Y(jié)的干耗損失率為3～6％，而液氮速凍可減少到～％。
設(shè)備與動力費用低，易于實現(xiàn)機械化和自動化流水線，提高生產(chǎn)率。
目前液氮速凍主要有噴淋凍結(jié)、浸漬凍結(jié)和冷空氣凍結(jié)三種方式，其中又以噴淋凍結(jié)應(yīng)用
2、液氮在飲料加工中的應(yīng)用
目前，已有不少飲料生產(chǎn)廠家采用氮或氮與C02的混合物取代傳統(tǒng)的C02，對飲料進行充氣包裝。充了氮的高碳酸型飲料，比僅充填二氧化碳的飲料引起的問題要少；氮對于灌裝無泡飲料，如酒和果汁也是很理想的。在非充氣飲料罐頭中加注液氮的好處是，所注入的少量液氮可排除每只罐頭頂部空間中的氧氣，使貯罐上部空間的氣體呈惰性，從而延長了易腐品的貯存期限。
3、液氮在果蔬貯存保鮮中的應(yīng)用
液氮用于果蔬的貯存保鮮具有氣調(diào)的優(yōu)點，可調(diào)節(jié)農(nóng)副產(chǎn)品旺季和淡季供需方面的矛盾，減少貯存上的損失。氣調(diào)的功能是提高氮氣的濃度，同時控制氮、氧與C02的氣體比例，并使其保持在穩(wěn)定狀態(tài)，降低果蔬的呼吸強度，延緩后熟過程，從而使果品、蔬菜保持采摘時的新鮮狀態(tài)和原有營養(yǎng)價值，延長果蔬保鮮期。
4、液氮在肉制品加工中的應(yīng)用
液氮在對原料肉絞制、斬拌或混合等工序中加入，可有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。如在沙拉米型香腸加工中，液氮的使用可提高肉保水性，阻止脂肪氧化，改善切片性和外觀質(zhì)量；用于肉制點心、肉脯等再制肉的加工，不僅可使肉糜混合時加速蛋白質(zhì)溶解和增強保水性，且對保持產(chǎn)品形狀尤為有效。另外原料肉經(jīng)液氮快速冷卻，既可在較長時間內(nèi)保持熱肉特性，氣又保證了肉品衛(wèi)生安全；在加工工藝上，無須再擔心溫度上升對肉質(zhì)的影響，且加工可不受原料溫度、加工時間、季節(jié)因素的影響，同時還可使加工過程處于低氧分壓，在一定范圍延長了產(chǎn)品的貨架壽命。
5、液氮在食品低溫粉碎中的應(yīng)用
低溫粉碎，就是將冷卻到脆化點溫度的物質(zhì)，在外力作用下破碎成粉體的過程。食品的低溫粉碎是近幾年發(fā)展起來的一種食品加工新技術(shù)，該技術(shù)特別適宜于加工含芳香成分多、含脂量高、含糖量多和含膠狀物質(zhì)多的食品。用液氮進行低溫粉碎處理，可連原料的骨、皮、肉、殼等一次性全部粉碎，使成品顆料細小并保持其有效營養(yǎng)。如日本將經(jīng)液氮凍結(jié)后的海藻、甲殼素、蔬菜、調(diào)味品等，投入粉碎機粉碎，可使成品微細粒度高達100μm以下，且基本保持原有營養(yǎng)價值。此外，用液氮進行低溫粉碎，還可粉碎常溫下難以粉碎的物料、熱敏性及受熱易變質(zhì)，易分解的物質(zhì)。另外，液氮可以粉碎如脂肪多的肉類、水分多的蔬菜等在常溫下難以粉碎的食品原料，并可以制造迄今新加工食品。
6、液氮在食品包裝中的應(yīng)用
英國倫敦一家公司開發(fā)出一種簡單實用的食品保鮮包裝，就是在給食品進行包裝時，往包裝袋內(nèi)加入幾滴液氮。當液氮蒸發(fā)轉(zhuǎn)化成氣體時它的體積迅速擴大，在包裝袋內(nèi)快速取代原有的大部分氣體，減少食品因氧化而造成的變質(zhì)，從而大大延長食品的保鮮期。
7、液氮在食品冷藏運輸中的應(yīng)用
冷藏運輸是食品工業(yè)中很重要的一部分。開發(fā)液氮制冷技術(shù)，發(fā)展液氮冷藏火車、冷藏汽車及冷藏集裝箱是現(xiàn)今國際上的共同發(fā)展趨勢。經(jīng)濟發(fā)達多年的應(yīng)用實踐表明，液氮制冷系統(tǒng)是在商業(yè)上可與機械制冷系統(tǒng)相競爭的冷藏保鮮技術(shù)，也是食品冷藏運輸?shù)陌l(fā)展方向。
8、液氮在食品工業(yè)中的其它應(yīng)用
由于液氮的制冷作用，蛋汁、液體調(diào)味品、醬油能夠加工成可自由流動并能倒出的顆粒狀冷凍食品，這些食品可隨時使用并且很容易配制。在研磨香料和吸水的食物添加劑，如糖的替代品和時，液氮被注入到研磨機中來保護有價值的成分，同時也增加了研磨產(chǎn)量。周順華等人研究證明，利用液氮淬冷協(xié)同高溫解凍進行花粉破壁具有效果好、破壁率高、速度快及花粉生理活性保持穩(wěn)定、不受污染等特點。
五、其它領(lǐng)域
酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心特燃站生產(chǎn)液氮，它是火箭燃料的推送劑，大量的液氮用高壓把火箭燃料推向燃燒室。
應(yīng)用于高溫超導(dǎo)電力電纜開發(fā)；應(yīng)用于緊急維修中對液體管道進行凍結(jié)；應(yīng)用于物質(zhì)的低溫穩(wěn)定和低溫淬火；液氮冷裝配技術(shù)(熱脹冷縮現(xiàn)象在工業(yè)中的應(yīng)用)也使用；液氮人工增雨技術(shù)；液氮排液技術(shù)及時降液誘噴，正在不斷深入研究。
采用氮氣井下滅火，火勢被迅速撲滅，同時又消除了瓦斯爆炸危險等。
為什么選擇液氮：因為比其它冷卻得更快，并且不與其它物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)，節(jié)省空間，提供了干燥的氣氛，它是環(huán)保的（液氮使用后直接揮發(fā)成氣體返回大氣中，不會留下任何污染），它用起來簡單方便。
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