2.2.3 速冻

2.2.3.1 我国速冻行业概述

速冻是在很短的时间内使食品中心温度达到贮藏或保鲜温度的一种冷加工工艺，在这一降温过程中微生物和酶的活性大大降低，因此延长了食品的贮存期，是生鲜易腐食品加工处理的关键技术手段之一。当冻结速率提高到一定程度后，食品内部的水分先达到过冷状态，在达到某一临界温度后，迅速转化为大量微小的冰晶粒，冰晶粒径小（一个细胞内即可形成大量冰晶粒）、表面较圆滑、不破坏细胞的结构，即使在解冻后，食品仍能保持良好的外观和内部结构，营养成分损失小。因此，速冻作为食品冷加工的处理手段之一，可有效保持食品的营养并延长食品冷藏期限，在美国、日本、荷兰、德国、澳大利亚等国家得到了广泛的应用。

我国速冻食品工业起步较晚，20世纪六七十年代，主要是西红柿、黄瓜、扁豆等小包装蔬菜的冷冻，方法简单，当时主要出口日本，生产厂家也只是东南沿海的几个城市。20世纪80年代，我国引进了隧道、螺旋式、流化床等冷冻技术，大大缩短了冷冻时间，冷冻时间从原来的10h缩短到2～3min，提高了速冻食品的生产能力。

随着人们收入水平的提高和生活节奏的加快，速冻行业迅速发展。目前全国有速冻食品厂近2000家，形成亿元销售量的速冻食品企业约有50家，已形成10多个著名品牌，占到40%以上的市场份额。速冻汤圆、水饺中，三全、思念、湾仔码头已经成长为行业巨头；火锅丸子、肉制品类中，南方以海霸王、海欣为领头企业，北方则以山东惠发、佳士博为代表，华东则属安井较为突出；速冻点心小吃类的突出企业有利口福、阿诺、安井、金城等。

我国速冻行业正处于成长期，发展空间巨大，目前行业的重点在于整体扩张和效益提升。随着行业销量的增长，速冻食品相关龙头企业的销量也逐年增长（图2-30）。2018年，速冻食品行业龙头企业三全食品股份有限公司的速冻食品销售量达到56.59万t，较2017年上升了3.98%；山东惠发食品股份有限公司的销量上涨幅度高达14.08%，至10.69万t；海欣冷冻食品有限公司销量为8.93万t，同比增长14.04%。截至2018年，国内速冻食品制造行业规模以上企业达到了461家。根据中国物流与采购联合会冷链物流专业委员会发布的数据显示，近三年我国的速冻食品产量增速均在8%以上，2018年我国速冻食品行业产量达1035万t，同比增长8.72%。总体而言，速冻食品制造业的整体经营状况较好。

2.2.3.2 速冻技术现状

1.技术分类和特点

速冻设备按冻结速度可分为两大类，即快速冻结设备（速冻设备）和一般冻结设备（主要指慢速冻结设备）。由于形式和性能不同，国产各种冻结设备的冻结速度差别很大。一般鼓风机式速冻设备的冻结速度为0.5～5cm/h，而液氮喷淋冻结设备的冻结速度为10～100cm/h，属快速冻结设备。根据冷冻介质的不同，通常有空气冷冻和液体冷冻两种。空气冷冻和液体冷冻的不同点见表2-3。

目前，我国常用速冻设备大致可分为鼓风式速冻设备、流化床式速冻设备、隧道式速冻设备、螺旋式速冻设备、接触式速冻设备及直接冻结设备六大类型，其中前4种均是采用空气强制循环式制冷，接触式速冻属于板式热交换制冷，直接冻结设备是采用液体制冷。

2.常用速冻设备

（1）鼓风式速冻设备

该设备通过强烈的鼓风带动冷空气流动，将食品物料冷却冻结。空气通过物料时的速度为3～6m/s，温度为-30～-40℃，其速冻速度比普通管架式速冻速度快2～4倍；但物料的冻结速度受冷空气温度波动影响较大，冻结速度不一，导致冻结不均匀。这类速冻设备需制冷装备和鼓风装备，能耗较大，生产成本较高。

（2）流化床式速冻设备

该设备采用冷空气作为冷媒，鼓风机使冷气流自下而上通过颗粒食品，使食品物料在床面上形成“流体状态”速冻。这种设备有效克服了食品物料冻结速度不均匀的缺点，加快了冻结速度；但设备对食品物料选择性强，只适用于颗粒状物料的速冻。

（3）隧道式速冻设备

隧道式速冻机内设有空气冷却器和送风机，被冻物品放在不锈钢网带上，通过隧道时，吹入冷风使其速冻。该设备大多使用轴流风机，风量大、冻结速度快（但食品干耗较大）。这类设备占地面积大，结构复杂，能耗大，生产成本较高。

（4）螺旋式速冻设备

螺旋式速冻设备基本原理与隧道式相同，只是食品物料的输送带为螺旋管状。螺旋式速冻设备结构紧凑，占地面积小，生产能力大。

（5）接触式速冻设备又称平板速冻设备

该设备是把食品放在各层平板间，然后把平板压紧，通过空心平板中制冷剂的蒸发进行热交换，使食品冻结。由于食品与平板间接触紧密，且金属平板具有良好的导热性能，故传热系数高。但该种设备结构复杂，不能进行连续性生产，而且对食品的厚度有一定限制。

（6）直接冻结设备

这种设备的速冻方法是将食品（包装与不包装）与不冻液直接接触进行热交换，进而迅速降温冻结。因这种方法将食品与冷媒直接接触，故要求不冻液必须纯净、无毒无害、无异味，与食品接触后不改变食品原有的成分与性质。

3.液氮速冻技术

常规的速冻设备均是采用机械制冷，而且强化对流换热的风速不宜太大，因此速冻时间较长，很难实现食品的玻璃化。液氮速冻技术是指通过液氮与食品直接接触吸收大量的潜热和显热致使食品冻结的技术，该技术能使食品快速冻结，使其以最短的时间通过最大冰晶生成带（-1～-5℃），食品中水分形成的冰晶均匀细小，食品损伤小，解冻后的食品基本能保持原有的色、香、味。液氮被用于商业规模的食品或非食品材料冷冻已有数年。美国最早于20世纪50年代就开始用液氮速冻食品的研究，至1960年即正式用于速冻食品，1964年开始在生产上迅速推广。20世纪80年代印度把液氮技术应用于鸡肉、羊肉和土豆的速冻。我国在20世纪80年代开始用液氮速冻技术进行冷冻，近年来液氮速冻技术有了较大发展。液氮速冻食品不仅品质好，而且液氮安全稳定、无污染，使用液氮做制冷剂可以减少氟氯烃制冷剂的使用，减少对臭氧层破坏和温室气体排放。随着人们对高质量冻结食品需求的提高，液氮超低温冻结技术在速冻食品工业中将有广泛的应用前景。

根据“食品聚合物科学”的理论：在足够快的冷却速率下，所有的水溶液都可迅速通过结晶区而不发生晶化，过冷成为玻璃态固体，从而避免了结晶可能引起的各种损害。从液氮的沸点到-20℃冻结终温，相变过程吸收的汽化潜热和显热总共为383.1kJ/kg，该过程能瞬间带走大量热量而致使食品由外向内迅速降温至冻结。在食品冻结曲线（图2-31中A-B-C-D-E）中，液氮速冻技术能使食品快速穿过冰晶区（C-D，一般为-1～-5℃），实现食品的玻璃化或部分玻璃化，使食品在较长的冷藏时间内处于稳定状态，大大提高冻结食品的品质。

以液氮作为冷媒的液氮速冻技术具有许多优点：①液氮可与形状不规则食品的所有部分密切接触，使传热阻力降低，快速降低冻品温度，实现样品组织内部水分部分玻璃化的状态，从而延缓物理化学变化，降低腐败；②液氮无毒且呈惰性，使食品与空气接触少，几乎不发生氧化变色和脂肪酸败；③极快的冻结速度使食品内的冰晶细小而均匀，营养成分损失和破坏少，原有风味保持好，商品价值高；④冻结食品的干耗小，为0.6%～1%，而一般冻结设备干耗率3%～6%；⑤设备占地面积小，设备效率高，运用简单方便；⑥灵活性高，紧凑，可快速安装。

（1）液氮速冻过程分析

1）液氮速冻原理。水在食品中起到了增塑剂的作用，当食品处于玻璃态时，体系由于其黏度极高、自由体积份额很小而处于相对称状态。判断食品能否到达玻璃态的依据之一是确定温度是否达到或低于玻璃化转变温度。玻璃化转变温度T_g受到食品内溶液浓度w_c的影响较大（图2-32），浓度为0时（即纯水）的T_g为-135℃，浓度增大时，T_g也随着增大。食品部分结晶的玻璃化方法冻结时，细胞溶液浓度（质量分数）为A的食品从室温开始冷却，当温度下降过冷到B点时开始析出冰晶，结晶潜热释放后使局部温度升高，溶液沿着平衡的熔融线不断析出冰晶，同时浓度增大，溶液温度下降到熔融线与玻璃化转变温度交点（D点），此时溶液达到最大冻结浓缩状态。最大冻结浓缩溶液的玻璃化转变温度为T'_g，相应的溶液浓度为W'_cg。液氮速冻技术使食品从A点快速降温至E点，食品内溶液达到最大浓缩状态，浓度较高并以非晶态基质的形式包围在冰晶周围，最终形成镶嵌着冰晶的玻璃体。因此，液氮速冻可以实现食品的快速玻璃化转变，使食品品质更加稳定并适宜保存。

2）食品热物理性质。液氮冻结过程传热模型的建立需要确定材料的热物理性质。目前液氮的热物理性质研究已经很透彻，但食品（尤其是深低温下）的热物性参数尚不够完善。常见的方法有经验公式法、软件计算法和实验测量法。一些学者提出了各种经验公式，例如：针对食品的密度有Hsiek（1972）公式，比热容有Choi公式、Okos公式和Seibel公式，热导率有Sweat公式、Choi公式和Okos公式。这些公式在一定情况下有一定实用价值，但同时这些经验公式一方面仅适用于一定的温度范围，且很少涉及深低温下的食品热物理性质，另一方面，对不同食品种类的适用性和精度较差。Milesetal公司开发了COSTHERM软件，可计算一系列物品的热物理性质，广泛应用于欧洲工业领域。

用DSC实验测量食品热物理性质的新方法现已得到广泛应用。DSC功率补偿差示扫描量热仪按程序升温，经历样品材料的各种转变，如熔化、玻璃化转变、固态转变或结晶，通过研究样品的吸热和放热反应，可用于测量包括高分子材料在内的固体和液体材料的熔点、沸点、玻璃化转变温度、比热容、结晶温度、结晶度、纯度、反应温度和反应热等。

食品的玻璃化转变温度是食品冻结的关键物性参数。利用玻璃化转变温度，结合水分含量、水分活度两个重要指标可以预测液氮速冻食品的货架寿命和贮藏期，选择有效的食品加工与贮藏条件。测定玻璃化转变温度是控制食品质量和稳定性的一个关键点，近年来一些研究人员对小麦原淀粉、乳糖、金枪鱼和罗非鱼等不同食品的玻璃化转变温度进行了研究，表2-4列举了部分研究内容。

3）液氮速冻传热过程。食品的液氮速冻过程满足基本传热方程，冻结过程换热量q依据下列表达式：

式中：m为冻结食品质量（kg）；c_p为食材比热容[kJ/（kg·K）]；t为时间（s）；T为食品温度（℃）；h为食品与液氮（或冷气）间的表面传热系数[W/（m2·K）]；A为食品表面积（m2）；T_∞为液氮或氮气温度（℃）；Q为食品冻结总换热量（kJ）；q₁为液氮潜热（199.18kJ/kg）；q₂为冷氮气显热（kJ/kg）。

对于上式中食品液氮浸渍的表面换热系数，Macchi提出了下列表达式

式中：ΔT_sat为食品材料即时温度与液氮温度差（℃）。

对食品冻结过程研究较早的普朗克提出了Plank公式，对于大多数食品，其准确率为60%～80%，由于其数学形式简明紧凑，至今仍被广泛应用，在要求不高的工程计算中有较高的实用价值。为了改进Plank公式的计算精度，长冈顺吉提出了修正式，考虑了高于冻结点和低于冻结点阶段的显热变化。目前确定食品冻结时间和速率主要有三种方法，见表2-5。

4）液氮速冻食品品质分析。液氮速冻后食品品质分析作为食品评价指标的一部分，与一般冻结或速冻方式的食品大致相同，检验指标包括解冻失水率、感官分析、质构特性分析、理化指标、微生物检验、货架期等。速冻食品解冻失水率越低，感官分析、质构特性分析和理化指标越接近新鲜食品，微生物菌落越少，货架期越长，则速冻品质越好。不同的速冻食品种类特性不同，需要根据实际对象确定合适的检验指标。

观察速冻产品微观组织中的冰晶大小，可以评价速冻过程对细胞的破坏程度（在冻结过程中，细胞外的水分结晶，造成细胞内的水分不断渗透到细胞外并继续凝固形成较大的冰晶，大冰晶挤压细胞使之变形或破裂，破坏食品的组织结构）。表2-6比较了液氮速冻、平板冻结和-18℃冰柜冻结的银鲳肌肉组织光学显微镜图片，可以看出：速冻完成时，液氮和平板冻结的银鲳微观组织较为致密新鲜，冰柜冻结银鲳细胞间隙大，冰晶破坏细胞情况严重。速冻后在相同的-18℃冷库下冷藏150天后观察肌肉横切和纵切组织，液氮速冻细胞非常完整，只有少量的细胞边缘冰晶痕迹和稍增的细胞间隙；平板冻结肌原纤维结缔组织降解明显，致使有较大的细胞间隙，但细胞结构尚且完整；冰柜冻结不仅细胞间隙较大，而且大部分细胞均因冰晶破坏作用破碎，纤维结构散乱。由此可以得出结论，速冻品质的排序为液氮速冻＞平板冻结＞冰柜冻结。

（2）液氮速冻设备

根据不同使用液氮的方法，液氮速冻方式可分为三种：液氮冷气循环式冻结、液氮浸渍冻结和液氮喷淋冻结。国际上对液氮喷淋开展了比较深入的研究，主要集中在喷淋特性、传热和制冷能力等方面的研究。国内一些研究人员对液氮冻结机理和液氮制冷系统的优化设计开展了一些工作，主要进行液氮制冷快速冷冻的热力和经济性分析、液氮耗量和冷冻能力分析、液氮流态化系统的冷冻性能试验和数值计算研究。液氮冷气循环式冻结，是由被液氮冷却的循环冷空气作为载体来冷冻食品的一种冻结方式，实际应用中不常见。下面主要讨论液氮浸渍冻结和液氮喷淋冻结。

1）液氮浸渍冻结。液氮浸渍冻结是将食品完全浸入液氮中的速冻方式，它可以达到所期望的快速冻结，食品占用的空间小，同时产生能量变化的幅度也很显著。图2-33和图2-34分别为液氮浸渍速冻设备的原理图和产品实物照片，速冻机内的低温容器装有液氮，食品经过传送带浸泡在液氮中完成速冻，低温的液氮迅速冻结产品表面并锁住水分，从而维持冻品产量和质量，适合大体量IQF（单体速冻）应用场合，比如草莓、鸡胸肉、熟制禽肉、肉丁和对虾。研究表明，液氮浸渍速冻速度极快，用液氮直接浸渍处理的蟹，具有安全可食性，基本保留活蟹煮食后的风味，且卫生指标高于活蟹。但是常温状态下的食品直接浸渍到-196℃的液氮中，冻结物周围立即形成冻结层外壳，而中心部分还没有冻结结晶，由此会引起食品龟裂，而且生产中必须采取措施有效地回收低温氮气到达常温那部分产生的冷能，由于存在这两个缺点，液氮浸渍冻结在实际应用中的应用范围较小。

2）液氮喷淋冻结。液氮喷淋冻结是指液氮经喷嘴成雾状与食品进行热交换，液氮吸热气化成氮气后用来预冷新进入的食品，从而使食品快速冻结的一种速冻方式。图2-35所示为一种隧道式液氮喷淋冻结原理图，食品物料由进料输送带输送至预冷段，在预冷段得到预冷并在表面形成较薄的冰膜，增加了机械强度。接着预冷后的食品物料进入喷淋速冻段，液氮由液氮喷淋头喷出，由于液氮喷淋传热系数较大[约为425W/（m2·K）]，为了避免出现低温断裂，食品物料应快速通过该段。液氮喷淋设备冻结食品与其他冻结方式相比，有着冻结速度极快、干耗小、不发生氧化变色和脂肪的酸败等优点。因此，液氮喷淋冻结方式比液氮浸渍冻结和液氮冷气循环式冷冻优势更明显，它具有“魔法冻结”的美誉。图2-36和图2-37所示分别为中科院理化所研制的隧道式和螺旋式液氮喷淋速冻机实物照片，该类速冻机温度在-180℃～常温任意可调，冷冻产量300～5000kg/h，适合水果蔬菜、海鲜肉类、各种面食等食品的速冻。

图2-38所示为柜式液氮速冻机，采用液氮和液态二氧化碳作为冷却剂，可在箱体一侧或两侧安装风机，确保冷风与食品之间的强化换热；进入冻结机的气体风量可以调节，适用于大量食品的冻结。图2-39所示为中科院理化所研制的液氮速冻柜，降温速率为1～50℃/h可调，处理量为100～2000kg/h，适合水果蔬菜、海鲜肉类、各种面食、冷冻调理品、即时快餐等食品的冻结。

在液氮喷淋速冻方式的研究方面，1996年西安交通大学张玉文等采用液氮喷雾速冻对虾，效果优于低温冰箱冷冻。玄哲浩等利用模拟计算分析方法对液氮喷淋冷藏车中影响冻结物冻藏性能的因素进行研究，分析液氮喷嘴数量和喷嘴布置形式对冻结特性的影响，以及循环风的强度对冷冻空间和冻结物温度变化的影响、液氮喷量对冻结特性的影响，提出合理喷液量的影响因素关系。Datye等开发了一个计算机程序，计算海产品在隧道式LN2速冻机中的温度变化。

传统流态化速冻设备的蒸发温度通常为-40～-45℃，相应的冷风温度为-30～-35℃，难以满足对食品冻结品质的更高要求。郭旭峰、陶乐仁等将液氮喷淋预冻和流态化速冻两种冻结方法结合于一体，建立了基于新系统的食品冷冻过程的焓法数学模型，计算了黄瓜片在不同冻结条件下的降温过程和冷冻时间，同时对冻品质量进行了分析。梁亚星等利用FLUENT软件对液氮喷雾式流态化食品速冻机风道内的流场进行了数值计算，分析了不同的流道模型、进口风速和导流板的有无以及个数、相对位置和曲率半径对内部流场和出口截面风速均匀性的影响，优化了液氮喷雾式流态化食品速冻机，从而提升了其性能。

液氮喷淋冻结食品方式的缺点：①液氮消耗量和冷量损失较大，使得冻结的总成本较高；②因为冻结速度极快，食品表面与中心之间会产生极大的瞬时温差，膨胀压力大，造成食品龟裂，所以过厚和形体过大的食品不宜采用此法冻结，一般食品厚度应小于10cm；但对冻结含水率低的调理食品，因冻结膨胀压力不大，故可适当放宽形体的限制；③液氮的运输和贮藏需要特殊的容器和车辆。针对由于液氮温度过低造成的食品低温龟裂问题，刘宝林等设计了一种新型流化床速冻设备，对不同的食品通过控制液氮喷淋蒸发量进而控制床层内空气温度，一定程度上能实现食品部分玻璃化冻结，同时不会由于温度过低造成食品的低温龟裂，但彻底解决以上三个问题还需进一步研究。

（3）食品液氮速冻的应用研究

食品液氮速冻的应用范围很广，西方国家液氮速冻主要用于鱼类、水果、蔬菜等的冻结。近年来国内外学者将液氮作为冷媒，对果蔬、水产品、兽禽类和方便食品等的速冻工艺进行了研究，通过分析液氮速冻对不同种类食品速冻后的效果，力求为某一特定食品找到最优的液氮速冻工艺。下面分别介绍液氮速冻在不同种类食品冻结中的应用。

1）液氮速冻在果蔬冻结中的应用研究。目前已有液氮喷雾和液氮浸渍设备应用于草莓、白灵芝、青刀豆、西兰花等的冻结。章斌用液氮速冻及缓冻的冻结方式冻结香蕉，试验结果表明：冻结速率对香蕉中多酚氧化酶（PPO）及过氧化物酶（POD）活性有明显的影响；综合香蕉冻结品的酶活性变化与热力学计算结果，认为完全采用液氮冻结香蕉等附加值不高的果蔬不经济，应考虑采用液氮制冷与机械制冷相结合的联合制冷方式冻结。江南大学的段振华和Zhang M的研究表明用液氮速冻槟榔能提高果实的硬度，同时能保持较高的叶绿素含量。Szymońska J和J. Szymon'ska研究发现，液氮速冻能较好保持马铃薯淀粉的凝胶特性、水溶性和持水能力。

2）液氮速冻在水产品冻结中的应用研究。目前多用液氮对小型水产品如鲍鱼、银鱼和三庞梭子蟹的冻结进行探讨研究。卢定伟等在液氮冻结隧道上进行了速冻银鱼试验，并就其中存在的氮耗、托盘选择、冻体开裂与干耗等一系列问题进行了理论剖析，并给出了解决方案。对于虎虾的冷冻过程，Boonsumrej Sirintra和ToruSuzuki等通过鼓风机冻结和液氮低温冷冻方法，研究了虎虾冷冻过程中各种性能的变化；Srijanani Sundararajan等通过添加绿茶的蒸馏提取物作为溶液，测量了虎虾在速冻过程中各项指标的变化。方婷、姜琼一研究了将臭氧与液氮相结合的速冻工艺，研究表明，该速冻方法下的TVB-N值和菌落数增加量明显小于缓冻组鲍鱼，而且感官品质更接近新鲜鲍鱼，说明臭氧+液氮速冻工艺能保持鲍鱼良好的风味并达到较高的食用安全性。杨利艳等研究发现液氮速冻处理对虾失水率最低，得出对虾品质（质构、盐溶性蛋白含量、巯基含量、ATPase活性及pH值）的变化规律：新鲜对虾＞液氮速冻＞-75℃超低温速冻＞-18℃冷库冷冻。张洪杰等研究表明，液氮能够在2min内使样品的中心温度迅速降低至-169℃，冻结速度是-18℃冻结方式的百余倍，并且用液氮速冻技术处理后的样品各项指标都优于传统的-18℃直接冻结，说明液氮速冻方法对维持金枪鱼的品质起重要作用。

3）液氮速冻在肉禽类食品冻结中的应用研究。针对肉禽类食品速冻，王嵘、王仲礼等设计了氮喷淋速冻设备，该设备冻结质量高、结构简单、安全可靠、操作简单、耗电少、卫生清洁且无环境污染。宋立华等以液氮为制冷工质，在不同降温速率下，将不同形状的牛肉冻至不同终温，然后用自然解冻和冷藏室解冻方法升温至0℃，结果表明液氮快速深冷冻结比普通冻结有利于实现肉品部分玻璃化状态，适当的解冻方式可避免重结晶，从而有效减少汁液流失量，改善冷冻食品的品质。但M.M.Farouk等研究发现-18～-20℃已经能满足牛肉的冷冻和冷藏，液氮超速冷冻和低温贮藏对牛肉品质影响很小或没有影响。因此，在肉类制品液氮冷冻加工过程中，需控制合理的冷冻速率以确保肉制品的品质，同时还要考虑必要性和成本。

近年来学术界对液氮速冻食品的研究很广泛，对果蔬、水产品、肉类的速冻工艺有了一些新的研究成果，为特定食品找到了最优的液氮速冻工艺，并最终将成果应用于食品工业。中国科学院理化技术研究所郭嘉等利用液氮作为冷媒研制出超低温液氮设备，先后对草莓、金枪鱼、对虾、河豚、毛豆和不同果蔬进行了速冻实验。研究表明，液氮超低温速冻技术的优点在于：相比-18℃冰柜，液氮速冻后的草莓冰晶较小、细胞损伤小、干耗损失小、果肉饱满、色泽鲜艳，解冻后不出水（图2-40）；金枪鱼中心温度可在100s内下降到-150℃以下，失水率小于1.5%；速冻后的河豚可以超过90天不变色；速冻后的毛豆能保持甘甜、形状和脆性；速冻后的果蔬表面能形成均匀冻膜、呈颗粒状不黏连、色泽鲜亮、果肉饱满（2-41）。

综上所述，国内外对液氮速冻技术在各种食品中的应用研究较多，但多数只对特定的食品进行研究，普适性和实际指导性不强，更没有提出合理的理论及完善的数学模型。同时，文献报道的液氮速冻技术对多数食品的效果很好，但仍需要在大量的实验研究基础上，提出合理的液氮速冻工艺和操作规程，进而指导实际应用。

（4）总结与展望

液氮速冻技术能使食品快速冻结，以最短的时间通过最大冰晶生成带，形成的冰晶均匀细小，食品损伤小，营养成分损失和破坏少，解冻后的食品基本能保持原有的色、香、味，冻结食品的干耗小。未来液氮速冻技术需要研究的主要研究内容有：①确定不同食品在冷冻过程中的玻璃化转变温度，研究玻璃化状态的最优获得方法；②研究不同食品的热物性参数，建立合理的数学模型并分析不同食品的液氮速冻过程；③将液氮速冻技术推广应用，研究不同食品的液氮速冻规律及效果，最终获取不同食品的最优液氮速冻工艺；④解决食品低温断裂和液氮复温过程的冷能回收问题；⑤开发新型的液氮速冻设备，使其向品质更优、液氮耗量更低和更加智能化的方向发展。

2.2.3.3 我国速冻行业发展存在的问题

1.中小型企业多，行业规模偏小

目前全国拥有速冻食品生产企业近2000家，速冻产品种类达600多种。由于整个行业的技术壁垒并不是很高，行业内以中小型企业居多，具有亿元销售规模的冷冻食品企业约有50余家。行业中的中小企业多，一般规模较小，产品技术创新与研发能力较弱，产品的营销布局趋向于地域化。此外，由于行业竞争的加剧，很多中小企业以争取代工机会来提高产能利用率，而规模较大的厂家因注重毛利的提升，也会将毛利低的产品委托代工，形成既竞争又合作的模式。但是由于代加工的中小型企业在技术管理、人才储备以及技术上的竞争劣势，也为大企业的产品质量安全带来了不确定因素。2018年全国民营企业500强中，河南省漯河市双汇实业集团有限责任公司等14家食品企业上榜，但速冻食品企业却没有一家上榜。行业内超大型企业少，速冻食品行业品牌集中度不高，除少数全国性强势品牌如思念、龙凤、三全、海霸王和湾仔码头之外，各个地方都有自己的地方中小品牌，长远看来，速冻食品行业品牌化是大势所趋。

2.速冻食品的产品结构单一，同质化现象严重

速冻食品在市场上主要以水饺、汤圆、粽子、馄饨和面点五类产品为主，在整个市场中占有较大的份额。其中三全、思念、湾仔码头这三个品牌占据了近60%的市场销售份额，市场竞争十分激烈。产品的结构较为单一，尚不能完全满足市场的需要。一些地方中小企业在发展过程中没有合理规划自己的资源优势，几乎全品类覆盖，导致每类产品在物力、人力、财力等资源上都过度分散。另外，通过进一步的市场分析还发现，速冻食品行业还存在非常严重的产品同质化现象，行业中很多企业包括一些大型企业品牌定位不是十分清晰，品牌之间没有形成根本的品牌差异，仍然停留在同质化的品牌营销阶段。速冻食品的产品同质化主要表现在基本都是以速冻水饺、馄饨、汤圆、包子和馒头等为主打产品，口味基本都是猪肉韭菜、猪肉白菜和三鲜等。不同品牌之间产品的种类、口味、色泽和包装都差不多，消费者很难分清楚哪个品牌的产品更好一些。产品的同质化也导致了价格的差异较小，同一梯队的速冻食品品牌，甚至不同梯队的速冻食品品牌之间产品价格差异不大，即使有些差异也不能给出产品价格差异的理由。速冻食品的同质化现象在销售渠道上也趋于雷同，目前全国或区域性知名速冻食品品牌的产品基本都是通过大、中型超市冷柜进行销售，销售渠道同质化现象严重。速冻食品虽然受到冷链运输、销售条件的限制，但借助小型连锁超市、社区小食品店等多渠道的营销终端仍是中小速冻食品企业可选择的产品销售模式，销售渠道的下沉会让中小速冻食品企业获得更多的发展机会。

3.相关速冻食品的产品质量评价技术不规范，产品质量良莠不齐

由于速冻食品加工在我国起步较晚，整个行业无统一、客观、科学的方法和指标对有关速冻食品的品质进行界定，现有的对速冻食品进行品质评价的标准多为各企业制定的企业标准，整个行业尚缺乏统一规范的评价标准。速冻食品的品质、规格的检验往往以感官为主，指标模糊，可操作性差，既不利于生产企业加工，又不利于商检部门和相关部门对出口产品和国内市场销售产品的质量进行检验和管理，使得速冻食品的贸易往来受到影响。另外由于人们很难对感观分析方法进行标准化，评价者在感觉上的差异将大大降低不同国家、不同实验室之间所得结果的可比性，严重影响了速冻食品的品质检测和工业化生产，其发展前景也将因此而受到制约。借助于食品物性测试等相关食品品质评价手段，将是未来速冻食品产品食用品质评价的有效方法之一。

4.速冻设备存在的主要问题

近年来国内速冻机生产厂家为适应我国市场的需要已研制出多种形式的速冻机，并占据了90%以上的市场份额。但国产速冻机从制造水平和设计水平上来看，与国外先进技术水平相比还存在很大差距，主要表现在：①速冻设备的多适应性差。我国的速冻食品种类较少、人均占有量偏低、产品质量参差不齐。因此，一方面，需要开发不同种类、结冰点、速冻温度的定制化速冻设备，来满足速冻产品多元化的需求，另一方面，还要注重提升产品的质量，从安全、卫生、清洁等方面着手不断改进设备和工艺。②自动化水平低。我国的速冻机企业在双螺旋速冻机、接触式、直接冻结式等装置的自动控制方面依然与国外先进水平存在较大差距。自动控制可以排除人为因素的干扰，控温更加精确，而且能够提高设备运行效率，从整体上提升速冻产品的产量和质量。③速冻设备能耗大。目前我国速冻设备效率低、能耗大，速冻设备的耗电量占冷冻食品加工厂总耗电量的30%～50%。