食品冷凍保鮮技術 原理PPT課件

1、蒸汽壓縮式制冷循環(huán) condenserevaporatorExpansionvalvecompressor第1頁/共70頁一、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： 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第2頁/共70頁三、毒性、易爆性 具有強烈的刺激性氣味 達到一定濃度時，將損傷人的眼睛、呼吸器官 在空氣中氨的含量達到11-14%時，即可燃第3頁/共70頁常用載冷劑：水、鹽水、溶液和有機物溶液一、鹽水的性質二、有機載冷劑的物理性質載冷劑的

2、性質第4頁/共70頁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）凍前溫度均勻，且等于其初始凍結溫度溫度 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）只計算水的相變潛熱量，忽略凍結前后放出的顯熱量；結前后放出的顯熱量； 5）冷卻介質與食品表面的對流傳熱）冷卻介質與食品表面的對流傳熱系數不變系數不變第5頁/共70頁空 氣 凍 結 法間 接 接 觸 凍 結 法 直 接 接 觸 凍 結 法凍 結 方 法食品凍結第6頁/共

3、70頁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。由于空氣的導熱對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，故所需的性差，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，無凍結時間較長。但是，空氣資源豐富，無任何毒副作用，其熱力性質早已為人們熟任何毒副作用，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知，所以，用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。前應用最廣泛的一種凍結方法。第7頁/共70頁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

4、式空氣凍結法氣凍結法靜止空氣凍靜止空氣凍結法結法第8頁/共70頁靜止空氣凍結擱架排靜止空氣凍結擱架排管管特點：特點：結構簡單，功耗結構簡單，功耗小小勞動強度大，環(huán)勞動強度大，環(huán)境差境差融霜處理時間長，融霜處理時間長，且麻煩且麻煩第9頁/共70頁第10頁/共70頁半送風式凍結裝置半送風式凍結裝置第11頁/共70頁冷藏庫送風式凍結裝置冷藏庫送風式凍結裝置第12頁/共70頁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(xù)凍連續(xù)凍結結推盤推盤式連式連續(xù)凍續(xù)凍結結傳送傳送帶式帶式凍結凍結隧道隧道流態(tài)化流態(tài)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第13頁/共70頁

5、 隧道式凍結裝置共同的特點是：冷空氣在隧隧道式凍結裝置共同的特點是：冷空氣在隧道中循環(huán)，食品通過隧道時被凍結。根據食道中循環(huán)，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、吊籃品通過隧道的方式，可分為傳送帶式、吊籃式、推盤式凍結隧道等幾種。式、推盤式凍結隧道等幾種。傳送帶式凍結隧道傳送帶式凍結隧道(Conveyor Freezing Tunnel) 吊籃式連續(xù)凍結隧道吊籃式連續(xù)凍結隧道 (continuous hanger Freezing Tunnel) 推盤式連續(xù)凍結隧道推盤式連續(xù)凍結隧道 (continuous pushing-tray Freezing Tunnel)隧

6、道式凍結裝置隧道式凍結裝置第14頁/共70頁特點特點: :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第15頁/共70頁第16頁/共70頁n吊籃式連續(xù)凍結隧道的特點是：機械吊籃式連續(xù)凍結隧道的特點是：機械化程度高，減輕了勞動強度，提高了化程度高，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(xù)凍結隧道目前主要用于凍吊籃式連

7、續(xù)凍結隧道目前主要用于凍結家禽等食品。結家禽等食品。第17頁/共70頁第18頁/共70頁 這種裝置的主要由隔熱隧道室、冷風機、液壓傳動機構、貨盤推進和提升設備構成。 推盤式連續(xù)凍結隧道主要用于凍結果蔬、蝦、肉類副食品和小包裝食品等。 這種裝置的特點是：連續(xù)生產，凍結速度較快；構造簡單、造價低；設備緊湊，隧道空間利用較充分。第19頁/共70頁 為了克服傳送帶式隧道凍結裝置占地面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，由積大的缺點，可將傳送帶做成多層，由此出現(xiàn)了螺旋式凍結裝置。此出現(xiàn)了螺旋式凍結裝置。這種裝置由轉筒、蒸發(fā)器、風機、傳送帶及一些附屬設備等組成。螺旋式凍結裝置

8、也有多種型式，近幾年來，人們對傳送帶的結構、吹風方式等進行了許多改進，1994年，美國約克公司改進吹風方式，并取得專利，如圖所示。螺旋式凍結裝置第20頁/共70頁第21頁/共70頁1 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(fā)器翅片蒸發(fā)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干燥傳送帶的風扇干燥傳送帶的風扇 11 11傳傳送帶清洗系統(tǒng)送帶清洗系統(tǒng) 圖圖 螺旋式凍結裝置螺旋式凍結裝置第22頁/共70頁第23頁/共70頁流態(tài)化凍結裝置1. 流態(tài)化基本原理 及流化床的工作參數

9、2. 流態(tài)化凍結裝置的結構形式第24頁/共70頁 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(fā)的增大，床層將發(fā)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的關系如的關系如圖圖9-119-11所示。所示。第25頁/共70頁(1) 固定床階段：A(2) 流態(tài)化階段：B-D(3) 輸送階段： E第26頁/共70頁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

10、 Vk k與食品顆粒的質量與食品顆粒的質量呈拋物線關系，即呈拋物線關系，即而正常的操作速度為：式中 gp 為凍品單體的質量，單位為g/個。 不同食品顆粒的單體質量不同，由操作速度的計算式知，它們應不同食品顆粒的單體質量不同，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，要求風機應帶有變速裝置，以適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；其次，在凍結過程的不同階段，應采用不同的風速不同產品的要求；其次，在凍結過程的不同階段，應采用不同的風速。Vgkp125195.logVgkp225195.log第27頁/共70頁n用流態(tài)化凍結裝置凍結食品時，由

11、于高速冷氣流用流態(tài)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(tài)大熱面積較正常凍結狀態(tài)大3.53.5 1212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(yè)了凍結時間。這種凍結方法已被食品冷加工行業(yè)廣泛采用。廣泛采用。n流態(tài)化凍結裝置的型式雖然多種多樣，但在設計流態(tài)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

12、、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、蒸發(fā)器另外，對風機的選擇、冷風溫度的確定、蒸發(fā)器的設計等也應以節(jié)能高效，操作方便為前提。的設計等也應以節(jié)能高效，操作方便為前提。第28頁/共70頁流流態(tài)態(tài)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(tài)態(tài)化化流流態(tài)態(tài)化化凍凍結結裝裝置置第29頁/共70頁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(xù)續(xù)臥臥式式臥臥式式立立式式

13、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第30頁/共70頁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( (或載冷劑或載冷劑) )冷卻的板、盤、帶或其他冷卻的板、盤、帶或其他冷壁上，與冷壁直接接觸，但與制冷劑冷壁上，與冷壁直接接觸，但與制冷劑( (或載冷劑或載冷劑) )間接接觸。對于固態(tài)食品，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，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；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對于液態(tài)食品，則用泵送方法使食品通過

14、冷壁熱交換器，凍成半融狀態(tài)。過冷壁熱交換器，凍成半融狀態(tài)。第31頁/共70頁 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(fā)溫度可比在相同的凍結溫度下，它的蒸發(fā)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(jié)約了土建費用，建設周期也短占地少，節(jié)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

15、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(xiàn)自動化裝卸的上的食品不能使用；未實現(xiàn)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。第32頁/共70頁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

16、的問題平板凍結裝置應注意的問題第33頁/共70頁載 冷 劑 接 觸 凍 結液 氮液 態(tài) 二 氧 化 碳R12低 溫 液 體直 接 接 觸 凍 結 法第34頁/共70頁直接接觸凍結法直接接觸凍結法對凍結劑的要求 直接接觸凍結法由于要求食品與凍結劑直接接觸，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，凍結劑與食品接觸后，不應改變食品原有的成分和性質。第35頁/共70頁二、載冷劑接觸凍結二、載冷劑接觸凍結載冷劑經制冷系統(tǒng)降溫后與載冷劑經制冷系統(tǒng)降溫后與食品接觸，使食品降溫凍結。常食品接觸，使食

17、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。第36頁/共70頁低溫液體凍結裝置v液氮凍結裝置(Liquid Nitrogen Freezer)液氮凍結裝置大致有浸漬式、噴淋式和冷氣循環(huán)式三種。液氮噴淋凍結裝置(Liquid Nitrogen Spraying Freezer) 液氮浸漬凍結裝置(Liquid Nitrogen Immersion Freezer)第37頁/共70頁第38頁/共70頁第39頁/共70頁主主 要要 內內 容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

18、藏柜和冰箱第40頁/共70頁食品冷藏鏈的組成食品冷藏鏈的組成食品冷藏鏈食品冷藏鏈( (Cold Chain)Cold Chain)是指易腐食品是指易腐食品在生產、貯藏、運輸、銷售、直至消費前在生產、貯藏、運輸、銷售、直至消費前的各個環(huán)節(jié)中始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，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(tǒng)工程。統(tǒng)工程。食品冷藏鏈的分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、冷藏運輸和冷冷凍加工、冷凍貯藏、冷藏運輸和冷凍銷售四個方面構成。凍銷售四個

19、方面構成。2.2.按冷藏鏈中各環(huán)節(jié)的裝置分類按冷藏鏈中各環(huán)節(jié)的裝置分類 可分為固定的裝置和流動的裝置?？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 第41頁/共70頁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第42頁/共70頁我國食品冷藏鏈概況我國食品冷藏鏈概況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(huán)節(jié)銷售環(huán)節(jié)第43頁/共70頁食品冷藏庫食品冷藏庫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

20、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第44頁/共70頁概概 述述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 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 0.6

21、0 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 第55頁/共70頁冷藏庫冷負荷計算冷藏庫冷負荷計算 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(fā)的熱量以及開門損失。第56頁/共70頁1.1.圍護結構傳熱量圍護結構傳熱量( (The Wall The Wall Gain Load)Gain Load)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

22、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 第57頁/共70頁2.2.貨物熱量貨物熱量( (The Product Load)The Product Load) QG hhnzg TTCnzG qqn21212122()()()第58頁/共70頁3.3.庫房內通風換氣的熱量庫房內通風換氣的熱量( (Air Change Load)Air Change Load)QVahhm V nhhawnrawn3 ()/()第59頁/共70頁4.4.操作熱量操作熱量(1)照明熱量(2)電動機運轉熱量 電動機安裝在庫房內時 電動機設置在庫房外面的高溫、低溫穿堂時QQQQQabcd44444QqFaa4QNb4QNb4第60頁/共70頁(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QqFcm4Qqndr44.4.操作熱量操作熱量第61頁/共70頁冷藏庫庫房的制冷工藝設計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根據凍