冷凍處理之所以可以保存食品，是因?yàn)樗ㄟ^(guò)降低溫度大大減緩了食品中的化學(xué)和生物反應(yīng)，同時(shí)通過(guò)把水凍結(jié)成冰降低了反應(yīng)物的活動(dòng)能力。然而，冷凍過(guò)程中產(chǎn)生的冰結(jié)晶會(huì)破壞細(xì)胞壁，使可溶物濃縮起來(lái)并發(fā)生沉淀，冰結(jié)晶還會(huì)改變食品的質(zhì)感。
例如，面包和蛋糕等烘焙食品在40。F-100。F的范圍內(nèi)會(huì)變質(zhì)。可能引發(fā)變質(zhì)的因素很復(fù)雜，但至少有一點(diǎn)可以肯定，在溫度降低時(shí)，淀粉分子會(huì)發(fā)生再結(jié)晶。這也是為什么不建議大家將面包或蛋糕放在冰箱里儲(chǔ)存的原因。
通常大家都希望冷凍的速度越快越好，因?yàn)楹芏嗍称吠窃谥械退倮鋬鰰r(shí)受到破壞的。然而，事實(shí)上破壞力的是商業(yè)化大批量操作的冷凍設(shè)備。
可以用于加快冷凍速度并盡量降低破壞性的技術(shù)有很多。在機(jī)械冷藏和冷凍設(shè)備中，電扇幫助冷空氣以很快的速度流通，以減少外部熱量的傳遞。然而，內(nèi)部熱傳遞速度并沒(méi)有什么辦法可以加快。通常，需要冷凍的食品外形是比較扁的，例如漢堡包餡餅和切片雞胸肉。但如果有大體積的食品需要冷凍，例如5加侖裝冰淇淋，就需要比較長(zhǎng)的時(shí)間了。
“可以用于加快冷凍速度并盡量降低破壞性的技術(shù)有很多。在機(jī)械冷藏和冷凍設(shè)備中，電扇幫助冷空氣以很快的速度流通，以減少外部熱量的傳遞。然而，內(nèi)部熱傳遞速度并沒(méi)有什么辦法可以加快�！�
冷凍處理之所以可以保存食品，是因?yàn)樗ㄟ^(guò)降低溫度大大減緩了食品中的化學(xué)和生物反應(yīng)。
低溫技術(shù)
所謂低溫學(xué)，就是利用超低溫的液態(tài)惰性氣體，大幅降低速度，加速冷空氣和食品之間的熱傳遞。通常使用的是液態(tài)氮?dú)夂鸵簯B(tài)二氧化碳。這兩種氣體的選擇主要取決于當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)上的氣體售價(jià)。氮?dú)馐菑目諝庵蟹蛛x氧氣時(shí)的副產(chǎn)物，通常用于鋼鐵制造業(yè)。因此，在鋼鐵產(chǎn)地附近，因?yàn)檠鯕馐腔疽�，氮�(dú)鈺?huì)比較充足，價(jià)格也比較合理。
二氧化碳是發(fā)酵的副產(chǎn)物，通常存在于天然的地下蓄水池中。在煉油和氨應(yīng)用時(shí)也會(huì)有二氧化碳產(chǎn)生。高純度二氧化碳可以用于飲料中，也可以作為惰性介質(zhì)用于植物油儲(chǔ)存，在液化后可用于冷藏。高壓液態(tài)二氧化碳在常溫下可直接變成固體干冰，而后升華蒸發(fā)。大量熱量通過(guò)蒸發(fā)被散發(fā)，大概是256BTU/lb。與之相反的，液態(tài)氮?dú)庠谡舭l(fā)時(shí)的熱量是85BTU/lb，但它的沸點(diǎn)是-195.8℃（約-320。F）。液態(tài)氮?dú)鈳ё叩臒崃恐袔缀跻话胧菍?duì)冷空氣敏感的熱量，而二氧化碳就相對(duì)比較少。
根據(jù)這些差異，根據(jù)使用的不同氣體類型，低溫冷凍設(shè)備的設(shè)計(jì)也不盡相同。眾多低溫食品冷凍設(shè)備配備的是相對(duì)簡(jiǎn)單的傳送隧道、金屬絲網(wǎng)和翻蓋外殼，非常便于清洗。這些外殼都是高度絕緣的，以防冷凍劑不足造成熱量滲漏。二氧化碳和食品都從同一個(gè)入口進(jìn)入，噴射出來(lái)的二氧化碳瞬間變成白雪狀的干冰。干冰接觸到食品時(shí)的溫度大致穩(wěn)定在-109。F，在接觸之后就把食品上面的熱量帶走。二氧化碳比空氣重，所以一旦進(jìn)入車間內(nèi)會(huì)沉到空氣底部，這可能會(huì)對(duì)車間內(nèi)的操作人員造成危害。探測(cè)器和警報(bào)器是主要的防護(hù)措施。
液態(tài)氮?dú)鈩t在隧道的出口處進(jìn)行噴射，液氮以冷氣和液體水滴狀態(tài)向隧道入口移動(dòng)。低溫的蒸汽和液體在接觸食品的時(shí)候帶走大批熱量。食品在瞬間接觸液氮時(shí)并不會(huì)發(fā)生驟變，因?yàn)樗鼈冊(cè)谶M(jìn)入隧道時(shí)已經(jīng)充分冷卻了。
低溫冷凍可以減少食品在冷凍時(shí)可能發(fā)生的水分流失。由于冷凍食品通常以重量為單位確定銷售價(jià)格，因此這一特性幫助很大，尤其是牛肉餡餅等。設(shè)計(jì)優(yōu)良的機(jī)械冷凍設(shè)備在水分流失方面的表現(xiàn)也較理想。產(chǎn)量損失并不是冷凍食品的主要問(wèn)題。低溫冷凍隧道比機(jī)械冷凍設(shè)備的售價(jià)低，因?yàn)樗恍枰獕嚎s機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器。然而反過(guò)來(lái)說(shuō)，與用電的機(jī)械系統(tǒng)相比，低溫氣體的成本比較高。
冷凍過(guò)程中產(chǎn)生的冰結(jié)晶會(huì)破壞細(xì)胞壁，冰結(jié)晶還會(huì)改變食品的質(zhì)感。
有時(shí)候，工業(yè)氣體公司會(huì)通過(guò)出租或出借低溫隧道來(lái)獲取氣體供應(yīng)合同。通常來(lái)說(shuō)，新公司都會(huì)采用低溫冷凍系統(tǒng)以減少資本投入，一段時(shí)間后才會(huì)考慮建立機(jī)械系統(tǒng)以節(jié)省日常運(yùn)作成本。
一家位于電力成本非常低廉的地區(qū)的工廠曾嘗試過(guò)一種特別的低溫技術(shù)應(yīng)用，那就是空氣液化�？諝庵�80%是氮?dú)猓?0%是氧氣。通過(guò)負(fù)責(zé)液化的壓縮機(jī)和高度一體化的熱交換機(jī)，而后不經(jīng)過(guò)分離直接采用低溫冷凍。（所謂空氣液化，就是指利用增加壓力達(dá)到沸點(diǎn)，從而將空氣、氮?dú)饣蚨趸級(jí)嚎s成水等冷凍劑。通常，這種工藝會(huì)采用逐層操作，從而降低主成本，那就是運(yùn)作壓縮機(jī)的電力。）不知道出于何種原因，該工廠終倒閉。
螺旋式冷凍設(shè)備
JBTFoodTech（原先的FMCFoodTech）近出售了兩臺(tái)螺旋式冷凍設(shè)備。螺旋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目的是為了提高冷凍帶的密度，這一點(diǎn)和直線型傳送隧道截然不同。另一種是分批冷凍設(shè)備，產(chǎn)品通常堆放在托盤上，托盤周圍的溫度保持在-40。F左右。對(duì)于分批冷凍設(shè)備，不同容器間必須保持一定的空隙，從而確�？諝饬魍ǎ@樣一來(lái)裝載量有所減少，還必須預(yù)留一些運(yùn)輸空間。連續(xù)式傳送冷凍設(shè)備就不需要物料裝載處理，大多數(shù)時(shí)候冷凍速度更快。
JBT在公司更名后保留了所有的設(shè)備品牌名稱。在冷凍機(jī)方面，據(jù)銷售支持經(jīng)理JimEhret介紹，主要的品牌包括Frigoscandia和Northfield。他從傳送帶設(shè)計(jì)方面介紹了這兩個(gè)品牌的不同之處。Northfield采用了支撐型傳送帶設(shè)計(jì)，通過(guò)中間的滾筒上的一些抓手支撐金屬絲網(wǎng)的傳送帶上。對(duì)于支撐物的寬度和高度并沒(méi)有限制，因此非常適合冷凍大體積食品。
Frigoscandia是一種自支撐式設(shè)計(jì)，采用金屬絲網(wǎng)和金屬側(cè)壁。在起支撐作用的螺旋上并沒(méi)有側(cè)壁可以引導(dǎo)空氣流動(dòng)。支撐的金屬物也不是非常容易清潔。Northfield是很多包裝食品的選擇，在衛(wèi)生方面風(fēng)險(xiǎn)更低，相對(duì)更適用于肉制品或烘焙食品。
在支撐式的螺旋設(shè)備內(nèi)，中間的滾筒是通過(guò)馬達(dá)運(yùn)作的。在自支撐式螺旋設(shè)備里，托盤通過(guò)兩個(gè)葉輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，速度可以通過(guò)變頻驅(qū)動(dòng)馬達(dá)進(jìn)行調(diào)整。冷藏設(shè)備位于不銹鋼箱的內(nèi)部，不銹鋼箱的底部和排水溝也都采用了不銹鋼材質(zhì)。這意味著，產(chǎn)品下移動(dòng)著的傳送帶配件可能給質(zhì)地較軟的產(chǎn)品造成壓痕。為了減少傳送帶不必要的移動(dòng)，F(xiàn)rigoscandia提供了一種“緊曲線”的傳送帶，這種傳送帶的轉(zhuǎn)動(dòng)中心是在傳送帶中間，而不是旁邊。
冷凍設(shè)備中的空氣流動(dòng)通常都是由上至下的，盡管從原理上來(lái)看也可以運(yùn)用螺桿把產(chǎn)品向下或向上移動(dòng)，這樣一來(lái)空氣流動(dòng)會(huì)保持逆流或并流。位于Sandusky的技術(shù)中心裝備非常精良，可以對(duì)各種傳送帶和特殊產(chǎn)品的條件進(jìn)行測(cè)試。