CN111066997A - 一种连续式超声场辅助起晶的液氮速冻果酱的方法和设备 - Google Patents

一种连续式超声场辅助起晶的液氮速冻果酱的方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明属于食品冷冻技术领域，公开了一种连续式超声场辅助起晶的液氮速冻果酱的方法和设备。该设备包括依次连接的连续式混合超声场辅助起晶室，液氮速冻装置，以及智能调控系统；通过该设备，本发明对首先对果酱进行初次起晶，将果酱中10～15wt％的水分冻成结晶，然后在正交超声场中进行二次起晶，将果酱中的晶核分裂成更多小的晶核，最后进行速冻将果酱中70～85wt％的水分冻结成晶。本发明在传统液氮速冻的基础上，合理的组合不同频率、功率和维度的超声场，增加起晶形成的晶核的数量促进了晶核分布的均匀性，从而减小果酱中冰晶的大小，使果酱实现了冰淇淋式的结晶，避免了传统冷冻过程中果酱酱体脱水现象和中心凸起现象的发生。

Description

一种连续式超声场辅助起晶的液氮速冻果酱的方法和设备
技术领域
本发明属于食品冷冻技术领域，特别涉及一种连续式超声场辅助起晶的液氮速冻果酱的方法和设备。
背景技术
果酱是以鲜果为主料，经去皮、除核、灭菌、杀酶、护色、保味后用再辅以不同的配方加工而成的一种可以较长时间保存的水果深加工产品。其在高温烘焙后仍能保持鲜果独有的天然风味，因此被广泛的应用于食品烹饪烘焙领域。传统果酱加工过程中为了使果酱保持较好的凝胶态和储藏期，会添加大量的糖或甜味剂，使其含糖量达到60％～65％左右，这不仅会使口感过于甜腻，而且会对一些特殊人群的健康造成不利的影响。因此，为了满足消费者对健康的需求，低糖果酱应运而生。然而低糖果酱由于渗透压较低，水分活性较高，因此易发生败坏现象。而造成低糖果酱败坏的主要原因是微生物的滋生，特别是霉菌和酵母，为了能够延长低糖果酱的保存期，通常会选择低温储藏或者添加一定的防腐剂，从安全和健康的角度考虑，采用低温储藏是一种更安全有效的延长低糖果酱保存期的方法。
传统的低温储藏分为0℃以上不冻结储藏和0℃以下冻结储藏，与不冻结储藏相比，冻结储藏可以更大程度的延长低糖果酱的保存期，尤其是-20℃冻结储藏，几乎可以抑制低糖果酱中全部微生物的生长繁殖，从而达到延长其保存期的效果。然而，在传统冻结过程中水结晶形成大冰晶，会使解冻后的果酱发生酱体脱水，造成果酱中水和固形物分离。对于大盒果酱的冻结过程由于冰的膨胀作用和整体的导热系数较低，会在果酱整体中间的位置形成一个较大的凸起，从而产生涨破包装膜的风险。除此之外，在烘焙和烹调过程中，果酱属于配料之一，一次的取用量并不大，当一大盒果酱从冰箱中取出后，由于冰晶较大，无法立即使用，需要解冻后才能使用，这不仅会给烘焙造成不便，而且会增加果酱染菌败坏的风险，同时反复冻融也会对果酱的品质产生非常恶劣的影响，影响果酱的使用品质。
发明内容
为了克服现有果酱冷冻技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种连续式超声场辅助起晶的液氮速冻结果酱的设备。
本发明另一目的在于提供一种通过上述设备进行连续式超声场辅助起晶的液氮速冻果酱的方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种连续式超声场辅助起晶的液氮速冻结果酱的设备，
包括依次连接的连续式混合超声场辅助起晶室，液氮速冻装置，以及智能调控系统；
所述连续式混合超声场辅助起晶室包括传动装置、电磁铁吸引装置、多组超声场发生装置、活动隔板、活动隔板控制轴承和液氮降温装置；所述传动装置位于液氮降温装置下方，包括电机、传动轴承以及传送带；所述电磁铁吸引装置位于所述传动带的下方；所述多组超声场发生装置包括四组超声波发生器和四组超声换能器，前三组超声换能器独立地与一组电磁铁吸引装置相配合并位于电磁铁吸引装置的内侧，第四组超声换能器位于活动隔板右侧最下方的位置，所述活动隔板位于起晶室最右侧，通过活动隔板控制轴承连接在起晶室右壁上；所述液氮降温装置包括液氮输送管道和液氮喷头，所述液氮输送管道贯穿于连续式混合超声场辅助起晶室和液氮速冻装置，与液氮储罐相连；所述液氮喷头均匀分布在液氮输送管道上，所述液氮速冻装置通过中间传送板与连续式混合超声场辅助起晶室相连；所述智能调控系统调控整个设备的运转。
所述传送带由不具有任何弹性的钢板和具有较大弹性的钢网依次相隔连接而成；优选地，所述钢板的宽度与所述轴承平面的宽度相同，钢网的宽度与特制轴承弧面的弧长相同。
所述传动轴承是由平面和弧面共同组成的轴承，与传送带配合实现果酱起晶阶段的传送。
所述电磁铁吸引装置通过通断电控制装置是否具有磁性，其开启与关闭的状态与传动装置电机的开启与关闭正好相反。当果酱运行至超声换能器正上方时，电机处于关闭状态，此时传送带静止，样品正好停留在电磁铁上方，电磁铁吸引装置开启，吸引传送带上的钢板，使其紧贴在超声换能器上方，从而减小钢板与超声换能器之间的空隙，最大限度的减小超声传播过程中的衰减作用，增大超声场的作用效果。反之，当电机开启工作时，电磁铁吸引装置处于关闭状态，不影响传送带的正常移动。
所述四组超声波发生装器与四组超声换能器一一对应相连，产生一定频率的电能，通过超声换能器转化为特定频率的超声波，一对一控制超声换能装置的频率和功率。
所述第三组超声换能器与第四组超声换能器正交排列组合产生了一个功率和频率均可调的正交超声场；
所述隔板控制轴承由平面和弧面共同组成的轴承，用于控制活动隔板在一定范围内自由旋转起落，当样品运动到第三组超声换能器正上方后，活动隔板落下，紧贴在样品右壁上，连接在活动隔板上的第四组超声换能器与第三组超声换能器合作，形成正交超声场作用在样品上，当样品完成起晶，活动隔板升起，使完成起晶的样品通过中间传送板进入后续液氮速冻装置。
所述液氮输送管道的直径为16mm的不锈钢管道；优选地，液氮输送管道表面包裹隔热棉，减少液氮在管道中的蒸发；
所述液氮喷头为轴流实心圆锥喷嘴；优选地，喷头间相聚的距离与其在一定高度的最大喷洒直径相同，喷头的个数由传送带的宽度决定；其可以使喷出的液氮在一定直径的圆形区域内形成均匀分布的液体分布，其保证液氮可以均匀地喷洒到整个传送带的表面，从而使起晶室内各个区域温度分布的较为一致。
一种连续式超声场辅助起晶的液氮速冻结果酱的方法，包括如下步骤：
(1)初次起晶：将装有果酱的样品盒通过传送带送入起晶室，当样品盒处于超声换能器正上方时，电磁铁吸引装置通电，将承载样品盒的输送带钢板吸引至第一和第二组超声换能器表面，开启超声发生器，使果酱在超声场的作用下初次产生晶核；
(2)二次起晶：当步骤(1)所述果酱完成初次起晶后，电磁铁吸引装置断电，样品盒运行至第三组超声换能器上方时，活动隔板落下，紧贴在样品盒侧壁上，开启电磁铁吸引装置，同时开启第三组和第四组超声换能器，利用第三和第四组超声换能器形成的正交超声场将步骤(1)初次起晶产生的晶核分裂成多个更细小的晶核，分散在体系中；
(3)完全冻结：步骤(2)完成二次起晶的果酱进入连续式液氮速冻阶段，完成后续的冻结。
步骤(1)所述的果酱为无防腐剂添加的低糖果酱，其含糖量在15％～40％之间。
步骤(1)所述的果酱加入量为样品盒体积的75％～80％。加入量太高，冷冻过程中冰晶膨胀会有涨破包装的风险，但加入量也不能太低，否则包装中有过多空气的存在会影响传热速率，增大超声波的衰减效应，不利于控制冰晶的形成。
步骤(1)所述样品盒为密封平底包装盒，宽度≤传动带钢板的宽度，使果酱可以完全位于并紧贴在传送带的钢板上。
步骤(1)所述起晶室的温度为-50～-80℃。步骤(1)中所述的果酱可溶性固形物含量越高，起晶室的温度越低；这是因为可溶性固形物含量高的果酱通常冻结点较低，需要更低的温度形成较大的过冷度，从而提高样品的成核速率。
步骤(1)所述第一组超声换能器的频率为25kHz，功率为0～300W，不为0，控制样品中超声强度小于0.5W/cm2。第一组超声换能器产生的超声场的主要作用是：在果酱温度还未降至冻结点之前，在未冻结的果酱中形成大量分布均匀的稳定存在的空化泡。
步骤(1)所述第二组超声换能器的频率为20kHz，功率为0～800W，不为0，控制样品中的超声强度大于0.8W/cm2。第二组超声换能器产生的低频高强度的超声场，可以使果酱中已存在的空化泡在较短的时间内迅速破裂，促进其晶核的生成，从而使果酱在较短的时间内可以形成大量的分布较为均匀的晶核。
步骤(1)所述样品盒在每组超声换能器的停留时间独立地为3～5min；此步骤完成后，果酱中有10～15wt％的水分形成结晶。
步骤(2)所述第三组超声换能器的频率为40kHz，功率为0～800W，不为0。第三组超声换能器的频率相对较高，可以增加样品中质子的振动频率，从而增加超声的机械效应，强化样品的传质传热过程，使整个样品中的晶核的分布更加均匀，晶核的生长速率趋于一致。
步骤(2)所述第四组超声换能器的频率为20kHz，功率范围为0～800W，不为0。
步骤(2)中样品盒在第三组超声换能器和第四组超声换能器的停留时间独立地为3～5min；
步骤(2)中所述的二次起晶是在正交超声场的的作用下，样品中的晶核在运动过程中相互碰撞，产生破裂，形成更小更细腻的晶核，增加晶核的个数，从而产生二次起晶的效果，此步骤完成后，果酱中有30～40wt％的水分形成结晶；
步骤(3)所述速冻阶段的持续时间为15～20min，温度≤结晶段控制的温度。
步骤(3)所得冻结的果酱置于温度≤-20℃冷库贮存；优选为-30～-40℃。
步骤(3)完成后可使果酱中70～85wt％左右的水分完成结晶。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本发明以常规液氮速冻为基础，结合混合超声场辅助起晶技术，对果酱先进行辅助起晶，使其内部形成均匀分散的细小的冰晶，然后再进行液氮速冻，使果酱中超过70wt％的水分完成结晶再进行低温冻藏。本发明在液氮速冻的过程中加入混合超声场的作用，利用超声场可以加快起晶速率，增加晶核数量和产生二次起晶的作用，在果酱液氮速冻过程的起晶阶段分别采用不同强度、不同频率和不同维度的超声场，达到增加晶核数量、提高晶核分布的均匀性和二次起晶的目的，从而减小速冻果酱中冰晶的大小，增加冰晶分布的均匀性，避免酱体脱水现象的发生，增加果酱使用过程中的便宜性。
附图说明
图1为本发明的实施例采用的连续式混合超声场辅助起晶-速冻无防腐剂添加果酱设备的示意图；其中1-超声波发生器；2-设备框架；3-传动轴承；4-传送带；5-第一组超声换能器；6-第二组超声换能器；7-电磁铁吸引装置；8-第三组超声换能器；9-样品(即无防腐剂添加果酱)；10-活动隔板；11-活动隔板控制轴承；12-第四组超声换能器；13-中间传送板；14-液氮输送管道；15-液氮喷头；16-风扇；17-连续式混合超声场辅助起晶室；18-传送带弹性钢网；19-传送带钢板。
图2为本发明传送带、电磁铁和超声换能器的细节示意图，其中图a为传送带，图b为电磁铁和超声换能器。
图3不同速冻条件下冷冻草莓低糖果酱的质构测试图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明实现连续式混合超声场辅助起晶的速冻果酱的设备的示意图如图1所示。所述连续式混合超声场辅助起晶-速冻果酱的设备，包括连续式混合超声场辅助起晶室、液氮速冻装置和智能调控系统；其中液氮速冻装置为本发明的必需设备，但不属于本发明要保护的范围，使用常规的连续式液氮速冻装置，就能完成后续的冻结，因此不做标号和详细描述。
所述连续式混合超声场辅助起晶室17包括传动装置，电磁铁吸引装置，多组超声场发生装置，活动隔板10、活动隔板控制轴承11和液氮降温装置；所述传动装置包含电机、传动轴承3和传送带4；所述传动轴承3是由平面和弧面共同组成的轴承，与传送带4配合实现果酱起晶阶段的传送，所述传送带4由不具有任何弹性的传送带钢板19和具有较大弹性的传送带弹性钢网18依次相隔连接而成，所述传送带钢板19的宽度与传送轴承3平面的宽度相同，传送带弹性钢网18的宽度与传送轴承3弧面的弧长相同；所述电磁场吸引装置7位于传送带4的下方；所述多组超声场发生装置包括超声波发生器1和与超声波发生器1相连的四组超声换能器，所述第一组超声换能器5和第二组超声换能器6位于传送带4下方前端，所述第三组超声换能器8位于传送带4下方靠后的位置，所述第四组超声换能器12位于活动隔板10右侧最下方的位置；所述活动隔板10与活动隔板控制轴承11相连，所述活动隔板控制轴承11用于控制活动隔板10的起落；所述液氮降温装置与包括液氮输送管道14和液氮喷头15，所述液氮输送管道14与液氮储存罐相连，所述液氮喷头15为轴流实心圆锥喷嘴，其均匀的分布在液氮输送管道14上，液氮喷头15的间距与其最大喷洒直径相同；所述风扇16为轴流风扇，分布于两个液氮喷头15的中间位置；
图2为本发明传送带、电磁铁和超声换能器的细节示意图，其中图a为传送带，图b为电磁铁和超声换能器。
连续式混合超声场辅助起晶-液氮速冻果酱的工作原理为：在样品温度未降至冻结点之前，先通过第一组超声换能器5形成的低频低声强超声场，在样品9内部形成稳定存在并均匀分布的超声空化泡，当样品9降至冻结点以下时，通过第二组超声换能器6形成低频高强度的超声场，使样品中已存在的超声空化泡瞬间破裂，从而产生微射流和高温高压的环境，促使样品中产生大量细小的晶核，由于空化泡分布较为均匀，因此产生的晶核分布也较为均匀；随后样品温度进一步降低，晶核开始生长，当生长到一定程度后，在第三组超声换能器8和第四组超声换能器12形成的正交超声场的作用下，长大的晶核互相碰撞，产生破裂，从而产生二次起晶的效果，使样品中晶核的数量进一步增加，在超声场的机械搅拌的作用下均匀的分布在样品中，从而实现样品整体快速均匀冷冻，不产生酱体分离现象，达到提高冻结速率，降低冻结后样品整体硬度的目的。
本发明中当冷冻无防腐剂添加果酱时，具体的步骤为：
(1)根据果酱体积和可溶性固形物含量的不同，在冷冻之前先将起晶室17的温度降低到-50℃～-80℃之间。将制备好的样品9灌装到大小适中的长方体塑料包装盒中，密封包装；放置在起晶室的传送带钢板19上，依次排列整齐；
(2)开启传动轴承3，将样品9以恒定的速率送入连续式混合超声场辅助起晶室17，当样品9运行至第一组超声换能器5正上方时，关闭传动轴承3，开启电磁体吸引装置7，将传送带钢板19吸引至第一组超声换能器5表面，启动超声波发生器1，控制第一组超声换能器5的超声频率为25kHz，样品中声强为0.2～0.5W/cm3，作用时间为3～5min；
(3)关闭电磁铁吸引装置7，使传送带钢板19脱离超声换能器表面，开启传动轴承3，使样品运行至第二组超声换能器6正上方，关闭传动轴承3，重新开启电磁体吸引装置7，将样品9吸至第二组超声换能器6表面，启动超声波发生器1，设置超声频率为20kHz，样品中声强0.8～1.5W/cm2，作用时间为3～5min；
(4)关闭电磁铁吸引装置7，使传送带钢板19脱离第二超声换能器6表面，启动传动轴承3，使样品9运行至第三组超声换能器8正上方，关闭传动轴承3，控制活动隔板控制轴承11，使活动隔板10匀速落下，紧贴在样品9右壁，开启电磁铁吸引装置7，同时开启两组超声波发生器1，控制第三组超声换能器5和第四组超声换能器12的超声频率为40kHz和20kHz，样品中声强为1.2～2.0W/cm2，作用时间为3～5min；
(5)关闭电磁铁吸引装置7，升起活动隔板10，启动传动轴承3，使完成结晶的样品沿中间传送板13进入液氮速冻装置，启动液氮速冻装置的传动装置，使样品在液氮速冻装置中匀速通过，完成后期的冻结过程，冻结时间为15～20min；
(6)完成冻结的样品被输送液氮速冻装置外，将其取出，置于冷库中贮存。
实施例1
利用上述连续式混合超声场辅助起晶的液氮速冻果酱设备实现低糖无防腐剂添加果酱均匀细腻冷冻的方法，具体包括以下步骤：
(1)将可溶性固形物含量为26.5wt％的低糖草莓酱装入14×8×7cm(长*宽*高)的方形包装盒，体积为包装盒体积的80％，密封包装，放置在起晶室的传送带钢板19上，依次排列整齐；预先将起晶室的温度降至-50±5℃；
(2)开启传动轴承3，使草莓酱进入连续式混合超声场辅助起晶室17，当草莓酱运行至第一组超声换能器5正上方使，关闭传动轴承3，开启电磁体吸引装置7，将传送带钢板19吸引至第一组超声换能器5表面，启动超声波发生器1，控制第一组超声换能器5的超声频率为25kHz，样品中声强为0.25W/cm3，作用时间为3min；
(3)关闭电磁铁吸引装置7，使传送带钢板19脱离超声换能器表面，开启传动轴承3，使草莓酱运行至第二组超声换能器6正上方，关闭传动轴承3，重新开启电磁体吸引装置7，将草莓酱吸至第二超声换能器6表面，启动超声波发生器1，控制第二组超声换能器6的超声频率为20kHz，样品中声强为0.8W/cm2，作用时间为3min；
(4)关闭电磁铁吸引装置7，使传送带钢板19脱离第二组超声换能器6表面，启动传动轴承3，使草莓酱运行至第三组超声换能器8正上方，关闭传动轴承3，控制活动隔板控制轴承11，使活动隔板10匀速落下，紧贴在包装盒右壁，开启电磁铁吸引装置7，同时开启两组超声波发生器1，控制第三组超声换能器8和第四组超声换能器12的超声频率为40kHz和20kHz，样品中声强为1.2W/cm2，作用时间为3min；
(5)关闭电磁铁吸引装置7，升起活动隔板10，启动传动轴承3，使完成结晶的草莓酱沿中间传送板13进入液氮速冻装置，液氮速冻装置的温度为-80±5℃启动液氮速冻装置的传动装置，使草莓酱在液氮速冻装置中匀速通过，完成后期的冻结过程，通过的时间为15min；此阶段完成后果酱中85wt％的水已完全冻结。
(6)完成冻结的草莓果酱被输送液氮速冻装置外，取出后置于冷库中贮存。
实施例2
(1)将可溶性固形物含量为38.9wt％的低糖凤梨果酱装入25×13×10cm(长*宽*高)的方形包装盒，体积为包装盒体积的80％，密封包装，放置在起晶室的传送带钢板19上，依次排列整齐；预先将起晶室的温度降至-60±5℃；
(2)开启传动轴承3，使凤梨果酱进入连续式混合超声场辅助起晶室17，当凤梨果酱运行至第一组超声换能器5正上方使，关闭传动轴承3，开启电磁体吸引装置7，将传送带钢板19吸引至第一组超声换能器5表面，启动超声波发生器1，控制第一组超声换能器5的超声频率为25kHz，样品中声强为0.38W/cm3，作用时间为5min；
(3)关闭电磁铁吸引装置7，使传送带钢板19脱离超声换能器表面，开启传动装置3，使凤梨果酱运行至第二组超声换能器6正上方，关闭传动轴承3，重新开启电磁体吸引装置7，将凤梨果酱吸至第二超声换能器6表面，启动超声波发生器1，控制第二组超声换能器6的超声频率为20kHz，样品中声强为1.1W/cm2，作用时间为4min；
(4)关闭电磁铁吸引装置7，使传送带钢板19脱离第二组超声换能器6表面，启动传动轴承3，使凤梨果酱运行至第三组超声换能器8正上方，关闭传动轴承3，控制活动隔板轴承11，使活动隔板10匀速落下，紧贴在包装盒右壁，开启电磁铁吸引装置7，同时开启两组超声波发生装置1，控制第三组超声换能器8的和第四组超声换能器12超声频率分别为40kHz和20kHz，样品中声强为1.2W/cm2，作用时间为3min；
(5)关闭电磁铁吸引装置7，升起活动隔板10，启动传动轴承3，使完成结晶的凤梨果酱沿中间传送板13进入液氮速冻装置，液氮速冻装置的温度为-100±5℃启动液氮速冻装置的传动装置，使凤梨果酱在液氮速冻装置中匀速通过，完成后期的冻结过程，通过的时间为12min；此阶段完成后果酱中80wt％的水已完全冻结。
(6)完成冻结的凤梨果酱被输送液氮速冻装置外，取出后置于冷库中贮存。
对比例1
(1)将与实施例1相同的低糖草莓酱装入与实施例1相同大小的方形包装盒，体积为包装盒体积的80％，密封包装，放置在常规连续式液氮速冻的传送带上，依次排列整齐；样品的盒数与实施例1中样品的盒数相同，预先将设备的温度降至-50±5℃；
(2)启动常规液氮速冻装置的传动装置，调节传动带的运行速度，使样品以一定的速冻经过常规连续式液氮速冻设备的前半段，历时9min；前半段的长度与起晶室传动带的长度相近；
(3)然后将液氮速冻设备的温度调整至-80±5℃，调节传动带的运行速度，在通过液氮速冻设备的后半段后果酱中85wt％的水分已完成冻结；后半段的长度与实施例1中后续液氮速冻装置的长度相近；
(4)完成冻结的低糖草莓果酱被输送至液氮速冻装置外，取出后置于冷库中贮存。
与对比例1采用-80℃的常规液氮速冻相比，实施例1中低糖草莓果酱中85wt％的水分完成冻结所用的时间缩短了9.36％。对冻结后低糖草莓果酱的品质进行分析，结果显示，实施例1果酱中心的凸起高度为2.3mm，与对比例1中16.7mm的凸起高度相比，降低了约86.2％，凸起高度几乎可以忽略不计。用TA.XT plus C质构仪，选用多重穿刺探头测试冻结后草莓果酱高度的坚实度和穿刺硬度，结果表明，与对比例1采用常规冻结的草莓果酱相比，实施例1冻结后的草莓果酱的穿刺硬度降低了31.8％，从测试曲线可看出果酱中的冰晶分布较为均匀，没有大块冰晶的形成；而对比例1常规冻结的草莓果酱测试曲线波动较大，说明样品中冰晶的大小不一且分布不均匀(见图3)。常温(～20℃)下静置2h解冻后，分别取表层果酱(距离底部5cm)，中间层果酱(距底部3cm)和底层果酱(距底部0cm)各50mL，测定果酱中不溶性固形物的含量，结果表明，实施例1冻结后的果酱不溶性固形物含量分布较为均匀，各层不溶性固形物含量之间的差异并不显著(P>0.05)，而对比例1常规冻结的草莓果酱解冻后出现明显的酱体脱水，各层不溶性固形物含量之间具有显著差异(P<0.05)；由此说明，本发明可以有效的控制果酱中冰晶的大小和分布，使果酱中形成均匀分布且细腻的冰晶，并能够有效地改善冻结后果酱酱体脱水现象的发生。
对比例2
对比例2与对比例1的不同之处在于，前半段的冻结温度为-60±5℃，后半段的冻结温度为-100±5℃，所用的原料为可溶性固形物含量为38.9wt％的低糖凤梨果酱。
与对比例2采用的-100℃的常规液氮速冻相比，实施例2中低糖凤梨果酱中80％的水分完成冻结所用的时间缩短了12.43％；对冻结后低糖草莓果酱的品质进行分析，结果显示，对比例2中果酱中心的凸起高度为13.9mm，实施例2中果酱中心的凸起高度为1.1mm，与对比例2相比降低了92.1％，几乎看不到有凸起的产生；用TA.XT plus C质构仪，选用多重穿刺探头测试冻结后草莓果酱高度的坚实度和穿刺硬度，结果表明，与对比例2常规冻结的草莓果酱相比，实施例2中冻结后的草莓果酱的穿刺硬度降低了44.1％，从测试曲线可看出果酱中的冰晶分布较为均匀，没有大块冰晶的形成。而对比例2采用常规冻结的草莓果酱测试曲线波动较大，说明样品中冰晶的大小不一且分布不均匀。常温(～20℃)条件下静置2h解冻后，分别取表层果酱(距离底部5cm)，中间层果酱(距底部3cm)和底层果酱(距底部0cm)各50mL，测定果酱中不溶性固形物的含量，结果表明，实施例2中冻结后的果酱不溶性固形物含量分布较为均匀，各层不溶性固形物含量之间的差异并不显著(P>0.05)，而对比例2中常规冻结的草莓果酱解冻后出现明显的酱体脱水，各层不溶性固形物含量之间具有显著差异(P<0.05)；由此说明，本发明可以有效的控制果酱中冰晶的大小和分布，使果酱中形成均匀分布且细腻的冰晶，并能够有效地改善冻结后果酱酱体脱水现象的发生。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续式超声场辅助起晶的液氮速冻结果酱的设备，其特征在于：
包括依次连接的连续式混合超声场辅助起晶室，液氮速冻装置，以及智能调控系统；
所述连续式混合超声场辅助起晶室包括传动装置、电磁铁吸引装置、多组超声场发生装置、活动隔板、活动隔板控制轴承和液氮降温装置；所述传动装置位于液氮降温装置下方，包括电机、传动轴承以及传送带；所述电磁铁吸引装置位于所述传动带的下方；所述多组超声场发生装置包括四组超声波发生器和四组超声换能器，前三组超声换能器独立地与一组电磁铁吸引装置相连接并位于电磁铁吸引装置的内侧，第四组超声换能器位于活动隔板右侧最下方的位置，所述活动隔板位于起晶室最右侧，通过活动隔板控制轴承连接在起晶室右壁上；所述液氮降温装置包括液氮输送管道和液氮喷头，所述液氮输送管道贯穿于连续式混合超声场辅助起晶室和液氮速冻装置与液氮储罐相连；所述液氮喷头均匀分布在液氮输送管道上，所述液氮速冻装置通过中间传送板与连续式混合超声场辅助起晶室相连；所述智能调控系统调控整个设备的运转。
2.根据权利要求1所述的连续式超声场辅助起晶的液氮速冻结果酱的设备，其特征在于：
所述四组超声波发生装器与四组超声换能器一一对应相连；
所述第三组超声换能器与第四组超声换能器正交排列组合产生了一个功率和频率均可调的正交超声场。
3.根据权利要求书1所述的连续式超声场辅助起晶的液氮速冻结果酱的设备，其特征在于：
所述传送带由不具有任何弹性的钢板和具有较大弹性的钢网依次相隔连接而成；
所述传动轴承和隔板控制轴承是由平面和弧面共同组成的轴承。
4.根据权利要求书1所述的连续式超声场辅助起晶的液氮速冻结果酱的设备，其特征在于：
所述液氮输送管道为直径为16mm的不锈钢管道；
所述液氮喷头为轴流实心圆锥喷嘴。
5.一种利用权利要求书1～4任一项所述的设备进行连续式混合超声场辅助起晶速冻果酱的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)初次起晶：将装有果酱的样品盒通过传送带送入起晶室，当样品盒处于超声换能器正上方时，电磁铁吸引装置通电，将承载样品盒的输送带钢板吸引至第一和第二组超声换能器表面，开启超声发生器，使果酱在超声场的作用下初次产生晶核；
(2)二次起晶：当步骤(1)所述果酱完成初次起晶后，电磁铁吸引装置断电，样品盒运行至第三组超声换能器上方时，活动隔板落下，紧贴在样品盒侧壁上，开启电磁铁吸引装置，同时开启第三组和第四组超声换能器，利用第三和第四组超声换能器形成的正交超声场将步骤(1)初次起晶产生的晶核分裂成多个更细小的晶核，分散在体系中；
(3)完全冻结：步骤(2)完成二次起晶的果酱进入连续式液氮速冻阶段，完成后续的冻结。
6.根据权利要求5所述的连续式混合超声场辅助起晶速冻果酱的方法，其特征在于：
步骤(1)所述的果酱的含糖量在15％～40％之间；
步骤(1)所述的果酱加入量为样品盒体积的75％～80％。
7.根据权利要求5所述的连续式混合超声场辅助起晶速冻果酱的方法，其特征在于：
步骤(1)所述起晶室的温度为-50～-80℃；
步骤(1)所述第一组超声换能器的频率为25kHz，功率为0～300W，不为0，控制样品中超声强度小于0.5W/cm2；
步骤(1)所述第二组超声换能器的频率为20kHz，功率为0～800W，不为0，控制样品中的超声强度大于0.8W/cm2；
步骤(5)中所述的后续冷冻控制的温度≤结晶段控制的温度。
8.根据权利要求5所述的连续式混合超声场辅助起晶速冻果酱的方法，其特征在于：
步骤(2)所述第三组超声换能器的频率为40kHz，功率为0～800W，不为0；
步骤(2)所述第四组超声换能器的频率为20kHz，功率范围为0～800W，不为0。
9.根据权利要求5～8任一项所述的连续式混合超声场辅助起晶速冻果酱的方法，其特征在于：
步骤(1)所述样品盒在每组超声换能器的停留时间独立地为3～5min；
步骤(2)中样品盒在第三组超声换能器和第四组超声换能器的停留时间独立地为3～5min。
10.根据权利要求5所述的连续式混合超声场辅助起晶速冻果酱的方法，其特征在于：
步骤(3)所述速冻阶段的持续时间为15～20min，温度≤结晶段控制的温度；
步骤(3)所得冻结的果酱置于温度≤-20℃冷库贮存。
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