本发明属于食品速冻工艺技术领域，特别涉及一种利用液氮进行快速冻结的工艺。
背景技术：
食品在冻结过程中会发生各种各样的变化，如物理变化(体积、导热性、比热、干耗变化等)、化学变化(蛋白质变性、色变等)、细胞组织变化以及生物和微生物的变化等。快速冻结食品的特点是最大限度地保持了食品原有的营养价值和色香味，也就是说在冻结过程中能保证食品所发生的上述各种变化达到最大的可逆性。目前速冻食品的工业化生产过程中，大多使用速冻冷库或者速冻隧道对食品进行冻结。速冻冷库是将食品迅速通过其最大冰晶生成区，中心温度达到-18℃时而迅速冻结。速冻隧道和速冻库原理一样，最大的区别就是速冻隧道可以实现连续性速冻工作，生产效率较高。但是两者冻结方式都需要比较大型的制冷设备，投资多、占地大、效率低、冻结时间长、能耗高、干耗大。
为了改善上述情况，申请人研发了一种食品的快速冷冻工艺(cn104799394a)，将食品浸入液氮中进行接触式冷冻，该工艺能够对食品进行快速冻结，降低食品组织内部最大冰晶带的生成时间，减轻食品组织结构受到的破坏，使得食品的品质、风味、营养得以更好保留的基础上，进行资源优化利用，减少资源的浪费。但是该方法也存在一定的短板，如直接采用液氮冷冻到-18℃的目标温度，虽然可以在几十秒内实现，但是可能存在产品冷冻速率过高，部分产品会出现冻裂的情况；如果要减少冻裂率，最好的方式是采用干冰冷冻和液氮冷冻相结合分段冷冻的方式，即先采用其中一种方式冷冻至-10℃，再冷冻至目标温度。这样既能快速实现冷冻至目标温度，也保证了冷冻的质量。但是分段冷冻则增加了对冷冻设备的要求，设备数量增多，变相增加了冻结成本。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种利用液氮进行快速冻结的新工艺，仅利用液氮进行冷冻，避免了预冷的麻烦、也不需要额外增加设备，便利性进一步提高、适应性进一步扩大，不仅能降低冷冻成本，还能保证冷冻的效率和质量。
本发明采用的技术方案如下：
一种利用液氮进行快速冻结的工艺，仅将食品反复多次浸入液氮进行接触式冷冻。
进一步，每次浸入液氮进行接触冷冻的时间相同。
进一步，每次浸入液氮的时间为2-20s，优选5-20s。
再进一步，食品从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为10-50s。
上述工艺适合各种面米制品，肉、鱼等预制调理食品。面米制品如饺子、汤圆，肉、鱼预制调理食品如肉丸、鱼丸及裹面预制调理制品如调理香酥鸡腿、鸡翅，香酥虾球等。下面以面制品为例，具体说明部分类别更为优选的处理方式：
当所述食品为水饺时，优选以下方式：
食品每次浸入液氮的时间为5s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为10s或20s或30s，重复至食品中心温度达到-18℃；
或者食品每次浸入液氮的时间为10s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为10s或20s或30s，重复至食品中心温度达到-18℃；
或者食品每次浸入液氮的时间为15s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为10s或20s或50s，重复至食品中心温度达到-18℃；
或者食品每次浸入液氮的时间为20s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为10s或40s，重复至食品中心温度达到-18℃。
当所述食品为鱼丸时，优选以下方式：
食品每次浸入液氮的时间为4s或5s或6s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为20s，重复直至中心温度为-18℃；
或者食品每次浸入液氮的时间为4s或8s或10s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为30s，重复直至中心温度为-18℃；
或者食品每次浸入液氮的时间为5s或15s或20s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为40s，重复直至中心温度为-18℃。
当所述食品为汤圆时，优选以下方式：
食品每次浸入液氮的时间为2s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为10s或20s或30s，重复至食品中心温度达到-18℃；
或者食品每次浸入液氮的时间为4s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为10s或20s或30s或40s，重复至食品中心温度达到-18℃；
或者食品每次浸入液氮的时间为5s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为10s或20s或30s或40s或50s，重复至食品中心温度达到-18℃；
或者食品每次浸入液氮的时间为6s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为10s或20s或30s或40s或50s，重复至食品中心温度达到-18℃；
或者食品每次浸入液氮的时间为8s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为10s或30s或50s，重复至食品中心温度达到-18℃；
或者食品每次浸入液氮的时间为10s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为10s或20s，重复至食品中心温度达到-18℃；
或者食品每次浸入液氮的时间为15s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为10s或20s或30s，重复至食品中心温度达到-18℃；
或者食品每次浸入液氮的时间为20s，从液氮中取出到再次浸入的时间间隔为10s或20s或30s或40s，重复至食品中心温度达到-18℃。
相较于之前的专利申请cn104799394a一种食品的快速冷冻工艺中的方法，本申请对工艺进行了优化。原工艺是利用运输带运送要冷冻的食品，经过并浸入液氮中进行冷冻接触，然后离开液氮，停留的时间以冷冻食品的内部温度达到-18℃为基准。但由于只是通过一次接触式冷冻实现，所以发现可能在达到-18℃时，部分产品已经出现冻裂的情形。
而采用分段冷冻的方式，则能较好的减少这种迅速冷冻带来的问题，但是分段冷冻存在预冷较麻烦，设备数量增多，需要分段监控冻结温度、冻结成本增加的问题。而本发明通过研究发现，将要冷冻的食品通过多次浸入液氮，且通过离开液氮的间隔进行传热的过程，可以很好地实现食品内外部的传热，避免产品冻裂。通过对浸入时间和间隔传热时间的控制，不仅可以实现快速对食品进行冷冻，还能细化食品内部的冰晶。浸入的次数以最终实现食品内部温度达到-18℃完全冻结时为准。这就避免了采用干冰和液氮分段先冷冻至-10℃再进行冷冻至-18℃的操作。
在冷冻所述食品的过程中，只需控制其在液氮中沉浸以及外部滞留的时间便可完成食品的速冻过程，操作简便、速冻过程便于实现连续化和自动化。以饺子为例，本发明中冻结饺子核心达到-18℃总耗时控制在140s内，实际浸入液氮的时间不超过60s，有的低至20s；但是相比一次浸入液氮进行速冻的工艺避免了冻裂的发生。此外，虽然是多次浸入液氮，但是每次使用液氮进行食品速冻时，食品沉浸在盛装有液氮的容器中，食品表面大量放热的同时在液氮内部产生气泡，同样可有效防止速冻过程中的食品粘黏。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明是提供一种利用液氮进行快速冻结的新工艺，仅利用液氮进行冷冻，不需要额外增加设备，不需要预冷，便利性进一步提高、适应性进一步扩大。本发明在提高食品冷冻速度、提高制冷设备的利用率和连续性生产效率以及提高操作的便利性外，还避免了冻裂情况的发生，使食品的品质保持在最佳的状态，不仅能降低冷冻成本，还能保证冷冻的效率和质量。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
一、实验材料：以韭菜鸡蛋馅饺子为材料，克重20g/个。
实验方法：
1、将饺子放入4℃冰箱中放置20分钟后拿出，测量中心温度，记录。
2、将饺子放入盛有-196℃液氮的液氮罐中，按下表中的不同冻结时间进行速冻。红外温度计记录饺子中心温度，观察饺子表面冻裂情况。
实验结果：
二、实验材料：汤圆
汤圆的制作
馅料：速冻油180g、砂糖粉240g、羟丙基糯米淀粉12g、黑芝麻138g、花生30g。
面皮：糯米粉930g、水786g、速冻油36g、胶之素48g。
制作规格为20g/个的汤圆，皮：馅质量比为3：1，手工搓成圆形后将汤圆进行速冻。
实验方法：
1、将制作好的汤圆放入4℃冰箱中放置30分钟后拿出，测量中心温度，记录。
2、将汤圆放入盛有-196℃液氮的液氮罐中，按下表中的不同冻结时间进行速冻。以中心温度达到-18℃为标准，观察其降落实验后表面冻裂情况并记录。固定重复次数为5次。
实验结果：
从上表可见，如果采用一次性浸入液氮进行冷冻至中心温度为-18℃时，至少需要80s。但是采用本发明的多次浸入液氮的工艺，从最节约液氮的情况下看，每次放入2s、拿出30s、重复上述过程6次，即实际上浸入液氮的总时间仅有12s，整个过程共192s的前提下就可以实现既达到中心温度为-18℃又避免产品冻裂；当然根据不同的考虑，也可以从操作周期最短以及操作次数最少等一方面或多方面选择最优的方案。如采用每次浸入液氮的时间为2s或4s或6s或8s，取出10s后再浸入的方案，重复直至中心温度为-18℃，上述方案能在较短的总时长内实现产品即冷冻至目标温度同时又避免产品冻裂；综合来讲，也可以选择以下方案，则兼顾了总时长、液氮浸入时间以及取出次数(便于操作性)：每次浸入液氮的时间为10s，取出10s或20s或30后再浸入，重复直至中心温度为-18℃；或者每次浸入液氮的时间为15s，取出10s或20s或30后再浸入，重复直至中心温度为-18℃。
三、实验材料：鱼丸
实验方法：
1、将购买的鱼丸室温下完全解冻，然后放入4℃冰箱中放置30分钟后拿出，测量中心温度，记录。
2、将鱼丸放入盛有-196℃液氮的液氮罐中，按下表中的不同冻结时间进行速冻。以中心温度达到-18℃为标准，观察其降落实验后表面冻裂情况并记录。固定重复次数为5次。
实验结果：
从上表可见，如果采用一次性浸入液氮进行冷冻至中心温度为-18℃时，至少需要40s，但此情况下鱼丸也已出现冻裂的情况，实际上，鱼丸在一次性浸入液氮25s时就已出现冻裂的情况。但是采用本发明的多次浸入液氮的工艺，从最节约液氮的情况看，每次放入4s、拿出50s，重复上述过程3次，即浸入液氮的时长为12s，整个处理过程共162s的前提下就可以实现既达到中心温度为-18℃又避免产品冻裂；当然根据不同的考虑，也可以从操作周期最短以及操作次数最少等一方面或多方面选择最优的方案。如采用每次浸入液氮的时间为4s或5s或6s，取出20s后再浸入的方案，重复直至中心温度为-18℃；或者采用每次浸入液氮的时间为4s或8s或10s，取出30s后再浸入的方案，重复直至中心温度为-18℃；或者采用每次浸入液氮的时间为5s或15s或20s，取出40s后再浸入的方案，重复直至中心温度为-18℃。