食品冷凍保鮮技術(shù)-原理

第三章食品冷凍技術(shù)蒸汽壓縮式制冷循環(huán)

condenserevaporatorExpansionvalvecompressor一、氨的熱力學(xué)性質(zhì)

沸點(diǎn)：

33.4oC

凝固點(diǎn)：

77.7oC

臨界溫度和壓力：133oC,11417kPa

特點(diǎn)：單位體積制冷量大，熱導(dǎo)率大，粘度小，流動阻力小。二、氨的化學(xué)性質(zhì)：能以任意比例與水相溶解在潤滑油中的溶解度很小氨舉例三、毒性、易爆性具有強(qiáng)烈的刺激性氣味達(dá)到一定濃度時，將損傷人的眼睛、呼吸器官在空氣中氨的含量達(dá)到11-14%時，即可燃常用載冷劑：水、鹽水、溶液和有機(jī)物溶液一、鹽水的性質(zhì)二、有機(jī)載冷劑的物理性質(zhì)載冷劑的性質(zhì)食品的凍結(jié)時間普朗克公式（PlankEquation）：假設(shè)：1）凍前溫度均勻，且等于其初始凍結(jié)溫度2）凍結(jié)過程中初始凍結(jié)溫度不變；3）導(dǎo)熱系數(shù)凍結(jié)前后不變；4）只計(jì)算水的相變潛熱量，忽略凍結(jié)前后放出的顯熱量；5）冷卻介質(zhì)與食品表面的對流傳熱系數(shù)不變 食品凍結(jié)空氣凍結(jié)法

在凍結(jié)過程中，冷空氣以自然對流或強(qiáng)制對流的方式與食品換熱。由于空氣的導(dǎo)熱性差，與食品間的換熱系數(shù)小，故所需的凍結(jié)時間較長。但是，空氣資源豐富，無任何毒副作用，其熱力性質(zhì)早已為人們熟知，所以，用空氣作介質(zhì)進(jìn)行凍結(jié)仍是目前應(yīng)用最廣泛的一種凍結(jié)方法?？諝鈨鼋Y(jié)法送風(fēng)式空氣凍結(jié)法半送風(fēng)式空氣凍結(jié)法靜止空氣凍結(jié)法靜止空氣凍結(jié)－擱架排管特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，功耗小勞動強(qiáng)度大，環(huán)境差融霜處理時間長，且麻煩半送風(fēng)式凍結(jié)裝置冷藏庫送風(fēng)式凍結(jié)裝置送風(fēng)式凍結(jié)裝置往復(fù)振動斜槽式吊藍(lán)式連續(xù)凍結(jié)推盤式連續(xù)凍結(jié)傳送帶式凍結(jié)隧道流態(tài)化螺旋式隧道式兩段帶式一段帶式

隧道式凍結(jié)裝置共同的特點(diǎn)是：冷空氣在隧道中循環(huán)，食品通過隧道時被凍結(jié)。根據(jù)食品通過隧道的方式，可分為傳送帶式、吊籃式、推盤式凍結(jié)隧道等幾種。傳送帶式凍結(jié)隧道 (ConveyorFreezingTunnel)吊籃式連續(xù)凍結(jié)隧道(continuoushangerFreezingTunnel)推盤式連續(xù)凍結(jié)隧道(continuouspushing-trayFreezingTunnel)隧道式凍結(jié)裝置特點(diǎn):投資費(fèi)用較低，通用性強(qiáng)；自動化程度較高吊籃式連續(xù)凍結(jié)隧道的特點(diǎn)是：機(jī)械化程度高，減輕了勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率；凍結(jié)速度快、凍品各部位降溫均勻，色澤好，質(zhì)量高。這種裝置的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)不緊湊、占地面積較大，風(fēng)機(jī)耗能高，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差。吊籃式連續(xù)凍結(jié)隧道目前主要用于凍結(jié)家禽等食品。 這種裝置的主要由隔熱隧道室、冷風(fēng)機(jī)、液壓傳動機(jī)構(gòu)、貨盤推進(jìn)和提升設(shè)備構(gòu)成。 推盤式連續(xù)凍結(jié)隧道主要用于凍結(jié)果蔬、蝦、肉類副食品和小包裝食品等。 這種裝置的特點(diǎn)是：連續(xù)生產(chǎn)，凍結(jié)速度較快；構(gòu)造簡單、造價低；設(shè)備緊湊，隧道空間利用較充分。為了克服傳送帶式隧道凍結(jié)裝置占地面積大的缺點(diǎn)，可將傳送帶做成多層，由此出現(xiàn)了螺旋式凍結(jié)裝置。 這種裝置由轉(zhuǎn)筒、蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)、傳送帶及一些附屬設(shè)備等組成。 螺旋式凍結(jié)裝置也有多種型式，近幾年來，人們對傳送帶的結(jié)構(gòu)、吹風(fēng)方式等進(jìn)行了許多改進(jìn)，1994年，美國約克公司改進(jìn)吹風(fēng)方式，并取得專利，如圖所示。

螺旋式凍結(jié)裝置1－平帶張緊裝置2－出料口3－轉(zhuǎn)筒4－翅片蒸發(fā)器5－分隔氣流通道的頂板6－風(fēng)扇7－控制板8－液壓裝置9－進(jìn)料口10－干燥傳送帶的風(fēng)扇11－傳送帶清洗系統(tǒng)圖螺旋式凍結(jié)裝置流態(tài)化凍結(jié)裝置

1.流態(tài)化基本原理

及流化床的工作參數(shù) 2.流態(tài)化凍結(jié)裝置的結(jié)構(gòu)形式床層阻力是指氣體流過床層的壓力降

p。當(dāng)氣體通過布風(fēng)板向上吹時，隨著氣流速度的增大，床層將發(fā)生如圖9-10所示的變化，相應(yīng)的氣流速度與

p的關(guān)系如圖9-11所示。(1)固定床階段：A(2)流態(tài)化階段：B-D(3)輸送階段：E臨界流化速度和操作速度根據(jù)A

G

費(fèi)根的研究，果蔬食品流化床的臨界速度Vk與食品顆粒的質(zhì)量呈拋物線關(guān)系，即 而正常的操作速度為： 式中g(shù)p

為凍品單體的質(zhì)量，單位為g/個。 不同食品顆粒的單體質(zhì)量不同，由操作速度的計(jì)算式知，它們應(yīng)在不同的風(fēng)速下進(jìn)行凍結(jié)。因此，要求風(fēng)機(jī)應(yīng)帶有變速裝置，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的要求；其次，在凍結(jié)過程的不同階段，應(yīng)采用不同的風(fēng)速。用流態(tài)化凍結(jié)裝置凍結(jié)食品時，由于高速冷氣流的包圍，強(qiáng)化了食品冷卻、凍結(jié)的過程，有效傳熱面積較正常凍結(jié)狀態(tài)大3.5

12倍，換熱強(qiáng)度比其他凍結(jié)裝置的提高了30

40倍，從而大大縮短了凍結(jié)時間。這種凍結(jié)方法已被食品冷加工行業(yè)廣泛采用。流態(tài)化凍結(jié)裝置的型式雖然多種多樣，但在設(shè)計(jì)和操作時，應(yīng)主要考慮以下幾個方面：凍品與布風(fēng)板、凍品與凍品之間不粘連結(jié)塊；氣流分布均勻，保證料層充分流化；風(fēng)道阻力小，能耗低。另外，對風(fēng)機(jī)的選擇、冷風(fēng)溫度的確定、蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)等也應(yīng)以節(jié)能高效，操作方便為前提。間接接觸凍結(jié)法 間接凍結(jié)法指的是把食品放在由制冷劑(或載冷劑)冷卻的板、盤、帶或其他冷壁上，與冷壁直接接觸，但與制冷劑(或載冷劑)間接接觸。對于固態(tài)食品，可將食品加工為具有平坦表面的形狀，使冷壁與食品的一個或二個平面接觸；對于液態(tài)食品，則用泵送方法使食品通過冷壁熱交換器，凍成半融狀態(tài)。

平板式凍結(jié)裝置的特點(diǎn)對厚度小于50mm的食品來說，凍結(jié)快、干耗小，凍品質(zhì)量高；在相同的凍結(jié)溫度下，它的蒸發(fā)溫度可比吹風(fēng)式凍結(jié)裝置提高5

8℃，而且不用配置風(fēng)機(jī)，電耗比吹風(fēng)式減少30

50％；可在常溫下工作，改善了勞動條件；占地少，節(jié)約了土建費(fèi)用，建設(shè)周期也短。平板式凍結(jié)裝置的缺點(diǎn)：厚度超過90mm以上的食品不能使用；未實(shí)現(xiàn)自動化裝卸的裝置仍需較大的勞動強(qiáng)度。使用平板凍結(jié)裝置時，應(yīng)注意使食品或貨盤都必須與平板接觸良好，并控制好二者之間的接觸壓力。壓力越大，平板與食品的接觸越好，傳熱系數(shù)越大。平板與食品之間若接觸不良，會產(chǎn)生很大的接觸熱阻，凍結(jié)速度大為降低。平板凍結(jié)裝置應(yīng)注意的問題直接接觸凍結(jié)法對凍結(jié)劑的要求直接接觸凍結(jié)法由于要求食品與凍結(jié)劑直接接觸，所以對凍結(jié)劑有一定的限制，特別是與未包裝的食品接觸時尤其如此。這些限制包括要求無毒、純凈、無異味和異樣氣體、無外來色澤或漂白劑、不易燃、不易爆等。另外，凍結(jié)劑與食品接觸后，不應(yīng)改變食品原有的成分和性質(zhì)。二、載冷劑接觸凍結(jié)

載冷劑經(jīng)制冷系統(tǒng)降溫后與食品接觸，使食品降溫凍結(jié)。常用的載冷劑有鹽水、糖溶液和丙三醇等。低溫液體凍結(jié)裝置液氮凍結(jié)裝置(LiquidNitrogenFreezer)

液氮凍結(jié)裝置大致有浸漬式、噴淋式和冷氣循環(huán)式三種。液氮噴淋凍結(jié)裝置 (LiquidNitrogenSprayingFreezer)液氮浸漬凍結(jié)裝置 (LiquidNitrogenImmersionFreezer)主要內(nèi)容食品冷藏鏈的組成我國食品冷藏鏈概況食品冷藏庫冷藏運(yùn)輸冷藏柜和冰箱食品冷藏鏈的組成

食品冷藏鏈(ColdChain)是指易腐食品在生產(chǎn)、貯藏、運(yùn)輸、銷售、直至消費(fèi)前的各個環(huán)節(jié)中始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，以保證食品質(zhì)量，減少食品損耗的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。食品冷藏鏈的分類

1.按食品從加工到消費(fèi)所經(jīng)過的時間順序分類 冷凍加工、冷凍貯藏、冷藏運(yùn)輸和冷凍銷售四個方面構(gòu)成。 2.按冷藏鏈中各環(huán)節(jié)的裝置分類可分為固定的裝置和流動的裝置。食品冷藏鏈的結(jié)構(gòu)

食品冷藏鏈的結(jié)構(gòu)食品原料冷凍加工冷凍貯藏冷凍運(yùn)輸冷凍貯藏冷凍運(yùn)貨冷凍貯藏冷凍銷售冷凍貯藏食用我國食品冷藏鏈概況食品的冷凍加工冷凍冷藏運(yùn)輸銷售環(huán)節(jié)食品冷藏庫概述冷藏庫的組成與布置冷藏庫的隔熱與防潮冷藏庫容量的計(jì)算冷藏庫冷負(fù)荷的計(jì)算冷負(fù)荷的估算方法冷藏庫庫房的制冷工藝設(shè)計(jì)裝配式冷藏庫概述冷藏庫的類型按冷藏庫容量分類按冷藏庫設(shè)計(jì)溫度分類:

高溫>–2oC; 低溫<–15oC按使用性質(zhì)分類 (1)生產(chǎn)性冷藏庫 (2)分配性冷藏庫 (3)零售性冷藏庫冷藏庫的組成與布置

冷藏庫的組成冷藏庫是一建筑群，主要由主體建筑和輔助建筑兩大部分組成。按照構(gòu)成建筑物的用途不同，主要分為冷加工間及冷藏間、生產(chǎn)輔助用房、生活輔助用房和生產(chǎn)附屬用房四大部分。冷加工間及冷藏間冷卻間凍結(jié)間冷卻物冷藏間凍結(jié)物冷藏間冰庫附：冷間的使用溫度和相對濕度冷藏庫的布置冷藏庫庫房的平面布置低溫冷藏間和凍結(jié)間凍結(jié)物冷藏間和冷卻物冷藏間冷藏庫的垂直布置單層冷藏庫和多層冷藏庫小型冷藏庫一般采用單層建筑，大、中型冷藏庫則采用多層建筑。多層冷藏庫的層數(shù)一般為4

6層冷藏庫的層高單層冷藏庫的凈高一般為4.8

5m；多層冷藏庫的冷藏間層高應(yīng)

4.8m。穿堂站臺平面布置示意圖冷藏庫的絕熱和防潮冷庫隔熱防潮的意義

為了減少外界熱量侵入冷藏庫，保證庫內(nèi)溫度均衡，減少冷量損失，冷藏庫外圍的建筑結(jié)構(gòu)必須敷設(shè)一定厚度的隔熱材料。隔熱防潮的方法

1.合理布置圍護(hù)結(jié)構(gòu)的各層材料。2.合理布置隔汽層(VaporBarrier)。3.要保持隔汽層的完整性，處理好接頭。4.做好相應(yīng)的防水處理。外內(nèi)冷庫一般維護(hù)結(jié)構(gòu)的做法常用的絕熱材料與防潮材料通常對低溫絕熱材料有以下要求：導(dǎo)熱系數(shù)?。晃鼭裥院秃瑵窳可?；比重小，且含有均勻的微小氣泡；不易腐爛變質(zhì)；耐火性、耐凍性好；無臭、無毒；在一定的溫度范圍內(nèi)具有良好的熱穩(wěn)定性；價格低廉，資源豐富。常見低溫隔熱材料的物性冷藏庫容量計(jì)算冷藏庫生產(chǎn)能力決定冷間容量的因素冷卻間、凍結(jié)間生產(chǎn)能力計(jì)算(1)設(shè)有吊軌的冷卻間和凍結(jié)間(2)設(shè)有擱架的冷卻間、凍結(jié)間冷藏庫的貯藏噸位儲冰間容積利用系數(shù)冷藏間、凍藏間容積利用系數(shù)冷藏庫冷負(fù)荷計(jì)算根據(jù)熱量進(jìn)入冷間的不同途徑，可將耗冷量分為四個部分：通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)散失的冷量；食品冷加工或冷藏的耗冷量；庫房內(nèi)通風(fēng)、換氣耗冷量；操作耗冷量，包括庫內(nèi)照明用電、電動機(jī)、操作設(shè)備(叉式堆垛機(jī)等)，操作工人等所散發(fā)的熱量以及開門損失。1.圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量(TheWallGainLoad)通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量包括兩部分：通過墻壁、樓板、屋頂及地坪的熱量；太陽輻射引起的熱量。因此(1)墻壁、樓板及屋頂?shù)膫鳠崃?2)太陽輻射引起的耗冷量2.貨物熱量(TheProductLoad)

3.庫房內(nèi)通風(fēng)換氣的熱量

(AirChangeLoad)4.操作熱量

(1)照明熱量(2)電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)熱量電動機(jī)安裝在庫房內(nèi)時電動機(jī)設(shè)置在庫房外面的高溫、低溫穿堂時(3)庫門開啟熱量(4)操作人員熱量4.操作熱量冷藏庫庫房的制冷工藝設(shè)計(jì)一、冷卻間 冷卻間的溫度一般采用0℃，相對濕度為90％二、凍結(jié)間 凍結(jié)間溫度采用

23

30℃，空氣流速采用2

4m/s

根據(jù)凍結(jié)方式的不同，凍結(jié)間可以分為以下幾種不同的形式。 1.空氣自然對流凍結(jié)間 2.強(qiáng)制空氣循環(huán)凍結(jié)間 (1)縱向吹風(fēng)凍結(jié)間 (2)橫向