流化冰技术及其未来发展
宁静红1刘圣春1 王飞波2
1.天津商业大学天津市制冷技术重点实验室，300314;
2.广东省惠州飞泰科科技有限公司
以及流化冰的制取方法，结果表明流化冰技术具有巨大的市场需求，海水制取流化冰技术有着广阔的应用前景。
关键词：流化冰应用制取方法海水
Slurry ice technology and its development in the future
Ning Jinghong1 Liu Shengchun1 Wang Feibo2
领证需要带什么证件1.Tianjin University of Commerce, Tianjin Key Laboratory of Refrigeration Technology，300314
2. Guangdong Huizhou Feitek Technology Co., Ltd.
Abstract：The characteristics of slurry ice are analyzed in this paper by comparing it with traditional ice. Its application in the field of food preservation and others are introduced, as well as its methods of making are introduced. The results indicate that slurry ice technology has tremendous demand; the technology of making slurry ice by seawater has a good future. Keywords: Slurry ice Application Making method Seawater
0引言
随着经济和技术的飞速发展、人们生活水平的不断提高和出口加工领域的不断拓宽，各行各业对冰的需求量日益增多。市场对食品内在质量、新鲜、营养、风味方面的要求越来越高。新鲜肉类、禽类、水产品、果蔬等易腐食品，在流通过程中面临的主要问题是品质下降，储存期缩短。而用冰块碎冰冰镇的方式冰鲜，食品无法完全被冰包围，冷却速度慢、易损伤。流化冰以其特有的优势，展现出良好的发展前景，其潜在的应用领域将会进一步扩大。当今世界自然资源的严重缺乏，淡水资源紧缺，已成为人们日益关注的问题。向海洋要淡水，将作为解决我国水资源短缺的重要途径，利用海水代替淡水制取流化冰，效率高、成本低，可节约大量的淡水资源，缓解缺水状况，减少能源消耗。本文对流化冰的特点、应用、制取技术及未来发展进行分析介绍。
1 流化冰的特点
流化冰是无数微粒冰晶球悬浮于液体中的微粒和纯流体的均匀两相混合物，自结晶核以三维空间向外生长而成，生成后成为一种淤浆状的液冰，冰晶呈微小的针状或鳞片状。有研究表明，流化冰在降温速度和保鲜质量上都优于传统固体冰[1-2]。流化微粒冰是一种全新的
资助单位：天津商业大学机械学院制冷系
作者简介：宁静红，出生年月：1964年12月，天津商业大学机械学院制冷系，副教授，邮箱：********************
冷却介质，不是将水直接冷却至冰点使其相变成为固体冰块，而是将溶液冷却到一定的温度，使水从溶液中结晶析出，形成细小的球状冰晶，既有冰的特性，又有流体的特点，可用泵进行输送。从表1中所示的各类冰的特性比较可以看出，流化冰克服了其他冰种具有的冷却速度慢、易损伤食物、需手工操作，劳动强度大且易污染，以及温度无法调节的缺点。与静态制冰不同，流化冰制冰过程中，冰层不在换热表面生长，固体传热面上无冰层产生，实现流动换热，因此制冰过程传热温差小，流化冰与取冷冷媒之间的换热系数较大，能够在短时间内释放大量的冷量，制取流化冰的热力性能系数比制取块冰高，水与冷媒之间的热阻并不随制冰过程的进行而改变，整个系统运行稳定，能效较高。
表1 各类冰的特性比较
2.1 食品保鲜
流化冰又称冰浆（Slurry Ice)，用于水产品、家禽和食品加工业，与其它冰种不同，流化冰的球形微小颗粒，具有流动性，可以充填到任何孔隙，迅速包围产品的表面，与产品紧密接触，完全包围产品，加大产品的覆盖率，接触性好，传热面积大，急速冷却至芯部，利用其相变热，使其保持在0℃以下的“冰温”状态，可较长时间维持恒温，很好的密封作用和极高的冷却速度，在保持产品“原汁原味”
的同时，有效地抑制了产品内细菌的繁殖，降低氧化速度和脱水速度，大大延长了产品的保鲜期，微小球状体不会造成被保鲜食物的机械损伤，保持良好的外观、泽，提高了产品新鲜度、品位和保质期，是当今世界农产品生产与加工行业中最有潜力和最受关注的高科技绿制冷保鲜技术，被誉为21世纪革命性的冷却媒介。美、欧、日等发达国家正在积极研究开发和普及。
国外有许多学者对流化冰冷藏储存保鲜食品的技术进行研究，Carmen[3]对添加臭氧的流化冰冷藏保存沙丁鱼进行实验研究，对微生物、化学和品质分析表明，沙丁鱼肌肉中的好氧嗜温菌、激酶菌、厌氧菌、大肠杆菌、脂肪和蛋白质降解菌，以及皮肤中的好氧嗜温菌、激酶菌数量明显降低。在各种情况下，冰浆冷藏的沙丁鱼肌肉和皮肤中的微生物数量显著低于采用碎冰冷藏的沙丁鱼。使用冰浆和臭氧保存沙丁鱼，可以很好地提高沙丁鱼品质并延长保质期。Santiago[4]采用冰浆冷藏技术对挪威龙虾进行零下1.5℃的冷藏保存，在龙虾表面涂上0.5％的NaHSO3进行初步处理，同没有进行该处理的龙虾进行比较，研究该技术对龙虾体表变的影响。结果表明，利用需氧菌、激酶菌、蛋白质分解菌、乳糖激酶菌和挥发胺检测，冷藏龙虾的细菌增殖率显著降低（p<0.05），霉变速度—K检验—显著变慢。利用
NaHSO3处理的龙虾很好地保持了包括口感在内的各种品质，尤其是甲壳，在没有超过150mg/kg标准的情况下，保质期达9天，而没添加NaHSO3的龙虾组的保质期只有5天，添加剂有效避免了其它用于防止贝类变的添加剂存在毒性方面的问题。Carmen[5]研究了流化冰中添加臭氧用于保鲜比目鱼的
方法，结果表明比目鱼肌肉和皮肤细菌繁殖明显减少，保质时间延长。有些学者对片冰与流化冰保鲜各类水产品的性能进行研究，结果表明流化冰较片冰保鲜水产品的质量好、保鲜期长，有很好的商业价值[6-7]。图1所示的是流化冰用于海产品加工，图2是流化冰用于蔬菜保鲜。
图1 海产品加工图2 蔬菜保鲜
present的同义词2.2井下降温
粉红豚随着我国能源的需求量愈来愈大，煤矿的采掘深度愈来愈深，由于地质条件的影响，井下的热害已经成为制约行业发展和保护职工身体健康的至关重要的因素。国家和各企业、研究单位正在积极探索各种方法进行降温，有的不得不依赖进口设备。利用传统的冰片进行井下降温，由于冰不具有流动性，不仅输送困难、能耗大，而且由于其融冰过程较慢，不能用冰浆进行喷淋，井下降温效果不理想。流化冰的可流动性，具有得天独厚的特性，满足井下降温的需要。图3所示的是流化冰应用于井下降温，使井下降温得以很好解决。
图3 井下降温
2.3 蓄冷空调
随着我国人民生活的不断提高和经济的高速发展，空调已是许多建筑物夏季的必须设备。急速增长的空调用电量，对电力供应和环保提出更高的要求。调节昼夜的用电负荷，面临着紧迫任务。在上海，北京等地，已经通过降低夜间电价来调节昼夜的用电负荷。我国的空调行业积极开发冰蓄冷技术。传统的制冰方式，制冰效率低，自动化程度及设备的利用都受到技术和空间限制。流化冰具有蓄冷密度大、流动性好、传热性能好，以及融冰速度快、响应高速等优点，使空调系统具有更好的舒适性，流化冰用于蓄冷空调系统中，可直接用泵输送，不需要二次冷媒和换热器，不仅降低了系统的费用并使系统的结构简单、维护方便，而且还消除间接换热温差，提高系统的工作效率，解决用电负荷的“移峰填谷”，节省电力资源，是目前世界上最先进的冰蓄冷技术。
2.4 其他应用
流化冰还应用于海鲜市场、啤酒酿造、奶制品加工、水果蔬菜的保鲜运输、人工造雪、管道和换热器清洗、冰浆溶液灭火、大型超市的食品保鲜等领域，是近年来世界各国争相研究开发的新型冰。
3.流化冰的制取方法
商标注册流程
流化冰的制取过程中有冰晶、冰浆生成，且冰晶、冰浆处于运动状态，是动态连续制冰，通常使用的制冰介质有过冷水和水溶液。
3.1过冷水制取流化冰
过冷水动态制冰是利用水的过冷现象，制冰系统包括制冷工质循环和水循环。水循环设有过冷却器、过冷解除装置和蓄冰槽，如图4所示。温度为0℃或高于0℃的水从蓄冰槽中流出，在过冷却器内与制冷循环的制冷剂进行热交换，放出热量后成为温度低于0℃的过冷水，即水在过冷却器中被冷却达到低于0℃但仍然保持为液态的过冷状态，过冷水经过过冷解除装置后，过冷状态被破坏，消除过冷状态成为冰水混合物，其中的水被分离出来继续在水系统中循环。过冷水动态制冰形成的泥状冰具有非常好的分散性，容易融化释放冷量，可以用于蔬菜、鱼、肉类的冰水预冷以及蓄冷空调。
理想的过冷水连续制冰过程，过冷却器进口水温为0℃。在实际的系统中，为防止冰晶由蓄冰槽进入过冷却器，除了在蓄冰槽中尽可能使冰水完全分离外，可使蓄冰槽中抽出来的
水在过冷却器之前经预热换热器，在过冷却器之前消除水中的微小冰晶，使水的温度升高至
稍高于0℃。使用的热源有冷凝器的冷却水、空调系统的回水、外部引入的温水，针对不同的加热方式，应选择不同的过冷却器进、出口水温，使系统的功耗小、效率高。
虚拟内存如何设置
过冷水制冰系统的核心是过冷却器。日本研究该技术已有近20年。主要问题是过冷水处于很不稳定的状态，在过冷器里容易频繁结冰，而频繁的融冰动作使得系统的可靠性和效率下降，甚至造成管路堵塞 [8]。因此，控制过冷水在过冷器内不发生结冰是过冷水制取流化冰的关键。曲凯阳的研究表明，在水中加入添加剂可抑制水在过冷器中结冰[9]。此外，水的过冷度较低也限制了制冰速率的提高。
1-制冷压缩机 2-冷凝器 3-干燥过滤器 4-膨胀阀 5-过冷却器图5 油水乳化制取的流化冰 6-过冷解除装置7-蓄冰槽蔬菜种子
图4 过冷水制冰系统
3.2 油水乳化制取流化冰
目前，有许多学者研究在水中加入油及添加剂等制取流化冰的方法，先将油和水在容器内混合，加入添加剂，搅拌形成稳定的乳状液，然后进入制冰热交换器冷却形成乳化液与冰晶的混合物，通过过滤器过滤出冰晶，过滤液进入原来容器完成循环。PENG提出[10]将水在低温非相溶液体中雾化成细小水滴，通过水与非相溶液体直接接触换热结冰。但需加强水在非相溶液体中的雾化特性、凝固特性以及多相混合流的传热特性研究。Yoshinari[11]研究90%水、10%油和γ-氨丙基-三乙基硅烷形成的乳化混合物，流经圆环形制冰换热器内管的传热性能，能稳定连续动态制冰，无管路堵塞现象，与乙二醇溶液过冷制冰相比，制冰效率高，可缩小装机容量。如图5所示，Koji[12]等分别对带有搅拌器的硅树脂-油-水混合液中冰晶形成的尺寸和形状的影响因素，添加表面活化剂的不同浓度乳化液中冰核的形成、尺寸和数量的影响因素，以及可食用油-水乳化液在金属容器中形成的流化冰用于食品保鲜等的特性进行研究。Zhang[13]实验研究了利用空气压缩产生的气泡形成流化冰的性能，得出气泡可以有效抑制冰在冷容器表面的粘结，但气泡的产生率有待优化。Thongwik[14]测试了油水混
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