[发明专利]一种不冻液载冷剂耦合干冰的恒温浸渍绿色超低温冻结方法

权利要求书

1.一种不冻液载冷剂耦合干冰的恒温浸渍绿色超低温冻结方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将食品物料清洗干净，用保鲜膜包裹；

2)使用流态冰将食品物料预冷至中心温度为2±0.5℃，用温度记录仪记录食品物料温度变化；

3)使用低温恒温反应浴设备将不冻液进行降温，降温至设定温度-45℃，用温度记录仪记录温度变化；

4)干冰耦合不冻液浸渍冻结：将步骤2)中预冷好的食品物料放入步骤3)降温好的不冻液中浸渍冻结，同时加入干冰；

5)用温度记录仪记录步骤4)中食品物料中心温度的变化，当食品物料中心温度到达目标温度时结束冻结。

2.如权利要求1所述的不冻液载冷剂耦合干冰的恒温浸渍绿色超低温冻结方法，其特征在于，使用基于冷量匹配模式的干冰自动出料装置向不冻液中定量添加干冰，同时搅拌不冻液；

食品物料冻结过程的传热和干冰的添加量通过如下步骤进行确定：

S1:首先确定要冻结的食品物料的质量和比热容；

S2:确定食品物料几何中心的目标冻结温度；

S3:确定食品物料中心温度从冻结前温度降至目标温度所释放的热量：

Q₁＝c₁M₁Δt₁

式中，Q₁为食品物料在冻结过程中释放的总热量，单位：J；c₁为食品物料的比热容，单位：J/(kg·℃)；M₁为食品物料的质量，单位：kg；Δt₁为食品物料冻结过程中的温度变化，单位：℃；

S4:确定装置内不冻液温度上升过程吸收的总热量表达式，所述的总热量表达式：

Q₂＝c₂M₂Δt₂

式中，Q₂为不冻液降温过程中吸收的总热量，单位：J；c₂为不冻液的比热容，单位：J/(kg·℃)；M₂为不冻液的质量，单位：kg；Δt₂为不冻液的温度变化，单位：℃；

S5:确定干冰加入后释放的总冷量：

Q₃＝573m

式中，Q₃为干冰释放的冷量，单位：J；573为单位质量干冰升华所吸收的热量，单位：kJ/kg；m为添加的干冰质量，单位：kg；

S6:确定添加干冰前在不冻液冻结过程中物料的能量守恒等式，根据能量守恒定律，即吸收的热量等于放出的热量列等式①：

Q₁₁＝Q₂₁+Q₄

式中，Q₁₁为食品物料在添加干冰前的冻结过程中释放的热量，单位：J；Q₂₁为此过程中不冻液降温过程中吸收的热量，单位：J；Q₄为不冻液设备的制冷量，单位：W；

S7:当添加干冰后，整个体系的能量守恒公式②为：

Q₂₂＝Q₃+Q₄-Q₁₂

式中，Q₁₂为食品物料在添加干冰后冻结过程中释放的热量，单位：J；Q₂₂为此过程中不冻液降温过程中吸收的总热量，单位：J；Q₃为干冰释放的冷量，单位：J；Q₄为不冻液设备的制冷量，单位：W；

S8:当干冰挥发完，整个体系的能量守恒公式③为：

Q₂₃+Q₄＝Q₁₃

式中，Q₁₃为食品物料在冻结过程中吸收的冷量，单位：J；Q₂₃为不冻液升温过程中释放的总热量，单位：J；Q₄为不冻液设备的制冷量，单位：W；

S9:整个冻结过程中物料与干冰的换热量为：

Q₁＝Q₁₁+Q₁₂+Q₁₃＝Q₃+3Q₄

可以确定干冰添加量

式中，Q₁为食品物料在冻结过程中释放的总热量，单位：J；Q₃为干冰释放的冷量，单位：J：Q₄为不冻液设备的制冷量，单位：J。

3.如权利要求1所述的不冻液载冷剂耦合干冰的恒温浸渍绿色超低温冻结方法，其特征在于，所述干冰的形态为颗粒状、块状、片状或柱状。