冰淇淋机设计计算方法探讨

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1、1991年第6期表牧与食品机械冰淇淋机设计计算方法探讨上海市供销合作总社科研所曹春芷摘要；本文阐述了冰濑淋机设计中，机械、制冷、冰淇淋物性三者间相关的机理和设计计算方法，同时介绍了笔者推导计算和测试验证的各有关计算参数叙词乳品加工设备制冷机计算方法从8O年代起，在国外先进技术影响下，独立设计，尚无系统资料，尤其许多重要的我国出现了多种结构性能先进的连续式及间计算参数，及结构要素的设计要求均是空白。歇式工业性生产用冰淇淋机，商业性边产边觋将多年来研究、测试验证所得的部分体会售的软冰淇淋机，更是由零起步，品种、数及掌握的数据，作些

2、初步介绍，供设计者参量均得到迅速发展。但目前这些新型的冰淇考。冰淇淋机作为一种制冷机械，在设计计淋机，尚属于测绘仿制，或引进组装。若全算中与其他制冷机械有其共同点，也有其特7．设计变量自身的限制根据设计变量不得为负的原则，于是得：g¨。(X)=一．

3、：I1)一)+去(x)]∑,-I志式中——惩罚因子，取“)一1，0．1，O．01，⋯⋯计算无约束的惩罚函数(，r“)的方法很多，采用单纯形法直接计算较为简单，晟后可求得计算结果：函数的最佳点x。需要指出所得到的最佳点x是一组连续量，但是设计变量、及是正整数值，因此还要对所求得的最佳点X‘实行圆整化．最后得到的极佳点才是设计所要求的值。参考文献l程凄敏等．童品加工机械．中国古品出版社一1988．2陈育仪．工程机槭优化设计．中国铁道出版社．1987．3陈育倥．辊印饼干成型机结构的优化设计·包装与食品机槭·1989，№2·农牧与食品

4、机械1991年第6期殊点国家专业标准，软冰淇淋取=7℃，硬冰淇其制冷循环的热力计算，与一般制冷机淋取=℃。软冰淇淋之所以取7℃，因国械基本相同；其特殊点主要有冰淇淋机耗冷际上连续式软冰淇淋机使用时，为了卫生要量计算，蒸发器设计计算和冷冻搅拌装置的求，均配有一台巴瓦灭菌兼冷却的两用机，其设计计算等。进入冰淇淋机前的料温都冷到4～7℃(下同)。一、冰淇淋机的耗冷量计算混合料开始凝冻的温度，由于配方不耗冷量主要由下列部分组成：同，其凝冻点也略有不同。由测试得的曲线Q。一(Q+++)A(见图1)可知，不同配方混合料由液相转变式中口I—

5、—冰淇淋产品的耗冷量，w口I——冷冻搅拌缸围护层的散冷损失量，w——搅拌器的热功当量，w——操作耗冷量，w——制冷装置与管道冷损失附加系数1．冰淇擀产品的耗冷量口(w)QI=口I．L+口I．2+0L．3圉1不同配方的辣淇淋的凝冻曲线式中．——冰淇淋混合料由进入冰淇淋机的初温，降至凝冻点到各组分结晶及凝结，一般在一2～一3℃间，时的耗冷量，w含糖量高的，或有可可粉、咖啡等加添剂的，口】．——冰淇淋潜热耗冷量，w其结晶点偏低由曲线还可知，一旦结晶开口I．s——冰淇淋由凝冻温度降到出始，冻结速度即加快，整个冻结过程一般在料温度b的耗

6、冷量，w10～25s完成计算中考虑普遍情况取￡一(1)冰淇淋混合料由进入冰淇淋机的初一2．7℃温，降至凝冻点时的耗冷量口-．-(w)(2)冰淇淋潜热耗冷量口．(w)口I．J—GCl(一)口L2一／3600式中0——混合料数量，kg／h式中——冰淇淋的潜热，一般=C——混合料凝冻前的比热，k3／(I【g2l7．7kJ·K)(3)冰淇淋由凝冻温度降到冰淇淋出料^、——凝冻前及凝冻时温度，℃温度s时的耗冷量口(w)严格说，软售冰淇淋与工业生产的硬冰口1．3一(f2-ta)淇淋，由于配方不同，尤其因含脂肪量不同、式中Cz——由开始凝冻

7、的温度至出料温度其比热也不同，对一般低脂食品，冻结点以间的平均温度相应的比热，一上比热基本是恒量；但冰淇淋混合料中因含般一1．88kJ／(kg·K)较多乳脂肪碍l脂肪随温度下降而逐渐凝固，s——冰淇淋的出料温度，b一一7U有相变热效应，故对比热有所影响，为了计2．冰淇淋冷冻搅拌装置围护结构耗冷量算方便起见，取一3．27～3．4kJ／(kg·K)，主要包括以下三部分：通过冷冻缸外绝软冰淇淋取高值，硬冰淇淋取低值缘隔热层耗冷量口；通过出料前端盖耗冷混合料进料温度f，根据Z'BX99002-86量通过搅拌器传动轴冷桥耗冷量一1991

8、年第6期农牧与食品机械有预冷贮料槽的，还应计算预冷贮料槽附加系数A外围护层耗冷量．·及通过贮料槽上盖的耗对于冰淇淋机这种小型机械，A取冷量⋯t．05。由于这类机械属连续性生产，进出料温二、泳淇淋冷冻缸蒸发器设计度要求恒定，故计算可用稳定传热公式计算中的有关参数0：F·K·出式