食品速冻机械与设备PPT课件

《食品速冻机械与设备PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《食品速冻机械与设备PPT课件（64页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、本章主要内容 第一节 食品冷冻的基本原理 第二节 冷冻机系统构成 第三节 制冷系统的主要设备 第四节 食品冻结装置第1页/共64页 第一节 食品冷冻的基本原理 食品腐败的基本原因是酶和微生物的作用 酶的分解和微生物的繁殖对温度具有较强的敏感性和依赖性，温度降低，酶的活性就大大减弱，微生物的生命活力就受到抑制，繁殖能力大大地降低。利用酶和微生物的这种特性，在食品保存上发展了食品冷冻技术 植物类食品的保藏期较短 动物类产品，贮藏的温度越低，质量保持越久 第2页/共64页第二节 冷冻机系统构成 食品冷冻机械包括制冷机、冷却冻结机和解冻机等 制冷机对冷媒(制冷剂)，如氨或氟利昂等进行压缩，然后经冷凝、

2、膨胀、节流，形成能吸收热量的冷源而冷却食品物料。 冷却冻结机的功用是对食品物料进行快速的降温而使其达到低温冻结。 第3页/共64页一、制冷机的制冷 1、制冷循环原理图 制冷机的“制冷”，是指以人工的制冷方式，其理想的循环是逆卡诺循环过程。人工制冷是利用制冷剂在01 MPR的压力下吸热气化后，其低压低温蒸气回复到液体状态的特性，通过压缩机和冷凝器使制冷剂不断重复上述过程，在蒸发器中蒸发，不断吸热而使食品物料达到冷却的目的。第4页/共64页2、制冷的方式 利用压缩机作功的压缩式制冷； 通过热能为动力，利用溶液的某些特性进行工作循环的吸收式制冷； 利用具有一定压力的蒸气的喷射吸引和扩压实现对工质作功

3、补偿的蒸气喷射制冷； 利用直流电流通过半导体使产生热电效应补偿的热电式制冷。第5页/共64页二、单级压缩制冷循环 在这个制冷系统中，液态制冷液在蒸发器中吸收被冷却物料的热量后，气化成低压低温的蒸气，蒸气被压缩机吸入，压缩成高温高压的蒸气后排入冷凝器，在冷凝器中向水或空气冷却介质放热冷凝为高压液体，再经膨胀阀节流为低温低压的制冷剂，再次进入蒸发器吸热气化，达到循环制冷的目的。 第6页/共64页存在的问题 (1)冷却系数下降； (2)压缩机的排气温度很高，使润滑油变稀，润滑条件变坏，甚至出现润滑油炭化现象，出现过热，使传热性降低； (3)液态制冷剂节流时的损失增加，单位制冷量和单位容积制冷量大为下

4、降。 第7页/共64页三、双级压缩制冷循环 双级压缩制冷循环的压缩过程分两阶段进行 由两台压缩机组成的双机双级系统，也可以由一台压缩机组成的单机双级系统 中间冷却方式决定于制冷剂的种类 双级压缩循环特有的中间压力或温度，则使用计算或采用模拟法来确定 双级压缩制冷循环的优点是可以获得较低的蒸发温度(一40一70)，但缺点是设备投资比单级压缩制冷循环大，操作也复杂。 第8页/共64页第9页/共64页四、叠式制冷循环 复叠式制冷循系统通常由高温部分和低温部分组成，高温部分使用中温制冷剂，低温部分使用低温制冷剂，每一部分都有一个完整的制冷循环。 高温部分制冷剂的蒸发是用来使低温部分制冷剂冷凝，而低温部

5、分系统中的制冷剂在蒸发时吸热制冷。系统中的高温部分和低温部分用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是高温部分的蒸发器，又是低温部分的冷凝器，这样，低温部分制冷剂吸收的热量就可以通过蒸发冷凝器传递给高温部分的制冷剂，而高温部分的制冷再通过其本身系统中的冷凝器将热量释放给水或空气等环境介质。 第10页/共64页 复叠式制冷循的优点是：在相同的蒸发温度时，制冷压缩机的尺寸比双级压缩制冷循环制冷机要小；系统内保持正压，空气不会漏人，运行稳定；高、低压部分可采用不同的制冷形式 。第11页/共64页第三节 制冷系统的主要设备 在制冷系统中，压缩机、冷凝器、膨胀阀(节流阀)和蒸发器是制冷系统中的四大机械部件。 第1

6、2页/共64页一、压缩机 压缩机是制冷系统的主要设备，其功用是吸取蒸发器中的低压低温制冷剂蒸气，将其压缩成高温高压的过热蒸气，推动制冷剂在系统中循环流动，达到制冷的目的。 基本工作原理分为容积型和速度型两大类。 容积型压缩机又可分为两类，一是往复式压缩机，二是回转式压缩机。 第13页/共64页( (一) )立式压缩机 1立式压缩机的工作原理 当活塞向下运动时，装在活塞顶部的吸气阀门被打开，汽缸进行吸气，当活塞走完向下的引程作向上运动时，汽缸内的气状制冷剂被压缩，随着活塞的运动，气体在缸内的容积不断地被缩小，压力随之不断增大，吸气阀在压力的作用下自行关闭，当活塞继续向上运动，汽缸中的气化制冷剂被

7、压缩到大于冷凝压力时，顶开装在样盖(安全板)上的排气阀，制冷剂被排出汽缸，压入高压管路中，完成一次压缩过程，如此反复循环。 第14页/共64页2立式压缩机的主要结构 (1)曲轴箱 (2)汽缸 (3)水套 (4)活塞与气阀 (5)活塞环 (6)吸、排气阀 (7)曲轴连杆机构 (8)润滑装置 第15页/共64页( (二) )卧式压缩机 卧式压缩机一般是双作用的，活塞在其中，当活塞向左运动时，左边汽缸中的制冷剂气体被压缩，压力增大，压力将排气阀打开进行排气，而右边汽缸进行吸气；反之，活塞向右运动，则右边汽缸排气，左边汽缸吸气。 第16页/共64页卧式压缩机的特点 卧式压缩机的优点是制冷量大，转速慢，

8、操作稳定。缺点是压缩机的吸气系数受余隙体积、压缩比、吸排气阀的阻力和泄漏等因素的影响，一般吸气系数小于1。另外，机身亦笨重，占地面积大和因汽缸水平运动，受缸体重量的影响，汽缸单边磨损大。 第17页/共64页( (三) )多缸压缩机 有V式、W式和S式 汽缸数目：2、4、6、8四种 第18页/共64页( (四) )螺杆式制冷压缩机 1螺杆式制冷压缩机的工作原理 螺杆式制冷压缩机为容积式压缩机，其运转过程从吸气过程开始，被吸入的气体在密闭的螺杆齿间容积中经历压缩，最后移至排气口排出。 第19页/共64页2螺杆式制冷压缩机的特点 (1)结构紧凑 (2)容积效率高 (3)使用安全可靠 (4)排气温度低

9、 (5)能量可以无级调节 第20页/共64页3螺杆式制冷压缩机的基本结构 主要组成的部件有：螺杆(转子)、机体(中部的汽缸体和两端的吸、排气端座等)、轴承与轴封、平衡活塞和能量调节装置等 压缩机的可变工作容积由螺杆、汽缸体和吸、排气端座构成 第21页/共64页4制冷剂、载冷剂、润滑油 (1)制冷剂 ：无机化合物制冷剂 、氟利昂类制冷剂 、制冷剂的研究进展 (2)载冷剂 ：水 、盐水 (3)润滑油 第22页/共64页二、冷凝器 冷凝器是蒸气压缩机制冷系统中的主要设备之一，作用是将压缩机排出的高温制冷剂蒸气冷凝成为冷凝压力的饱和液体。在冷凝器里，制冷剂蒸气把热量传给周围介质，如水或空气，因此，冷凝

10、器实际上是一个热交换设备。 制冷剂在冷凝器放出的热量包括三个部分：蒸发器里的液体制冷剂沸腾时吸收的热量；制冷剂蒸气在压缩机内被压缩而消耗的机械功转化的能量；制冷剂蒸气从蒸发器到压缩机的低压管路(回汽管)中流通时，从周围介质所吸收的热量。 第23页/共64页( (一) )立式冷凝器 第24页/共64页( (二) )卧式冷凝器 第25页/共64页( (三) )淋水式冷凝器 第26页/共64页三、膨胀阀 膨胀阀又称节流阀，其作用是把来自冷凝器的高压制冷剂液节流降压和调节流量，使具有冷凝压力的制冷剂液体压力降至所要求的蒸发压力，在降压的同时，制冷剂液体因沸腾蒸发而吸热，使其本身的温度降低到需要的低温，

11、然后把低压低温的制冷液体按需要的流量送入蒸发器中。 膨胀阀的形式较多，但其基本原理为迫使高压液态制冷剂通过一个适应系统流量的小孔而产生压力降，使其一部分液体气化为蒸气，并从其本身吸取气化潜热而膨胀，膨胀后的气化混合流体变为低压低温状态。第27页/共64页( (一) )手动膨胀阀 第28页/共64页( (二) )热力膨胀阀 第29页/共64页四、蒸发器 蒸发器的作用是通过热交换，把被冷却介质的热量传递给制冷剂 (1)冷却盐水或水等载冷剂的蒸发器，如立式蒸发器、卧式蒸发器、螺旋管式蒸发器等。 (2)冷却空气的蒸发器，如装在冷库的自然对流冷却排管，强制循环冷却空气的冷风机等。 (3)冻结设备蒸发器，

12、如接触式冷却平板冻结器等。 第30页/共64页( (一) )立管式蒸发器 蒸发器由水箱及多组蒸发器组成，蒸发器的水箱周边及底部装设绝热层，以保持箱内的温度。箱内装有搅拌器，使盐水以一定的流速运动，箱体内还设有溢流口及排空阀等附属装置。 第31页/共64页 工作时，制冷剂液体从几乎伸至下总管处的中间管进入，这种结构形式，使制冷剂进入蒸发器后自下总管通过直立细管流至上总管，再沿直立细管返回下总管，这样，制冷剂很快地充满蒸发器并在循环过程中产生强烈的沸腾，沸腾时产生的蒸气上升到上总管，经液体分离后排出，而被分离出的液滴则再次返回下总管进行再一次的循环。蒸发器的润滑油则沉积在集油器中，定期放出。 第3

13、2页/共64页( (二) )螺旋管式蒸发器 螺旋管式蒸发器是在立管式蒸发器的基础上进行改进的。其整体结构与立管式蒸发器相似，区别在于螺旋管式蒸发器在上下总管之问焊接的是两排螺旋管取代立管，这样，传热面积增加，尺寸减小，消耗的钢材就少，其传热的指标与立管式蒸发器接近。 第33页/共64页( (三) )卧式蒸发器 第34页/共64页五、制冷机的附属设备 在制冷循环系统中，制冷剂既要经过气态与液态不断循环的过程，又要经历压力、速度、密度和温度等物理参数的变化，因此，会在系统中出现一些诸如压缩机排出的制冷剂气体中会带出一些润滑油，在系统中会渗入一些空气等问题。为了完善制冷系统的工作条件，通常会在系统中

14、加设一些部件，统称为附属设备。附属的部件一般随制冷系统要求的不同而不同，如要求自动化程度高的制冷系统，其附属设备则会增多。 第35页/共64页（一) )贮液器 主体是由钢板卷焊而成的圆柱体，两端有封头。在贮液器上设置了制冷剂进出口、均压管、安全阀、放空阀、放油阀和液位指示器等。 第36页/共64页( (二) )氨液分离器 氨液分离器在制冷机供液系统中用以分离自蒸发器进入氨压缩机氨气中的氨液，以防压缩机的湿行程；对从贮液器进入的高压氨液经过节流阀节流降压产生的闪发气体，可以在氨液分离器中分离出来，避免闪发气体进入蒸发器中，以充分发挥蒸发器的换热作用；向蒸发器均匀供液。 第37页/共64页 氨液分

15、离器的工作过程 可以描述为：蒸发器中氨液沸腾产生的大量气体，在压缩机吸力的作用下，氨蒸气以812 ms的高速在蒸发管内运动，致使一些未蒸发的氨液微滴随氨蒸气带出。由于在这个过程中，连接了氨液分离器，当带有氨液微滴的蒸气进入分离器后，截面突然扩大，根据流体力学的原理，氨蒸气的流速与扩大的倍数相应地降低，流向改变，从而使密度较大的氨液微滴从氨蒸气中分离出来，并沉降到分离器的底部，被氨压缩机吸回，而分离后的氨蒸气送到蒸发器蒸发。 第38页/共64页( (三) )空气分离器 1四套管卧式空气分离器 第39页/共64页 2二套管立式空气分离器 3二套管卧式空气分离器 第40页/共64页 六、中间冷却器

16、外形为一个立式带盘管的钢制壳体，上下端由封头焊接而成，冷却器外包绝热层，在冷却器的上端，一直管自封头伸入冷却器内，一直伸至在正常氨液面下150200处。其作用是保证低压排气能充分被洗涤冷却。进气口下端周围开口并焊有底板，作用是避免进入的气体直接冲击冷却器的底部，将润滑油冲起。冷却器的上部设置了两块多孔伞形挡板，作用是将氨蒸气中的液滴分离出来。进气管液面以上的管壁上开有一个压力平衡孔，作用是避免停机时氨液进入氨气管道。冷却器的下部设有一组盘管，作用是使氨液获得过冷。冷却器还装置了液面指示器、压力表和安全阀等观察和安全设施。中间冷却器工作过程为：氨气由直管进入液面以下，经过氨液的洗涤而迅速地被冷却

17、，氨气上升被送入高压级，在上升的过程中，带有液滴的氨气在上升的过程中通过冷却器上部的带孔伞形挡板时，蒸气中的液滴被分离。同时，氨液吸收了低压排气的热量而蒸发。 第41页/共64页七、水冷却装置 制冷设备冷却装置中，常采用循环冷却水系统对制冷系统进行冷却，以保证制冷系统的冷凝温度不超过压缩机的允许工作条件。在循环冷却水系统中，用来降低循环水温度的冷却装置很多，如自然通风冷却塔和机械通风冷却塔等通用设备。 第42页/共64页第四节 食品冻结装置 根据冻结装置的结构特征和热交换方式，冻结装置通常分为以下几种类型：隧道式冻结装置、螺旋式冻结装置、接触式冻结装置、流化式冻结装置。 第43页/共64页 一

18、、隧道式冻结装置 隧道式冻结装置是一种冷空气在隧道中循环，食品在通过隧道时被不断地冻结的连续冻结装置。该装置根据食品通过的方式，分为吊篮式连续冻结装置和推盘式连续冻结装置。 第44页/共64页( (一) )吊篮式连续冻结装置 家禽经宰杀并凉干后，用塑料袋包装，再装入吊篮中，每只吊篮分若干格，每格放家禽若干只，然后吊篮上链，由冻结间的进料口上的输送链输送到冻结间内冻结。冻结过程采用喷淋乙醇溶液和吹风相结合的降温方法。 由于采用机械化传送和连续冻结，不仅减轻了操作人员的劳动强度，提高了生产效率，而且由于冻结速度、冻品各部位降温速度均匀，因而冻体冰结晶细小，色泽好，商品质量高。但该装置为冷风循环式，

19、风机的动力消耗高，经济指标较差。 第45页/共64页( (二) )推盘式连续冻结装置 食品装入货盘后，在隧道入口由液压推盘机构推入隧道，推盘机构是由液压驱动的往复机构，在这个机构中，每个货盘的盘底焊有两条扁钢，承放在滑轨上，在液压的作用下，推头顶住货盘底部的扁钢，将货盘向前推进，当推头后退复位时，货盘后端的扁钢将推头压下，滑过后端的扁钢，推头复位，恢复推进状态。推盘机构每次推入两只货盘，货盘到达第一轨道的末端，被提升装置提升到第二层，如此反复经过三层，货盘在平面移动和垂直提升的过程中，被冷风机强烈吹风冷却，冻品在间歇式的传送过程中被冻结，最后在隧道口推出。 第46页/共64页二、螺旋式冻结装置

20、 第47页/共64页三、间接接触式冻结装置 间接接触式冻结装置的特点是被冻的食品与冻结装置中蒸发器(或冷却器)的壁面直接接触，主要以传导的方式进行热交换。设备紧凑，消耗的金属材料少，占地面积小，安装方便，投产快。但这类设备一般都耗冷量大，这一缺点使广泛应用受到限制。 第48页/共64页( (一) )平板式冻结装置 平板式冻结装置的主要构件是一组作为蒸发器的空心平板，平板与制冷剂管道接通，被冻的食品压在两相邻的平板间，由于食品与平板间接触密实，故其传热系数高。 平板式冻结装置适于冻结肉类、水产品以及耐压的小包装食品。其特点是：对厚度小于50mm的食品，冻结快，干耗小，冻品质量高；在相同的冻结温度

21、下，它的蒸发温度可比冷风机式冻结装置的蒸发温度提高58，而且不用配风机，故电耗可减少3050；可在常温条件下操作；占地面积小，投产快。其缺点是不能冻结大块食品和不能加压，使食品应用范围有一定的限制。尽管蒸发温度高，可减少动力消耗，但因属间歇操作，进料、卸料要一定时间，因而此间的冷损耗大。 第49页/共64页1 1卧式平板冻结装置 第50页/共64页第51页/共64页2 2立式平板冻结装置 第52页/共64页3 3冻结平板的结构 (1)异管拼装平板 (2)焊接平板 (3)矩形无缝管焊接平板 第53页/共64页4 4平板冻结装置的特点 (1)占地面积少，节省建设资金 (2)在相同的冻结温度下，蒸发

22、温度比隧道式吹风冻结装置提高58。电耗减少3050；对厚度5mm以下的食品物料，冻结速度快，干耗少。 (3)对于冻结5mm以下的食品物料，速度快，干耗少，质量好，但对于冻结5mm以上的食品物料难以适应。因此，在冻结食品物料的操作上，有较高的要求。 (4)在操作上，对物料盛盘有要求，物料盛盘必须与平板接触良好，接触不好，传热系数就下降，若食物与平板接触不良，只有单面接受冻结时，其冻结时问为双面接触的34倍。 第54页/共64页( (二) )回转式冻结装置 其主要部件为一用不锈钢制成的回转筒回转筒的外表面为冷表面，载冷剂由空心轴的一头输入，从另一头输出，待冻食品分散投下送入回转筒的冷表面，由于回转

23、筒外表面温度很低，食品物料投下后与其接触时被粘在上面，同时，进料输送带再给予物料施加一定的压力，物料紧贴回转筒进行传热，回转筒旋转一周，完成物料的冻结，由刮刀刮下到输送带上，由传送带输送到预定位置。 第55页/共64页( (三) )钢带式冻结装置 同平板式、回转式相比，带式冻结器构造简单，操作方便；改变带长和带速，可大幅度地调节产量。该装置适于冻结鱼片、调味汁、酱汁和某些糖果产品等。 第56页/共64页四、流化式冻结装置 流化式冻结装置具有冷冻速度快、产品质量好和易于实现机械化连续生产等优点 流化冻结的最大特点是以流态方法减少食品物料在冷冻操作时出现的粘结，可以提高物料冻结时的传热面积。用流态

24、化的方法冻结食品，由于食品物料被高速冷气流所包围，提高了传热的换热强度，传热的有效面积比正常的冻结状态提高3512倍，强化了食品的冻结，缩短了冻结时间。 广泛地适用于颗粒状、片状、球状、块状等形状的食品物料的冻结，特别适用于果蔬类单体食品的冻结。 第57页/共64页( (一) )斜槽式流化冻结装置 结构简单，冻结速度快，降温均匀，产品质量好 第58页/共64页( (二) )一段带式流化冻结装置 待冻结物料在冷冻机外，首先在脱水振动器的振动下除去表面的水分，然后通过输送带进入冷冻机的流化区(松散区)，食品物料在高速的冷气流的作用下，流态化地悬浮在冷气流中进行热交换，待到表面被冻结后，一面进行最少化的流化，一面用经均料棒搅动均匀物料，使物料进一步降温冻结，冻结后的物料从出料口排出。 第59页/共64页( (三) )两段带式流化冻结装置 第一段采取较高的气流速度，使食品物料在这一段中，表面很快形成硬壳，目的是可以防止物料问的粘结，物料在第二段的输送带中完成冻结过程。 第60页/共64页( (四) )振动床式流化冻结装置 第61页/共64页五、直接接触式冻结装置 (一)液氮冻结装置 (1)冻品质量高 (2)冻结食品的干耗小 第62页/共64页( (二) )二氧化碳冻结装置 第63页/共64页感谢您的观看！第64页/共64页