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1、食品冷冻设备摘要 冻结装置有多种类型, 依冷却方式可分为空气式、接触式、浸渍式、液化气式四大类,其中 隧道式连续冻结装置, 流态化单体连续冻结装置, 螺旋式连续冻结装置,接触式连续冻结装置,液氮冻结装置,二氧化碳冻结装置,浸渍式连续冻结装置,液化气式连续冻结装置,带式流态化冻结装置,振动式流态化冻结装置 , 斜槽式流态化冻结装置广泛使用。关键词 冻结装置; 空气式接触式冻结装置 ;浸渍式冻结装置 ;液化气式冻结装置Summary The device has different type, frozen in cooling way can be divided into air type,
2、contact, dipping type, liquefied gas type four major categories, including tunnel type continuous freeze device, fluidized freeze device, spiral monomer continuous continuous freeze device, contact continuous freeze device, liquid nitrogen freezing devices, carbon dioxide freeze device, dipping type
3、 continuous freeze device, liquid gas type continuous freeze device, belt type fluidized freeze device, vibration type fluidized freeze device, inclined groove fluidized freeze device widely used.Keyword Frozen device; Air type contact device; and freeze Dipping type device; and freeze Liquid gas ty
4、pe freeze device.前言现代社会, 人们崇尚食品的安全、卫生、营养、方便。为适应人民生活水平进入小康阶段, 满足消费市场不同层次对食品的更高要求, 各种新型的食品保贮技术应运而生, 如速冻、辐照、无菌包装等。冷冻技术是迄今为止效果较好、造价较低、保存时间较长的一种有效保鲜方法，目前我国冷冻食品产量约 300 万吨, 人均消费约 2kg, 而美国人均消费为 60kg, 由此可见冷冻食品发展前景广阔。 从冷冻食品，冷冻设备 以及冷冻技术前景展望等三个方面介绍冻结技术包括，冻结浓缩果汁，速冻蔬菜，速冻焙烤食品，速冻技术，预制冷冻食品等等，玻璃态转变的原理在冷冻食品的加工与贮藏中的应用;
5、采用基因工程改造食品原料，尤其是具有特殊风味与色泽的蔬菜。再进一步，得到的新品种与超低温保藏系统相结合，以防止其在冻结过程中有质量变化。食品加工业中的制冷技术与设备，原料的前处理、预冷、速冻属于食品的冷加工环节，对食品的最终品质影响很大，这个环节也是冷冻食品工厂的必备工序，冷却肉、冰鲜肉以及排酸,速冻蔬菜的冷冻过程。我国冷冻技术日益发展，冷冻食品也受到广大消费者的青睐。从材料科学视角，更好地理解食品感官性状的由来。日本研发出新型肉类包装材料高吸水纤维，应用更先进的在线测量过程控制技术(如核磁共振图像) ，测量冷冻食品中的冰晶含量，应用其他有潜力的方法(如无菌加工与包装系统)对冷却食品进行加工与
6、气调包装以获得在非冻结状态下稳定的食品。最近的冷冻技术以高质量为目标的超速冷冻，省空间，节能，高效率生产等技术也已在话下。通过冷冻食品，可达到长期保存和抑止营养成分损失等的目的，具有很多优点。1 冷冻食品冷冻食品分为冷却食品和冻结食品，冷冻食品易保藏，广泛用于肉、禽、水产、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生产、运输和贮藏；营养、方便、卫生、经济；市场需求量大，在发达国家占有重要的地位，在发展中国家发展迅速。可按原料及消费形式分为果蔬类、水产类、肉禽蛋类、调理方便食品类这四大类。冷冻食品易保藏，广泛用于肉、禽、水产、乳、蛋、蔬菜和水果等易腐食品的生产、运输和贮藏；营养、方便、卫生、经济；市场需求量
7、大，在发达国家占有重要的地位，在发展中国家发展迅速。 2 食品加工业中的制冷技术与设备食品冷藏链是在二十世纪随着科学技术的进步、制冷技术的发展而建立起来的一项系统工程。是建立在食品冷冻工艺学的基础上, 以制冷技术为手段, 使易腐食品从生产者到消费者之间的所有环节, 即从原料采摘、捕捞、收购等、生产、加工、运输、储藏、销售流通的整个过程中, 始终保持合适的低温条件, 以保证食品的质量, 减少食品的损耗。这种连续的低温环节称为冷藏链。见下图所示2.1 食品冷藏链的实现条件及基本要求1958 年, 美国人阿萨德提出了证明冷冻食品品质的 3T 概念 , 即：时间(Time)、温度(Temperanur
8、e)、容许变质(Tolerance)。后来又有人补充了 3P, 即：原料(Product) 、处理工艺(Processing)、包装 (Package)。 3C，即：冷却(Cool)、清洁 (Clean)、小心(Care)。这些条件都是低温食品加工及流通环节必须遵循的技术理论依据。2.2 食品加工业中的制冷技术与设备食品冷藏链中的主要环节如前图所示, 原料的前处理、预冷、速冻属于食包装与机械品的冷加工环节, 对食品的最终品质影响很大, 这个环节也是冷冻食品工厂的必备工序。在肉食品加工过程中, 冷却肉、冰鲜肉以及排酸的过程都可以视为预冷过程, 在速冻蔬菜加工过程中, 经过漂烫的蔬菜经过预冷后再进
9、入速冻设备。但是在水果、蔬菜的采摘后运输到市场或进行冷加工处理前, 往往缺乏对水果蔬菜的快速预冷。由于果蔬采摘后的呼吸和蒸发作用, 产品自身的营养成分和水分会不断消耗, 导致果实品质变差, 商品价值降低。据不完全统计, 我国每年水果蔬菜采后损失超过 700 亿元, 主要原因就是在产地缺少必要的预冷设施。实际上, 在食品加工的过程中, 食品应当有针对性地采取各种各样的预冷方式, 因为在制冷系统中,蒸发温度提高, 制冷系数将会大大提高, 把高温热量带入到蒸发温度极低的速冻设备中去, 会大大影响速冻的速度, 同时还会增加能耗。目前, 各种预冷设备已经广泛应用在食品加工的各个领域, 如, 强制空气循环
10、式、差压式、真空预冷以及浸泡式预冷, 可根据不同的食品品种选择预冷方法。冻结装置有多种类型, 依冷却方式可分为空气式、接触式、浸渍式、液化气式四大类, 现分述如下2.2.1 空气式冻结装置空气式冻结装置以空气为中间媒体, 冷热由制冷剂传向空气, 再由空气传给食品的冻结装置。其类型有鼓风型、流态化型、隧道型、螺旋型等。目前, 冷冻食品推荐常用的空气式冻结装置有隧道式连续冻结装置、流态化单体连续冻结装置、螺旋式连续冻结装置。2.2.2 隧道式连续冻结装置隧道式连续冻结装置是最多被使用的冻结装置, 产品在一个长形的、四周有隔热装置的通道中由输送带携载通过隧道, 冷风由鼓风机吹过冷凝管道再送到隧道中穿
11、流于产品之间, 一般冷气进入隧道的方向与产品通过的方向相反, 具有良好的冻结条件。为配合适当的冻结温度, 输送带的速度由变速装置任意可调, 为提高效率, 可采用自动开关隧道门, 自动装载食品, 根据冷冻需要分组供应能量以减少损耗, 适用于分割肉、鱼、调理食品、冰淇淋、面食类等形态比较小的食品的冻结。2.2.3 螺旋式连续冻结装置食品由输送带输入, 进入旋转桶状冻结区, 经冷风冷冻, 再由输送带送出的冻结装置。螺旋式连续冻结装置以立体结构为特征, 冻结速率快, 占地面积小, 是大中规模冷冻食品工厂广泛选用的冻结装置, 适用于肉禽、水产等各类调理食品及点心类娇嫩易损的食品冻结。目前, 国外新近开发
12、的一种独特的螺旋式连续冻结机, 它配有防夹挤、自堆式传送带和无牵引装置的驱动系统, 几乎可以适用于任何食品的冻结及应付不同产量的需要。2.2.4 接触式连续冻结装置用盐水等致冷剂冷却空心金属板等, 金属板与食品的单面或双面接触降温的冻结装置。其类型有板式、带式、滚筒式等。由于不用鼓风机, 因此动力消耗低、食品干耗小、品质优良、操作简单、适用于水果、蔬菜、鱼、肉、冰淇淋等冷冻, 水产冷冻工厂对小型鱼虾类的应用特别普遍, 其缺点是冻结后食品形状难以控制。2.2.5 浸渍式连续冻结装置用盐水等作致冷剂, 在低温下将食品直接浸在制冷剂中或将致冷剂直接喷淋洒于食品上使之冻结的冻结装置。其制冷剂有液态氮、
13、盐水、丙二醇等, 因致冷剂直接与食品全面接触, 所以冻结时间短(比空气式快 2-3 倍)、食品干耗小、色泽好, 适用于大型鱼类、屠体的冻结。特别是对于冻结变性较大、品质显著变差的食品如豆腐类柔软多水的食品更为适宜, 且口感润滑。尽管要求使用的冷冻液无毒、无异味、经济等, 但还是存在着食品卫生问题, 故一般不适用于未包装食品的冻结。2.2.6 液化气式连续冻结装置利用沸点很低的制冷剂如液氮及二氧化碳在极低温下进行变态, 吸热蒸发或升华的特性, 将食品急速冻结下来的超急速冻结装置, 其类型有隧道式和螺旋式。液氮的使用方法有液浸、喷淋、蒸气冷凝种。目前, 广泛使用的最有效的方法是喷淋法。与其它冻结方
14、式相比, 冻结速度快、时间短、干耗小、生产率高, 且食品在冻结中避免了与空气接触, 不会产生食品的酸化、变色等问题, 是一种高冻结品质的冻结设备, 适用于各类食品的冻结, 但操作成本高, 主要是液氮的宇肾耗和费用高。目前, 国内生产冻结装置的厂家众多, 设备性能、价格也不尽相同。已生产的冻结装置有 3 大类 12 个品种, 如螺旋式、流态床式、网带式和隧道式冻结装置, 平板、吹风平板和不锈钢带式接触式冻结装置以及沉浸式冻结装置。这些设备基本能满足需要, 并在不断改进中。在工程配套时, 为求最佳效益, 必须在了解各类冻结装置的基础上, 重点考察以下几点冷冻食品的种类、数量和质量、加工工艺、制造商
15、的要求冻结装置的冻结效率、投资成本、可靠性、卫生状态、售后服务等。2.2.7 流态化单体连续冻结装置冷风从下向上通过颗粒食品, 使食品在网带床面上形成气流, 呈悬浮浮动状态, 随传送带转动带走的冻结装置。其冻结速度快, 仅需数分钟即可, 是名符其实的工, 适用于玉米、豌豆、扁豆、水果、虾仁等粒状、片状、丁状的单体冻结。(1)流态化食品速冻的基本原理流态化快速冻结，就是使置于筛网或槽板上的颗粒状、片状或块状食品，在一定流速的低温空气自下而上的作用下形成类似沸腾状态，像流体一样运动，并在运动中被快速冻结的过程。其流化原理，如图 2-5、2-6 所示。当冷气流自下而上穿过食品层而流速较低时，食品颗粒
16、处于静止状态，称为固定床A。随着气流速度的增加，食品床层两侧的气流压力降也将增加，食品层开始松动 B。当气流速度达到一定数值时，食品颗粒不再保持静止状态，部分颗粒悬浮向上，造成床层膨胀，空隙率增大，即开始进入流化状态。这种状态是区别固定床和流化床的分界点，称为临界状态。对应的最大压力降 值叫做临界压力，对应的风速 叫做临界风速。临界压力和临界速度是形成流态化的必要条件 C。当气流速度继续增加时，床层将继续膨胀，床层空隙率也随之增加。但床层中的实际气流速度则保持不变，流体的压降只是消耗在托起固体颗粒的重量上，即床层的压力降与气流速度无关而始终保持定值 D。此时强烈的冷气流与食品颗粒相互作用，使食品颗粒呈时上时下、无规则地运动，因此食品层内的传质与传热十分迅速，从而实现食品单体快速冻结。若气流速度进一步增加，颗粒则被流体带走，床层颗粒减少，空隙率增加，床层压力降减小，流化床成为输送床 E。流化床速冻生产和实验均在输送床前面阶段进行，曲线 AD 为标准流态化曲线。食品流态化速冻的主要特点是:（1）冻结速度快。流态化冻结过程具有很强的换热特性。
