與氣體冷卻介質(zhì)相比,液體冷卻介質(zhì)有以下特點(diǎn):密度比氣體大,熱導(dǎo)率和比熱容比氣體大,對(duì)流放熱系數(shù)比氣體大得多,作為冷卻介質(zhì)時(shí),食品冷卻或冷凍的時(shí)間短,速度快:液態(tài)作為冷卻介質(zhì)時(shí),不會(huì)引起食品的干耗,但液體的密度大,黏度大,強(qiáng)制液體對(duì)流時(shí),花費(fèi)的動(dòng)力多,需要花費(fèi)一定的成本,不能無價(jià)使用:另外液態(tài)作為冷卻介質(zhì)時(shí),還容易引起食品外觀的變化。常用的液體冷卻介質(zhì)有水、鹽水、液氮等。
(一)水
水作為冷卻介質(zhì),具有以下特點(diǎn)。
(1)水的凝固點(diǎn)為0℃,標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為100℃。
(2)水的密度小、黏度小、流動(dòng)阻力小。
(3)水的比熱容大,傳熱效果好。
(4)水無毒,對(duì)人、食品和環(huán)境都是無害的。
(5)水的化學(xué)穩(wěn)定性好,不燃燒、不爆炸。
但水作冷卻介質(zhì)時(shí),由于凝固點(diǎn)高,只能用于將食品冷卻至接近0℃的場合,從而大大地限制了水作為冷卻介質(zhì)的使用范圍。
海水中含有各種鹽類,其中90%左右是氯化鈉,另外還含有氯化鎂、硫酸鎂、碳酸鎂及含鉀、碘、鈉、溴等各種元素的其他鹽類。海水中含有的大量鹽類和多種元素,其中許多元素是人體所需要的。海水中含有的各種鹽類使海水的冰點(diǎn)降低到-1~-0.5℃,可作為很好的冷卻介質(zhì)。但海水具有咸味和苦味,因此限制了海水作為冷卻介質(zhì)的使用范圍。
(二)鹽水
鹽水作為冷卻介質(zhì)應(yīng)用比較廣泛,經(jīng)常使用的鹽水溶液有NaCl、CaCl, MgC1,等。與食品冷凍關(guān)系密切的鹽水熱物性主要是密度、冰點(diǎn)、濃度、比熱容、熱導(dǎo)率、運(yùn)動(dòng)黏度、導(dǎo)溫系數(shù)等。
鹽水作為冷卻介質(zhì)時(shí),應(yīng)注意以下幾個(gè)問題
(1)要合理選擇鹽水濃度鹽水濃度增高,將使鹽水的密度加大,阻力增大。鹽水濃度選用的原則應(yīng)是在保證鹽水在鹽水蒸發(fā)器中不凍結(jié)的前提下,盡量降低鹽水濃度。目前,一般的選法是,選擇鹽水的凝固溫度比制冷劑的蒸發(fā)溫度低6~8℃。
(2)要注意鹽水溶液對(duì)設(shè)備、管道的腐蝕問題鹽水溶液具有腐蝕性,尤其是略呈酸性且與空氣相接觸的稀鹽溶液對(duì)金屬材料的腐蝕性很強(qiáng),因此要采取一定的緩蝕措施。為了減輕腐蝕作用,可在鹽水溶液中加入一定的緩蝕劑,使溶液呈中性或略顯堿性(pH調(diào)整到7.0~8.5)。緩蝕劑通常采用重鉻酸鈉或氫氧化鈉,在添加緩蝕劑時(shí),要注意毒性。
(3)鹽水在使用過程中,會(huì)因吸收空氣中的水分而使其濃度降低,尤其是在敞開式鹽水系統(tǒng)中。為了防止鹽水的濃度降低引起凝固點(diǎn)溫度升高,應(yīng)注意定期檢查鹽水濃度。
(三)液氮
液氮作為冷卻介質(zhì),具有以下特點(diǎn)。
(1)液氮標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為-195.8℃,作為冷卻介質(zhì)與食品接觸時(shí),與凍品的溫差大,凍結(jié)速度極快;
(2)作為冷卻介質(zhì)凍結(jié)食品時(shí),凍結(jié)速度極快,因此干耗??;
(3)液氮無毒,對(duì)人、食品和環(huán)境都是無害的;
(4)液氮的化學(xué)穩(wěn)定性好,不燃燒、不爆炸。
(5)液氨可與形狀不規(guī)則食品的所有部分密切接觸,使傳熱的阻力降低到最小限度。另外,液氮是氨氣在低溫下形成的液體形態(tài),它的汽化潛熱為198.9kJ/kg,定壓比熱容為1.034kJ/(kg·℃),在大氣壓下的蒸發(fā)溫度為-195.8℃。從沸點(diǎn)到-20℃凍結(jié)終點(diǎn)所吸收的總熱量為383kJ/kg,其中,-195.8℃的氮?dú)馍郎氐?/span>-20℃時(shí)吸收的熱量為182kJ/kg,幾乎與汽化潛熱相等,這是液氮的一個(gè)特點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用時(shí),應(yīng)注意不要浪費(fèi)這部分冷量。近年來,液氨用于食品冷凍冷藏工程中比較多,液氮做為冷卻介質(zhì)幾乎適于凍結(jié)一切體積小的食品。工業(yè)生產(chǎn)中,用壓縮液體空氣分餾的方法獲得液氮,液氮也可以用作深度制冷劑。