冷凍處理之所以可以保存食品，是因為它通過降低溫度大大減緩了食品中的化學(xué)和生物反應(yīng)，同時通過把水凍結(jié)成冰降低了反應(yīng)物的活動能力。然而，冷凍過程中產(chǎn)生的冰結(jié)晶會破壞細胞壁，使可溶物濃縮起來并發(fā)生沉淀，冰結(jié)晶還會改變食品的質(zhì)感。

例如，面包和蛋糕等烘焙食品在40。F-100。F的范圍內(nèi)會變質(zhì)。可能引發(fā)變質(zhì)的因素很復(fù)雜，但至少有一點可以肯定，在溫度降低時，淀粉分子會發(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存的原因。

通常大家都希望冷凍的速度越快越好，因為很多食品往往是在中低速冷凍時受到破壞的。然而，事實上破壞力的是商業(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，就需要比較長的時間了。

“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)部熱傳遞速度并沒有什么辦法可以加快。”

冷凍處理之所以可以保存食品，是因為它通過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)氮氣和液態(tài)二氧化碳。這兩種氣體的選擇主要取決于當?shù)厥袌錾系臍怏w售價。氮氣是從空氣中分離氧氣時的副產(chǎn)物，通常用于鋼鐵制造業(yè)。因此，在鋼鐵產(chǎn)地附近，因為氧氣是基本要素，氮氣會比較充足，價格也比較合理。

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)用時也會有二氧化碳產(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)。大量熱量通過蒸發(fā)被散發(fā)，大概是256BTU/lb。與之相反的，液態(tài)氮氣在蒸發(fā)時的熱量是85BTU/lb，但它的沸點是-195.8℃（約-320。F）。液態(tài)氮氣帶走的熱量中幾乎一半是對冷空氣敏感的熱量，而二氧化碳就相對比較少。

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)計也不盡相同。眾多低溫食品冷凍設(shè)備配備的是相對簡單的傳送隧道、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入口進入，噴射出來的二氧化碳瞬間變成白雪狀的干冰。干冰接觸到食品時的溫度大致穩(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，所以一旦進入車間內(nèi)會沉到空氣底部，這可能會對車間內(nèi)的操作人員造成危害。探測器和警報器是主要的防護措施。

液態(tài)氮氣則在隧道的出口處進行噴射，液氮以冷氣和液體水滴狀態(tài)向隧道入口移動。低溫的蒸汽和液體在接觸食品的時候帶走大批熱量。食品在瞬間接觸液氮時并不會發(fā)生驟變，因為它們在進入隧道時已經(jīng)充分冷卻了。

低溫冷凍可以減少食品在冷凍時可能發(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格，因此這一特性幫助很大，尤其是牛肉餡餅等。設(shè)計優(yōu)良的機械冷凍設(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題。低溫冷凍隧道比機械冷凍設(shè)備的售價低，因為它不需要壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器。然而反過來說，與用電的機械系統(tǒng)相比，低溫氣體的成本比較高。

冷凍過程中產(chǎn)生的冰結(jié)晶會破壞細胞壁，冰結(jié)晶還會改變食品的質(zhì)感。

有時候，工業(yè)氣體公司會通過出租或出借低溫隧道來獲取氣體供應(yīng)合同。通常來說，新公司都會采用低溫冷凍系統(tǒng)以減少資本投入，一段時間后才會考慮建立機械系統(tǒng)以節(jié)省日常運作成本。

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%是氮氣，20%是氧氣。通過負責液化的壓縮機和高度一體化的熱交換機，而后不經(jīng)過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到沸點，從而將空氣、氮氣或二氧化碳壓縮成水等冷凍劑。通常，這種工藝會采用逐層操作，從而降低主成本，那就是運作壓縮機的電力。）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）近出售了兩臺螺旋式冷凍設(shè)備。螺旋結(jié)構(gòu)的設(shè)計目的是為了提高冷凍帶的密度，這一點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，從而確保空氣流通，但這樣一來裝載量有所減少，還必須預(yù)留一些運輸空間。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)計方面介紹了這兩個品牌的不同之處。Northfield采用了支撐型傳送帶設(shè)計，通過中間的滾筒上的一些抓手支撐金屬絲網(wǎng)的傳送帶上。對于支撐物的寬度和高度并沒有限制，因此非常適合冷凍大體積食品。

Frigoscandia是一種自支撐式設(shè)計，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有側(cè)壁可以引導(dǎo)空氣流動。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)生方面風險更低，相對更適用于肉制品或烘焙食品。

在支撐式的螺旋設(shè)備內(nèi)，中間的滾筒是通過馬達運作的。在自支撐式螺旋設(shè)備里，托盤通過兩個葉輪進行旋轉(zhuǎn)，速度可以通過變頻驅(qū)動馬達進行調(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，F(xiàn)rigoscandia提供了一種“緊曲線”的傳送帶，這種傳送帶的轉(zhuǎn)動中心是在傳送帶中間，而不是旁邊。

冷凍設(shè)備中的空氣流動通常都是由上至下的，盡管從原理上來看也可以運用螺桿把產(chǎn)品向下或向上移動，這樣一來空氣流動會保持逆流或并流。位于Sandusky的技術(shù)中心裝備非常精良，可以對各種傳送帶和特殊產(chǎn)品的條件進行測試。