一種超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)的設(shè)備及方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)的設(shè)備和方法。本發(fā)明專利技術(shù)設(shè)備包括超聲波裝置、溫度檢測(cè)裝置和冷卻循環(huán)裝置；本發(fā)明專利技術(shù)方法采用乙二醇溶液為冷凍媒質(zhì)和超聲波傳播媒質(zhì)，在面團(tuán)的浸漬冷凍過(guò)程施加超聲波作用。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作和控制簡(jiǎn)便。應(yīng)用本發(fā)明專利技術(shù)的設(shè)備和方法，面團(tuán)冷凍過(guò)程傳熱和冰晶成核得到強(qiáng)化，與普通冷凍相比，縮短了面團(tuán)的冷凍時(shí)間，在冷凍面團(tuán)內(nèi)部形成的粒度較小、數(shù)量較多的冰晶；而且，冷凍后面團(tuán)的彈性保持良好，冷凍面團(tuán)的品質(zhì)得到改善。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種面團(tuán)的冷凍設(shè)備和方法，具體來(lái)說(shuō)，是一種超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)的設(shè)備和方法。
技術(shù)介紹
冷凍加工能減緩食品劣變及病原體微生物的生長(zhǎng)，降低絕大多數(shù)生化反應(yīng)速度，可以有效保持食品鮮度、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和原有風(fēng)味，在各種食品加工手段中具有高度的安全性；用冷凍貯藏的方法保藏和運(yùn)輸易腐食品具有重要的意義，又不會(huì)使食品受到污染，因此，食品冷凍技術(shù)在食品加工中得到廣泛應(yīng)用。然而，由于水在結(jié)冰過(guò)程體積膨脹的異常性質(zhì)，食品中水分在冷凍過(guò)程形成的較大冰晶對(duì)食品組織結(jié)構(gòu)造成一定程度的破壞，導(dǎo)致冷凍食品的品質(zhì)下降。為了改善冷凍加工對(duì)食品品質(zhì)的影響，人們?cè)谠O(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)食品凍結(jié)設(shè)備和考慮食品凍結(jié)生產(chǎn)工藝、冷凍貯藏時(shí)，盡量?jī)?yōu)化食品凍結(jié)時(shí)間、凍結(jié)速度以及凍藏溫度的穩(wěn)定等影響冷凍食品品質(zhì)的重要因素。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的食品冷凍新技術(shù)新方法有高壓食品冷凍技術(shù)、冰核細(xì)菌和生物冷凍蛋白技術(shù)、CAS(細(xì)胞存活)凍結(jié)裝置和冰溫技術(shù)，本專利技術(shù)涉及的超聲強(qiáng)化冷凍技術(shù)也是其中之一。功率超聲在食品內(nèi)部溶液中會(huì)產(chǎn)生超聲空化效應(yīng)或機(jī)械效應(yīng)，以及一系列次級(jí)效應(yīng)。湍動(dòng)效應(yīng)、界面效應(yīng)和微擾效應(yīng)等超聲空化次級(jí)效應(yīng)對(duì)食品冷凍的傳熱過(guò)程有積極影響，能使邊界層減薄，接觸面積增大，傳熱阻滯減弱，有利于提高傳熱速率，強(qiáng)化傳熱過(guò)程。已有研究表明，超聲波能促進(jìn)冰結(jié)晶的成核和抑制晶體生長(zhǎng)。超聲空化效應(yīng)產(chǎn)生的大量微小氣泡在凍結(jié)過(guò)程中可以作為冰結(jié)晶所必需的晶核；超聲空化后形成的沖擊波和微射流可以破碎已有冰晶，形成分散的細(xì)小晶體成為凍結(jié)過(guò)程的小晶核。冷凍調(diào)理食品具有衛(wèi)生、食用方便、營(yíng)養(yǎng)合理、能耗低及減輕家務(wù)勞動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。面粉是調(diào)理食品的主要原料之一，在調(diào)理食品中以面團(tuán)的形式存在。普通的冷凍方式會(huì)形成大冰晶破環(huán)面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，造成面團(tuán)質(zhì)量下降。超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)可以加速面團(tuán)的冷凍速率，在面團(tuán)內(nèi)部形成較小的冰晶體，改善冷凍面團(tuán)品質(zhì)。目前尚未有超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)的裝置及方法
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)的設(shè)備。本專利技術(shù)的另一專利技術(shù)目的在于提供一種超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)的方法。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采取了如下技術(shù)方案：一種超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)的設(shè)備，由超聲波裝置、溫度檢測(cè)裝置和冷卻循環(huán)裝置組成，其中，超聲波發(fā)生器與底部帶有超聲換能器(11)的超聲槽(5)構(gòu)成超聲波裝置；鎳-鉻合金熱電偶探頭(3)、掃描式熱電偶測(cè)溫儀(4)和計(jì)算機(jī)(12)構(gòu)成溫度檢測(cè)裝置；管路一(1)、管路二(7)和熱交換冷卻器(10)組成冷凍循環(huán)裝置；各部件連接方式是：鎳--->鉻合金熱電偶探頭(3)置于超聲槽(5)中的面團(tuán)內(nèi)部，掃描式熱電偶測(cè)溫儀(4)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)面團(tuán)內(nèi)部溫度，并輸送到計(jì)算機(jī)(12)記錄；超聲波發(fā)生器把頻率為50Hz的商用電轉(zhuǎn)換為超聲頻電，經(jīng)導(dǎo)線(8)輸送到超聲換能器(11)，超聲換能器(11)將電能轉(zhuǎn)化成超聲機(jī)械能在超聲槽(5)內(nèi)的冷凍媒質(zhì)中傳播；熱交換冷卻器(10)貯液槽內(nèi)的冷凍媒質(zhì)在壓力泵作用下，通過(guò)管路二(7)從超聲槽(5)底部進(jìn)入超聲槽，超聲槽(5)內(nèi)的冷凍媒質(zhì)經(jīng)過(guò)超聲槽(5)的溢流口通過(guò)管路一(1)回到熱交換冷卻器(10)的貯液槽，實(shí)現(xiàn)冷凍媒質(zhì)的循環(huán)。所述的管路二(7)和管路一(1)的外表面包有保溫材料，管路一(1)和管路二(7)在靠近超聲槽的一端裝有球形閥門；超聲槽(5)的器壁和熱交換冷卻器(10)貯液槽的器壁制造成夾層，夾層內(nèi)部填充保溫材料。一種超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)的方法，包括以下步驟：(1)在熱交換冷卻器(10)的貯液槽和超聲槽(5)內(nèi)注入冷凍媒質(zhì)，開啟熱交換冷卻器(10)，設(shè)定熱交換冷卻器(10)貯液槽內(nèi)的冷凍媒質(zhì)溫度為-24～-22℃；(2)開啟管路一(1)、管路二(7)與超聲槽(5)間的球形閥門，然后開啟冷凍循環(huán)裝置的壓力泵，設(shè)定泵的轉(zhuǎn)速為2500～3500r/min；(3)待超聲槽(5)內(nèi)的冷凍媒質(zhì)的溫度降至-21～-20℃；調(diào)節(jié)壓力泵的流速，使得超聲槽(5)內(nèi)的冷凍媒質(zhì)的溫度維持在-21～-20℃；(4)將面團(tuán)成型為圓柱體，用食品用保鮮膜緊貼包裹面團(tuán)后，將面團(tuán)置于超聲槽(5)內(nèi)的冷凍媒質(zhì)中，使得圓柱形面團(tuán)的下底面離超聲槽底面有4～6cm的距離；(5)在超聲槽(5)內(nèi)的冷凍媒質(zhì)中放置面團(tuán)的同時(shí)，開啟超聲波裝置，設(shè)定超聲電功率為224-418W，超聲波占空比為1∶1.5～1∶4；(6)開啟溫度檢測(cè)裝置，用計(jì)算機(jī)(12)記錄冷凍過(guò)程面團(tuán)的溫度變化直至面團(tuán)中心點(diǎn)溫度降至-18～-17℃，冷凍結(jié)束。所述冷凍媒質(zhì)為40％～60％體積的乙二醇溶液既是面團(tuán)浸漬冷凍的媒質(zhì)，也是超聲波在超聲槽內(nèi)傳播的傳聲媒質(zhì)。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：(1)在超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)的過(guò)程中，超聲波在面團(tuán)內(nèi)部傳播時(shí)引起的各種效應(yīng)促進(jìn)了面團(tuán)冷凍過(guò)程，如超聲空化強(qiáng)化食品內(nèi)部固液界面的冷凍傳熱過(guò)程和食品內(nèi)部冰晶成核過(guò)程，適宜參數(shù)的超聲波作用能縮短面團(tuán)的冷凍總時(shí)間，強(qiáng)化冷凍效率。(2)超聲波作用通過(guò)提高了面團(tuán)冷凍過(guò)程的效率，有利于在面團(tuán)內(nèi)部形成數(shù)量較多的細(xì)小晶核，由于晶核數(shù)量增加，在冷凍和冷藏過(guò)程中結(jié)晶生長(zhǎng)形成的晶粒尺寸較小，對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞減少，改善了冷凍面團(tuán)的品質(zhì)。(3)本專利技術(shù)的超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作和控制簡(jiǎn)便，效率高。附圖說(shuō)明圖1為分別經(jīng)普通冷凍或超聲冷凍后，冰晶升華后在冷凍面團(tuán)內(nèi)部留下的孔隙的孔徑分布曲線；-->圖2a為經(jīng)普通冷凍，冰晶升華后冷凍面團(tuán)斷裂面放大倍數(shù)100×的掃描電子顯微鏡照片；圖2b為經(jīng)超聲冷凍，冰晶升華后冷凍面團(tuán)斷裂面放大倍數(shù)100×的掃描電子顯微鏡照片；圖2c為經(jīng)普通冷凍，冰晶升華后冷凍面團(tuán)斷裂面放大倍數(shù)300×的掃描電子顯微鏡照片；圖2d為經(jīng)超聲冷凍，冰晶升華后冷凍面團(tuán)斷裂面放大倍數(shù)300×的掃描電子顯微鏡照片；圖3為本專利技術(shù)超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3中：1為管路一，7為管路二；3為鎳-鉻合金熱電偶探頭，4為掃描式熱電偶測(cè)溫儀，5為超聲槽，8為連接超聲發(fā)生器和超聲換能器的線路，10為熱交換冷卻器，11為超聲換能器，12為計(jì)算機(jī)。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步說(shuō)明，但本專利技術(shù)的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1自行設(shè)計(jì)、委托加工超聲波裝置，選用的超聲波裝置的頻率為25KHz，換能器數(shù)量為10個(gè)，最大峰值電功率為600W，超聲槽的規(guī)格為330×330×230mm，超聲設(shè)備工作時(shí)間和間歇時(shí)間在0～999s可調(diào)；冷凍循環(huán)裝置可選用德國(guó)Peter?Huber公司生產(chǎn)的Ministat?CC1型熱循環(huán)裝置，其工作溫度范圍為-30℃～200℃，泵的流速2000～5000r/min可調(diào)；掃描式熱電偶測(cè)溫儀可選用美國(guó)Cole-Parmer公司生產(chǎn)的Model?92000-05掃描式溫度記錄儀，帶有鎳-鉻合金熱電偶探頭并能將所測(cè)溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送至連接的計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)可選用普通的PC機(jī)，安裝有溫度監(jiān)控軟件。將鎳-鉻合金熱電偶探頭3置于超聲槽5中的面團(tuán)內(nèi)部，Model?92000-05掃描式熱電偶測(cè)溫儀4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)面團(tuán)內(nèi)部溫度，并輸送到計(jì)算機(jī)12記錄；超聲波發(fā)生器把頻率為50Hz的商用電轉(zhuǎn)換為超聲頻電，經(jīng)導(dǎo)線8輸送到超聲換能器11，超聲換能器11將電能轉(zhuǎn)化成超聲機(jī)械能在超聲槽5內(nèi)的冷凍媒質(zhì)中傳播；Ministat?CC1型熱交換器10貯液槽內(nèi)的冷凍本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)的設(shè)備，其特征在于包括超聲波裝置、溫度檢測(cè)裝置和冷卻循環(huán)裝置，其中，超聲波發(fā)生器與底部帶有超聲換能器（１１）的超聲槽（５）構(gòu)成超聲波裝置；鎳－鉻合金熱電偶探頭（３）、掃描式熱電偶測(cè)溫儀（４）和計(jì)算機(jī)（１２）構(gòu)成溫度檢測(cè)裝置；管路一（１）、管路二（７）和熱交換冷卻器（１０）組成冷凍循環(huán)裝置；各部件連接方式是：鎳－鉻合金熱電偶探頭（３）置于超聲槽（５）中的面團(tuán)內(nèi)部，掃描式熱電偶測(cè)溫儀（４）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)面團(tuán)內(nèi)部溫度，并將數(shù)據(jù)輸送到計(jì)算機(jī)（１２）進(jìn)行記錄；超聲波發(fā)生器把頻率為５０Ｈｚ的商用電轉(zhuǎn)換為超聲頻電，經(jīng)導(dǎo)線（８）輸送到超聲換能器（１１），超聲換能器（１１）將電能轉(zhuǎn)化成超聲機(jī)械能在超聲槽（５）內(nèi)的冷凍媒質(zhì)中傳播；熱交換冷卻器（１０）貯液槽內(nèi)的冷凍媒質(zhì)在壓力泵作用下，通過(guò)管路二（７）從超聲槽（５）底部進(jìn)入超聲槽，超聲槽（５）內(nèi)的冷凍媒質(zhì)經(jīng)過(guò)超聲槽（５）的溢流口通過(guò)管路一（１）回到熱交換冷卻器（１０）的貯液槽，實(shí)現(xiàn)冷凍媒質(zhì)的循環(huán)。

【技術(shù)特征摘要】
1、一種超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)的設(shè)備，其特征在于包括超聲波裝置、溫度檢測(cè)裝置和冷卻循環(huán)裝置，其中，超聲波發(fā)生器與底部帶有超聲換能器(11)的超聲槽(5)構(gòu)成超聲波裝置；鎳-鉻合金熱電偶探頭(3)、掃描式熱電偶測(cè)溫儀(4)和計(jì)算機(jī)(12)構(gòu)成溫度檢測(cè)裝置；管路一(1)、管路二(7)和熱交換冷卻器(10)組成冷凍循環(huán)裝置；各部件連接方式是：鎳-鉻合金熱電偶探頭(3)置于超聲槽(5)中的面團(tuán)內(nèi)部，掃描式熱電偶測(cè)溫儀(4)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)面團(tuán)內(nèi)部溫度，并將數(shù)據(jù)輸送到計(jì)算機(jī)(12)進(jìn)行記錄；超聲波發(fā)生器把頻率為50Hz的商用電轉(zhuǎn)換為超聲頻電，經(jīng)導(dǎo)線(8)輸送到超聲換能器(11)，超聲換能器(11)將電能轉(zhuǎn)化成超聲機(jī)械能在超聲槽(5)內(nèi)的冷凍媒質(zhì)中傳播；熱交換冷卻器(10)貯液槽內(nèi)的冷凍媒質(zhì)在壓力泵作用下，通過(guò)管路二(7)從超聲槽(5)底部進(jìn)入超聲槽，超聲槽(5)內(nèi)的冷凍媒質(zhì)經(jīng)過(guò)超聲槽(5)的溢流口通過(guò)管路一(1)回到熱交換冷卻器(10)的貯液槽，實(shí)現(xiàn)冷凍媒質(zhì)的循環(huán)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲強(qiáng)化冷凍面團(tuán)的設(shè)備，其特征在于所述的管路二(7)和管路一(1)的外表面包有保溫材料，管路一(1)和管路二(7)在靠近超聲槽的一端裝有球形閥門；超聲槽(5)的器壁和熱交...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡松青，侯軼，宋國(guó)勝，李琳，李志新，陳玲，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：81[中國(guó)|廣州]