冷藏凍結(jié)設(shè)備與裝置內(nèi)容簡(jiǎn)介

凍結(jié)物冷藏間(簡(jiǎn)稱(chēng)冬藏間)，是用來(lái)較長(zhǎng)期地貯藏凍結(jié)食品的庫(kù)房。[5]對(duì)于凍結(jié)食品來(lái)說(shuō)，冷藏溫度越低，凍品高質(zhì)量貯藏期也越長(zhǎng)，但要考慮到日常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)T·T·T研究成果。認(rèn)為-18℃的凍藏溫度對(duì)大多數(shù)凍品來(lái)說(shuō)是最經(jīng)濟(jì)的。為了減少凍品在貯藏期間的干耗和冰晶的長(zhǎng)大，要求庫(kù)內(nèi)相對(duì)濕度維持在95%左右，庫(kù)溫波動(dòng)不大于1℃。

我國(guó)目前凍結(jié)物冷藏間的設(shè)計(jì)溫度為-15~-20℃。國(guó)外已逐漸趨向低溫化，達(dá)-25~-30℃。水產(chǎn)冷庫(kù)，為了更好地控制水產(chǎn)品在凍藏期間的氧化褐變，國(guó)際水產(chǎn)委員會(huì)推薦凍藏溫度在-24℃以下。

目前，凍藏間的設(shè)計(jì)形式有空氣自然對(duì)流循環(huán)式和風(fēng)冷式兩種。下面介紹其設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

這種凍藏間是采用排管作為冷卻設(shè)備的，其優(yōu)點(diǎn)是:排管制作簡(jiǎn)便，凍品在貯藏期間的干耗少，耗電少。但排管金屬耗量大，制作期長(zhǎng)，在單層高位庫(kù)內(nèi)安裝有困難，且?guī)鞙夭灰拙鶆颉?/p>

1.排管形式的選擇

在確定排管形式時(shí)，除了要考慮其傳熱性能外，還要考慮便于安裝制作和除霜操作。對(duì)于直接膨脹供液或重力供液系統(tǒng)，采用集管式排管比較合理，因?yàn)檫@種排管每組通路數(shù)較多，管內(nèi)流動(dòng)阻力小。盤(pán)管式排管則由于其通路少，管內(nèi)流速大，故適用于液泵供液系統(tǒng)。翅片排管的傳熱系數(shù)較大，安裝緊湊，但庫(kù)溫不均勻，往往出現(xiàn)較大的區(qū)域溫差(6~8℃)，且不便于人工掃霜操作，現(xiàn)已較少使用。

2.排管布置的要求

①根據(jù)熱流進(jìn)入庫(kù)房的方位和熱量的多少來(lái)布置排管。開(kāi)門(mén)的侵入熱流沖向正對(duì)庫(kù)門(mén)的上方，此處應(yīng)布置頂排管;單層庫(kù)及多層庫(kù)的頂層，宜將排管鋪開(kāi)布置，以便吸收屋頂傳入的熱量;多層庫(kù)的其他各層庫(kù)房，為了能將融霜水集中于走道上，宜將排管布置于走道上方。

②墻排管應(yīng)布置在外墻的一側(cè)，外墻布置不下時(shí)也可布置于內(nèi)墻上。墻排管位置要高些，最好在2/3高度以上，這樣既可避免倒垛對(duì)排管的沖擊及運(yùn)輸機(jī)械的碰撞而發(fā)生事故，又可強(qiáng)化庫(kù)內(nèi)空氣的自然對(duì)流。

③排管的安裝尺寸。光滑頂管與平頂或梁底的凈距離一般不大于250mm，光滑墻管與墻面的凈距離不應(yīng)小于150mm。

3.排管的連接

一個(gè)冷間設(shè)置多個(gè)排管時(shí)，應(yīng)考慮供液的均勻性。

①多組頂(或墻)排管采用并聯(lián)連接時(shí)，應(yīng)采用同程連接方式，即先進(jìn)后出，以免出現(xiàn)液體走短路使部分排管供液不足的現(xiàn)象。

②對(duì)組蛇形墻排管連接時(shí)，液泵供液可采用串聯(lián)連接，俗稱(chēng)"一條龍"供液。也可采用同程連接。重力供液只能用同程連接。采用串聯(lián)連接時(shí)，應(yīng)注意通路長(zhǎng)度問(wèn)題。

③同一冷間設(shè)有頂排管和墻排管時(shí)，為了保證均勻供液，頂、墻排管應(yīng)分別供液;當(dāng)庫(kù)房較小時(shí)(庫(kù)房面積為200~450㎡)，可分別供液、合用回氣管;對(duì)于小型冷庫(kù)，也可用一根管供液、一根管回氣，但必須注意滿足供液均勻的問(wèn)題。

4.排管的安裝固定

排管制作時(shí)，一般用Φ8圓鋼管卡把管子固定在角鋼上，然后依靠預(yù)埋在屋頂及墻面的預(yù)埋件加以連接。庫(kù)內(nèi)不宜采用預(yù)埋鋼板然后焊接支架的做法，以免焊接時(shí)產(chǎn)生的高溫影響接觸部位的混凝土，導(dǎo)致強(qiáng)度降低甚至酥脆，成為工程的隱患。一般采用預(yù)埋螺栓。吊點(diǎn)的預(yù)埋螺栓直徑不小于Φ16mm。吊點(diǎn)的間距要適當(dāng)。

預(yù)埋件及預(yù)埋點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單而有規(guī)律，以便檢查校正和便于施工。預(yù)埋件的定位尺寸由制冷工藝專(zhuān)業(yè)提出二次條件，然后由土建專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)埋件布置施工圖。

風(fēng)冷式凍結(jié)物冷藏間采用冷風(fēng)機(jī)作冷卻設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是:節(jié)省鋼材和投資，比采用排管可節(jié)省60%左右;安裝方便，可加快施工進(jìn)度;不用人工掃霜，簡(jiǎn)化了操作管理;易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。風(fēng)冷式凍結(jié)物冷藏間適于貯藏包裝凍品。凍結(jié)物冷藏間內(nèi)的氣流組織，要求庫(kù)內(nèi)各處空氣流速要均勻，貨間平均風(fēng)速不宜大于0.25m/s。庫(kù)房的墻面、頂要平整。在冷風(fēng)機(jī)出口可設(shè)置均勻送風(fēng)道或送風(fēng)管，冷風(fēng)機(jī)送出的冷空氣沿冷藏間平頂貼附射流到對(duì)墻，引射混合后形成一個(gè)很大的回流漩渦，貨物應(yīng)處于循環(huán)冷空氣的回流區(qū)。

為了減少無(wú)包裝凍品的干耗，可以采用鍍冰衣、蓋冰廉等措施。對(duì)無(wú)包裝凍品的凍結(jié)物冷藏間，應(yīng)將制冷劑蒸發(fā)溫度與冷風(fēng)機(jī)進(jìn)出空氣平均溫度的溫差控制在6~8℃以內(nèi)，冷風(fēng)機(jī)進(jìn)出風(fēng)溫差控制在2~4℃以內(nèi)，以盡量減少凍品在冷藏過(guò)程中的干耗。

從目前情況看，我國(guó)凍結(jié)物冷藏間主要用空氣自然對(duì)流循環(huán)式，而美國(guó)公用冷庫(kù)中普遍采用冷風(fēng)機(jī)，這種現(xiàn)象與兩國(guó)凍藏食品的包裝情況不無(wú)關(guān)系。隨著外貿(mào)食品的增加和對(duì)包裝食品的認(rèn)識(shí)，2001年發(fā)布的GB50072-2001《冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定:"凍結(jié)物冷藏間的冷卻設(shè)備，宜選用空氣冷卻器。當(dāng)食品無(wú)良好的包裝時(shí)，也可采用頂排管、墻排管"，強(qiáng)調(diào)了對(duì)冷風(fēng)機(jī)的選用。

凍結(jié)裝置是專(zhuān)用于凍結(jié)產(chǎn)品的設(shè)備，常用于凍結(jié)食品，稱(chēng)為食品凍結(jié)裝置。近些年來(lái)，隨著冷凍食品消費(fèi)量的迅速增長(zhǎng)，花色品種逐漸增多，很多國(guó)家已從龐大的庫(kù)房式凍結(jié)間演變?yōu)槭褂酶鞣N新型的、快速連續(xù)凍結(jié)裝置，并由此推動(dòng)了食品冷凍工藝的巨大變革。我國(guó)也先后引進(jìn)了一些凍結(jié)裝置，并開(kāi)始了對(duì)凍結(jié)裝置的研制，現(xiàn)已能生產(chǎn)多種類(lèi)型的產(chǎn)品。這些凍結(jié)裝置在魚(yú)、蝦、家禽、分割肉、蔬菜等各類(lèi)食品的冷加工方面取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，幾十年來(lái)以凍結(jié)間作為凍結(jié)食品唯一手段的落后狀況已告結(jié)束。

凍結(jié)裝置與普通凍結(jié)間相比有以下特點(diǎn):

2.凍結(jié)時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，干耗少，產(chǎn)品質(zhì)量好。

3.結(jié)構(gòu)緊湊，在廠區(qū)平面布置比較靈活，能有效地利用場(chǎng)地。

4.可以布置在一般廠房?jī)?nèi)，工人能在常溫下操作維修，改善了勞動(dòng)條件。

5.安裝方便。

6.便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)化和自動(dòng)化，節(jié)省了勞動(dòng)力等。

下面介紹幾種凍結(jié)裝置的結(jié)構(gòu)、性能及選用相關(guān)知識(shí)。

鋼帶連續(xù)式凍結(jié)裝置是由不銹鋼薄鋼帶、傳動(dòng)輪(主、從動(dòng)輪)、調(diào)速裝置、冷風(fēng)機(jī)、隔熱外殼等組成。

該凍結(jié)裝置具有熱交換效果好、凍結(jié)速度快、半接觸、半送風(fēng)傳熱的特點(diǎn)。被凍食品放在傳送鋼帶上，在-35℃左右的空氣溫度下進(jìn)行連續(xù)凍結(jié)，冷風(fēng)可與被凍食品平行或垂直流動(dòng)(平行吹風(fēng)效果更好)。適用于水產(chǎn)品、調(diào)理食品、肉食制品等的單體凍結(jié)。凍結(jié)時(shí)間隨凍品的種類(lèi)、厚度不同而異，一般在8~40min。

2.螺旋凍結(jié)裝置

螺旋凍結(jié)裝置也是一種連續(xù)式凍結(jié)裝置，主要部件由轉(zhuǎn)筒、不銹鋼帶、網(wǎng)帶清洗器、變頻調(diào)速裝置、冷風(fēng)機(jī)、隔熱外殼等組成。傳送帶是沿圓周方向作螺旋式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不是水平式，避免了水平方向傳動(dòng)占地面積大的缺點(diǎn)。螺旋凍結(jié)裝置傳送帶的一側(cè)緊靠在轉(zhuǎn)筒上，靠摩擦力和轉(zhuǎn)筒的傳送動(dòng)力隨轉(zhuǎn)筒一齊運(yùn)動(dòng)。忘帶的速度由變頻調(diào)速裝置進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，凍結(jié)時(shí)間在20~90min范圍內(nèi)可調(diào)，故可適應(yīng)各種凍品的要求，從食品原料到各種調(diào)理食品都可凍結(jié)凍結(jié)能力在500~5000㎏/h，發(fā)展前途很大。

3.流態(tài)化凍結(jié)裝置

被凍食品在開(kāi)孔率較小的網(wǎng)帶或多孔槽板上，高速冷空氣自下而上流過(guò)網(wǎng)帶或槽板將被凍食品吹起，呈懸浮狀態(tài)，使固態(tài)被凍食品具有類(lèi)似于流體的某些表現(xiàn)特征。在這樣的條件下進(jìn)行凍結(jié)，稱(chēng)為流態(tài)化凍結(jié)。

(1)流態(tài)化凍結(jié)的主要優(yōu)點(diǎn)

①熱交換效果好，凍結(jié)速度快時(shí)間短。

②凍品脫水損失少、質(zhì)量高。

③可實(shí)現(xiàn)單體快速凍結(jié)(IQF)。

④可進(jìn)行連續(xù)化生產(chǎn)，勞動(dòng)強(qiáng)度低。

流態(tài)化凍結(jié)主要適用于顆粒狀、條片狀食品的凍結(jié)。

(2)流態(tài)化凍結(jié)裝置

流態(tài)化凍結(jié)裝置有多種形式，其中以帶式流態(tài)化凍結(jié)裝置使用最廣泛?，F(xiàn)在都采用兩段式結(jié)構(gòu)，即將被凍物料分成兩區(qū)段進(jìn)行凍結(jié)。第一區(qū)段為表層凍結(jié)，將被凍物料進(jìn)行快速冷卻，使表層溫度很快達(dá)到凍結(jié)點(diǎn)凍結(jié)，使顆粒間或顆粒與傳送網(wǎng)帶間成離散狀態(tài)，彼此互不粘結(jié);第二區(qū)段為深溫凍結(jié)，凍結(jié)至熱中心溫度為-15~-18℃。

這種裝置的傳送帶可采用變頻調(diào)速裝置，進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。蒸發(fā)器可由鋁合金管與鋁翅片組成，變片距結(jié)構(gòu)，風(fēng)機(jī)多為軸流式風(fēng)機(jī)，風(fēng)壓較大，一般在490Pa以上。

4.液氮噴淋凍結(jié)裝置

液氮噴淋凍結(jié)裝置是一種高效、快速、低溫速凍裝置。它由三個(gè)區(qū)段組成，即預(yù)冷段、液氮噴淋段和凍結(jié)均衡段。

被凍食品在不銹鋼帶上與氮?dú)獬誓嫦蛄鲃?dòng)，在預(yù)冷段內(nèi)，進(jìn)行預(yù)冷及表層凍結(jié)，然后進(jìn)入液氮噴淋段，噴出的液氮在-196℃下蒸發(fā)吸收被凍食品的熱量，使食品快速凍結(jié)，最后在凍結(jié)均衡段內(nèi)凍結(jié)到熱中心溫度-18℃。

該凍結(jié)裝置的主要特點(diǎn)是:

(1)凍結(jié)速度快，比平板凍結(jié)裝置快5~6倍。凍品脫水損失很少，凍品質(zhì)量高。

(2)凍結(jié)設(shè)備簡(jiǎn)單，不需制冷壓縮機(jī)等設(shè)備。

(3)操作方便，維修保養(yǎng)費(fèi)用低。

(4)凍結(jié)裝置功率消耗很少。

(5)凍結(jié)成本高，約比一般空氣鼓風(fēng)凍結(jié)裝置大4倍左右。主要是液氮的成本較貴。

(6)液氮不能回收，消耗量大，一般每千克凍品的液氮消耗量約為0.9~2.0㎏。

5.氣流上、下沖擊式凍結(jié)裝置

氣流上、下沖擊式凍結(jié)裝置由冷風(fēng)機(jī)吹出的高速冷空氣分別進(jìn)入上、下兩個(gè)靜壓箱。在靜壓箱內(nèi)，氣流速度降低，由動(dòng)壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，并在出口處裝有許多噴嘴，氣流經(jīng)噴嘴后產(chǎn)生30m/s左右的高速氣流，垂直吹向不銹鋼網(wǎng)帶上的被凍食品，使其表層很快冷卻。被凍食品的上部和下部都能均勻降溫，達(dá)到快速凍結(jié)。

除上述凍結(jié)裝置外，還有平板凍結(jié)裝置、隧道凍結(jié)裝置、液體二氧化碳噴淋凍結(jié)裝置等多種，可根據(jù)實(shí)際情況選用。

選用凍結(jié)裝置應(yīng)考慮以下四方面要求:

(1)可靠性

凍結(jié)裝置是生產(chǎn)線上最關(guān)鍵的設(shè)備，一般連續(xù)生產(chǎn)線上只有一套凍結(jié)裝置，故它的可靠性是非常重要的。應(yīng)能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)、安全地工作，材料要能長(zhǎng)期經(jīng)受惡劣環(huán)境條件而不會(huì)損壞。

(2)衛(wèi)生要求

凍結(jié)裝置的清潔、衛(wèi)生，與工作可靠性同樣重要。與食品接觸的部件要用耐腐蝕、對(duì)食品安全的材料。要有手動(dòng)或自動(dòng)化的清洗系統(tǒng)，這對(duì)凍結(jié)熟食品或半熟食品尤為重要。

(3)凍品質(zhì)量

凍品質(zhì)量與凍結(jié)速度關(guān)系密切，應(yīng)按照被凍食品的要求選擇快速、中速或慢速凍結(jié)設(shè)備。

(4)經(jīng)濟(jì)性

凍結(jié)裝置是生產(chǎn)線上投資最大的設(shè)備之一，但凍結(jié)電耗僅占總費(fèi)用的3%~5%，包裝費(fèi)用有時(shí)比凍結(jié)費(fèi)用大幾倍。重量損失的大小也是主要因素，一般與凍結(jié)費(fèi)用相等。對(duì)廉價(jià)食品，影響不明顯，但對(duì)凍結(jié)貴重食品時(shí)重量損失就很重要。凍結(jié)過(guò)程中的重量損失由機(jī)械損傷與干耗組成，這些與凍結(jié)裝置的類(lèi)型有密切關(guān)系。