食品机械与设备第十一章.ppt

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1、第十一章第十一章 食品冷冻食品冷冻机械与设备机械与设备第一节第一节 概述概述 食品冷冻机械包括制冷机、冷却冻结机、食品冷冻机械包括制冷机、冷却冻结机、冷冻储藏机、冷冻运输机、解冻机和冷饮食冷冻储藏机、冷冻运输机、解冻机和冷饮食品机械等。品机械等。概概 念念制冷机：制冷机：是用来对制冷剂压缩做功，获得能量，然后经是用来对制冷剂压缩做功，获得能量，然后经冷凝、膨胀，形成能吸收热量的冷源而制冷。冷凝、膨胀，形成能吸收热量的冷源而制冷。冷却冻结机：冷却冻结机：是使食品快速降温而冻结，达到低温冷藏是使食品快速降温而冻结，达到低温冷藏入库的要求。入库的要求。冷冻储藏和冷冻运输设备：冷冻储藏和冷冻运输设备：

2、是保证已冻结的食品在储藏是保证已冻结的食品在储藏和运输的过程中保持低温的环境条件。和运输的过程中保持低温的环境条件。共同特点：共同特点：以制冷机产生的冷源制冷，并通过载冷剂或以制冷机产生的冷源制冷，并通过载冷剂或制冷剂本身，将冷源带给食品，有效地冷却食品或使食制冷剂本身，将冷源带给食品，有效地冷却食品或使食品长时间保持低温状态。品长时间保持低温状态。概概 念念解冻机：解冻机：是使已冻结的食品在投入加工前尽快是使已冻结的食品在投入加工前尽快解除冻结状态的设备。解除冻结状态的设备。人工强制加热快速解冻人工强制加热快速解冻第二节第二节 制冷机的工作原理和结构制冷机的工作原理和结构 制冷机制冷机是实现

3、热工学中是实现热工学中逆卡诺循环逆卡诺循环的一的一组机件的总和，也叫冷冻机。组机件的总和，也叫冷冻机。卡诺循环卡诺循环等温膨胀，等温膨胀，系统从环境中吸收热量；系统从环境中吸收热量；绝热膨胀，绝热膨胀，系统对环境中作功；系统对环境中作功；等温压缩，等温压缩，系统向环境中放出热量；系统向环境中放出热量；绝热压缩，绝热压缩，系统恢复原来状态，系统对环境作负功。系统恢复原来状态，系统对环境作负功。(一一)单级压缩制冷循环单级压缩制冷循环1.压缩机压缩机 2.分油器分油器 3.冷凝器冷凝器 4.贮氨器贮氨器 5.总调节站总调节站 6.膨胀阀膨胀阀 7.氨液分离器氨液分离器 8.蒸发器蒸发器 a.水水

4、b.放空气放空气 c.放油放油(二二)双级压缩制冷循环双级压缩制冷循环1.低压压缩机低压压缩机 2.中间冷却器中间冷却器 3.高压压缩机高压压缩机 4.冷凝器冷凝器5.膨胀阀膨胀阀I 6.膨胀阀膨胀阀 7.蒸发器蒸发器工作原理工作原理 双级氨压缩制冷循环是指来自蒸发器的双级氨压缩制冷循环是指来自蒸发器的低压低温氨蒸气要经过低压低温氨蒸气要经过两次压缩两次压缩(1和和3)，才，才进入冷凝器进入冷凝器4。在两次压缩中间设置在两次压缩中间设置中间冷凝器中间冷凝器2，用中，用中压氨液的蒸发吸热来冷却低压压缩机压氨液的蒸发吸热来冷却低压压缩机1压缩的压缩的过热氨蒸气。过热氨蒸气。二、制冷剂与载冷剂二、制

5、冷剂与载冷剂制冷剂：制冷剂：在直接蒸发式制冷系统中循环，通过在直接蒸发式制冷系统中循环，通过其自身的状态变化，来传递热量的媒介称为其自身的状态变化，来传递热量的媒介称为制冷剂。制冷剂。载冷剂：载冷剂：在间接蒸发式制冷系统中起传递冷效在间接蒸发式制冷系统中起传递冷效应的介质称为载冷剂。应的介质称为载冷剂。三、制冷机的主要装置三、制冷机的主要装置1.制冷压缩机制冷压缩机2.冷凝器冷凝器3.蒸发器蒸发器1.制冷压缩机制冷压缩机 压缩机是制冷机的主要设备，它的主要压缩机是制冷机的主要设备，它的主要功用是吸取蒸发器中的低压低温制冷剂，将功用是吸取蒸发器中的低压低温制冷剂，将其压缩成高压高温的过热蒸气。其

6、压缩成高压高温的过热蒸气。这样便可推动制冷剂在制冷系统内循环这样便可推动制冷剂在制冷系统内循环流动，并能在冷凝器内把从蒸发器中吸收的流动，并能在冷凝器内把从蒸发器中吸收的热量传递给环境介质热量传递给环境介质(空气或水空气或水)，以，以达到制达到制冷的目的冷的目的。2.冷凝器冷凝器 冷凝器是制冷系统中的一种热交换器，冷凝器是制冷系统中的一种热交换器，使高压高温的制冷剂过热蒸气冷却、冷凝成使高压高温的制冷剂过热蒸气冷却、冷凝成高压液体，并将热量传递给周围介质。高压液体，并将热量传递给周围介质。蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器 a蒸汽入口蒸汽入口 b出液口出液口 c空气空气1抽风机抽风机2阻挡栅阻挡栅3喷嘴

7、喷嘴 4泵泵5水池水池6冷凝管冷凝管 3.蒸发器蒸发器 蒸发器是用来将被冷却介质的热量传递蒸发器是用来将被冷却介质的热量传递给制冷剂的热交换器。低压低温制冷剂液体给制冷剂的热交换器。低压低温制冷剂液体进入蒸发器后，因吸热蒸发而变成蒸气。进入蒸发器后，因吸热蒸发而变成蒸气。卧式壳管式蒸发器示意图卧式壳管式蒸发器示意图 a.氨液氨液 b.氨气氨气 c.盐水盐水 1.水盖水盖 2.挡板挡板 3.管板管板 4.圆柱壳体圆柱壳体第三节第三节 冻结机冻结机 食品的冻结和冻藏是食品冷加工的主要方食品的冻结和冻藏是食品冷加工的主要方法之一，影响食品冻结的主要因素有温度、相法之一，影响食品冻结的主要因素有温度、

8、相对湿度和空气流速等。对湿度和空气流速等。导致食品腐败的导致食品腐败的主要原因主要原因是其自身酶的催化反应是其自身酶的催化反应和微生物的繁殖与生长，温度越低，酶的活性及微生和微生物的繁殖与生长，温度越低，酶的活性及微生物的繁殖速度也越低，有利于食品的冻藏。物的繁殖速度也越低，有利于食品的冻藏。减少干耗：减少干耗：足够高的空气相对湿度和合理的空气流速及分布。足够高的空气相对湿度和合理的空气流速及分布。概概 念念冻结速率：冻结速率：是指食品热中心温度的下降速度，是指食品热中心温度的下降速度，食品热中心即指降温过程中，食品内部温度食品热中心即指降温过程中，食品内部温度最高的点，对于成分均匀且几何形状

9、规则的最高的点，对于成分均匀且几何形状规则的食品，热中心就是其几何中心。食品，热中心就是其几何中心。冻结速率冻结速率慢冻：慢冻：0.2cmh；快冻或深冻：快冻或深冻：0.53cmh；速冻：速冻：5l0cmh；超速冻：超速冻：1020cmh。一、隧道式冻结装置一、隧道式冻结装置1.不锈钢传送带不锈钢传送带 2.主动轮主动轮 3.从动轮从动轮 4.传送带清洗刷传送带清洗刷5.调速电机调速电机 6.冷冻板冷冻板 7.冷风机冷风机 8.隔热层隔热层参参 数数 传送带下部冷冻板的温度为传送带下部冷冻板的温度为-40，上部，上部冷风的温度为冷风的温度为-35。厚厚15mm的食品的食品12min可以冻好，厚

10、可以冻好，厚40mm的食品的食品41min可以冻好。可以冻好。根据不同品种和厚度的食品，调节传送根据不同品种和厚度的食品，调节传送带的速度，获得不同的冻结时间。带的速度，获得不同的冻结时间。吊篮式连续冻结装置吊篮式连续冻结装置 1.横向轮横向轮 2.乙醇喷淋系统乙醇喷淋系统 3.蒸发器蒸发器 4.轴流风机轴流风机 5.张紧轮张紧轮6.电机及减速装置电机及减速装置 7.主动链轮主动链轮 8.卸料口卸料口 9.进料口进料口 10.链盘链盘 工作原理工作原理 用于冻结家禽等产品，家禽经宰杀并晾干后，用用于冻结家禽等产品，家禽经宰杀并晾干后，用塑料袋包装，装入吊篮中，然后吊篮上链，经进料口塑料袋包装，

11、装入吊篮中，然后吊篮上链，经进料口输送到冻结间内。输送到冻结间内。在冻结间内首先用冷风吹约在冻结间内首先用冷风吹约l0min，使家禽表面，使家禽表面迅速冷却，达到色泽定型的效果。然后吊篮被送到乙迅速冷却，达到色泽定型的效果。然后吊篮被送到乙醇喷淋间内，用醇喷淋间内，用-25左右的乙醇溶液左右的乙醇溶液(浓度浓度4050)喷淋喷淋56min，家禽表面层快速冻结。然后家禽进，家禽表面层快速冻结。然后家禽进入冻结间，经过较长时间的冻结，可使禽体热中心温入冻结间，经过较长时间的冻结，可使禽体热中心温度降至度降至-16。最后，吊篮随传送带到达卸料口，冻结过程结束。最后，吊篮随传送带到达卸料口，冻结过程结

12、束。三、喷淋式液氮冻结装置三、喷淋式液氮冻结装置 1.排气风机排气风机 2.产品入口产品入口 3.风扇风扇 4.风机风机 5.喷淋头喷淋头 6.产品出口产品出口 工作原理工作原理箱体分为三段：箱体分为三段：预冷段、喷淋段和均温段预冷段、喷淋段和均温段。待冻品由传送带送入，首先进入待冻品由传送带送入，首先进入预冷段预冷段，风机，风机4将喷淋将喷淋段内温度较低的氮气输送到预冷段，风扇段内温度较低的氮气输送到预冷段，风扇3将将-5-10的氮气吹到由传送带送入的食品表面上，经充分的氮气吹到由传送带送入的食品表面上，经充分换热，预冷食品。换热，预冷食品。进入进入喷淋段喷淋段后，食品受到喷淋头喷出的雾化液

13、氮的冷却后，食品受到喷淋头喷出的雾化液氮的冷却而被冻结。根据食品的形状和种类不同，冻结温度和而被冻结。根据食品的形状和种类不同，冻结温度和冻结时间也有差异。冻结时间也有差异。进入进入均温段均温段后，已冻食品与低温氮气进一步进行热交换，后，已冻食品与低温氮气进一步进行热交换，使食品表面和中心的温度逐渐趋于一致。使食品表面和中心的温度逐渐趋于一致。第四节第四节 解冻机解冻机 解冻是冻结食品融解恢复到冻前的新鲜解冻是冻结食品融解恢复到冻前的新鲜状态，由于冻结食品自然放置时也会融解，状态，由于冻结食品自然放置时也会融解，所以解冻易被人们忽视。所以解冻易被人们忽视。在食品工业中，需要大量冻结食品作原在食

14、品工业中，需要大量冻结食品作原料，必须重视解冻方法，了解解冻对食品质料，必须重视解冻方法，了解解冻对食品质量的影响。量的影响。一、外部加热解冻装置一、外部加热解冻装置(一一)空气解冻装置空气解冻装置 空气解冻又称自然解冻，以空气为换热空气解冻又称自然解冻，以空气为换热介质，设备简单，应用普遍。常温自然对流介质，设备简单，应用普遍。常温自然对流的空气传热效果差，解冻速度慢，不能向下的空气传热效果差，解冻速度慢，不能向下一道工序及时供应原料，质量也有问题。通一道工序及时供应原料，质量也有问题。通常使用空气强制流动循环，并控制温度、湿常使用空气强制流动循环，并控制温度、湿度，则可以加快解冻速度，解决

15、食品表面层度，则可以加快解冻速度，解决食品表面层的干燥问题。的干燥问题。低温加湿送风间歇式解冻装置低温加湿送风间歇式解冻装置 1.风机风机 2.杀菌灯杀菌灯 3.冷却器冷却器 4.加温器加温器 5.加湿器加湿器 6.鱼块鱼块 7.鱼块车鱼块车连续式空气解冻装置示意图连续式空气解冻装置示意图 1.风机风机 2.加热器加热器 3.加湿器加湿器 4.进料口进料口 5.出料口出料口(二二)水解冻装置水解冻装置 把冻品浸在水中解冻，因水比空气传热性把冻品浸在水中解冻，因水比空气传热性能好，可以缩短解冻时间。该装置适于带皮能好，可以缩短解冻时间。该装置适于带皮或包装的冷冻水产品的解冻。对于裸露且易或包装的

16、冷冻水产品的解冻。对于裸露且易受水污染的食品，不宜用此方法。受水污染的食品，不宜用此方法。静水式解冻装置静水式解冻装置喷淋式解冻装置喷淋式解冻装置喷淋和浸渍组合解冻装置喷淋和浸渍组合解冻装置 1.传送带传送带 2.水槽水槽 3.泵泵 4.过滤器过滤器 5.加热器加热器 二、内部加热解冻装置二、内部加热解冻装置 以空气和水作为介质来解冻，是把热量从以空气和水作为介质来解冻，是把热量从冷冻品表面导入其内部而进行解冻。这种方法冷冻品表面导入其内部而进行解冻。这种方法在解冻速度方面受到限制。在解冻速度方面受到限制。要进一步提高解冻速度就需在热传导之外要进一步提高解冻速度就需在热传导之外去考虑。利用电阻

17、、电加热、超声波、红外辐去考虑。利用电阻、电加热、超声波、红外辐射等射等内部加热内部加热方式，解冻速度就要快得多。方式，解冻速度就要快得多。微波解冻装置的原理图微波解冻装置的原理图 1微波发生器微波发生器2风扇风扇3解冻室解冻室4解冻品解冻品5冷风道冷风道6冷风机组冷风机组7电源电源 三、组合加热解冻装置三、组合加热解冻装置(一一)电和空气组合解冻电和空气组合解冻 在微波解冻装置上再装以冷风，以防止微波所产生的部分过在微波解冻装置上再装以冷风，以防止微波所产生的部分过热。先由电加热到能达到厨刀切入的程度即停止电加热，继之以热。先由电加热到能达到厨刀切入的程度即停止电加热，继之以冷风解冻。这样不致引起部分过热，并能避免品温不均匀。冷风解冻。这样不致引起部分过热，并能避免品温不均匀。(二二)电和水组合解冻电和水组合解冻 冷冻品在完全冻结时电流很难通过它的内部，如冷冻品在完全冻结时电流很难通过它的内部，如-28的冷的冷冻鱼电导率为冻鱼电导率为0.6scm-1，解冻中逐渐上升到完全解冻时为，解冻中逐渐上升到完全解冻时为1.5scm-1，这样在电阻解冻前先采用空气或水把冻品表面稍融，这样在电阻解冻前先采用空气或水把冻品表面稍融化，然后进行电解冻，可缩短解冻时间，节约用电。化，然后进行电解冻，可缩短解冻时间，节约用电。