流態冰作為一種流體，在實際運輸中，冰制可流動性是取技其水保證進行長途運輸且無堵塞的關鍵。考慮到流態冰在管道中表現為固-液流的术及流型，冰晶存在浮力作用，产品流動呈現出不同的用的研究流態，基本分為均相流動狀態（固-液良好混合流動）、进展非均勻流動狀態（冰晶和載流流體之間初始分離）、流态移動床流態（冰晶在管道上部的冰制初始積聚）、固定床流態（較小流速導致的取技其水填充床層增加）四種類型，隨管道直徑、术及長度、产品流體密度、用的研究粘度、进展壁麵粗糙度、流态質量分數及其固體性質等變化。此外，流態冰流動的主要問題之一是由於冰的質量和體積分數的增加而引起的高壓降和摩擦因數，在高冰體積分數（φ12%）下，流態冰的壓力降總體上要高得多，直接導致了剪切增稠行為。
在流體流動工況中，有效的減阻方法能為克服流態冰流動的壓降、摩擦係數等問題提供解決方案，加入少量的添加劑或改變管道的幾何形狀，從而降低流體的湍流表麵摩擦。Ostwald-deWaele模型、Bingham模型、Casson模型、Herschel-Bulkley模型、Papanastastiou模型可用來描述並提供流動區域內豐富的參數化信息。國內外已有學者針對不同變量：壓降、流速、含冰率、顆粒粒徑、管道種類等開展大量實驗，並采用合適的參數模型，進一步研究流態冰的流變行為，對其輸送的安全設計和運行具有指導意義表2。
在流態冰生成器流動工況（液-固相變）中，熱量通過兩股流體間的傳熱麵（單位m2）傳遞，冷、熱流體之間存在的溫度差即為熱量傳遞的推動力，一般來說，兩者單位時間所交換的熱量與傳熱麵積、溫度差成正比。當流體流速慢時呈平流，以傳導傳熱為主，較快時呈紊流，主要為對流傳熱，若要提高其傳熱速率，可考慮通過提高流體流速、溫度、改善壁材等方式適當提高傳熱推動力或降低傳熱阻力。
另一種工況為運輸管中，流態冰融化時（固-液相變）的傳熱特性，管壁的熱量先傳遞到液相，使液相溫度升高，隨後液相將熱量再傳遞給固相，使固相顆粒隨著流動不斷融化，而融化會使流態冰固相體積分數降低、顆粒直徑減小，因此流態冰中固體顆粒之間同時具有聚並、破碎和融化作用。由於換熱器/管道不可視化，觀測具體傳熱過程較難，隻能利用數值模擬發生器內的傳熱動態計算平均換熱係數。Onokoko等用數值方法研究了乙烯-乙醇-水流態冰在管內流動時的熱行為，得到了熔化傳熱特性，包括傳熱係數的軸向分布、體壁溫度、冰體積分數和熔化速度，均與非熔融流的相應分布有顯著差異。Li等利用CFD軟件模擬紊流和湍流態下的傳熱，發現流態冰的換熱性能強烈依賴於流速和冰質量分數，當在湍流中流動時，熱流密度對Nuis值的影響很小。趙新穎等采用用粒子流與傳熱傳質模型相結合的方法，計算研究了水平方管內流態冰與漁獲物的流動傳熱，得知影響冰與漁獲物表麵傳熱的關鍵是冰顆粒的分布，隨著冰顆粒入口體積分數的提高，漁獲物上表麵與側麵的熱通量整體有所增大且分布均勻。
目前，越來越多的學者通過仿真模擬結合實驗驗證探究流態冰的流動和傳熱特性，得出的關係式和理論基本適用於工程設計參數，同時也可考慮將研究不同製冰器或管道局部特性的數群模型結合並優化，進一步提高工藝精度要求。
流態冰具有較大的傳熱麵積和熱傳遞能力，降溫速率快，因此常用於水產品的預冷，提高後續的生產加工效率。流態冰預冷是指水產品在凍結、冷藏、貯運等操作前，使用流態冰將其從初始溫度（30℃左右）迅速降至所需要的終點溫度（0～15℃）的過程。Lin等研究在-1.5°C下用流態冰預冷、直接冷凍對琵琶魚肝髒質量和微結構的作用，結果顯示，兩組魚的內聚性和耐嚼性等鮮度參數均呈下降趨勢，但前者較為緩慢，可延遲樣品的組織損傷。高紅岩等將流態冰預冷與冰溫貯藏相結合，研究其對新鮮鱈魚片質量的影響，發現預冷可延長樣品從中性期到腐敗期的過程，延長貨架期達17d。同時，研究表明，將預冷前處理與冷凍疊加作用於水產品，保鮮效果更明顯。Zakhariya等分別用流態冰和片冰對澳洲肺魚進行不同時間的前處理後於−20℃條件下貯藏20d，實驗表明，經流態冰處理的魚體蛋白質含量、水分含量均高於片冰組，TVB-N、pH及活菌數低於片冰處理組，可看出流態冰能有效維持水產品的新鮮品質。Zhao等研究了在冰箱（5℃）或流態冰（0℃）中的預冷與凍結相結合對金鯧魚的冷凍速度和質量的影響，發現在流態冰中進行預冷有助於提高後續冷凍過程的冷凍速度，並且用1.7m/s的冷媒在-100°C下連續冷凍，是保持冷凍金鯧魚質量的最有效方法。這兩種方法也為食品市場中水產品的前處理加工提供了參考。
流態冰將產品溫度控製在零度以下，以較低溫度減緩蛋白質、脂質氧化。Rodriguez等比較了比目魚在流態冰或片冰中的生化、微生物學反應。結果表明，使用前者貯存明顯降低了核苷酸降解、脂質氧化速率，比目魚肌肉的部分高分子量蛋白質保持良好的穩定性。Zhang等探究了流態冰作用於金槍魚品質的影響，經處理後發現魚肌肉中的肌原纖維蛋白、Ca2+-ATPase活性和總巰基含量均高於空白和片狀樣品。此外，流態冰相較於碎冰保鮮可明顯降低水產品的腐敗速度，保持其原有的鮮度。以碎冰為對照，張皖君等分析了3種冰藏處理後鱸魚中微生物等的變化規律，其中流態冰可有效抑製鱸魚中ATP降解、抑製微生物生長；藍蔚青等發現經流態冰處理後的南美白對蝦樣品的彈性、咀嚼性、TVB-N含量、TBARS值與菌落總數始終維持在較低水平，品質明顯均優於碎冰處理組。顯而易見，基於流態冰冰晶的物理特性，使得在貯藏情況下水產品的保鮮效果明顯優於傳統冰，降低水產品受到的汙染以及破壞程度，能夠在較長時間內保持水產品品質。
通常，海上漁業捕撈水產品後，收獲和屠宰（刺殺、擊昏）過程中的壓力會對肉質有明顯影響，死亡前掙紮會縮短肌肉細胞的壽命。所以需對水產品進行快速屠宰，使敏感性和意識的迅速喪失，保證水產品產量和品質的最大化。Anders等將鯖魚持續擊昏（5s）並在流態冰中冷卻6min，研究發現，在鯖魚暈眩無意識情況下，可誘發死亡、改善鯖魚的肉質。Huidobro等分別將金頭鯛浸泡在流態冰浴、冰水中，並觀察在兩組情況下魚體死亡後的質量變化，前者減少了魚完全凍結所需的時間；但是使用最低溫度（-2.2℃）時出現了眼睛混濁，導致外觀的劣變。直接使用流態冰進行致死，大大降低了魚類的商業價值。基於上述原因，Lopez-Canovas等使用不同類型的冰結合丁香精油（CEO），並封裝在β-環糊精（β-CD）納米膠囊中以調整金頭鯛的致死條件，結果表明，該方法與目前冷凍、屠宰和冷藏過程中使用的冰包埋精油技術兼容，可有效降低宰殺時的應激水平，獲得質量更高、保質期更長的鮮魚。顯然，選擇單一的流態冰殺死魚類是不值得推薦的，對水產品質地有負麵影響，但可以確定冰浴的最佳溫度範圍，再結合其他恰當的宰殺方式來進行處理。
水產品自捕撈後，經曆一係列的轉運流程到達售賣市場，期間受到各種環境因素（摩擦、撞擊和溫度變化等）的影響，這些因素均有可能導致水產品發生不同程度的腐敗變質、出現異味等不良現象。因此，研發在船載車載中的水產品保鮮技術顯得尤為重要。Yuan等將魷魚貯藏在40r/min、−4℃的搖床中，使用動態流態冰模擬船上保鮮魷魚的效果，結果顯示，相對於冰水混合、碎冰與冰箱組，流態冰能顯著減緩魷魚的腐敗變質速率，滿足魷魚遠洋運輸的要求。Huidobro等在船上用流態冰加工深水粉紅蝦並觀察對品質的影響，不僅減緩了pH的升高和微生物的生長，質地也發生很小的變化。研究表明漁船上使用流態冰優於傳統冰，尤其適用於將蝦用作需要去除甲殼加工類型的原料時。
目前，為了將水產品在貯存中受到的損傷降到最低，有實驗研究將流態冰和不同的添加劑相結合，以達到更優異的保鮮效果。在結合抗氧化劑方麵，施源德等利用響應麵法的中心組合試驗確定流態冰最佳配方，研究表明，在−4℃下配製的0.25%茶多酚、0.2%二氧化矽、3%氯化鈉的茶多酚流態冰能有效抑製鯖魚中揮發性鹽基氮和組胺的產生。張皖君等比較了使用流態冰、竹葉抗氧化物流態冰（AOB-SI）、迷迭香提取物流態冰（RE-SI）處理對鱸魚貯藏期間抗氧化活性及微生物作用效果，結果表明，AOB-SI與RE-SI處理組較於SI組可明顯延緩鱸魚樣品的POV值、MDA值和FFA值的升高，以及蛋白質氧化和微生物的生長繁殖。在結合抗菌劑方麵，馮家敏等采用流態冰結合防黑變劑等探索南美白對蝦的鮮度保持和黑變現象抑製方法，發現流態冰與4-HR或植酸鈉、ClO2混合保鮮對蝦僅頭部輕微褐變，肌肉緊密有彈性。黃利華等研究了ClO2、乳酸鏈球菌素（Nisin）和二甲基二碳酸鹽（DMDC）抑菌流態冰對白鯧魚品質特性的影響，結果表明，白鯧魚的TVB-N值和TBARS值升高，抑菌流態冰能夠促進魚肉pH、硬度、彈性和色度等的穩定性。Campos等將流態冰和臭氧結合前後對大菱鮃保鮮效果進行對比，發現臭氧流態冰抑製脂肪水解及氧化反應等方麵的效果比流態冰突出，延長了食品貨架期。然而在研究實驗中，雖然發現流態冰複合保鮮效果優於單一流態冰，但是在水產品實際保鮮應用中，選擇對其無害的抗氧化劑、抗菌劑及濃度比例是值得以後的研究者深入探討的。
流態冰作為一種快速冷卻水產品的蓄冷新技術，在未來具有巨大的發展潛力，因此，越來越多的企業和研究團隊爭相開發創新，並積極地向著更深層次的領域推廣應用。在流態冰成為重要研究方向的同時，其存在的問題也不容忽視。製取流態冰的溫度、鹽度以及形成冰晶後的含冰率等都會影響水產品的冷藏與保鮮效果，利用動態法製取的流態冰在流動性、粒徑大小和穩定性等方麵也存在差異，實際應用時需根據產品的需求來選擇不同的流態冰。對於水產品的研究方向可以沿著以下幾方麵發展：
（1）規模化生產流態冰，並直接用於水產品中是降低水產品損失率、提高新鮮品質的有效途徑。地球淡水資源有限，而海水資源豐富且易得，利用海水作為製冰溶液，可結合使用過冷水法一體化製冰裝置製取流態冰，實現深海遠洋漁船上連續動態製冰和就地保鮮。
（2）流態冰保鮮技術中，流態冰的殺菌機理起著重要作用，未來在製冰係統中可更換蓄冰溶液的類型：電解水或低溫等離子體活化水等，將其製冰後作用於水產品可達到高效抑菌效果。
（3）刮削法和過冷法是流態冰製取的常用技術，產冰中會出現機損、易冰堵、效率低等問題，脈衝電場、電子輻射、磁場、超聲波輔助促核成冰成為一種可行性方案。目前已有超聲輔助製冰等應用報道。
（4）對於遠洋漁業捕撈後的漁獲物，可考慮使用流態冰噴淋-輸送帶的裝置，運用於遠洋漁船，並於後期運輸、貯藏中建立無損-感應檢測係統，實時監控水產品的鮮度變化、提高安全性。
新時代新追求，流態冰作為新型的綠色保鮮介質，其製取技術的研發、工程應用的開拓，既能響應國家的創新、綠色發展理念，又對國家的能源節約、經濟效益提高有著深遠意義，成為未來不斷探索的必然趨勢。
相關鏈接：糊精，茶多酚，二氧化矽，乳酸鏈球菌素
聲明：本文所用圖片、文字來源《食品工業科技》，版權歸原作者所有。如涉及作品內容、版權等問題，請與本網聯係
