草莓液氮速冻工艺研究

第37卷第1期农业工程学报V ol.37 No.1 306 2021年1月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2021草莓干冰喷射速冻过程的数值模拟与优化宁静红，赵延峰，孙朝阳（天津商业大学天津市制冷技术重点实验室，天津300134）摘要：为了有效提高速冻后草莓的品质，该研究提出干冰喷射速冻草莓的方法，设计了干冰喷射速冻草莓的速冻间和干冰喷射装置，利用Comsol软件对速冻间内干冰喷射草莓速冻过程的温度场、速度场和压力场进行模拟，研究了不同干冰喷入速度（0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.40、0.50 m/s），喷入口半径（18、20、23、25、30 mm），以及干冰喷入速度为0.20、0.30 m/s时模型内干冰体积分数变化对草莓速冻效果的影响。

结果表明：随着干冰入口半径的增加和干冰喷入速度的提高，草莓会更快的冻结。

在入口半径为25 mm，流速为0.30 m/s情况下，可以高效实现草莓速冻。

对干冰速冻草莓降温性能进行分析，并与现有液氮喷淋速冻草莓降温性能进行比较，结果表明：干冰速冻草莓通过最大冰晶带和草莓完全冻结的时间分别减少63.9%和41.7%，草莓能最大限度地保持原有的新鲜状态和营养成分。

对优化的结果进行试验验证，草莓表面温度和中心温度达到标准时误差分别为3.70%和6.03%，草莓干冰速冻前后的品质指标均优于草莓速冻标准。

研究结果为进一步开发节能环保的干冰速冻草莓装置提供参考。

关键词：冷冻；数值模拟；优化；干冰喷射；草莓doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.036中图分类号：TB61 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2021)-01-0306-09宁静红，赵延峰，孙朝阳. 草莓干冰喷射速冻过程的数值模拟与优化[J]. 农业工程学报，2021，37(1)：306-314.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.036 Ning Jinghong, Zhao Yanfeng, Sun Zhaoyang. Numerical simulation and optimization of quick freezing process of strawberry by dry ice spray[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(1): 306-314. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.036 0 引 言依据时间-温度-耐受性原则，食品的品质依赖于温度，温度越低，食品的储存时间越长[1]。

《“香野”草莓茎尖组培快繁体系以及玻璃化法超低温保存体系的建立》香野草莓茎尖组培快繁体系以及玻璃化法超低温保存体系的建立摘要本研究致力于香野草莓（一种优质的草莓品种）的茎尖组织培养及超低温保存体系的建立。

通过组培快繁体系，实现了香野草莓的快速繁殖；通过玻璃化法超低温保存体系，提高了香野草莓种质资源的保存效率与质量。

本文详细阐述了该两大体系的建立过程、操作方法及其实验结果分析。

一、引言随着现代生物技术的飞速发展，植物组培和超低温保存技术已经成为农业育种领域中重要的研究手段。

香野草莓作为一极具市场潜力的草莓品种，其种植范围日益扩大，因此对其种质资源的保护和快速繁殖技术的研发显得尤为重要。

本研究的目的是建立一套高效、稳定的香野草莓茎尖组培快繁体系以及玻璃化法超低温保存体系，以期为香野草莓的规模化种植和种质资源保护提供技术支持。

二、材料与方法1. 材料准备选取健康、无病虫害的香野草莓植株作为实验材料。

实验所需的组培试剂、玻璃化保存液等均经过严格筛选与配制。

2. 茎尖组培快繁体系建立（1）外植体的选取与消毒：选择健康的香野草莓茎尖作为外植体，经过严格消毒处理后用于组培。

（2）初代培养：将消毒后的外植体接种到组培基质中，控制适宜的温度、光照等条件，促进其生长。

（3）继代培养与快繁：通过多次继代培养，实现香野草莓的快速繁殖。

3. 玻璃化法超低温保存体系建立（1）玻璃化法处理：采用特定浓度的玻璃化保存液对香野草莓茎尖进行处理，以减少其在超低温环境下遭受的损伤。

（2）超低温保存：将经过玻璃化处理的香野草莓茎尖放入液氮中进行超低温保存。

（3）复苏与鉴定：将保存的茎尖进行复苏，观察其生长状况并进行鉴定。

三、结果与分析1. 茎尖组培快繁体系结果通过建立的组培快繁体系，香野草莓的繁殖速度显著提高，且生长状况良好，无异常表型出现。

同时，该体系具有较高的稳定性和可重复性。

2. 玻璃化法超低温保存体系结果采用玻璃化法进行超低温保存的香野草莓茎尖，其复苏率较高，且保存后的茎尖生长状况良好，未出现明显的损伤。

食品加工中的冷冻技术研究古人云：“民以食为天。

”食物是人们生活所必需的，而食品加工则是确保食物安全和保鲜的重要环节之一。

而在食品加工领域中，冷冻技术无疑扮演着不可或缺的角色。

本文将探讨食品加工中冷冻技术的研究与应用。

首先，让我们了解一下冷冻技术的基本原理。

冷冻技术是通过将食物降温至低温状态，以防止细菌生长和微生物代谢，从而延长食品的保鲜期。

冷冻技术的原理是利用低温处理来抑制酶活性，降低微生物的生长和繁殖速率，尽可能保留食品的原有品质。

在过去的几十年里，食品加工中的冷冻技术发生了巨大的变革。

传统的冷冻技术主要依赖于冷冻贮藏设备，冻结速率相对较慢，而新型的冷冻技术则在冷冻速率和保鲜效果上取得了突破性的进展。

例如，液氮冷冻技术在食品加工中得到了广泛应用。

液氮冷冻技术的特点是速度快、温度低、冷冻效果好，能够更好地保留食品的营养成分和口感。

与此同时，冷冻技术在食品加工领域的研究也逐渐展开。

研究人员不断探索如何通过冷冻技术提高食品的质量和保鲜效果。

例如，依靠冷冻技术将食物迅速冷冻，可以有效地确保食品的新鲜度和口感，同时也能够最大限度地保留食品的营养价值。

同时，冷冻技术还可以在食品加工中实现精确控制，通过调整冷冻速率和温度，来达到最佳的食品贮藏效果。

除了食物的冷冻贮藏，冷冻技术还在食品加工的各个环节中具有广泛应用。

一些冷冻食品的生产过程中，需要对食品进行冻结烘干等处理，以实现干燥和冷冻的同时制备出高品质的产品。

冷冻技术在冷冻食品的干燥过程中可以更好地保持食品的形态和质量。

同时，在一些烘焙和糕点生产中，冷冻技术也起到了至关重要的作用，通过冷却食品使其更易加工和贮藏。

然而，虽然冷冻技术在食品加工中具有广泛的应用，但也存在一些挑战和问题。

一方面，冷冻技术对设备要求较高，成本相对较高。

另一方面，冷冻过程中，食物的细胞结构可能受到损害，导致食品的质量下降。

解决这些问题需要进一步的研究和实践。

综上所述，食品加工中的冷冻技术是确保食品安全和保鲜的重要手段。

液氮——制冷新工艺作者：申海鹏来源：《食品安全导刊》2012年第08期冷冻和冷却是食品生产与配送过程中相当重要的环节。

近几年，随着食品行业对冷冻和冷却技术需求的增长，越来越多的食品企业在提升或扩充其冷冻和冷却生产线，然而这样的提升或扩充并非像以前那样简单。

目前食品冷却技术日新月异，传统机械式食品冷冻设备虽仍然在广泛使用，但正在被诸多更有优势的新型食品冷冻设备及技术所代替。

在本次展会上，我们看到了以液氮为原料进行食品冷冻、冷却的工业气体公司——空气产品公司。

带着众多的疑问，本刊记者采访了空气产品公司食品应用部黄启福先生。

记者：据了解，贵公司提供的液氮可以用于食品的冷冻、冷却和包装领域，请您介绍用液氮进行冷冻、冷却的原理是怎样的？与其他冷却方式相比有何优势？黄启福：液氮是一种超低温制冷剂，具有惰性、无色、无嗅、无腐蚀性、不可燃等特点，温度极低，其沸点为-196℃。

其制冷原理就是利用了在汽化过程中吸热量大而使所接触食品的温度快速降低。

因其主要原料为空气，所以液氮中不存在有毒物质，汽化后不会对冷冻、冷却食品的安全、环境和人员的健康造成影响。

相对于传统的机械冷冻设备，液氮速冻能大幅减少食品的干耗损失、实现最佳的单体速冻效果，避免大冰晶的生成，从而获得更高质量的产品。

液氮系统可以使温度急剧下降，因而是一种非常有效的冷却解决方案。

液氮系统能有效的控制温度，提供高品质的冷冻、冷却食品且其加工过程连续可靠。

记者：有人认为，与液氮相比，以液态二氧化碳作为制冷剂使用在搅拌肉制品工艺过程中，可以抑制微生物滋生、保持产品色泽和抑制脱水，您怎么认为？黄启福：我们公司最近的一项研究表明，虽然肉制品摄取二氧化碳的速度很快，但当离开二氧化碳气氛后，其摄取的二氧化碳同样会迅速地析出。

因此，在后序的包装工艺中，如果不用气调包装，那么使用二氧化碳冷却工艺的肉制品在货架期的时间是不会长久的。

同样，用二氧化碳对肉制品的色泽处理也未获得明显的效果。

用液氮作冷源制作冷品技术研究作者：杨添棋来源：《新课程·教师》2016年第02期一般来讲，人们日常食用的冰淇淋都是由乳制品、甜味剂、调味剂等材料预处理混合后，经杀菌、均质、老化、凝冻制成的，耗时较长，成本较高。

液氮是一种能使物体快速降温的较为新奇的事物。

如今人们期待方便、快捷的生活方式，对新奇事物更是有着不断的追求，为了迎合大众心理，小组成员在商讨后，一直觉得将研究内容设定为：在只备有最基本的原材料的情况下，寻求最佳口感冰淇淋的配方。

通过查阅资料，了解到液氮质量为原材料质量30%～40%时，所制得的冰淇淋软硬适中，口感最佳，由此，本实验控制液氮、淡奶油、纯牛奶、绵白糖等原材料质量不变，通过改变加入水的质量来改变冰淇淋口感。

1.实验设备与材料材料主要有：液氮（低温实验室提供），雀巢淡奶油，广泽纯牛奶，核灵绵白糖，另外还购买了原料，如纯净水、美汁源爽粒红葡萄汁等。

容器有一下几种：宽口杜瓦瓶、不锈钢盆（直径约25cm）、搅拌工具（金属材质勺）。

2.实验原理液态氮气，简称为液氮。

惰性的，无色，无臭，无腐蚀，不可燃，常压下温度为-196℃，在空气中迅速挥发；氮在空气中的体积比为78.03%。

由此，液氮可被用作冷源制作可食用的冰淇淋。

液氮温度极低，在冷冻时采用液氮罐中蒸发的-80℃氮气快速降温，使冰淇淋液立即冻结，使冰淇淋的营养成分、形状等不被破坏。

3.实验方案与研究过程实验分三次进行，始终保持液氮、纯牛奶、绵白糖、果汁的用量不变，改变纯净水的用量来完成实验。

第一次不加入纯净水，为无水冰淇淋；第二次加入少量纯净水，为少水冰淇淋；第三次加入较多量纯净水，为多水冰淇淋。

3.1实验操作步骤3.1.1无水冰淇淋制作（1）向不锈钢盆中加入淡奶油125 ml、纯牛奶125 ml、绵白糖50 g、果汁30 ml、纯净水0 ml；（2）将盆中液体进行充分搅拌，形成质地细腻、粘稠的冰淇淋液；（3）向混合均匀的冰淇淋液中倒入约70ml液氮，充分搅拌；（4）此时冰淇淋初步完成冷冻过程，但质地较软，继续加入液氮50 ml，充分搅拌，直至冰淇淋液完全凝固，无水冰淇淋完成。

冷冻电镜技术速冻到液氮的原理
冷冻电镜技术中，速冻到液氮的原理涉及到样品的快速冷冻以及其后续的处理过程。

在冷冻电镜技术中，样品通常是生物组织或细胞，需要在其自然状态下进行观察。

因此，为了保持样品的原貌并避免伪形态的产生，需要将样品迅速冷冻以固定其结构。

首先，样品通常被置于一种称为冷冻固化剂的物质中，这种物质可以迅速将样品冷冻并固化。

常用的冷冻固化剂包括液氮和乙烷等。

以液氮为例，液氮的温度极低，约为-196摄氏度，能够迅速将样品冷冻至极低温度，从而防止样品内部结构的变化。

在冷冻过程中，样品会迅速形成冰晶，这有助于保持其原始形态。

其次，冷冻后的样品需要进行进一步的处理，以便在电子显微镜中观察。

通常，冷冻固化的样品会被转移到真空中，并通过升温和脱水等步骤，使其逐渐从冷冻状态转变为可观察的状态。

在这个过程中，样品会被逐渐加热并脱除水分，最终形成适合在电子显微镜中观察的样品。

总的来说，冷冻电镜技术中，速冻到液氮的原理是利用极低温度的液氮迅速将样品冷冻固化，以保持样品的原始结构，然后通过
逐渐升温和脱水等处理，将样品转变为适合在电子显微镜中观察的状态。

这一过程确保了样品在电子显微镜中的观察结果准确性和可靠性。

蓝莓流态化速冻工艺及贮藏品质变化规律张庆钢;陶乐仁;邓云;郑志皋;蔡梅艳【摘要】研究了蓝莓的液氮式流态化速冻加工工艺及其冻后样品在贮藏期间的品质变化规律.多元线性回归分析显示了液氮式流化床速冻蓝莓适宜的工艺条件为:冻结温度=-40℃、风机风速=4.5 m/s、床层高度=3.6cm.环境扫描电镜(ESEM)显示了流化床速冻蓝莓的内部微观结构在致密性、均匀性和破坏性上优于-18℃冰箱慢速冻结.对贮藏期间的样品采取感官检验方法,通过对蓝莓的外部颜色、内部颜色、硬度和外观品质等评分,结果表明流化床速冻蓝莓的品质优于-18℃冰箱慢速冻结的蓝莓.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2013(039)012【总页数】6页(P171-176)【关键词】流态化;速冻;蓝莓;工艺;品质【作者】张庆钢;陶乐仁;邓云;郑志皋;蔡梅艳【作者单位】上海理工大学低温与食品研究所,上海,200093 ;哈尔滨商业大学制冷空调研究所,黑龙江哈尔滨,150028;上海理工大学低温与食品研究所,上海,200093;上海交通大学食品科学与工程系,上海,200240;上海理工大学低温与食品研究所,上海,200093;上海理工大学低温与食品研究所,上海,200093【正文语种】中文蓝莓(Vaccinium corymbosum L. )，通常称为越橘果，风味独特，营养丰富［1］。

可促进视网膜“杆细胞”生成，改善眼部肌肉疲劳［2］。

能防止自由基的氧化作用，具有强力抗氧化和抗过敏功能，可保护脑神经不被氧化，稳定脑组织功能［3-4］。

蓝莓属多水分浆果，果实成熟期在6 ～8 月份的高温多雨季节［5］，易腐烂，不宜贮存，因此，采收后长期保存蓝莓成为了蓝莓产业发展中一项关键技术。

现在贮存蓝莓的方法有高氧［6］、气调、紫外线照射、壳聚糖涂膜［7］等方式。

流态化速冻以其冻结速度快、解冻后食品质量高的特点逐渐发展成为单体速冻食品产品的重要工业冻结方法之一［8］。

草莓片的真空冷冻干燥工艺的研究摘要本文对冻干草莓片的生产加工工艺进行研究和分析，确信了速冻草莓粒在－10±2℃条件下回软48小时左右再进行切片，制定草莓片的真空冷冻工艺曲线并在生产中应用。

关键词草莓片切片工艺冻干工艺曲线草莓,又叫洋莓,红莓,原产欧洲,本世纪初初传入我国.草莓外观呈心形,颜色鲜艳粉红,果肉多汁,酸甜适口,芳香宜人,营养丰硕,故有”水果皇后”之美称。

据报导，每100克草莓果肉中含糖8至9克、蛋白质0.4至0.6克，维生素C50至100毫克，比苹果、葡萄高7至10倍。

而它的苹果酸、柠檬酸、维生素B一、维生素B12，和胡萝卜素、钙、磷铁的含量也比苹果、梨、葡萄高3至4倍。

但由于草莓皮薄多汁，容易损伤，采收期短，不耐贮运。

将草莓加工成真空冷冻干燥的产品，能较好地维持草莓的营养成份，能长时刻贮运，食用方便，大大提高了草莓的商品价值。

利用速冻草莓加工冻干草莓片可不受草莓生产季节限制。

一、材料与方式1.1材料与设备单体速冻草莓粒。

采纳DF-2000真空冷冻干燥机（日本真空株式会社），用AH521-NNN12打点记录仪（日本产）监测草莓片的中心温度、加热搁板温度、媒体温度、干燥槽内真空度和冷阱温度。

URSCHEL切丁机美国制造101-2型电热恒温干燥箱（上海仪器总厂）测定产品的水分、JA系列电子天平。

1.2工艺流程速冻草莓粒→-10±2℃冷藏48小时→切片→铺盘→速冻→升华干燥→解析干燥→挑选→包装→成品→入库。

1.3操作要点新鲜草莓皮薄多汁，切片时易碎、流汁，速冻、冻干后会结团，碎片多。

本工艺是采纳单体速冻的草莓粒，在-10±2℃条件下冷藏48小时回软后切片、铺盘、速冻、冻干。

1.3.1回软切片前将速冻好的草莓粒移到-10±2℃冷藏库冷藏48小时回软。

要注意操纵好库温和时刻，温度太高时刻太长，草莓太软，切片时会软烂，成型不行；温度太低时刻太短，草莓太硬，容易损伤刀具，切片易碎，碎屑多。

草莓结冰实验原理
草莓结冰实验是一种简单而有趣的科学实验，通过将草莓浸泡在液氮中，使其迅速冷却并结冰。

这项实验可以帮助我们了解液氮的特性以及物质在不同温度下的变化。

液氮是一种极低温的液体，其沸点为-196℃。

由于其极低的温度，液氮可以迅速将物质冷却至非常低的温度，并使其迅速结冰。

在草莓结冰实验中，我们将草莓放入液氮中，由于液氮的低温作用，草莓会快速冷却并结成固态。

在实验过程中，草莓表面会出现一层白色霜冻。

这是因为空气中含有水分，在接触到极低温度的液氮时会迅速凝固形成霜冻。

同时，草莓内部的水分也会被快速冷却并结成固态。

当我们取出已经结成固态的草莓时，它们会变得非常硬，并且不再具有原来的口感和味道。

除了用于草莓结冰实验，液氮还有许多其他的应用。

在科学研究中，液氮常被用于制备特殊的合金材料、制备超导体和进行高能物理实验等。

在工业生产中，液氮也被广泛应用于冷却、冷冻和保鲜等领域。

总之，草莓结冰实验可以帮助我们更好地了解液氮的特性及其在科学
和工业生产中的应用。

同时，通过这项实验，我们也可以感受到物质在不同温度下的变化以及科学对我们日常生活的影响。