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《液氮冻结装置中液氮耗量与冷冻能力的分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第20卷第5期低温与特气Vol.20,No.52002年10月LowTemperatureandSpecialtyGasesOct.,2002¹液氮冻结装置中液氮耗量与冷冻能力的分析郭旭峰,陶乐仁,华泽钊,王国栋(上海理工大学低温与冷冻技术研究所,上海200093)摘要:建立了焓法数学模型,利用数值计算方法计算了模拟对象黄瓜片冻结前后的能量变化量和冻结时间,分析了三种不同装置五种冻结条件下的液氮冷量利用量、液氮耗量、冷冻能力以及冻前预冷的影响作用,提出了更合理的装置使用方案和经济性措施。关键词:焓法模型
2、;食品冷冻;液氮耗量;冷冻能力中图分类号:TS205.7文献标识码:A文章编号:1007-7804(2002)05-0008-04AnalysisofLN2(LiquidNitrogen)ConsumptionandFreezingCapacityonLN2FreezerGUOXu-feng,TAOLe-ren,HUAZe-zhao,WANGGuo-dong(InstituteofCryogenicsandFreezingTechnology,UniversityofShanghaiforScience
3、andTechnology,Shanghai,200093)Abstract:TheheattransferprocessduringLN2freezingwasmodeledusingtheenthalpymethod.Thedifferenceofenthalpyandfreezingtimeofcucumberduringfreezingwerecalculatedwithnumericalsimulation.TheLN2utiliza-tion,LN2consumption,freezingc
4、apacityandtheeffectsofprecoolingwereanalysedunderdifferentequipmentsandfreezingconditions,andsomeeconomicalmeasureswerepointedout.Keywords:enthalpymethod;foodfreezing;LN2consumption;freezingcapacity1引言液氮速冻一直被认为是食品的最佳冷冻方法之一,完善冷冻工艺,改进冻结装置设计,最终将其液氮速冻(Liquid
5、NitrogenQuickFreezing)早推广应用也是许多学者、工程师多年来的追求。本已被食品加工企业所采用,基于该项技术的装置研文利用数值计算方法来计算食品冻结前后的能量变制和实验尝试也从未间断过[1～4]。液氮冻结装置大化,对不同装置不同冻结条件下的液氮冷量利用量、液氮消耗、冷冻能力以及冻前预冷的影响作用进行致有浸渍式、喷淋式和冷风循环式三种,几乎适用于冻结一切体积小的食品。其特点主要是:1.液氮理论剖析,并提出更合理的装置使用方案和利于提可与形状不规则的食品的所有部分密切接触,使传高经济性的有
6、效措施。热阻力降低到最小极限;2.液氮无毒且对食品成分呈惰性,极大程度地降低氧化变化;3.极快的冻结2数学模型速度使食品内的冰结晶细小而均匀,解冻后食品质量高;4.冻结食品的干耗小,为0.6%～1%,而一2.1焓法模型般冻结装置干耗率在3%～6%;5.占地面积小,初食品冷冻过程是一个伴有相变的热传导过程,[5]投资低,装置效率高。但目前液氮高昂的成本和较为便于分析冻品的能量变化,本文采用焓法模型。焓大的消耗量(一般每kg冻品的液氮消耗量约为0.9法模型将焓和温度一起作为待求函数,先将求解温～2.0kg)
7、等问题仍然影响着液氮速冻技术的推广。度分布的热传导方程转变为求解焓分布的方程式,¹收稿日期:2002-07-15基金项目:上海市科技兴农重点攻关资助项目(农科攻字(2001)第2-3号);上海市教委重点学科资助项目第5期郭旭峰,等:液氮冻结装置中液氮耗量与冷冻能力的分析9然后通过差分计算获得焓分布、温度场,包括冻结结条件下冻结终了时的内部焓分布曲线,对应的冻时间。一维非稳态无内热源热传导方程为:结条件见表2。5H(T)15m5T从图1、2中可见,尽管冻品中心的初温和终温Q(T)=m[K(T)r](1)5
8、tr5r5r相同,但在冻结终了时,不同装置不同冻结条件下(大平板状m=0,长圆柱状m=1,球状m=冻品的内部焓分布曲线差异较大,尤其是在不同的2)冻结装置上。这说明在某些液氮快速冻结装置上将初值条件:单体视作一个等温的均匀体或者用中心点的能量变T=T0(t=0)(2)化来衡量整体的能量消耗等处理方法都将给研究和边界条件:实践带来较大的误差(以黄瓜片为例,浸渍式的误5T15HAA(Ta-Ts)=K(T)A[]+QV[]差为20%,喷淋式的误差
