4食品冷冻冷藏原理与设备-制冷技术

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1、第四章食品冷冻的制冷技术郑艺华生物系统热科学与技术研究所§4-1食品冷冻的主要方法用空气鼓风冷冻。采用低温空气采用小车或传送带流化态冷冻。直接接触冷却食品。利用低温介质二氧化碳（－78℃）和液氮（－196℃)直接喷淋冷冻。效率高，冷冻快速成本高真空冷却冷冻干燥。可常温保存。§4-2制冷的基本方法和基本循环制冷的机制分解为两个过程。一是使制冷工质“降温”的过程。二是制冷工质在低温下‘吸热”(如从食品中吸热以冷冻食品)的过程。依靠潜热或显热。一、制冷的基本方法制冷的基本方法。绝热节流、绝热膨胀、半导体的热电效应(帕尔帖效应)、涡流管、绝热去磁、

2、He稀释等。对食品冻结来说，主要的是绝热节流和绝热膨胀两种方法。绝热节流：让高压流体绝热地流经行流装置以降低压力，从热力学角度来说，它是个等焓降压过程，其温度变化的效应被称为焦—汤姆逊效应。目前最常用的蒸汽压缩式制冷，都是利用绝热节流来降温的。绝热膨胀作功：主要用于气体，当气体通过膨胀机绝热膨胀作功时，总能达到降温的效果。二、制冷的基本循环蒸汽压缩式制冷循环基本循环框图和压—焓图见下。此循环中工质降温的方法是两相区内绝热节流(过程3－4)；吸热的方式主要是吸收“潜热”(过程4—1)。压缩机的作用是提高蒸汽压力以构成循环。压缩机的形式可以是机

3、械式(如活塞式、螺杆式、涡旋式、离心式等)；也可以是利用高温热能的“热压缩”，如吸收式、吸附式、蒸汽喷射式等。气体绝热膨胀制冷工质的降温是靠绝热膨胀做功。吸热主要是显热。主要用于低温制冷和飞机空调。食品冷冻所用的液氮主要采用此方法。克劳特循环克劳特循环：气体首先被压缩到4MPa的压力，然后进入第一换热器A。后大约60%－80％的气体分流到膨胀机，膨胀后在换热器B后与返流气汇合。待液化气体则连续通过BC换热器，最后通过节流阀进入储液器。储液器的冷蒸汽则通过各级换热器冷却后返回压缩机。§4-3制冷工质制冷工质是制冷机中的工作流体，它是制冷系统中

4、为实现制冷循环的工作介质。必须具有较好的热力性质和物理化学性质，选用时根据使用场合、温度要求、制冷量及制冷机的型式等综合考虑。一、制冷工质概述蒸汽压缩式制冷循环的制冷工质，最初用过乙醚(1850年，易爆)、二氧化硫(1874年，有毒)、氨(1870年)和二氧化碳(1886年，压力高，设备大)等。氟利昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物之总称。18世纪后期美国通用电气公司首次使用氟利昂12（杜邦公司）作制冷剂是取得很好的效果。此后，广泛应用，占据制冷领域，有人将由此开始的制冷50年称为氟利昂的时代。1974年，美国加州大学Rowland教授在

5、《自然》杂志撰文，指出氟利昂会破坏臭氧层。1992年，决定逐步禁用和取代氟利昂的使用。乙醚1834年查尔斯·泰勒（CharlesTellier)二甲基乙醚拉乌尔·皮克特（RaulPictel）SO21874年混合制冷剂二十世纪五六十年代卡特·林德（CarlLinde)NH31870年威德豪森（Windhausen）CO21866年汤姆斯·米杰里（ThomasMidgley）卤代烃1929-1930年评价对环境影响的指标。臭氧层消耗的潜能值（ＯＤＰ）。全球变暖的潜能值（ＧＷＰ）。CFCs的ODP和GWP的值都较高，被列入立即禁用之列；而HCF

6、Cs为其次，这是因为其中的氢对氯有束缚作用，削弱了氯对臭氧的消耗。1992年哥本哈根的修正案中，要求2030年前完全将HCFCs替代。至于HFCs，由于其中不含氯，故对臭氧层没有消耗。《蒙特利尔议定书》1．对CFCs，包括CFC11、CFCl2，CFCll3、CFCll4、CFCll5等氯氟烃物质：（1）对发达国家，规定从1996年1月1日起完全停止生产与消费；（2）对发展中国家（CFCs人均消耗量小于0.3kg/年），最后停用的日期是2010年。2．对HCFCs，包括HCHC22、HCFCl42b、HCFCl23等：（1）对发达国家，从1

7、996年起冻结生产量，2004年开始削减，至2020年完全停用；（2）对发展中国家，从2016年开始冻结生产量，2040年完全停用。二、制冷剂的分类与命名1957年美国供暖制冷与空调工程师学会(ASHRAE)制定了统一代号编码原则。这个原则1960年被国际标准化组织(ISO)认可。我国也在1982年制定了相应的标，这些标准均规定制冷工质以“R”表示。1.饱和碳氢化合物及其卤素衍生物CaHbCLcFdR(a-1)(b+1)dR后带二或三个数字；依次为碳原子数a-1、氢原子数b+1和氟原子数d。若最左面一位为0，则不标出。2.非饱和碳氢化合物及

8、其卤素衍生物3.环状化合物4.无机化合物5.共沸混合物两种或两种以上特定的制冷剂按一定的比例混合而成，在气化或液化过程中，其蒸气成分与溶液成分始终保持相同。既定压力下，发生相变时