摘要：我国的经济正处于一个飞速发展的时期，而经济的发展是建立在工业发展的基础之上的，工业的不断发展，便给我们的生活带来了非常大的改变，最主要的改变就体现在食品的应用上，食品可以进行冷冻，冷藏，可以把我们我吃的食物放在冰箱中，在很大程度上节约了资源，所以在本篇文章中，我主要分析了冰浆性能在其食品冷冻冷藏中的应用。
关键词：冰箱性能分析；食品冷冻冷藏；应用
冰浆是冰的混合物，也被称为流体冰，二元冰和可泵冰。瑞士学者Egolt 准确定义了冰浆，他的基本特征为：冰浆液态水和平均直径小于1毫米冰晶粒子组成的一种桨状混合物。从上世纪90年代到现在，食品市场越来越需要新鲜食品而不是冷冻食品。目前，不同种类的冰包括碎冰、冰屑、冰浆等可以人工合成，这些冰浆在食品保鲜和冷却方面发挥着不同的作用。冰浆的冰晶是比较小的，形状比较规则，这些特性使得冰浆柔软，可以把食物如鱼、肉、水果和蔬菜，等等浸在冰浆中，不会破坏食物组织和外观，因为冰浆可以把食物完全淹没，切断了与食物和空气接触，从来在很大程度上抑制细菌繁殖，有效地保护食物的质量。由于冰浆具有良好的流动性，可以通过软管或普通管道进行输送，机械设备的管子任意放置，便于使用，各种因素表明，冰浆在食品冷冻和制冷方面具有较好的应用前景。
一、冰浆的制备方法。
1.1冰浆的储存特性
冰中的冰晶通常有几十微米到几百微米的直径，所以冰晶和水的混合物具有良好的热性能和运输性能。在传热过程中，冰晶的相变使冰浆的单位体积热容比相同冷水的单位体积热容量大得多。同时，冰浆在传热过程中保持恒定的温度。这些特性为冰浆在冷冻食品中的应用提供了充分的条件。制浆方法包括冷法、刮法、流化床法、直接接触法、真空法等。目前工程中的实际设备主要采用墙刮和过冷等方法，其他方法基本处于试验阶段。对于冰浆的贮存和融化研究。冰浆制冷储存和融化得冷是一个全面的流体流动、渗流、冰晶体物理变化和传热的过程。对于冰浆的贮存特性，冰浆的储存主要是研究冰晶在贮存过程中的物理机制，以及冰浆在冰库中的储存过程。对于冰晶体变化的物理机制。p . Pronka结晶动力学方面分析冰浆的物理机制存储时，在冷藏过程中，冰晶的磨损机制以及凝结和熟化的作用，是由于表面能的影响，大冰晶与细小的冰晶相比有较高的稳态温度，导致在微小的冰晶上大冰晶进行增长的状况，从而导致晶体粒度分布的变化。我们对氯化钠、乙二醇、乙醇、丙二醇水溶液的冰晶粒子进行实验测最终得出结论：奥斯特瓦尔德成熟效应是冰晶粒子平均直径增加的主要原因，他认为溶液类型和溶液浓度在固化速率方面起着非常重要的作用，在冰粒子的浓度10%蔗糖溶液老化速度比10%的乙醇溶液要快。此外，随着氯化钠浓度的降低，成熟率在不断的增加，搅拌使传质系数增大，搅拌的增加可以增加成熟速率，但不会影响老化速度。K. Hayashi等人提出了一种通过电导率差测量冰浆的团聚率的方法，对影响冰晶颗粒粒径分布的团聚现象进行了定量评价。在冰浆储存的实际过程中，冰晶颗粒往往粘结在冰储存池壁上或相互粘结在一起，导致冰浆的冷量的释放不能完全融化，进而缓慢释放冷能。冰浆储存在蓄水池中的储存过程，在冰浆的存储模型方面，GuteGD ICEPAC开发计算程序用于计算冰的冰存储池积累形状，这个程序也可以用来计算对于给定的存储容量，冰存储池的最小体积来确定冰存储池显热及潜热存储数量和其他参数。Masayuki详细讨论过冷水来制取冰浆即冰浆在圆柱形冰存储池的存储特点，在这个过程中我们要考虑到丰富的冰模型，并通过试验和理论分析储存罐中的冰的含量，冰浆流速对于冰的形状、缺口率、透水性和冰积累等等的影响，冰孔隙度变化过程随着时间的推移在不断的减小，而且验证了速度和IPF的质量对孔隙度的影响较小，而且通常聚集在0.8-0.9中间，质量流量比随着IPF对冰量存储的增加而不断的增加，进而得出的结论是，随着质量流速的降低和IPF的增加，冰积累量减小，我们主要研究了动态冰浆贮存系统的特征，如冰储罐的特性，分析了冰形成时的影响因素：冰浆流动的形状、固体含量、初始种群水平和人口管排等。通过实验表明，该泵流量会发生变化，冰浆生成器在阀门开度也会变化进而将影响冰储罐溶液温度特性，与此同时，冰浆流动和固体含量对富冰层上有更大的影响力，我们可以通过增加上文中两项参数可以有效地改善富冰层的均匀性，提高有效利用冰储罐的效率。从目前的研究趋势来看，我们必须要对蓄冰池内存储模型进行了深入的分析，进而找出相应的规律，最终解决在冰浆储存的过程中出现的问题。
1.2冰浆的特点
第一，晶粒圆润，不破坏冰产品表面，块冰主要使用准备好的冰刀削减大冰块，把冰块切割为为不规则形状和一些小的块冰，而板边缘的冰，壳冰，管冰也相对锋利，在进行存储的过程中容易造成水产品表面损伤，进而使细菌增长，降低水产品的质量。流化冰颗粒没有锋利的边缘，在储存和运输过程中，不会对水产品造成非常大的伤害，有效地保证了水产品的完整性。第二，冰晶直径小，密封效果好。冰一般大，肉眼可以清楚地看到，而片冰、管冰、壳冰的大小也不同，但都在3 ～ 50 mm，水产品表面进行铺设的过程中，由于不规则的形状会水产品造成较大的危害，容易形成更多的空间，使水产品直接接触外面的空气，可能会发生氧化反应，最终导致水产品的恶化，流化冰颗粒直径50 ～ 100 um，是一种传统的冰的最小尺寸的1/10，能够进入微小的孔径，完全包裹在水产品中，与外界隔绝，有良好的封闭性，第三冷却速度快，水产品新鲜度延长，与传统冰相比，流态化冰的潜热和低温非常大，冰速率IPF（IcePackingFactor）为5 ～ 30wt%，传热系数约为3kw/m2·K，在相同条件下是正常冷冻水冷却能力的5 ～ 6倍。由于流态化冰颗粒的直径非常小，流化冰的表面积增大，传热面积增大，传热效率增加，因此，流态化冰的冷却速度快，当水产品进入流态化冰时，水产品温度可以迅速降低。第四连续关闭制冰过程，避免二次污染，传统的制冰方法是先把冰准备好，然后用手把冰装进冷藏的盒子里，以保持新鲜。在制造冰、取冰、冰的运输的过程中，因为系统不是连续的，而是一个单独的装置，良好的冰暴露在外面的环境中，在一定程度上容易受到污染，减少清洁。流化冰是一种混合的水和冰粒子，可以利用离心泵，通过管道水盒，以确保整个系统一直在一个封闭的环境中，避免外部空气对流冰和水产品的二次污染，以提高清洁；第五，小型冰管和冰机，节省空间，由于热介质输送冷水蓄冷系统形式为显热，低热流密度是非常的低，在一定的热负荷下，需要大的冷水流量，所以管道直径的大小会产生非常大的影响，同时也需要匹配较大的动力泵。具有良好的流动性和较强的流化冰耐热性，潜热性是非常大的（约335焦每千克），与相同条件下的传统的冷冻水相比，传热系数增加了50 - 100%，管道半径和速度减少1/2，泵能耗大约是1/8与传统的冷冻水系统相比，设备的体积为原来的1/3，特别适用于有限的空间，就比如说在渔船上就可以使用。
1.3冰浆的熔化性能。
冰浆的熔融一般分为直接熔融和间接接触熔融两种。目前，对直接熔融的研究主要集中在容器或冰储罐的实验和理论研究，而间接熔融主要是热交换器和管道中冰浆的融化过程。从目前的研究趋势来看，研究前者较为罕见，需要进一步分析和研究冰库中冰浆的冷融过程，并在此领域建立适当的模型，对冰浆直接熔融的研究进展进行阐述，研究了水溶液和平均直径为0.2mm的冰粒子所形成的冰床，在水直接或间接注入的熔融过程。在实验中，冰被发现形成了一个通道，而喷在冰面上部的水几乎无法穿透冰，而是直接通过通道来进行流动。ChaedongKang通过改变冰质量，进气温度、融化和流量的一系列实验，最后指出，上述两种机制：冰的融化水射流搅拌扰动的热量和水冰颗粒在通道流热交换来得到冰粒子。m . Sugawaraa应用数值模拟和测试在水平平板上方的融化过程，在实验中我们观察到即使没有冰和初始温度，平板冰可以通过自发的融冰使融化前端温度降低，融化后实验观察到融化的粗糙和奇怪的画面，这被认为是促进冰融化的因素，融化率可以近似预测提出了一个二维模型，对于冰浆间接熔融的研究进展，讨论了实验方法中6.5%的浓度的乙二醇溶液在薄管中制备了冰浆的流动特性。在热交换器中，冰浆与热水交换，通过对不同状态下的冰浆进行对比，得到了影响传热系数的因素。指出随着热水在进口的恒定温度和流量不发生变化的情状下，热传递率随质量流量的增加而增加，冰的含冰量也随之增加。但是，在高质量的冰率作用速度不明显的情况下，低质量的流速，特别是冰质量分数超过10 %，传热率可以产生显著的增长，这一规律适用于传递系数分析结果。就研究而言，除了可以应用在舒适的空调、工业生产工艺、食品加工和保存，冰浆溶液还可以用来清洗管道和热交换器。埃文思等人对冰浆在管道中作为清扫器传输和熔化特性的理论和实验进行分析，建立了相应的模型。通过对冰浆融化特性的实验和数值分析，确定了洁净的冰浆管道实体的流动长度，得出了冰的质量分数随着初始管道长度和生长的增加而增加。从现有的研究趋势来说，主要是聚集在冰或冰的融化粒子，板冰，存储冰漂浮在海面上的冰和水的质量和形状的冰融化的水温度，流量，进口管几何尺寸和安排的相关参数，，特别是在近几年，我们国家在这方面投入了非常多的人力、财力和物力来进行研究，通过初步试验结果表明，当采用高浓度的二元溶液时，采用高浓度或高流量的进口冰料浆可以使冰浆达到均匀的储存条件，从而提高冰库的利用率；在融冰过程中，冰浆冷却，增加熔体溶液的流速，增加扰动，均匀喷洒溶液，尽量避免出现“通道”效应，从而实现快速有效的融冰方式。
二、冰浆在冷冻食品中的应用。
在过去的二十年中，使用相变冰浆冷却剂的企业显著增加，由于冰晶熔化并释放潜热，它具有较高的储能密度，而且由于大量的颗粒形成一个大的热交换表面积，它也有一个快的冷却速率。冰浆在整个冷却过程中保持低温，并提供比水或其他单相液体更高的传热系数，这些特点使其广泛应用于食品冷冻和制冷行业。
2.1进行鱼处理
动态冰浆是鲜鱼冷却和保持新鲜鱼的最佳介质，通过对人工假鱼和鱼的试验，比较了动态冰浆和冰冷却性能，实验测试表明，冰浆冷却性能的冷却性能优于传统的合成冰片，可以在很大程度上保证食品质量。我们在测试中，运用了相同的质量、相同的色泽和鲜亮的大比目鱼，在冰浆中的状态和冰块的状态，由此得出结论：前者的外观、微生物和生化质量更好、保质期长和块冰相比。在动态的冰浆中，需氧菌、厌氧菌、大肠杆菌、水解菌的含量较低，能保持良好的pH值和相对稳定的大分子蛋白质量分数。这是因为鱼完全沉浸在鱼的冷却系统中。鱼体与冰浆之间没有空泡现象，导致其冷却速率加快，使得微生物生长缓慢，从而延长了食品的保质期。近年来，许多学者对不同鱼类在冰浆和冰块中的冷却进行了试验和分析。尽管这些试验的鱼品种、形状、大小和导热系数都非常不同，但在所有的试验中，动态的冰浆使鱼的冷却速度比冰快。图显示了在动态冰和薄冰中包裹的蝴蝶鱼的冷却速率的比较。结果表明，蝴蝶鱼的温度降至2℃，冰的时间是动态冰浆使用时间的3倍。
2.2储存食品冷冻冷藏。
Lueders教授提出了一种用于零售食品商店的新型制冷系统。本系统采用冰浆作为蓄热单元，以满足制冷设备的高温负荷和零售商店空调通风的需要。冰浆系统使用氨作为制冷剂，它由两个冰浆电路组成，每个都有一个独立的冰库。第一个电路连接到“热”冰浆池，从水池底部抽取一个-1摄氏度溶液来满足建筑物内的调节作用的要求。第二个电路是连接到一个“温”冰浆池，使用冰的含量为15%，温度为-9摄氏度和-12℃之间的冰浆来满足要求高温制冷陈列柜。Lueders教授使用了冰浆系统和单相制冷剂溶液。在热交换介质系统中，通过对泵的消耗、流体流速和管道成本进行了比较，结果表明，冰浆系统可以将二次流体流量降低82%（10）。2m/h小于55。4m/h，减少了82%的泵的能耗，而管道成本降低了51%。这种管道设计可以满足室内环境和食品冷冻的要求，既节约电能又节约能源。
三、总结
随着科学技术的发展，人们的生活发生了翻天覆地的变化，可以在很大程度上延长食物的保鲜程度，可以延缓食物腐烂的时间，所以冰浆对于人们的生活而言是必不可少的，我们必须加大力度，着重开发冰浆，使之更好地为我们进行服务，在本篇文章中我介绍了冰浆的制备方法及其在贮存、熔融中的研究现状，分析了冰浆在冷冻食品中的应用前景。在食品制冷业中，传统的块状冰可以破坏食品的外观，在使用过程中产生食品污染，块状冰的能量消耗非常高。由于冰晶的良好流动性，冰浆可以克服这些缺陷。与此同时，冰浆的能耗也低于块状冰。因此，冰浆在冷冻食品中具有比固态冰更广阔的前景。
参考文献：
[1]唐婉.谢晶.速冻设备的分类及性能优化的研究进展[J].食品工业科技.2016（12）
[2]汪磊.谢晶.计算流体力学技术在食品冷藏链中的应用[J].包装工程.2017（05）
论文作者:辛修瑞
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第18期
论文发表时间:2018/9/27
标签：冰晶论文; 水产品论文; 溶液论文; 过程中论文; 食品论文; 质量论文; 粒子论文; 《建筑模拟》2018年第18期论文;