食品冷藏鏈?zhǔn)侵敢赘称吩谏a(chǎn)、貯藏、運(yùn)輸、銷售、直至消費(fèi)前的各個(gè)環(huán)節(jié)中始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，以保證食品質(zhì)量，減少食品損耗的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。

食品冷藏鏈的分類：

1.按食品從加工到消費(fèi)所經(jīng)過的時(shí)間順序分類：冷凍加工、冷凍貯藏、冷藏運(yùn)輸和冷凍銷售四個(gè)方面構(gòu)成。

2.按冷藏鏈中各環(huán)節(jié)的裝置分類：可分為固定的裝置和流動(dòng)的裝置。

食品冷藏鏈的結(jié)構(gòu)：

概述

冷藏庫的組成與布置

冷藏庫的隔熱與防潮

冷藏庫容量的計(jì)算

冷藏庫冷負(fù)荷的計(jì)算

冷負(fù)荷的估算方法

冷藏庫庫房的制冷工藝設(shè)計(jì)

裝配式冷藏庫

冷藏庫的類型

按冷藏庫容量分類

按冷藏庫設(shè)計(jì)溫度分類：高溫 >–2oC；低溫<–15oC。

按使用性質(zhì)分類

(1)生產(chǎn)性冷藏庫

(2)分配性冷藏庫

(3)零售性冷藏庫

冷藏庫的組成：冷藏庫是一建筑群，主要由主體建筑和輔助建筑兩大部分組成。按照構(gòu)成建筑物的用途不同，主要分為冷加工間及冷藏間、生產(chǎn)輔助用房、生活輔助用房和生產(chǎn)附屬用房四大部分。

冷藏庫的布置

冷藏庫庫房的平面布置

低溫冷藏間和凍結(jié)間

凍結(jié)物冷藏間和冷卻物冷藏間

冷藏庫的垂直布置

單層冷藏庫和多層冷藏庫

小型冷藏庫一般采用單層建筑，大、中型冷藏庫則采用多層建筑。多層冷藏庫的層數(shù)一般為4-6層。

冷藏庫的層高

單層冷藏庫的凈高一般為4.85m ；多層冷藏庫的冷藏間層高應(yīng)4.8m。

一、冷藏庫的絕熱和防潮

冷庫隔熱防潮的意義

為了減少外界熱量侵入冷藏庫，保證庫內(nèi)溫度均衡，減少冷量損失，冷藏庫外圍的建筑結(jié)構(gòu)必須敷設(shè)一定厚度的隔熱材料。

隔熱防潮的方法

1. 合理布置圍護(hù)結(jié)構(gòu)的各層材料。

2. 合理布置隔汽層(Vapor Barrier)。

3. 要保持隔汽層的完整性，處理好接頭。

4. 做好相應(yīng)的防水處理。

常用的絕熱材料與防潮材料

通常對低溫絕熱材料有以下要求：導(dǎo)熱系數(shù)小；吸濕性和含濕量少；比重小，且含有均勻的微小氣泡；不易腐爛變質(zhì)；耐火性、耐凍性好；無臭、無毒；在一定的溫度范圍內(nèi)具有良好的熱穩(wěn)定性；價(jià)格低廉，資源豐富。

常見低溫隔熱材料的物性。

二、冷藏庫容量計(jì)算

冷藏庫生產(chǎn)能力

決定冷間容量的因素

冷卻間、凍結(jié)間生產(chǎn)能力計(jì)算

(1)設(shè)有吊軌的冷卻間和凍結(jié)間

G=L·g_L·n
(2)設(shè)有擱架的冷卻間、凍結(jié)間

G=F·g·n

冷藏庫的貯藏噸位

式中：G’——冷庫貯藏噸位（t）

V——冷藏間、貯冰間的公稱容積（t）

ρ——食品的計(jì)算密度（kg/m3）

η ——冷藏間、貯冰間的容積利用系數(shù)

三、容積利用系數(shù)

冷藏間、凍藏間容積利用系數(shù)

儲冰間容積利用系數(shù)

四、冷藏庫冷負(fù)荷計(jì)算

根據(jù)熱量進(jìn)入冷間的不同途徑，可將耗冷量分為四個(gè)部分：

1）通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)散失的冷量；

2）食品冷加工或冷藏的耗冷量；

3）庫房內(nèi)通風(fēng)、換氣耗冷量；

4）操作耗冷量，包括庫內(nèi)照明用電、電動(dòng)機(jī)、操作設(shè)備(叉式堆垛機(jī)等)，操作工人等所散發(fā)的熱量以及開門損失。

1. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量

通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量包括兩部分：通過墻壁、樓板、屋頂及地坪的熱量；太陽輻射引起的熱量。因此

Q1=Qq+Qy

(1)墻壁、樓板及屋頂?shù)膫鳠崃?/span>

Qq=A·K（Tw-Tn）·n

(2)太陽輻射引起的耗冷量

Qy=K·F·△Ty

2.貨物熱量

3.庫房內(nèi)通風(fēng)換氣的熱量

Q₃=V·a·ρa(bǔ)(h_w-h_n)/m+V_r·n·ρa(bǔ)(h_w-h_n)

4.操作熱量

Q₄=Q_4a+Q_4b+Q_4c+Q_4d

(1)照明熱量

Q_4a=q_a·F

(2)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)熱量

電動(dòng)機(jī)安裝在庫房內(nèi)時(shí)

Q_4b=N

電動(dòng)機(jī)設(shè)置在庫房外面的高溫、低溫穿堂時(shí)

Q_4b=N·η

(3)庫門開啟熱量

Q_4b=q_m·F

(4)操作人員熱量

Q_4d=q_r·n

五、冷庫制冷系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1. 制冷方案設(shè)計(jì)的意義和內(nèi)容

方案設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書上的要求提出的初步設(shè)想。所以確定制冷方案階段是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，如果確定的方案欠佳，不僅會給冷庫建設(shè)造成不應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)損失，還會給冷庫投產(chǎn)后的運(yùn)行操作等留下難以克服的后患。在確定方案時(shí)，要通過分析對比，權(quán)衡利弊，選擇出最佳設(shè)計(jì)方案。

制冷方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：制冷劑的選擇、壓縮級數(shù)的確定、蒸發(fā)溫度回路的劃分、系統(tǒng)的供液方式和冷卻方式以及蒸發(fā)器的沖霜方式等。

2.制冷工藝方案設(shè)計(jì)的基本原則

1）要滿足食品冷加工要求，降低食品的干耗，保證食品的質(zhì)量。

2）應(yīng)盡量采用先進(jìn)的制冷方法和制冷系統(tǒng)。

3）既要考慮冷庫的建設(shè)造價(jià)，又要考慮冷庫運(yùn)行管理費(fèi)用，同時(shí)還要考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢。

4）要充分利用制冷系統(tǒng)的各種能源，降低能耗，減少制冷成本。

3.制冷工藝設(shè)計(jì)的一般流程

基礎(chǔ)資料和設(shè)計(jì)依據(jù)

基礎(chǔ)資料主要包括：項(xiàng)目的地理位置、使用功能以及當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、能源價(jià)格、用戶發(fā)展規(guī)劃等。

一）設(shè)計(jì)依據(jù)主要是指：

1）甲方提供的設(shè)計(jì)任務(wù)書。充分了解甲方委托設(shè)計(jì)的要求與任務(wù)。

2）地質(zhì)勘測部門提供的相關(guān)地質(zhì)、水文資料與地質(zhì)報(bào)告。

3）制冷工藝設(shè)計(jì)應(yīng)遵照執(zhí)行的規(guī)范、規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。

二）冷庫庫體的建筑設(shè)計(jì)

三）冷庫冷庫的耗冷量計(jì)算

四）制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1）制冷系統(tǒng)的選定

考慮到制冷系統(tǒng)所能達(dá)到的溫度范圍、制冷量的大小、當(dāng)?shù)啬茉垂?yīng)條件、環(huán)境保護(hù)要求、對振動(dòng)強(qiáng)度的要求、對噪聲高低的要求以及制冷機(jī)的適用范圍，方可選出合適的制冷系統(tǒng)。

2）選擇壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、冷卻設(shè)備以及各種輔件。

五）制冷站站房的布置

六）制冷管道的設(shè)計(jì)與敷設(shè)

載冷劑管道系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)遵守的幾項(xiàng)原則：

1）必須使制冷系統(tǒng)的所有管道，做到工藝系統(tǒng)流程合理，操作、維修、管理方便，運(yùn)行安全可靠，確保生產(chǎn)順利進(jìn)行。

2）設(shè)備與設(shè)備、管道與設(shè)備、管道與管道之間，必須保持合理的位置關(guān)系。

3）必須保證供給蒸發(fā)器適量的制冷劑，并且能夠順利地在制冷系統(tǒng)內(nèi)往復(fù)循環(huán)。

4）管道的尺寸合理，不允許有過大的壓力降產(chǎn)生，以防止系統(tǒng)的效率和制冷能力不必要的降低。

5）根據(jù)制冷系統(tǒng)的不同特點(diǎn)和不同管段，必須設(shè)計(jì)有一定的坡度和坡向。

6）輸送液體的管段，除特殊要求外，不允許設(shè)計(jì)成倒“U”字形管段，一免形成氣囊，阻礙流體的流通。

7）輸送氣體的管段，除特殊要求外，不允許設(shè)計(jì)成倒“U”字形管段，一免形成液囊，阻礙流體的流通。

8）必須防止?jié)櫥头e集在制冷系統(tǒng)的其它無關(guān)部位。

9）制冷系統(tǒng)開始工作后，如遇有部分停機(jī)或全部停機(jī)時(shí)，必須防止液體進(jìn)入壓縮機(jī)。

10）必須按照制冷系統(tǒng)所用的制冷劑的特點(diǎn)，選用管材、閥門和儀表等。

制冷系統(tǒng)的管道敷設(shè)分為3種方式：架空敷設(shè)、地溝敷設(shè)和埋地敷設(shè)（又稱直埋敷設(shè)）。

4.冷藏庫庫房的制冷工藝設(shè)計(jì)

一）冷卻間

冷卻間的溫度一般采用0℃，相對濕度為90％

二）凍結(jié)間

凍結(jié)間溫度采用-23至-30℃，空氣流速采用24m/s。

根據(jù)凍結(jié)方式的不同，凍結(jié)間可以分為以下幾種不同的形式。

1.空氣自然對流凍結(jié)間

2. 強(qiáng)制空氣循環(huán)凍結(jié)間

(1)縱向吹風(fēng)凍結(jié)間

(2)橫向吹風(fēng)凍結(jié)間

(3)吊頂式冷風(fēng)機(jī)凍結(jié)間

3.擱架式凍結(jié)間。

六、制冷技術(shù)基本原理

制冷的基本方法

1 使制冷工質(zhì)降溫的方法：

絕熱節(jié)流；絕熱膨脹；半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)；渦流管；絕熱去磁 ；He3稀釋等

2 “吸熱”的方式：以“潛熱”或“顯熱”方式

制冷的基本循環(huán)-----蒸汽壓縮式

制冷工質(zhì)

載冷劑的性質(zhì)

常用載冷劑：水、鹽水、溶液和有機(jī)物溶液

1.鹽水的性質(zhì)

2.有機(jī)載冷劑的物理性質(zhì)

七、食品的凍結(jié)

普朗克公式（Plank Equation）：

假設(shè)：1）凍前溫度均勻，且等于其初始凍結(jié)溫度；

2）凍結(jié)過程中初始凍結(jié)溫度不變；

3）導(dǎo)熱系數(shù)凍結(jié)前后不變；

4）只計(jì)算水的相變潛熱量，忽略凍結(jié)前后放出的顯熱量；

5）冷卻介質(zhì)與食品表面的對流傳熱系數(shù)不變。

食品的凍結(jié)時(shí)間

經(jīng)過t后，每側(cè)凍結(jié)層厚度為x，在dt內(nèi)推進(jìn)dx，則

dQ=hρAdx

dQ先通過x厚的凍結(jié)層，再在表面以對流換熱方式傳給冷卻介質(zhì)：

解得：

對直徑為D的長圓柱和球狀食品：

P、R為形狀系數(shù)

大平板：P=1/2,R=1/8；

長圓柱：P=1/4,R=1/16；

球：P=1/6,R=1/24

對方形或長方形食品，設(shè)a>b>c, 定義L=c, ?1=b/c, ?2=a/c,

根據(jù)B1, B2值，由圖或表查P,R

若帶有包裝材料，則：

食品凍結(jié)方法

空氣凍結(jié)法

在凍結(jié)過程中，冷空氣以自然對流或強(qiáng)制對流的方式與食品換熱。由于空氣的導(dǎo)熱性差，與食品間的換熱系數(shù)小，故所需的凍結(jié)時(shí)間較長。但是，空氣資源豐富，無任何毒副作用，其熱力性質(zhì)早已為人們熟知，所以，用空氣作介質(zhì)進(jìn)行凍結(jié)仍是目前應(yīng)用最廣泛的一種凍結(jié)方法。

靜止空氣凍結(jié)－擱架排管

半送風(fēng)式凍結(jié)裝置

冷藏庫送風(fēng)式凍結(jié)裝置

隧道式凍結(jié)裝置

隧道式凍結(jié)裝置共同的特點(diǎn)是：冷空氣在隧道中循環(huán)，食品通過隧道時(shí)被凍結(jié)。根據(jù)食品通過隧道的方式，可分為傳送帶式、吊籃式、推盤式凍結(jié)隧道等幾種。

傳送帶式凍結(jié)隧道

吊籃式連續(xù)凍結(jié)隧道

推盤式連續(xù)凍結(jié)隧道

吊籃式連續(xù)凍結(jié)隧道的特點(diǎn)是：機(jī)械化程度高，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率；凍結(jié)速度快、凍品各部位降溫均勻，色澤好，質(zhì)量高。

這種裝置的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)不緊湊、占地面積較大，風(fēng)機(jī)耗能高，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差。

吊籃式連續(xù)凍結(jié)隧道目前主要用于凍結(jié)家禽等食品。

這種裝置的主要由隔熱隧道室、冷風(fēng)機(jī)、液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、貨盤推進(jìn)和提升設(shè)備構(gòu)成。

推盤式連續(xù)凍結(jié)隧道主要用于凍結(jié)果蔬、蝦、肉類副食品和小包裝食品等。

這種裝置的特點(diǎn)是：連續(xù)生產(chǎn)，凍結(jié)速度較快；構(gòu)造簡單、造價(jià)低；設(shè)備緊湊，隧道空間利用較充分。

螺旋式凍結(jié)裝置

為了克服傳送帶式隧道凍結(jié)裝置占地面積大的缺點(diǎn)，可將傳送帶做成多層，由此出現(xiàn)了螺旋式凍結(jié)裝置。

這種裝置由轉(zhuǎn)筒、蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)、傳送帶及一些附屬設(shè)備等組成。

螺旋式凍結(jié)裝置也有多種型式，近幾年來，人們對傳送帶的結(jié)構(gòu)、吹風(fēng)方式等進(jìn)行了許多改進(jìn)，1994年，美國約克公司改進(jìn)吹風(fēng)方式，并取得專利，如圖所示。

流態(tài)化凍結(jié)裝置

1. 流態(tài)化基本原理

及流化床的工作參數(shù)

2. 流態(tài)化凍結(jié)裝置的結(jié)構(gòu)形式

用流態(tài)化凍結(jié)裝置凍結(jié)食品時(shí)，由于高速冷氣流的包圍，強(qiáng)化了食品冷卻、凍結(jié)的過程，有效傳熱面積較正常凍結(jié)狀態(tài)大3.5-12倍，換熱強(qiáng)度比其他凍結(jié)裝置的提高了30-40倍，從而大大縮短了凍結(jié)時(shí)間。這種凍結(jié)方法已被食品冷加工行業(yè)廣泛采用。

流態(tài)化凍結(jié)裝置的型式雖然多種多樣，但在設(shè)計(jì)和操作時(shí)，應(yīng)主要考慮以下幾個(gè)方面：凍品與布風(fēng)板、凍品與凍品之間不粘連結(jié)塊；氣流分布均勻，保證料層充分流化；風(fēng)道阻力小，能耗低。另外，對風(fēng)機(jī)的選擇、冷風(fēng)溫度的確定、蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)等也應(yīng)以節(jié)能高效，操作方便為前提。

間接接觸凍結(jié)法

間接凍結(jié)法指的是把食品放在由制冷劑(或載冷劑)冷卻的板、盤、帶或其他冷壁上，與冷壁直接接觸，但與制冷劑(或載冷劑)間接接觸。對于固態(tài)食品，可將食品加工為具有平坦表面的形狀，使冷壁與食品的一個(gè)或二個(gè)平面接觸；對于液態(tài)食品，則用泵送方法使食品通過冷壁熱交換器，凍成半融狀態(tài)。

平板式凍結(jié)裝置的特點(diǎn)

對厚度小于50mm的食品來說，凍結(jié)快、干耗小，凍品質(zhì)量高；

在相同的凍結(jié)溫度下，它的蒸發(fā)溫度可比吹風(fēng)式凍結(jié)裝置提高5-8℃，而且不用配置風(fēng)機(jī)，電耗比吹風(fēng)式減少30-50％；

可在常溫下工作，改善了勞動(dòng)條件；

占地少，節(jié)約了土建費(fèi)用，建設(shè)周期也短。

平板式凍結(jié)裝置的缺點(diǎn)：厚度超過90mm以上的食品不能使用；未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝卸的裝置仍需較大的勞動(dòng)強(qiáng)度。

平板凍結(jié)裝置應(yīng)注意的問題

使用平板凍結(jié)裝置時(shí)，應(yīng)注意使食品或貨盤都必須與平板接觸良好，并控制好二者之間的接觸壓力。壓力越大，平板與食品的接觸越好，傳熱系數(shù)越大。平板與食品之間若接觸不良，會產(chǎn)生很大的接觸熱阻，凍結(jié)速度大為降低。

直接接觸凍結(jié)法

對凍結(jié)劑的要求

直接接觸凍結(jié)法由于要求食品與凍結(jié)劑直接接觸，所以對凍結(jié)劑有一定的限制，特別是與未包裝的食品接觸時(shí)尤其如此。這些限制包括要求無毒、純凈、無異味和異樣氣體、無外來色澤或漂白劑、不易燃、不易爆等。另外，凍結(jié)劑與食品接觸后，不應(yīng)改變食品原有的成分和性質(zhì)。

低溫液體凍結(jié)裝置

液氮凍結(jié)裝置

液氮凍結(jié)裝置大致有浸漬式、噴淋式和冷氣循環(huán)式三種。

液氮噴淋凍結(jié)裝置

液氮浸漬凍結(jié)裝置

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