第五章第五章 食品冷加工与设备食品冷加工与设备 第一节第一节 冷却装置冷却装置 第二节第二节 冻结装置冻结装置 第三节第三节 冷冻浓缩和干燥装置冷冻浓缩和干燥装置 第一节第一节 冷却装置冷却装置 一、一、前言前言 二、二、制冷系统的组成制冷系统的组成 三、三、冷却装置冷却装置 四、四、冷却设备示例图冷却设备示例图 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。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04，以保持食品的新鲜度。4 食品冷却的时间：一般在1020min。 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、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。所示。2 实例图实例图二、制冷系统的组成二、制冷系统的组成制冷机组1实例图实例图制冷机组2制冷机组3制冷机组4三、冷却装置三、冷却装置按照冷却介质和和热交换方式的不同，冷却方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。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（一）空气冷却装置（）（）原理及结构原理及结构原理及结构原理及结构 空气冷却装置空气冷却装置布置在食品冷却室或冷却隧道中，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。为食品冷却室结构示意图。优点：结构简单，安装维修方便优点：结构简单，安装维修方便缺点：风机消耗电力；冷却速度慢。缺点：风机消耗电力；冷却速度慢。应用：范围较广，使用各种冷却需要应用：范围较广，使用各种冷却需要应用：范围较广，使用各种冷却需要应用：范围较广，使用各种冷却需要（）优缺点及应用情况（）优缺点及应用情况（二）水冷却装置（二）水冷却装置（）（）（）（）原理及结构原理及结构原理及结构原理及结构 水冷却装置是将净水或盐水（海水经过机械制冷处理变水冷却装置是将净水或盐水（海水经过机械制冷处理变水冷却装置是将净水或盐水（海水经过机械制冷处理变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。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。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。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，如图常用的冷却装置是喷淋式冷却装置，如图常用的冷却装置是喷淋式冷却装置，如图常用的冷却装置是喷淋式冷却装置，如图5-1-45-1-4所示。喷淋式冷所示。喷淋式冷所示。喷淋式冷所示。喷淋式冷却装置由水冷却器、冷却舱、水泵及管路组成。却装置由水冷却器、冷却舱、水泵及管路组成。却装置由水冷却器、冷却舱、水泵及管路组成。却装置由水冷却器、冷却舱、水泵及管路组成。（）（）（）（）优缺点及应用情况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优点冷却速度快，所需空间小，并避免了食品的干耗优点冷却速度快，所需空间小，并避免了食品的干耗优点冷却速度快，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缺点：可能产生污染，部分食品与水接触会影响产品外观且缺点：可能产生污染，部分食品与水接触会影响产品外观且缺点：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。储存性能下降。储存性能下降。储存性能下降。应用：限度下降较快的生鲜食品冷却，如鱼类、禽类和某些应用：限度下降较快的生鲜食品冷却，如鱼类、禽类和某些应用：限度下降较快的生鲜食品冷却，如鱼类、禽类和某些应用：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。水果、蔬菜的冷却。水果、蔬菜的冷却。水果、蔬菜的冷却。（三）真空冷却装置（三）真空冷却装置（）（）原理及结构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。真空冷却装置如图品的温度降低。真空冷却装置如图5-1-5所示。所示。（）（）优缺点及应用情况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。少，不影响蔬菜饱满外观。缺点：成本高，少量使用不经济。缺点：成本高，少量使用不经济。应用：水果、蔬菜等食品的冷却。应用：水果、蔬菜等食品的冷却。 四、冷却装置实例图四、冷却装置实例图吊顶式冷风机落地式冷风机蒸发器结构蒸发器结构真空泵1真空泵2真空泵结构示意图真空泵结构示意图散热塔小小型型冷冷库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 第二节第二节 冻结装置冻结装置空气冻结装置空气冻结装置间接接触冻结装置间接接触冻结装置直接接触冻结装置直接接触冻结装置一一 空气冻结装置空气冻结装置 空气冻结法空气冻结法：利用空气作为食品的冷冻介质，以自然对流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。或强制对流的方式与食品进行换热。螺旋式冻结装置螺旋式冻结装置螺旋式冻结装置螺旋式冻结装置冻结装置的分类冻结装置的分类冻结装置的分类冻结装置的分类隔架式冻结装置隔架式冻结装置隔架式冻结装置隔架式冻结装置隧道式冻结装置隧道式冻结装置隧道式冻结装置隧道式冻结装置流化床冻结装置流化床冻结装置流化床冻结装置流化床冻结装置是一种间歇操作的冻结设备。是一种间歇操作的冻结设备。工作原理工作原理 冻结室是箱式或房间式，内有蒸发排管冻结室是箱式或房间式，内有蒸发排管制成的隔架，室温一般为制成的隔架，室温一般为-18 -25。这种冻。这种冻结装置在操作时将食品盛装于料盘中，放在隔架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，设备停止运上，然后进行冻结，当冻结完成时，设备停止运转并卸货。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。空气来与食品进行交换。优点优点：结构简单，使用维护方便，费用低。：结构简单，使用维护方便，费用低。缺点缺点：冻结速度缓慢，劳动强度大，生产效率低，：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设备的冷负荷不均匀 。1 隔架式冻结装置隔架式冻结装置2 隧道式冻结装置隧道式冻结装置可以进行连续或半连续的冻结生产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，分为根据食品在冻结时的传输方式，分为传送传送带式带式 、吊篮式吊篮式、推盘式推盘式冻结装置三类冻结装置三类2.1 传送带式冻结装置传送带式冻结装置组成部分组成部分：由蒸发器、风机、传送带及包围在它们外：由蒸发器、风机、传送带及包围在它们外面的隔热壳体构成面的隔热壳体构成工作工作(5-2-2) ：带减速器的调速电动机通过链传动驱：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，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，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品换热。一般冷冻板的温度为-40度左右，冷空气的度左右，冷空气的温度为温度为-35度左右，在此条件下厚度左右，在此条件下厚15mm的食品冻结的食品冻结时间为时间为12min，厚，厚40mm的食品冻结时间为的食品冻结时间为41min。冻结不同的食品可以调节传送带来得到不同的冻结时冻结不同的食品可以调节传送带来得到不同的冻结时间。间。传送带传送带式冻结装置式冻结装置用于冻结用于冻结：块状食品、剔骨品、肉制品、果酱及：块状食品、剔骨品、肉制品、果酱及其他包装或散装食品其他包装或散装食品特点特点：投资低，适用性强，自动化程度较高：投资低，适用性强，自动化程度较高2.2 吊篮式冻结装置吊篮式冻结装置构成构成：冷风机、驱动装置、减速装置、进出料口、：冷风机、驱动装置、减速装置、进出料口、链盘等链盘等适用于适用于家禽等食品的冻结。家禽等食品的冻结。特点特点（优点）机械化程度高，减轻了劳动强度，提优点）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、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。耗能高，经济指标差。工作过程工作过程(524) ：家禽宰杀晾干后用塑料袋：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，用冷风吹约口输送到冻结间内，用冷风吹约10分钟，使分钟，使家禽表面快速冷却，达到色泽定型的效果。家禽表面快速冷却，达到色泽定型的效果。然后进入喷淋间，用然后进入喷淋间，用-24度左右的乙醇溶液度左右的乙醇溶液喷淋喷淋5-6分钟，使家禽表面快速冻结。接着回分钟，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。结过程结束后，吊篮到达卸料口卸料。2.3 推盘式推盘式冻结装置冻结装置构成构成：隔热层、冷风机、冲霜淋水管、冻结盘提：隔热层、冷风机、冲霜淋水管、冻结盘提升装置升装置适用于适用于冻结果蔬、虾、肉类副食品和小包装食品冻结果蔬、虾、肉类副食品和小包装食品特点特点：连续生产，冻结速度较快，构造简单，造：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价低，设备紧凑，隧道空间利用较充分工作工作(5256) ：盛装食品的冻结盘在货盘入：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，冻结后经出口推吹风换热，不断地降温，冻结后经出口推出。出。3 螺旋式冻结装置（了解）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，重叠缠绕成曲面，围绕着中心转筒，重叠缠绕成15-30层的螺旋带式层的螺旋带式系统。系统。组成：转筒、翅片蒸发器、风机、传送带及一些附属设备组成：转筒、翅片蒸发器、风机、传送带及一些附属设备构成。构成。优点优点：占地面积小，可连续化生产，可方便地调节冻结时：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。间，冻结产品质量好。缺点缺点：在小批量间歇式生产时，耗电量大，成本较高。：在小批量间歇式生产时，耗电量大，成本较高。构成构成：物料传送系统、冷风系统、除霜系统、围护结构、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进料机构和控制系统冻结原理冻结原理：用一股高速冷空气向上吹颗粒食品，食品被吹：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，迅速地冻结在冷气流中，迅速地冻结分类分类：斜槽式流态化冻结装置斜槽式流态化冻结装置(528) 、带式流态化冻结装置、带式流态化冻结装置（一段和两段）（一段和两段） 、往复振动流态化冻结装置往复振动流态化冻结装置(5210) 4 流化床冻结装置流化床冻结装置工作原理工作原理用一股高速冷空气向上吹颗粒食品，颗粒食品被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，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了食品冷却、冻结的过程，有效传热面积较正常冻结状态大倍，换热强度也大大提高，大大缩短冻结状态大倍，换热强度也大大提高，大大缩短了冻结时间。了冻结时间。适用于适用于适用于适用于冻结球状、圆柱状、片状及块状颗粒食品，冻结球状、圆柱状、片状及块状颗粒食品，冻结球状、圆柱状、片状及块状颗粒食品，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尤其是适用于果蔬的单体快速冻结加工尤其是适用于果蔬的单体快速冻结加工尤其是适用于果蔬的单体快速冻结加工特点特点特点特点：冻结速度快，冻结产品质量好，耗能低和易：冻结速度快，冻结产品质量好，耗能低和易：冻结速度快，冻结产品质量好，耗能低和易：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于实现机械化连续生产于实现机械化连续生产于实现机械化连续生产二二 间接接触冻结装置间接接触冻结装置定义：定义：把食品直接放在由制冷剂冷却的金属板、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盘、带或其他冷壁上，与金属表面接触进行热交换换类型类型：平板式冻结装置平板式冻结装置、钢带式冻结装置、钢带式冻结装置、回转回转式冻结装置式冻结装置适用于适用于冻结形状规则的产品冻结形状规则的产品特点特点：热效率高，冻结时间短，供冷不采用冷风：热效率高，冻结时间短，供冷不采用冷风机可节约能源机可节约能源（一）平板式冻结装置（一）平板式冻结装置主体主体是一组空心钢质或铝合金平板，平板用柔性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。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。统使平板与食品紧密接触换热。特点特点：A 对于厚度小于对于厚度小于50mm的食品，冻结速度的食品，冻结速度快，干耗小，冻品质量高快，干耗小，冻品质量高 B 节能节能 C 可在常温下工作，改善了工作条件可在常温下工作，改善了工作条件 D 占地少，土建费用低，建设周期也短占地少，土建费用低，建设周期也短* 平板式冻结装置平板式冻结装置 *适用于适用于冻结分割肉、肉副产品、鱼片、虾及其他小冻结分割肉、肉副产品、鱼片、虾及其他小包装食品的快速冻结。包装食品的快速冻结。分类分类: 卧式卧式和和立式立式两种两种 1、卧式平板冻结装置，、卧式平板冻结装置，分为分为：间歇卧式和连续卧：间歇卧式和连续卧式两种式两种 A、间歇卧式间歇卧式(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。一般有对的两侧有门。一般有6-16块平板，其间距由液压块平板，其间距由液压升降装置调节，冻结平板上升时，两板最大间距可升降装置调节，冻结平板上升时，两板最大间距可达达130mm，下降时，两板间距视食品冻结的高度，下降时，两板间距视食品冻结的高度而定。而定。 * 平板式冻结装置平板式冻结装置 *B、连续卧式连续卧式(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，由推杆提升到推杆前面，由推杆5推入最上层的两块推入最上层的两块 平板间。当平板间。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，然后被液压推杆缘，然后被液压推杆8推入第二层平板之间，如此反复将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结盘被推杆8推上卸货传送带，在此盖从冻结盘分离，如推上卸货传送带，在此盖从冻结盘分离，如此连续不断自动完成操作。此连续不断自动完成操作。* 平板式冻结装置平板式冻结装置 * 2 、立式平板冻结装置立式平板冻结装置：原理与卧式相似，只是：原理与卧式相似，只是冻结平板垂直排列如图所示冻结平板垂直排列如图所示 (5213) 。 优点优点：该装置在工作时冻品可直接倒入平板间进：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；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。缩小了占用空间。 缺点缺点：不如卧式的灵活，一般只能产生一种厚度：不如卧式的灵活，一般只能产生一种厚度的块状产品。的块状产品。 适用适用于冻结无包装的块状产品，如整鱼、剔骨肉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。和内脏，但也可用于包装产品。* 平板式冻结装置平板式冻结装置 *（三）圆筒形冻结装置（三）圆筒形冻结装置 主体主体为一个圆筒，由不锈钢制成，在其内或外表为一个圆筒，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。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该装置在外表面冻结产品，圆筒设计成可旋转的形式，称为形式，称为回转式冻结器回转式冻结器。在内表面冻结产品，圆筒一般不固定，最典型的在内表面冻结产品，圆筒一般不固定，最典型的是是冰淇淋凝冻机冰淇淋凝冻机。1 回转式冻结器回转式冻结器结构结构如图如图(5215)所示。所示。工作过程工作过程如下：如下： 其圆筒是卧式的，外壁为冻结表面，内壁之间的空间供其圆筒是卧式的，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，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，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，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。时间调节，转筒回转一周完成食品的冻结过程。特点特点：占面积小，结构紧凑，连续冻结生产效率高；冻结：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。时间短，干耗小，保证了产品的物理和化学稳定性。* 圆筒形冻结装置圆筒形冻结装置 *2 冰淇淋连续凝冻机冰淇淋连续凝冻机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，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。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、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冰淇淋泵、制冷系统、融霜系统和电气控制系统等组成组成，结构如图所示结构如图所示(5216) 。主体主体是凝冻筒，为一套夹套式金属圆筒，内胆由硬质铬镍是凝冻筒，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，锈钢刮刀一起安装在主轴上；为了实现空气与物料的混合，可用一台空气压缩机将过滤后的空气压入，也可用混合供可用一台空气压缩机将过滤后的空气压入，也可用混合供料泵同时吸入空气；该机器还带有加热融霜系统，当由于料泵同时吸入空气；该机器还带有加热融霜系统，当由于操作不当造成冻结或清洗时需断开搅拌器和压缩机马达电操作不当造成冻结或清洗时需断开搅拌器和压缩机马达电源，打开加热融霜电磁开关，开启手动阀门进行加热除霜。源，打开加热融霜电磁开关，开启手动阀门进行加热除霜。该机器该机器采用直接蒸发式制冷采用直接蒸发式制冷，温度，温度-30度。度。* 圆筒形冻结装置圆筒形冻结装置 *（二）钢带式冻结装置（二）钢带式冻结装置组成及工作：组成及工作：有一条环状的厚约有一条环状的厚约1mm的不锈钢传的不锈钢传送带，承载着食品过冻结室。在冻结室内，采用送带，承载着食品过冻结室。在冻结室内，采用钢带的下方向钢带喷射钢带的下方向钢带喷射-35 -40的氯化钙盐的氯化钙盐水或丙二醇溶液，或使钢带滑过固定的冷却面的水或丙二醇溶液，或使钢带滑过固定的冷却面的方法使食品降温，同时冻结室上部可装有空气冷方法使食品降温，同时冻结室上部可装有空气冷却器，用冷风（温度却器，用冷风（温度-40度，方向与食品平行、垂度，方向与食品平行、垂直、顺向或逆向）补足冷量。传送带移动速度可直、顺向或逆向）补足冷量。传送带移动速度可据冻结时间进行调节。据冻结时间进行调节。优点：优点：冻结速度快，操作方便；可通过改变带长冻结速度快，操作方便；可通过改变带长和带速大幅度地调节产量。和带速大幅度地调节产量。缺点：缺点：占地面积较大。占地面积较大。适用于适用于冻结鱼片、调理食品及某些糖果类食品。冻结鱼片、调理食品及某些糖果类食品。三三 直接接触冻结装置直接接触冻结装置定义定义：是使被冻结食品与冻结剂直接接触，食品是使被冻结食品与冻结剂直接接触，食品在与冻结剂换热后，迅速降温冻结。食品与冻结在与冻结剂换热后，迅速降温冻结。食品与冻结剂接触的方法有喷淋法、浸渍法或二者共用剂接触的方法有喷淋法、浸渍法或二者共用直接接触冻结法使用的直接接触冻结法使用的制冷剂制冷剂有两类：一类是经有两类：一类是经制冷系统降温后的制冷剂，另一类是超低温制冷制冷系统降温后的制冷剂，另一类是超低温制冷剂。该方法要求冻结剂无毒、不易燃、不易爆，剂。该方法要求冻结剂无毒、不易燃、不易爆，与食品接触后，不对食品产生污染，不改变食品与食品接触后，不对食品产生污染，不改变食品原有的成分和性质。原有的成分和性质。根据所使用的冻结剂不同，根据所使用的冻结剂不同，该装置的分类为该装置的分类为：载载冷剂冻结接触装置冷剂冻结接触装置、超低温制冷剂冻结装置。超低温制冷剂冻结装置。载冷剂接触冻结装置载冷剂接触冻结装置常用的常用的载冷剂载冷剂有：盐水、丙二醇、丙三醇等水溶液。有：盐水、丙二醇、丙三醇等水溶液。重点讲解重点讲解盐水浸渍冻结装置盐水浸渍冻结装置(5217) 。该装置主要用于鱼类。该装置主要用于鱼类的冻结。的冻结。特点特点：冷盐水既起冻结作用：冷盐水既起冻结作用 又起数输送鱼的作用，省去了又起数输送鱼的作用，省去了机械送鱼装置，冻结速度快，干耗小；装置中的主要部件采机械送鱼装置，冻结速度快，干耗小；装置中的主要部件采用玻璃钢、不锈钢和塑料制成，解决了盐水的腐蚀问题。用玻璃钢、不锈钢和塑料制成，解决了盐水的腐蚀问题。工作过程工作过程：冷盐水被水泵输送到进料口，在此处与鱼混合后：冷盐水被水泵输送到进料口，在此处与鱼混合后进入进料管，盐水涡流下旋，使鱼克服浮力而到达冻结器的进入进料管，盐水涡流下旋，使鱼克服浮力而到达冻结器的底部，冻结后，鱼体密度减小，慢慢浮至液面，然后由出料底部，冻结后，鱼体密度减小，慢慢浮至液面，然后由出料机构送到滑道，在此鱼和盐水分离，鱼进入出料口。在冻结机构送到滑道，在此鱼和盐水分离，鱼进入出料口。在冻结器内，盐水与鱼体换热后温度升高，密度减小，从而使冻结器内，盐水与鱼体换热后温度升高，密度减小，从而使冻结器中的盐水呈一定的温度梯度，上部温度较高的盐水溢出冻器中的盐水呈一定的温度梯度，上部温度较高的盐水溢出冻结室与鱼体分离，进入除鳞器去除鳞片等杂物，然后返回盐结室与鱼体分离，进入除鳞器去除鳞片等杂物，然后返回盐水箱，与盐水冷却器直接换热后降温，完成一次工作循环。水箱，与盐水冷却器直接换热后降温，完成一次工作循环。* 直接接触冻结装置直接接触冻结装置 *低温制冷剂冻结装置低温制冷剂冻结装置与一般的冻结装置相比，这类冻结装置的冻结温与一般的冻结装置相比，这类冻结装置的冻结温度更低，所以常称为低温冻结装置或深冷冻结装度更低，所以常称为低温冻结装置或深冷冻结装置。其共同特点是置。其共同特点是没有制冷循环系统没有制冷循环系统，在低温液，在低温液体与食品的接触过程中实现冻结。体与食品的接触过程中实现冻结。常用的常用的低温制冷剂低温制冷剂有：液态氮（有：液态氮（LN2）、液态）、液态CO2和液态氟利昂和液态氟利昂12（LR12）。）。* 直接接触冻结装置直接接触冻结装置 *1 液态氮的冻结装置液态氮的冻结装置种类种类: 浸渍式、喷淋式和冷气循环式三种型式。浸渍式、喷淋式和冷气循环式三种型式。 几乎几乎适合于适合于冻结一切体积小的食品。冻结一切体积小的食品。特点特点： 无毒，可防止食品的氧化、且有保香作用；无毒，可防止食品的氧化、且有保香作用； 冻结速度快，每分钟能降温冻结速度快，每分钟能降温7 15 ； 食品与液氮接触完全，传热阻力小；食品与液氮接触完全，传热阻力小； 冻结食品的干耗小；冻结食品的干耗小； 占地面积小，一次性投资低，生产效率高；占地面积小，一次性投资低，生产效率高； 液氮成本高，不宜冻结廉价的食品。液氮成本高，不宜冻结廉价的食品。 * 直接接触冻结装置直接接触冻结装置 *组成：组成：隔热隧道式箱体、喷淋装置、不锈钢丝网带、隔热隧道式箱体、喷淋装置、不锈钢丝网带、传动装置、搅拌风机、电气控制柜等传动装置、搅拌风机、电气控制柜等工作过程工作过程(5218) ：食品放在传送带上，依次经过预食品放在传送带上，依次经过预冷区、冻结区均温区冻结。风机将冻结区内温度较冷区、冻结区均温区冻结。风机将冻结区内温度较低的氮气送到预冷区，经换热使食品预冷。预冷后低的氮气送到预冷区，经换热使食品预冷。预冷后的食品进入冻结区后，雾化管喷出的雾化液氮直接的食品进入冻结区后，雾化管喷出的雾化液氮直接喷淋在食品表面，食品被冷却而冻结。冻结温度可喷淋在食品表面，食品被冷却而冻结。冻结温度可通过调整储液罐压力改变喷射量来控制，冻结时间通过调整储液罐压力改变喷射量来控制，冻结时间可通过调节传送带速度来调整，以满足不同种类和可通过调节传送带速度来调整，以满足不同种类和形状食品的工艺要求。由于食品表面和中心的温差形状食品的工艺要求。由于食品表面和中心的温差很大，所以完成冻结过程的食品需在均温区停留一很大，所以完成冻结过程的食品需在均温区停留一段时间，使其内外温度趋于均匀。段时间，使其内外温度趋于均匀。液氮喷淋冻结装置液氮喷淋冻结装置* 直接接触冻结装置直接接触冻结装置 *液氮浸渍冻结装置液氮浸渍冻结装置组成组成：主要由隔热的箱体和食品传送带组成：主要由隔热的箱体和食品传送带组成工作过程工作过程(5220) ：食品直接从进料口落入液氮中，：食品直接从进料口落入液氮中，表面立即冻结。由于换热，液氮强烈沸腾，有利于单表面立即冻结。由于换热，液氮强烈沸腾，有利于单个食品的分离。由于此时的降温速率非常快，食品会个食品的分离。由于此时的降温速率非常快，食品会由于热应力等原因而发生低温断裂现象，影响冻结食由于热应力等原因而发生低温断裂现象，影响冻结食品的质量。因此，食品在液氮中停留时间不宜过长，品的质量。因此，食品在液氮中停留时间不宜过长，只完成部分冻结，就由传送带传出，再到另外一个温只完成部分冻结，就由传送带传出，再到另外一个温度较高的冻结间作进一步的冻结。此外食品也不宜过度较高的冻结间作进一步的冻结。此外食品也不宜过厚，如果过厚则其表面与中心将产生极大的瞬时温差，厚，如果过厚则其表面与中心将产生极大的瞬时温差，甚至破碎，一般食品的厚度以小于甚至破碎，一般食品的厚度以小于10cm为宜。为宜。* 直接接触冻结装置直接接触冻结装置 *液态液态CO2冻结装置冻结装置CO2的性质的性质：在大气压的沸点为：在大气压的沸点为-78.5 ，汽化潜热为，汽化潜热为575kJ/kg，比热容为，比热容为kJ/kg.k。 在常压下不能以液态存在，因此在隔热三耐压罐内运输和储在常压下不能以液态存在，因此在隔热三耐压罐内运输和储存，压力为存，压力为MPa，温度为，温度为-12 -45 。工作原理工作原理：在冻结装置中，液态：在冻结装置中，液态CO2喷淋到食品表面后，立喷淋到食品表面后，立即变成蒸汽和冰。其中转变为固态干冰的量为即变成蒸汽和冰。其中转变为固态干冰的量为43%，转变为，转变为气态的量为气态的量为53%，二者的温度均为度。液态，二者的温度均为度。液态CO2全部变为全部变为-20 的气体时，吸收的总热量为的气体时，吸收的总热量为kJ/kg，其中，其中15%为显热量，为显热量，由于显热量所占的份额不大，一般没有必要利用，因此，液由于显热量所占的份额不大，一般没有必要利用，因此，液态态CO2喷雾冻结装置不像液氮喷淋装置那样做成长隧道，而喷雾冻结装置不像液氮喷淋装置那样做成长隧道，而是做成箱形，内装螺旋式传送带来冻结食品是做成箱形，内装螺旋式传送带来冻结食品。* 直接接触冻结装置直接接触冻结装置 *四四 冻结装置的冻结能力冻结装置的冻结能力 G=m/t=V/t G 冻结冻结能力能力 m 每次放入每次放入冻结冻结装置的食品装置的食品质质量量 t 冻结时间冻结时间 V 冻结冻结装置中食品的体装置中食品的体积积 食品的密度食品的密度第三节第三节 冷冻浓缩和冷冻干燥装置冷冻浓缩和冷冻干燥装置一、一、冷冻浓缩装置冷冻浓缩装置 二、二、冷冻干燥装置冷冻干燥装置1 冷冻浓缩方法冷冻浓缩方法：是利用冰与水溶液之间的固：是利用冰与水溶液之间的固-液液相平衡的原理，先将稀溶液作为溶剂的水冻结，相平衡的原理，先将稀溶液作为溶剂的水冻结，然后将冰晶分离出去，从而使溶液增浓。然后将冰晶分离出去，从而使溶液增浓。2 冷冻浓缩装置的冷冻浓缩装置的分类分类：单级冷冻浓缩单级冷冻浓缩和和多级冷多级冷冻浓缩冻浓缩3 适用于适用于：高档饮品、生物制品、药物、调味品：高档饮品、生物制品、药物、调味品等等4 特点特点（优点）对热敏性食品的浓缩有利；可避优点）对热敏性食品的浓缩有利；可避免因加热而导致的芳香物质的损失免因加热而导致的芳香物质的损失 （缺点）制品加工后还需冷冻或加热等处理，（缺点）制品加工后还需冷冻或加热等处理，以利于保藏，浓缩过程中会造成不必要的损失以利于保藏，浓缩过程中会造成不必要的损失单级冷冻浓缩装置单级冷冻浓缩装置1 结构结构：主要由旋转挂版式结晶器、混合糟、洗涤塔、融冰：主要由旋转挂版式结晶器、混合糟、洗涤塔、融冰装置、原料贮罐和泵等组成装置、原料贮罐和泵等组成2 工作过程工作过程: 料液贮存在贮罐中，操作时由泵送入旋转刮板料液贮存在贮罐中，操作时由泵送入旋转刮板式结晶器，在结晶器内冷却至冰晶出现并达到要求后进入式结晶器，在结晶器内冷却至冰晶出现并达到要求后进入带搅拌器的混合罐，在混合罐中，冰晶继续生长，然后大带搅拌器的混合罐，在混合罐中，冰晶继续生长，然后大部分浓缩液作为成品进入成品罐，从混合罐中出来的冰晶部分浓缩液作为成品进入成品罐，从混合罐中出来的冰晶中会夹中会夹 带部分浓缩液，故需经洗涤塔洗涤，洗下来的一点带部分浓缩液，故需经洗涤塔洗涤，洗下来的一点浓度的洗液进入原料贮罐，与原料液混合，同时与混合罐浓度的洗液进入原料贮罐，与原料液混合，同时与混合罐出来的少部分浓缩液混合后出来的少部分浓缩液混合后 再进入结晶器结晶，此处与浓再进入结晶器结晶，此处与浓缩液混合的目的是使进入结晶器的料液浓度均匀一致。经缩液混合的目的是使进入结晶器的料液浓度均匀一致。经洗涤后的冰晶通过融冰装置洗涤水使用。洗涤后的冰晶通过融冰装置洗涤水使用。3 浓缩效果浓缩效果：采用单级冷冻浓缩装置可将浓度为：采用单级冷冻浓缩装置可将浓度为8-14波美度波美度的果汁原料浓缩为的果汁原料浓缩为40-60波美度的浓缩果汁。波美度的浓缩果汁。多级冷冻浓缩装置多级冷冻浓缩装置 是指将上一级浓缩得到的浓缩液作为下一级的原料进行再是指将上一级浓缩得到的浓缩液作为下一级的原料进行再次浓缩的一种冷冻浓缩操作。次浓缩的一种冷冻浓缩操作。过程（略）：过程（略）：见示意图见示意图三三三三级级级级冷冷冷冷冻冻冻冻浓浓浓浓缩缩缩缩装装装装置置置置真真空空减减压压浓浓缩缩罐罐单单效效循循环环真真空空浓浓缩缩罐罐多多效效浓浓缩缩罐罐双双效效浓浓缩缩罐罐浓浓缩缩啤啤酒酒的的盘盘管管式式真真空空浓浓缩缩锅锅外外循循环环连连续续式式真真空空浓浓缩缩锅锅 外循环连续式真空浓缩机外循环连续式真空浓缩机定义定义：是利用冰晶升华的原理，将已冻结的食品物料置于：是利用冰晶升华的原理，将已冻结的食品物料置于高真空度的条件下，使其中的水分从固态直接升华为气态，高真空度的条件下，使其中的水分从固态直接升华为气态，从而使食品干燥，又称真空冷冻干燥或升华干燥从而使食品干燥，又称真空冷冻干燥或升华干燥组成组成：干燥室、制冷系统及冷凝器、真空系统、加热系统：干燥室、制冷系统及冷凝器、真空系统、加热系统冷冻干燥的冷冻干燥的主要过程主要过程：预冻、升华、加热蒸发结合水：预冻、升华、加热蒸发结合水适用于适用于：肉、蛋、水产、果蔬、速溶饮料、香料等：肉、蛋、水产、果蔬、速溶饮料、香料等特点特点：1 能最大限度地保持食品的色、香、味能最大限度地保持食品的色、香、味 2 特别适合热敏物质的干燥特别适合热敏物质的干燥 3 干制品重量轻、体积小，贮藏时占地面积小，运干制品重量轻、体积小，贮藏时占地面积小，运 输方便输方便 4 干制品复水快，食用方便干制品复水快，食用方便 5 油脂等易氧化物质得到保护，微生物和酶活动受油脂等易氧化物质得到保护，微生物和酶活动受到抑制到抑制 6 产品能长期保存不变质产品能长期保存不变质 冷冻干燥装置的形式冷冻干燥装置的形式间歇式冷冻干燥设备间歇式冷冻干燥设备连续式冷冻干燥设备连续式冷冻干燥设备 箱式冷冻干燥箱式冷冻干燥设备是典型的间歇式冷冻干燥机设备是典型的间歇式冷冻干燥机工作过程工作过程： 如果食品是在干燥箱外预冻结。在食品托盘移入干如果食品是在干燥箱外预冻结。在食品托盘移入干燥箱之前，必须对冷凝器和干燥箱进行空箱降温，燥箱之前，必须对冷凝器和干燥箱进行空箱降温，以保证冻结食品移入干燥箱之后能迅速启动真空系以保证冻结食品移入干燥箱之后能迅速启动真空系统，避免已冻结食品融化。如果食品是在干燥箱内统，避免已冻结食品融化。如果食品是在干燥箱内预冻结，当食品温度降到共融点温度以下，冷凝器预冻结，当食品温度降到共融点温度以下，冷凝器温度达到约温度达到约-40度时，开启真空泵使干燥箱真空度度时，开启真空泵使干燥箱真空度达到工艺要求值。随着食品表明升华，隔板开始对达到工艺要求值。随着食品表明升华，隔板开始对食品加热，直至冷冻干燥结束。食品加热，直至冷冻干燥结束。1 适用适用于多品种，小产量的食品生产。于多品种，小产量的食品生产。2 优点优点：采用单机操作，灵活方便；设备的加工制：采用单机操作，灵活方便；设备的加工制造和维修保养简便；操作时便于控制物料干燥时造和维修保养简便；操作时便于控制物料干燥时不同阶段对加热温度和真空度的要求。不同阶段对加热温度和真空度的要求。 缺点缺点：由于装料、卸料和启动等预备性操作，使：由于装料、卸料和启动等预备性操作，使设备的利用率较低，能量浪费大；若满足一定的设备的利用率较低，能量浪费大；若满足一定的生产要求往往需要多台单机，使设备投资和操作生产要求往往需要多台单机，使设备投资和操作费用增加。费用增加。连续式冷冻干燥设备连续式冷冻干燥设备连续式冷冻干燥设备从进料到出料的连续操作连续式冷冻干燥设备从进料到出料的连续操作 适用于适用于单品种、大批量产品的生产，尤其适用于浆单品种、大批量产品的生产，尤其适用于浆状或颗粒状食品的生产。状或颗粒状食品的生产。优点优点：设备利用率高，便于实现自动化生产，劳动：设备利用率高，便于实现自动化生产，劳动强度低。强度低。缺点缺点：是在干燥的不同阶段虽然可以控制不同的干：是在干燥的不同阶段虽然可以控制不同的干燥温度但不能控制不同的真空度，设备复杂，制造燥温度但不能控制不同的真空度，设备复杂，制造精度要求高，投资大。精度要求高，投资大。目前比较典型的主要有水平隧道式和垂直螺旋式。目前比较典型的主要有水平隧道式和垂直螺旋式。（主要讲解水平隧道式）（主要讲解水平隧道式）水平隧道式水平隧道式工作过程工作过程： 食品首先在预冻结间内冻结，随后在装料间内食品首先在预冻结间内冻结，随后在装料间内装盘，当装料隔离室的真空度达到隧道干燥室的装盘，当装料隔离室的真空度达到隧道干燥室的真空度时，打开干燥室与装料隔离空间的闸阀，真空度时，打开干燥室与装料隔离空间的闸阀，使料盘干燥室。关闭闸阀后破坏装料隔离室的真使料盘干燥室。关闭闸阀后破坏装料隔离室的真空度，准备接受下一组料盘的进入。卸料隔离室空度，准备接受下一组料盘的进入。卸料隔离室与装料隔离室的工作过程相辅相成。即从预冻结与装料隔离室的工作过程相辅相成。即从预冻结间进入装料隔离室和从卸料隔离室进入卸料间，间进入装料隔离室和从卸料隔离室进入卸料间，隔离室内真空度的形成与破坏、闸阀的开启与关隔离室内真空度的形成与破坏、闸阀的开启与关闭是相互关联的。在保证隧道干燥室真空度的情闭是相互关联的。在保证隧道干燥室真空度的情况下，待加工的食品不断地进入，加工后的食品况下，待加工的食品不断地进入，加工后的食品不断地被移出，形成连续干燥作业状态不断地被移出，形成连续干燥作业状态真空冷冻干燥机真空冷冻干燥机