浅谈食品工业冷冻技术

　　超市的冷冻食品货柜里总是陈列着琳琅满目的食品。冷冻食品行业是一个非常巨大的市场，这些冷冻食品能受到消费者的欢迎也不足为奇：既很好地保存了食物、减少了浪费，又食用方便；更不用说新鲜冷冻食物的营养价值和从地里或树上刚摘下来时相当，或者说和新鲜制作的食物、面包及其他预制食品一样有营养。

　　根据Mordor Intelligence 公司2021 年的一份报告，全球冷冻食品行业正以每年约5% 的速度增长。事实上，自从20 世纪50 年代末食品冷冻技术商业化以来，这个行业一直处于上升趋势，这是一个世界性的现象。随着新兴国家经济的持续发展，他们也对冷冻食品青睐有加，因为这一方式不仅保存了重要的资源，还能长期保持产品的一致性。此外，可用于冷冻的食物种类也是相当惊人的。

　　几十年来，工业冷冻设备不断发展，帮助食品加工者生产出高质量的冷冻产品。该行业有能力持续监测冷冻环境、自动调整冷冻条件，以确保产品在最佳状态下离开冷冻设备。这样，无论是冷冻肉类还是烘焙食品，顾客都能对获得最高品质的产品充满信心。

　　工业冷冻完全不同于将新鲜食物放入家用冰箱这么简单。这样做，很可能会失去产品质量，因为这一过程会导致细胞损伤并产生汁水流失。工业冷冻食品生产背后有很多科学依据——当你每小时处理多达30 吨的冷冻食品时，这是必然的。然而，我们还需要了解食物是如何制作，以及如何冷冻的。

　　冷冻系统

　　冷冻系统适用于任何类型的食物，从鸡块、薯条到牛角面包、巧克力蛋糕和其他小众糕点。然而，冷冻猪肉、牛肉或家禽的处理方法与冷冻树莓大相径庭。了解食物如何冷冻以及如何正确处理食物可以提供一种有效的解决方案，从而提供高质量的冷冻产品，并最大限度提高产品的产量。

　　以披萨为例，这种方便食品因其多样性深受消费者欢迎。无论是配上肉类、蔬菜还是海鲜，披萨几乎可以满足每个人的需求。同样，这句话也适用于冷冻系统。无论何种配料，冷冻技术都能保持产品的新鲜度、风味和形状；无论产品组合中有什么变化，都能通过相应的冷却和冷冻技术来应对。

　　例如，在收获做披萨馅料的西兰花时，最好的做法是在采摘当地立即将其冷却，因为它活跃的代谢活动会使其迅速枯萎。收获并冷却后，采用单体快速冷冻技术(IQF) 的冷冻隧道可以保证水果和蔬菜的单体冷冻，这样西兰花等配料可以很容易地称重并分布在比萨饼上。当然，在这个阶段之前，酵母面团必须经过揉捏、成型、预烘烤和再次冷却，以防止冷冻蔬菜或肉糜立即解冻。

　　由于不断增长的需求，工业冷冻机的设计每年都在变化。机器不断变得更大、更快、更强，并且必须更高效地运行。

　　然而，冷冻机的物理占地面积不能太宽，因此它们不能超过加工线的一般宽度。如果您要更换旧型号，最好的解决方案是在尺寸上与旧款接近，同时还与油炸机、烤箱和包装机等其他生产线设备保持兼容。当然，按尺寸来算，新型号比旧型号要高效得多。

　　那么，食品制造商应该从冷冻设备中寻找什么呢？我认为关键的决策标准是，严格的卫生要求、高质量和高产量、超低能耗以及长时间运行中有效的霜冻管理。新的创新食品，如纯素食替代品，需要新的生产线，这带来了工程上的挑战，尤其是在空间有限的老化工厂中。

　　超出规模

　　通常情况下，一条薯条冷冻生产线每小时可以处理20 吨薯条，每天24 小时，连续运行 21 天，直到生产线停机维护和定期清洁。一次生产大约有1,000 万袋1 公斤的薯条可以运往超市。在温带马铃薯种植加工区，这种冷冻机的规模和大小在世界各地都很常见。

　　如前所述，冷冻系统可以冷冻任何类型食物；然而，与其他散装食品（如冰淇淋）相比，猪肉、牛肉或家禽肉块需要完全不同的冷冻方案和冷冻设计。因此，本质上，食品冷冻有三个主要参数：温差、气流速度和冷冻时间。通过调整这三个参数，有效提取产品热量，配置一系列适合不同应用的冷冻设备。

　　技术发展包括通过自动阀门控制系统最大限度减少制冷剂的使用，以获得冷冻柜内最佳的热交换水平。这个过程产生了智能控制系统，它可以自动监测冷冻食品的排气温度，并自动控制制冷和冷冻设备的运行参数。

　　能源成本

　　食物可以快速冷冻也可以缓慢冷冻，这是由从食物中提取热量（或能量）的速度所决定的。而这又取决于冷却介质（通常是冷冻空气）之间的温差、产品暴露在冷空气中的时间（停留时间），以及通过产品的气流速度。该速度用于帮助分解食物周围的边界层，以实现有效的热量提取。这种冻结会产生能量消耗——换句话说，就是金钱。因此，能量管理在冷冻食品和生产线的其他环节一样重要。从能量消耗的角度来说，一台 20,000 公斤/ 小时的薯条冷冻机每小时消耗约3,400 千瓦的热量。

　　然而，一旦产品达到所需的冷冻程度，再对其进行冷却既不必须，也不必要。这也是一种能源浪费。有些产品需要100% 冷冻，而对于有些产品，从冷冻柜出料时80% 的冷冻水平也是可以接受的。传感技术能够在不与食品直接接触的情况下，在冷冻设备的出口处在线测量冻结程度。然后系统会根据客户和产品要求自动调整冷冻机参数以保持完美的冷冻条件。

　　目前对冷冻食品设备的需求只是冰山一角。随着越来越多国家经济的发展，对冷冻食品的需求还将会增加，因为冷冻食品既方便又能减少浪费，而且它所提供的食品范围可以满足每个人的需求——无论是纯素食、乳制品、肉类、烘焙、水果和蔬菜，还是预制食品。

　　工厂正变得越来越精简，以在竞争激烈的市场中保持活力。因此要求生产更高质、更有效率，这需要专业化的专门生产线来实现。

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