1、2021/8/141第三章第三章 食品冷凍技術食品冷凍技術2021/8/142蒸汽壓縮式制冷循環蒸汽壓縮式制冷循環 condenserevaporatorExpansionvalvecompressor2021/8/143一、氨的熱力學性質一、氨的熱力學性質 沸點：33.4C 凝固點：77.7C 臨界溫度和壓力： 133C , 11417kPa 特點：單位體積制冷量大，熱導率大，粘度小， 流動阻力小。二、氨的化學性質：二、氨的化學性質： 能以任意比例與水相溶解 在潤滑油中的溶解度很小氨氨舉例舉例2021/8/144三、毒性、易爆性三、毒性、易爆性n具有強烈的刺激性氣味n達到一定濃度時，將損傷人

2、的眼睛、呼吸器官n在空氣中氨的含量達到11-14%時，即可燃2021/8/145常用載冷劑：水、鹽水、溶液和有機物溶常用載冷劑：水、鹽水、溶液和有機物溶液液一、鹽水的性質一、鹽水的性質二、有機載冷劑的物理性質二、有機載冷劑的物理性質載冷劑的性質載冷劑的性質2021/8/146食品的凍結時間食品的凍結時間普朗克公式（普朗克公式（Plank Equation）：）：假設：假設：1）凍前溫度均勻，且等于其初始凍結溫）凍前溫度均勻，且等于其初始凍結溫度度 2）凍結過程中初始凍結溫度不變；）凍結過程中初始凍結溫度不變； 3）導熱系數凍結前后不變；）導熱系數凍結前后不變； 4）只計算水的相變潛熱量，忽略凍

3、結前）只計算水的相變潛熱量，忽略凍結前后放出的顯熱量；后放出的顯熱量； 5）冷卻介質與食品表面的對流傳熱系數）冷卻介質與食品表面的對流傳熱系數不變不變2021/8/147空 氣 凍 結 法間 接 接 觸 凍 結 法 直 接 接 觸 凍 結 法凍 結 方 法食品凍結食品凍結2021/8/148空氣凍結法空氣凍結法 在凍結過程中，冷空氣以自然對流或強制對在凍結過程中，冷空氣以自然對流或強制對流的方式與食品換熱。由于空氣的導熱性差，流的方式與食品換熱。由于空氣的導熱性差，與食品間的換熱系數小，故所需的凍結時間與食品間的換熱系數小，故所需的凍結時間較長。但是，空氣資源豐富，無任何毒副作較長。但是，空氣

4、資源豐富，無任何毒副作用，其熱力性質早已為人們熟知，所以，用用，其熱力性質早已為人們熟知，所以，用空氣作介質進行凍結仍是目前應用最廣泛的空氣作介質進行凍結仍是目前應用最廣泛的一種凍結方法。一種凍結方法。2021/8/149空氣凍結法空氣凍結法送風式空氣送風式空氣凍結法凍結法半送風式空半送風式空氣凍結法氣凍結法靜止空氣凍靜止空氣凍結法結法2021/8/1410靜止空氣凍結擱架排管靜止空氣凍結擱架排管特點：特點：結構簡單，結構簡單，功耗小功耗小勞動強度大，勞動強度大，環境差環境差融霜處理時融霜處理時間長，且麻間長，且麻煩煩2021/8/14112021/8/1412半送風式凍結裝置半送風式凍結裝置

5、2021/8/1413冷藏庫送風式凍結裝置冷藏庫送風式凍結裝置2021/8/1414送風式送風式凍結裝置凍結裝置往復振往復振動動斜槽式斜槽式吊藍式吊藍式連續凍連續凍結結推盤推盤式連式連續凍續凍結結傳送傳送帶式帶式凍結凍結隧道隧道流態化流態化螺旋式螺旋式隧道式隧道式兩段帶兩段帶式式一段帶一段帶式式2021/8/1415 隧道式凍結裝置共同的特點是：冷空氣在隧道隧道式凍結裝置共同的特點是：冷空氣在隧道中循環，食品通過隧道時被凍結。根據食品通中循環，食品通過隧道時被凍結。根據食品通過隧道的方式，可分為傳送帶式、吊籃式、推過隧道的方式，可分為傳送帶式、吊籃式、推盤式凍結隧道等幾種。盤式凍結隧道等幾種。

6、n傳送帶式凍結隧道傳送帶式凍結隧道(Conveyor Freezing Tunnel) n吊籃式連續凍結隧道吊籃式連續凍結隧道 (continuous hanger Freezing Tunnel) n推盤式連續凍結隧道推盤式連續凍結隧道 (continuous pushing-tray Freezing Tunnel)隧道式凍結裝置隧道式凍結裝置2021/8/1416特點特點: :投資費用較低，通用性強；自動化程投資費用較低，通用性強；自動化程度較高度較高2021/8/14172021/8/1418n吊籃式連續凍結隧道的特點是：機械吊籃式連續凍結隧道的特點是：機械化程度高，減輕了勞動強度，提

7、高了化程度高，減輕了勞動強度，提高了生產效率；凍結速度快、凍品各部位生產效率；凍結速度快、凍品各部位降溫均勻，色澤好，質量高。降溫均勻，色澤好，質量高。n這種裝置的主要缺點是結構不緊湊、這種裝置的主要缺點是結構不緊湊、占地面積較大，風機耗能高，經濟指占地面積較大，風機耗能高，經濟指標差。標差。n吊籃式連續凍結隧道目前主要用于凍吊籃式連續凍結隧道目前主要用于凍結家禽等食品。結家禽等食品。2021/8/14192021/8/1420 這種裝置的主要由隔熱隧道室、冷這種裝置的主要由隔熱隧道室、冷風機、液壓傳動機構、貨盤推進和提升風機、液壓傳動機構、貨盤推進和提升設備構成。設備構成。 推盤式連續凍結隧

8、道推盤式連續凍結隧道主要用于凍結果主要用于凍結果蔬、蝦、肉類副食品和小包裝食品等。蔬、蝦、肉類副食品和小包裝食品等。 這種裝置的特點是：連續生產，凍結這種裝置的特點是：連續生產，凍結速度較快；構造簡單、造價低；設備緊速度較快；構造簡單、造價低；設備緊湊，隧道空間利用較充分。湊，隧道空間利用較充分。2021/8/1421 為了克服傳送帶式隧道凍結裝置占地面積為了克服傳送帶式隧道凍結裝置占地面積大的缺點，可將傳送帶做成多層，由此出大的缺點，可將傳送帶做成多層，由此出現了螺旋式凍結裝置。現了螺旋式凍結裝置。這種裝置由轉筒、蒸發器、風機、傳這種裝置由轉筒、蒸發器、風機、傳送帶及一些附屬設備等組成。送帶

9、及一些附屬設備等組成。螺旋式凍結裝置也有多種型式，近幾螺旋式凍結裝置也有多種型式，近幾年來，人們對傳送帶的結構、吹風方式等年來，人們對傳送帶的結構、吹風方式等進行了許多改進，進行了許多改進，1994年，美國約克公司年，美國約克公司改進吹風方式，并取得專利，如圖所示。改進吹風方式，并取得專利，如圖所示。螺旋式凍結裝置螺旋式凍結裝置2021/8/14222021/8/14231 1平帶張緊裝置平帶張緊裝置 2 2出料口出料口 3 3轉筒轉筒 4 4翅片蒸發器翅片蒸發器 5 5分隔氣流通道的頂板分隔氣流通道的頂板6 6風扇風扇7 7控制板控制板 8 8液壓裝置液壓裝置 9 9進料口進料口1010干燥

10、傳送帶的風扇干燥傳送帶的風扇 11 11傳送帶清洗系傳送帶清洗系統統 圖圖 螺旋式凍結裝置螺旋式凍結裝置2021/8/14242021/8/1425流態化凍結裝置流態化凍結裝置1. 流態化基本原理流態化基本原理 及流化床的工作參數及流化床的工作參數2. 流態化凍結裝置的結構形式流態化凍結裝置的結構形式2021/8/1426 床層阻力是床層阻力是指氣體流過床層的指氣體流過床層的壓力降壓力降 p p。當氣體當氣體通過布風板向上吹通過布風板向上吹時，隨著氣流速度時，隨著氣流速度的增大，床層將發的增大，床層將發生如圖生如圖9-109-10所示的所示的變化，相應的氣流變化，相應的氣流速度與速度與 p p

11、的關系如的關系如圖圖9-119-11所示。所示。2021/8/1427(1) 固定床階段：固定床階段：A(2) 流態化階段：流態化階段：B-D(3) 輸送階段：輸送階段： E2021/8/1428臨界流化速度和操作速度臨界流化速度和操作速度n根據根據A A G G 費根的研究，果蔬食品流化床的臨界速度費根的研究，果蔬食品流化床的臨界速度V Vk k與食品顆粒的質量呈拋物線關系，即與食品顆粒的質量呈拋物線關系，即而正常的操作速度為：而正常的操作速度為：式中式中 gp 為凍品單體的質量，單位為為凍品單體的質量，單位為g/個。個。 不同食品顆粒的單體質量不同，由操作速度的不同食品顆粒的單體質量不同，

12、由操作速度的計算式知，它們應在不同的風速下進行凍結。因此，計算式知，它們應在不同的風速下進行凍結。因此，要求風機應帶有變速裝置，以適應不同產品的要求；要求風機應帶有變速裝置，以適應不同產品的要求；其次，在凍結過程的不同階段，應采用不同的風速。其次，在凍結過程的不同階段，應采用不同的風速。Vgkp125195.logVgkp225195.log2021/8/1429n用流態化凍結裝置凍結食品時，由于高速冷氣流用流態化凍結裝置凍結食品時，由于高速冷氣流的包圍，強化了食品冷卻、凍結的過程，有效傳的包圍，強化了食品冷卻、凍結的過程，有效傳熱面積較正常凍結狀態大熱面積較正常凍結狀態大3.53.5 121

13、2倍，換熱強度比倍，換熱強度比其他凍結裝置的提高了其他凍結裝置的提高了3030 4040倍，從而大大縮短倍，從而大大縮短了凍結時間。這種凍結方法已被食品冷加工行業了凍結時間。這種凍結方法已被食品冷加工行業廣泛采用。廣泛采用。n流態化凍結裝置的型式雖然多種多樣，但在設計流態化凍結裝置的型式雖然多種多樣，但在設計和操作時，應主要考慮以下幾個方面：凍品與布和操作時，應主要考慮以下幾個方面：凍品與布風板、凍品與凍品之間不粘連結塊；氣流分布均風板、凍品與凍品之間不粘連結塊；氣流分布均勻，保證料層充分流化；風道阻力小，能耗低。勻，保證料層充分流化；風道阻力小，能耗低。另外，對風機的選擇、冷風溫度的確定、蒸

14、發器另外，對風機的選擇、冷風溫度的確定、蒸發器的設計等也應以節能高效，操作方便為前提。的設計等也應以節能高效，操作方便為前提。2021/8/1430流流態態化化凍凍結結裝裝置置斜斜槽槽式式一一段段帶帶式式兩兩段段帶帶式式帶帶式式往往復復振振動動直直線線振振動動振振動動流流態態化化流流態態化化凍凍結結裝裝置置2021/8/1431間間接接接接觸觸凍凍結結法法間間歇歇臥臥式式連連續續臥臥式式臥臥式式立立式式平平板板式式回回轉轉式式鋼鋼帶帶式式間間接接接接觸觸凍凍結結法法2021/8/1432間接接觸凍結法間接接觸凍結法間接凍結法指的是把食品放在由制冷間接凍結法指的是把食品放在由制冷劑劑( (或載冷

15、劑或載冷劑) )冷卻的板、盤、帶或其他冷冷卻的板、盤、帶或其他冷壁上，與冷壁直接接觸，但與制冷劑壁上，與冷壁直接接觸，但與制冷劑( (或載或載冷劑冷劑) )間接接觸。對于固態食品，可將食品間接接觸。對于固態食品，可將食品加工為具有平坦表面的形狀，使冷壁與食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；對于液態食品，品的一個或二個平面接觸；對于液態食品，則用泵送方法使食品通過冷壁熱交換器，則用泵送方法使食品通過冷壁熱交換器，凍成半融狀態。凍成半融狀態。2021/8/1433 平板式凍結裝置的特點平板式凍結裝置的特點o對厚度小于對厚度小于50mm的食品來說，凍結快、干的食品來說，凍結

16、快、干耗小，凍品質量高；耗小，凍品質量高；o在相同的凍結溫度下，它的蒸發溫度可比在相同的凍結溫度下，它的蒸發溫度可比吹風式凍結裝置提高吹風式凍結裝置提高5 8，而且不用配置，而且不用配置風機，電耗比吹風式減少風機，電耗比吹風式減少30 50；o可在常溫下工作，改善了勞動條件；可在常溫下工作，改善了勞動條件；o占地少，節約了土建費用，建設周期也短占地少，節約了土建費用，建設周期也短。o平板式凍結裝置的缺點：厚度超過平板式凍結裝置的缺點：厚度超過90mm以以上的食品不能使用；未實現自動化裝卸的上的食品不能使用；未實現自動化裝卸的裝置仍需較大的勞動強度。裝置仍需較大的勞動強度。2021/8/1434

17、使用平板凍結裝置時，應注意使食品或使用平板凍結裝置時，應注意使食品或貨盤都必須與平板接觸良好，并控制好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，傳熱系數越大。平與食品的接觸越好，傳熱系數越大。平板與食品之間若接觸不良，會產生很大板與食品之間若接觸不良，會產生很大的接觸熱阻，凍結速度大為降低。的接觸熱阻，凍結速度大為降低。平板凍結裝置應注意的問題平板凍結裝置應注意的問題2021/8/1435載 冷 劑 接 觸 凍 結液 氮液 態 二 氧 化 碳R12低 溫 液 體直 接 接 觸 凍 結 法2021/8/1436直接接觸

18、凍結法直接接觸凍結法對凍結劑的要求對凍結劑的要求 直接接觸凍結法由于要求食品與凍結劑直接接觸凍結法由于要求食品與凍結劑直接接觸，所以對凍結劑有一定的限制，特直接接觸，所以對凍結劑有一定的限制，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、不易爆體、無外來色澤或漂白劑、不易燃、不易爆等。另外，凍結劑與食品接觸后，不應改變等。另外，凍結劑與食品接觸后，不應改變食品原有的成分和性質。食品原有的成分和性質。2021/8/1437二、載冷劑接觸凍結二、載冷劑接觸凍結

19、載冷劑經制冷系統降溫后與載冷劑經制冷系統降溫后與食品接觸，使食品降溫凍結。常食品接觸，使食品降溫凍結。常用的載冷劑有鹽水、糖溶液和丙用的載冷劑有鹽水、糖溶液和丙三醇等。三醇等。2021/8/1438低溫液體凍結裝置低溫液體凍結裝置v液氮凍結裝置液氮凍結裝置(Liquid Nitrogen Freezer)液氮凍結裝置大致有浸漬式、噴淋式和液氮凍結裝置大致有浸漬式、噴淋式和冷氣循環式三種。冷氣循環式三種。液氮噴淋凍結裝置液氮噴淋凍結裝置(Liquid Nitrogen Spraying Freezer) 液氮浸漬凍結裝置液氮浸漬凍結裝置(Liquid Nitrogen Immersion Fre

20、ezer)2021/8/14392021/8/14402021/8/1441主 要 內 容食品冷藏鏈的組成食品冷藏鏈的組成我國食品冷藏鏈概況我國食品冷藏鏈概況食品冷藏庫食品冷藏庫冷藏運輸冷藏運輸冷藏柜和冰箱冷藏柜和冰箱2021/8/1442食品冷藏鏈的組成食品冷藏鏈食品冷藏鏈( (Cold Chain)Cold Chain)是指易腐食品在是指易腐食品在生產、貯藏、運輸、銷售、直至消費前的生產、貯藏、運輸、銷售、直至消費前的各個環節中始終處于規定的低溫環境下，各個環節中始終處于規定的低溫環境下，以保證食品質量，減少食品損耗的一項系以保證食品質量，減少食品損耗的一項系統工程。統工程。食品冷藏鏈的分

21、類食品冷藏鏈的分類1.1.按食品從加工到消費所經過的時間順序按食品從加工到消費所經過的時間順序分類分類冷凍加工、冷凍貯藏、冷藏運輸和冷凍冷凍加工、冷凍貯藏、冷藏運輸和冷凍銷售四個方面構成。銷售四個方面構成。2.2.按冷藏鏈中各環節的裝置分類按冷藏鏈中各環節的裝置分類 可分為固定的裝置和流動的裝置?？煞譃楣潭ǖ难b置和流動的裝置。食品冷藏鏈的結構食品冷藏鏈的結構 2021/8/1443食品冷藏鏈的結構食品冷藏鏈的結構食食品品原原料料冷冷凍凍加加工工冷冷凍凍貯貯藏藏冷冷凍凍運運輸輸冷冷凍凍貯貯藏藏冷冷凍凍運運貨貨冷冷凍凍貯貯藏藏冷冷凍凍銷銷售售冷冷凍凍貯貯藏藏食食用用2021/8/1444我國食品冷

22、藏鏈概況T食品的冷凍加工食品的冷凍加工T冷凍冷藏運輸冷凍冷藏運輸T銷售環節銷售環節2021/8/1445食品冷藏庫o概述概述o冷藏庫的組成與布置冷藏庫的組成與布置o冷藏庫的隔熱與防潮冷藏庫的隔熱與防潮o冷藏庫容量的計算冷藏庫容量的計算o冷藏庫冷負荷的計算冷藏庫冷負荷的計算o冷負荷的估算方法冷負荷的估算方法o冷藏庫庫房的制冷工藝設計冷藏庫庫房的制冷工藝設計o裝配式冷藏庫裝配式冷藏庫2021/8/1446概 述o冷藏庫的類型冷藏庫的類型m按冷藏庫容量分類按冷藏庫容量分類m按冷藏庫設計溫度分類按冷藏庫設計溫度分類: : 高溫高溫 2 2C;C; 低溫低溫 1 5 0 0 0 0 .4 0 0 .5

23、0 0 .5 5 0 .6 0 0 .6 2 儲儲冰冰間間凈凈高高/m 容容積積利利用用系系數數 4.2 4.21 5.00 5.01 6.00 6.00 0.40 0.50 0.60 0.65 儲冰間容積利用系數儲冰間容積利用系數 冷藏間、凍藏間容積利用系數冷藏間、凍藏間容積利用系數 2021/8/1457冷藏庫冷負荷計算 根據熱量進入冷間的不同途徑，可將耗冷量分為四個部分：通過圍護結構散失的冷量；食品冷加工或冷藏的耗冷量；庫房內通風、換氣耗冷量；操作耗冷量，包括庫內照明用電、電動機、操作設備(叉式堆垛機等)，操作工人等所散發的熱量以及開門損失。2021/8/14581.圍護結構傳熱量(Th

24、e Wall Gain Load)n通過圍護結構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、樓板及屋頂的傳熱量(2)太陽輻射引起的耗冷量QQQqy1nTTKAQnwq)(QkFTyy 2021/8/14592.貨物熱量(The Product Load)n QG hhnzg TTCnzG qqn21212122()()()2021/8/14603.庫房內通風換氣的熱量(Air Change Load)QVahhm V nhhawnrawn3 ()/()2021/8/14614.操作熱量n(1)照明熱量照明熱量(2)電動機運轉熱量電動機運轉熱量n電動機安裝在庫房內時電動機安裝在庫房內時n電動機設置在庫房外面的高溫、低溫電動機設置在庫房外面的高溫、低溫穿堂時穿堂時QQQQQabcd44444QqFaa4QNb4QNb42021/8/1462(3)(3)庫門開啟熱量庫門開啟熱量(4)(4)操作人員熱量操作人員熱量QqFcm4Qqndr44.操作熱量2021/8/1463冷藏庫庫房的制冷工藝設計一、冷卻間 冷卻間的溫度一般采用0，相對濕度為90二、凍結間 凍結間溫度采用2330，空氣流速采用24m/s根據