食品冷加工与设备

第五章食品冷加工与设备导入当今社会食品冷加工机械与设备已经与人类日常生活息息相关，密不可分，易腐食品从产地收购、冷加工、贮藏、运输、销售，直到消费前的各个环节都在无时无刻使用着冷加工设备。收购1.jpg收购1.jpg第五章食品冷加工与设备第一节冷却装置第二节冻结装置第三节冷冻浓缩和干燥装置第一节冷却装置一、前言二、制冷系统的组成三、冷却装置四、冷却设备示例图一、前言1冷却食品的分类：植物性食品和动物性食品两大类。植物性食品收购1.jpg植物性食品收购1.jpg动物性食品收购1.jpg一、前言1冷却食品的分类：植物性食品和动物性食品两大类。2食品的冷却目的：为了延长食品的保存期限，抑制微生物的繁殖和活动、果蔬的呼吸作用，使食品的新鲜度能得到很好的保持，并能使某些食品（如肉类）进行一部分的成熟过程，因此，使其更具有柔软、芳香、易消化的特点。3食品的冷却的温度：指将食品的温度有常温降到指定的温度，但不低于食品汁液的冷冻点。一般冷却后食品的温度为0～4℃，以保持食品的新鲜度。4食品冷却的时间：一般在10～20min。5食品的冷却实质：食品与冷却介质进行热交换的过程，食品本身的热量传递给冷却介质，再利用制冷系统把这部分热量移走，使冷却过程得以进行下去，直至食品的温度降低到所预定的温度为止。1原理：蒸气压缩式制冷机的工作原理如图5-1-1所示。该系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀（节流阀）、蒸发器及它们之间的连接管路等组成，这一封闭的循环系统简称制冷系统。该系统中制冷工质每完成一个循环只经过一次压缩，故称为单级压缩制冷循环。制冷工质在制冷系统相继经过压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程而完成制冷循环，并不断将低温物体的热量转移至环境介质（水或空气）而达到制冷的目的。系统中主要设备的功用及工质状态变化如图5-1-2所示。2实例图二、制冷系统的组成制冷机组1实例图制冷机组2制冷机组3制冷机组4三、冷却装置按照冷却介质和和热交换方式的不同，冷却方法可分为空气冷却、水冷却和真空冷却三种。下面介绍空气冷却装置、水冷却装置和真空冷却装置。（一）空气冷却装置（１）原理及结构空气冷却装置布置在食品冷却室或冷却隧道中，利用冷风机送出的冷风在食品间循环，吸收食品的热量。空气冷却装置由冷风和挡板组合而成。图5-1-3为食品冷却室结构示意图。优点：结构简单，安装维修方便．缺点：风机消耗电力；冷却速度慢。应用：范围较广，使用各种冷却需要．（２）优缺点及应用情况（二）水冷却装置（１）原理及结构水冷却装置是将净水或盐水（海水经过机械制冷处理变成低温的冷却水，然后用冷却水浸泡或喷淋的方式冷却食品。常用的冷却装置是喷淋式冷却装置，如图5-1-4所示。喷淋式冷却装置由水冷却器、冷却舱、水泵及管路组成。（２）优缺点及应用情况优点冷却速度快，所需空间小，并避免了食品的干耗．缺点：可能产生污染，部分食品与水接触会影响产品外观且储存性能下降。应用：限度下降较快的生鲜食品冷却，如鱼类、禽类和某些水果、蔬菜的冷却。（三）真空冷却装置（１）原理及结构真空冷却方法是使被冷却的食品处于真空状态，并保持冷却环境的压力低于食品表面的蒸汽压，造成食品中的水分蒸发，水分在蒸发过程中带走大量的蒸发潜热，使食品的温度降低。真空冷却装置如图5-1-5所示。（２）优缺点及应用情况优点：冷却速度快，冷却后的食品储存期长，冷却后水分蒸发少，不影响蔬菜饱满外观。缺点：成本高，少量使用不经济。应用：水果、蔬菜等食品的冷却。四、冷却装置实例图吊顶式冷风机落地式冷风机蒸发器结构真空泵1真空泵2真空泵结构示意图散热塔小型冷库超市用小型冷库超市冷柜超低温小冷库组装式冷库结构示意图中型组装式冷库水冷却设备水冷却设备小结1.本节所讲述的主要内容包括食品冷却的概念及意义、制冷原理与制冷系统的构造，详细掌握冷却装置的分类、构造及其应用范围。2.重点：空气冷却装置、水冷却装置和真空冷却装置3.难点：制冷系统的构造及原理和真空冷却装置原理第二节冻结装置•空气冻结装置•间接接触冻结装置•直接接触冻结装置一空气冻结装置空气冻结法：利用空气作为食品的冷冻介质，以自然对流或强制对流的方式与食品进行换热。螺旋式冻结装置冻结装置的分类隔架式冻结装置隧道式冻结装置流化床冻结装置•是一种间歇操作的冻结设备。•工作原理冻结室是箱式或房间式，内有蒸发排管制成的隔架，室温一般为-18℃~-25℃。这种冻结装置在操作时将食品盛装于料盘中，放在隔架上，然后进行冻结，当冻结完成时，设备停止运转并卸货。冻结过程中冷空气靠自然对流或利用送风机搅动空气来与食品进行交换。•优点：结构简单，使用维护方便，费用低。•缺点：冻结速度缓慢，劳动强度大，生产效率低，设备的冷负荷不均匀。1隔架式冻结装置2隧道式冻结装置•可以进行连续或半连续的冻结生产•根据食品在冻结时的传输方式，分为传送带式、吊篮式、推盘式冻结装置三类2.1传送带式冻结装置•组成部分：由蒸发器、风机、传送带及包围在它们外面的隔热壳体构成•工作(5-2-2)：带减速器的调速电动机通过链传动驱动主动轮，使不锈钢网带向前运动。食品置于网带上，隧道设有冷风机，根据食品在隧道里所处的位置不同，冷空气循环的方式可设计成顺流、逆流和混流等几种形式。车带的上下两面可以采用同样的冷空气循环方式，也可在网带下部设一蒸发排管制成的冷冻板与食品换热。一般冷冻板的温度为-40度左右，冷空气的温度为-35度左右，在此条件下厚15mm的食品冻结时间为12min，厚40mm的食品冻结时间为41min。•冻结不同的食品可以调节传送带来得到不同的冻结时间。传送带式冻结装置•用于冻结：块状食品、剔骨品、肉制品、果酱及其他包装或散装食品•特点：投资低，适用性强，自动化程度较高2.2吊篮式冻结装置•构成：冷风机、驱动装置、减速装置、进出料口、链盘等•适用于家禽等食品的冻结。•特点（优点）机械化程度高，减轻了劳动强度，提高了生产效率，冻结速度快，冻品各部位降温均匀、色泽好；（缺点）结构不紧凑，占地面积大，风机耗能高，经济指标差。•工作过程(524)：家禽宰杀晾干后用塑料袋包装，装入吊篮中，吊篮上传送链，由进料口输送到冻结间内，用冷风吹约10分钟，使家禽表面快速冷却，达到色泽定型的效果。然后进入喷淋间，用-24度左右的乙醇溶液喷淋5-6分钟，使家禽表面快速冻结。接着回到冻结间，在连续运行过程中，从不同的角度受到风吹，使家禽各处温度均匀下降。冻结过程结束后，吊篮到达卸料口卸料。2.3推盘式冻结装置•构成：隔热层、冷风机、冲霜淋水管、冻结盘提升装置•适用于冻结果蔬、虾、肉类副食品和小包装食品•特点：连续生产，冻结速度较快，构造简单，造价低，设备紧凑，隧道空间利用较充分•工作(5256)：盛装食品的冻结盘在货盘入口处由液压推盘机构推入隧道，每次同时进两只盘，冻结盘到达第一层轨道的末端后，被提升装置升到第二层轨道，依次类推下去。在此过程中，冻品被冷风机强烈吹风换热，不断地降温，冻结后经出口推出。3螺旋式冻结装置（了解）•是一种高效的多用途设备。是一种特殊的多层带式隧道冻结装置，它是把由活动扣环组成的不锈钢网带做成了一个曲面，围绕着中心转筒，重叠缠绕成15-30层的螺旋带式系统。•组成：转筒、翅片蒸发器、风机、传送带及一些附属设备构成。•优点：占地面积小，可连续化生产，可方便地调节冻结时间，冻结产品质量好。•缺点：在小批量间歇式生产时，耗电量大，成本较高。•构成：物料传送系统、冷风系统、除霜系统、围护结构、进料机构和控制系统•冻结原理：用一股高速冷空气向上吹颗粒食品，食品被吹起并悬浮在气流中，颗粒间相互碰撞、混合，使颗粒暴露在冷气流中，迅速地冻结•分类：斜槽式流态化冻结装置(528)、带式流态化冻结装置（一段和两段）、往复振动流态化冻结装置(5210)4流化床冻结装置工作原理•用一股高速冷空气向上吹颗粒食品，颗粒食品被吹起病悬浮在气流中，颗粒间相互碰撞、混合，使颗粒暴露在冷气流中，迅速地冻结。采用这种方法冻结食品时，由于高速冷气流的包围，强化了食品冷却、冻结的过程，有效传热面积较正常冻结状态大3.5-12倍，换热强度也大大提高，大大缩短了冻结时间。适用于冻结球状、圆柱状、片状及块状颗粒食品，尤其是适用于果蔬的单体快速冻结加工特点：冻结速度快，冻结产品质量好，耗能低和易于实现机械化连续生产二间接接触冻结装置•定义：把食品直接放在由制冷剂冷却的金属板、盘、带或其他冷壁上，与金属表面接触进行热交换•类型：平板式冻结装置、钢带式冻结装置、回转式冻结装置•适用于冻结形状规则的产品•特点：热效率高，冻结时间短，供冷不采用冷风机可节约能源（一）平板式冻结装置•主体是一组空心钢质或铝合金平板，平板用柔性耐压胶管与冷冻装置连接，将制冷剂引入平板内。工作时将食品放在两相邻的平板间，借助油压系统使平板与食品紧密接触换热。•特点：A对于厚度小于50mm的食品，冻结速度快，干耗小，冻品质量高B节能C可在常温下工作，改善了工作条件D占地少，土建费用低，建设周期也短*平板式冻结装置*•适用于冻结分割肉、肉副产品、鱼片、虾及其他小包装食品的快速冻结。•分类:卧式和立式两种1、卧式平板冻结装置，分为：间歇卧式和连续卧式两种A、间歇卧式(5211)：平板在一个隔热层很厚的箱体内，箱体的一侧或相对的两侧有门。一般有6-16块平板，其间距由液压升降装置调节，冻结平板上升时，两板最大间距可达130mm，下降时，两板间距视食品冻结的高度而定。*平板式冻结装置*B、连续卧式(5212)：食品装入冻结盘并自动盖上盖后，随传送带向前移动，并由压紧机构对冻结盘进行预压缩，最后，冻结盘被升降机提升到推杆前面，由推杆5推入最上层的两块平板间。当这两块平板间填满冻结盘时，再推入一块，则位于最右面的那个冻结盘将由降低冻结盘装置送到第二层平板的右边缘，然后被液压推杆8推入第二层平板之间，如此反复将平板冻结压实冻结完毕。之后，液压装置松开平板，推杆5继续推入冻结盘，此时，位于最低层平板间最左侧的冻结盘被推杆8推上卸货传送带，在此盖从冻结盘分离，如此连续不断自动完成操作。*平板式冻结装置*2、立式平板冻结装置：原理与卧式相似，只是冻结平板垂直排列如图所示(5213)。优点：该装置在工作时冻品可直接倒入平板间进行冻结，便于机械化操作，可节省大量劳动力；同时由于省略了储存和处理冻结盘的装置，大大缩小了占用空间。缺点：不如卧式的灵活，一般只能产生一种厚度的块状产品。适用于冻结无包装的块状产品，如整鱼、剔骨肉和内脏，但也可用于包装产品。*平板式冻结装置*（三）圆筒形冻结装置•主体为一个圆筒，由不锈钢制成，在其内或外表面冻结产品，冻结后的产品从圆筒表面连续地刮除，能得到较高的冻结速度。•该装置在外表面冻结产品，圆筒设计成可旋转的形式，称为回转式冻结器。•在内表面冻结产品，圆筒一般不固定，最典型的是冰淇淋凝冻机。1回转式冻结器•结构如图(5215)所示。•工作过程如下：其圆筒是卧式的，外壁为冻结表面，内壁之间的空间供制冷剂直接蒸发或供载冷剂流过换热，制冷剂和载冷剂由空心轴一端输入筒内，从另一端挤出。冻结固体的食品时，冻品成散开状由入口被送到转筒的表面，由于表面温度低，食品立即粘在上面，进料传送带给冻品稍施加压力，使它与回转筒表面接触的更好；冻结液体的食品时，装置的结构略有不同，一般将圆筒的一部分浸没于液态食品料槽内，圆筒回转即可形成冻层，转筒的转速根据冻结食品所需的时间调节，转筒回转一周完成食品的冻结过程。•特点：占面积小，结构紧凑，连续冻结生产效率高；冻结时间短，干耗小，保证了产品的物理和化学稳定性。*圆筒形冻结装置*2冰淇淋连续凝冻机•冰淇淋连续凝冻机是一种用于冰淇淋生产的连续冻结机器，它既可以冻结流质物料，也可以在物料中混入空气，形成冰淇淋一定的膨胀率。•该凝冻机由机座、凝冻筒、物料进料系统、空气进入系统、冰淇淋泵、制冷系统、融霜系统和电气控制系统等组成，结构如图所示(5216)。•主体是凝冻筒，为一套夹套式金属圆筒，内胆由硬质铬镍合金钢制成，内壁经过精磨，内有主轴，旋转搅拌器和不锈钢刮刀一起安装在主轴上；为了实现空气与物料的混合