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冷却间是对食品进行冷加工的房间。其特点是食品热负荷较大,既要迅速降温,又不能降得过低,使食品产生冻害。
肉类冷却间(1)一般要求
肉类汁液冰点为-6~-1.2℃。宰杀后的肉胴体温度为35℃左右进入冷却间,设计库温为0~-2℃,在冷却间内把肉温降至4℃.冷间内肉间空气流速为1~2m/s,空气循环次数50~60次/h,冷却时间10~20h。
国外流行两段法对肉类进行快速冷却,前后两阶段分别采用不同的温度和风速。第一阶段,温度为-10~-12℃,约冷却3~4h,使肉体表面形成一层冰壳,既减少了干耗,又加快了冷却过程(冰的热导率是水的4倍)。第二阶段,库温为-1℃左右,经过10~15h,使表面温度逐渐升高而内部温度逐渐降低,使肉体温度平衡,直到中心温度达到4℃为止。采用该方法冷却的肉,色、香、味、嫩度俱佳,既缩短了冷却时间,又可减少40%~50%的干耗。
(2)冷却间布置
肉类冷却间多采用落地式冷风机,无风道短风管,大口径圆形喷口集中送风,利用空气射流,强制空气循环。
对于纵向吹风冷却间的布置,冷风机设在库房的一端,四周距墙、柱不小于400mm,风在长方向循环,射速不宜大于20m。常设计成长12~18m、宽6m、高4.5~5m。室内设65mm×12mm扁钢制的吊轨,轨道不宜超过5条,水盘架空在地面上,不可直接座在地面上,以利排水和检修。
喷风口设计时,可参照以下经验数据:喷口直径为200~300mm,渐缩角不大于30°。喷口长径比取决于冷间的长度,冷间长度≤12m时,长径比为3:2;长12~15m时,比为4:3;长15~20m时,比为1:1。喷口处气流采用20~25m/s,喷嘴射程为风口直径的60~100倍,射程以不超过20m为宜,喷口阻力系数0.39~0.97.当有两个或以上喷风口时,应设风量调节装置。
上述送风方式,射流在喷射过程中速度递减很快,但因简单易行而被广泛采用。
2.冷藏间冷却
将需冷却食品放在冷却物冷藏间内冷却,这种冷却以冷藏为目的,库内制冷能力小,冷却速度慢。但操作简单,冷却与冷藏同时进行。鲜蛋、苹果、梨等产品可采用冷藏间冷却,易腐和成分变化快的水果、蔬菜不适合采用冷藏间冷却。
3.真空冷却(减压冷却)
真空冷却就是利用了水在真空压力下吸收汽化潜热的原理,对被冷却食品进行冷却降温的。为了利用该原理进行真空冷却,必须设置真空槽及相应的设施。
真空冷却主要用于叶菜类的冷却。蔬菜经挑选后装入打孔的塑料箱内,推入真空槽,关闭槽门,开启真空泵和制冷机。当压力降至0.66KPa时,水在1℃沸腾,需吸收2496KJ/㎏的热量,使蔬菜本身的温度迅速下降到1℃。由于冷却速度快,20~30min后,食品中水分汽化量仅2%~4%,不会影响蔬菜的新鲜饱满程度及外观。
系统中冷冻机不是用于直接冷却蔬菜的,而是为了保持槽内真空度而用于冷凝水蒸气的(当压力为0.61KPa、温度为0℃时,体积增大近21万倍,用真空泵抽耗电多,效果差)。真空冷却的特点是:速度快、冷却均匀、品质高、保鲜期长、损耗小、干净卫生、操作方便;但被投资大、运行费用高,冷却品种有限,一般只适用于白菜、甘蓝、菠菜、韭菜、菜花、生菜等叶菜类食品。
4.差压式冷却间
差压式冷却是近几年国外开发的新技术。其原理是:将食品放在出风口两侧,铺上盖布,使高、低压端形成2~4KPa的压力差,利用这个压差让-5~10℃的冷风以0.3~0.5m/s的速度通过箱体上开设的通风孔,顺利地在箱体内流动,用次冷风进行冷却。
差压式冷却一般需4~6h,视食品种类而异。最大冷却能力为货物占地面积70㎡,大于该值时,可对贮藏空间分隔,在每个小空间设出风口。
将强制通风冷却方式的库房改建为差压式冷却方式。冷风机吹出的冷风,经由导风板、盖布,贴附着吹到房间另一端,进入入口空间,流经箱体上的开孔冷却食品,再经出口空间返回冷风机,如此循环。
差压冷却的特点是:能耗小、速度快、冷却均匀、冷却品种多,易于由强制通风冷却改建;食品干耗较大,箱子堆放麻烦(通风孔要对齐),冷库利用率低。
冻结间是对食品进行冻结加工的冷间。冻结间应该具有的功能是:使食品在其中迅速降温至冰点以下,将食品所含水分部分或全部转换成冰。为满足功能要求,冻结间内的设置温度要足够低,并配有合适的风速使空气循环流动,以加快冻结速度,缩短冻结时间。同时,冻结间内的温度场、风速场应尽可能均匀,使不同货位的食品在相近的时间内完成冻结过程,以提高冻品质量。此外,冻结间内的设备应力求简单,使用方便,利于维修,有时应考虑用于多品种的冻结。合理布置冷却设备,提高冷间的利用率,在可能的情况下,应采用机械化的装卸搬运手段,以缩短操作时间,减轻劳动强度。
搁架排管冻结间搁架排管冻结间以搁架排管作为冷却设备兼货架,它适用于每昼夜冻结量小于5t的冷库。分割肉、猪副产品、家禽及水产品一般是装在盘内直接放于搁架排管上冻结。为了减少排管的磨损,可以在管架上铺0.6mm厚镀锌钢板。
搁架排管用D38或D57无缝钢管制作,也可采用40mm×3mm矩形无缝钢管。排管管子的水平间距为100~120mm,每层的垂直间距视冻结食品的高度而定,一般为220~400mm,最低一层排管离地坪以不小于400mm为宜。管架的层数应考虑装卸操作方便,载货最上层的排管高度不宜大于1800~2000mm,在载货管架之上可以布置冷却排管。管架的宽度根据冻盘数量和操作方式而定,当单面操作时,其宽度常为800~1000mm,如为两面操作,则以1200~1500mm为宜。这种冻结间的操作走道应能单向通行手推车,其净宽不小于1000mm;对于冻结量大于5t/次的冻结间,应考虑手推车空车、重车行走的路线,以提高装卸效率。
搁架排管冻结间内若增设通风机吹风时,其风量可按每冷冻1t食品配风10000m³/h计算,此时搁架排管的换热效率增大,冻结速度加快。
吹风式搁架排管根据气流组织状况分顺流式、混流式和直角式。
(1)顺流吹风式搁架排管冻结间,搁架排管端头处装一台或两台轴流式风机,中部处水平方向有挡风板,将搁架排管隔开,分成上下两路顺流吹风道,通风机与排管用风道连接,搁架排管两侧端部槽钢支架设有导风板数片,搁架顶部用塑料顶罩罩住。
(2)混流吹风式搁架排管冻结间,轴流式风机设置在两组搁架排管之间过道的上方,使风向上(下)吹送,食品处于冷风回流区。该方式风速小,冷风分布不均匀,气流成混流状态。
(3)直角吹风式搁架排管冻结间,风机装在中央走道上方,风朝墙侧吹,遇墙后沿挡风板下吹,侧面导风板开孔,气流垂直吹过排管,回风沿对面强回到风机。气流组织合理,冷风分布均匀,冻结速度快,时间一致使用于较大冻结能力的场合。
搁架排管采用人工扫霜,并定期进行热氨溶霜以排除管内积油。
搁架排管冻结间的优点是冻结可靠,设备容易制作,它的结构和操作比较简单,又不必经常维修,用电较省,管架的货物装载量大,且不受食品的形状和尺寸的限制,对大型或形状不规则的食品,可直接放在薄钢板上冻结(如金枪鱼)。它的缺点是管架的液柱作用较大,不能连续进行生产,进出货搬运强度大、工作条件差,尤其是无吹风的搁架排管冻结间内空气与冻结食品之间换热不良,故冻结速度慢,冻品的质量也较差。
2.冷风机冻结间
按照气流方向、吹风部位和冷风机形式可分为:
(1)纵向吹风冻结间,这类白条肉冻结间多设于冻结量较小的分配性冷库内。在冻结间的一端设置落地式冷风机,在吊轨上面铺设吊顶,吊顶与平顶之间形成供空气流通的风道(通风间层),空气顺着冻结间长度方向循环吹送。吊顶在冻结间的端头留送风间隙,空气沿吊顶吹到房间的另一端,然后下吹,回流过程与食品换热。这种形式的空气流通距离长,食品冻结不均匀,故要求冻结间不能太长,一般为12~18m。由于后腿是肉胴体最厚的部位,冻结过程中所需的时间最长,为了使同一批肉胴体的冻结速度尽可能均匀,应使冷风机吹出的低温气流垂直吹向白条肉的后腿。为此,可正对白条肉后腿的上方开送风条缝。一般是在吊顶上沿着平行于吊轨的方向开缝,冷风即从条缝中吹出。送风条缝的宽度一般为30~50mm,靠近冷风机则要大些,为60~70mm。冷风机距墙面或柱边不小于400mm,库内风速为1~2m/s。
冻结装置是专用于冻结产品的设备,常用于冻结食品,称为食品冻结装置。近些年来,随着冷冻食品消费量的迅速增长,花色品种逐渐增多,很多国家已从庞大的库房式冻结间演变为使用各种新型的、快速连续冻结装置,并由此推动了食品冷冻工艺的巨大变革。我国也先后引进了一些冻结装置,并开始了对冻结装置的研制,现已能生产多种类型的产品。这些冻结装置在鱼、虾、家禽、分割肉、蔬菜等各类食品的冷加工方面取得了较好的技术经济效果,几十年来以冻结间作为冻结食品唯一手段的落后状况已告结束。
冻结装置与普通冻结间相比有以下特点:
它是食品冷冻加工生产线中的一种设备,不像冻结间那样是冷库的一个组成部分。2.冻结时间短,生产效率高,干耗少,产品质量好。
3.结构紧凑,在厂区平面布置比较灵活,能有效地利用场地。
4.可以布置在一般厂房内,工人能在常温下操作维修,改善了劳动条件。
5.安装方便。
6.便于实现生产过程的连续化和自动化,节省了劳动力等。
下面介绍几种冻结装置的结构、性能及选用相关知识。
钢带连续式冻结装置是由不锈钢薄钢带、传动轮(主、从动轮)、调速装置、冷风机、隔热外壳等组成。
该冻结装置具有热交换效果好、冻结速度快、半接触、半送风传热的特点。被冻食品放在传送钢带上,在-35℃左右的空气温度下进行连续冻结,冷风可与被冻食品平行或垂直流动(平行吹风效果更好)。适用于水产品、调理食品、肉食制品等的单体冻结。冻结时间随冻品的种类、厚度不同而异,一般在8~40min。
2.螺旋冻结装置
螺旋冻结装置也是一种连续式冻结装置,主要部件由转筒、不锈钢带、网带清洗器、变频调速装置、冷风机、隔热外壳等组成。传送带是沿圆周方向作螺旋式旋转运动,不是水平式,避免了水平方向传动占地面积大的缺点。螺旋冻结装置传送带的一侧紧靠在转筒上,靠摩擦力和转筒的传送动力随转筒一齐运动。忘带的速度由变频调速装置进行无级调速,冻结时间在20~90min范围内可调,故可适应各种冻品的要求,从食品原料到各种调理食品都可冻结冻结能力在500~5000㎏/h,发展前途很大。
3.流态化冻结装置
被冻食品在开孔率较小的网带或多孔槽板上,高速冷空气自下而上流过网带或槽板将被冻食品吹起,呈悬浮状态,使固态被冻食品具有类似于流体的某些表现特征。在这样的条件下进行冻结,称为流态化冻结。
(1)流态化冻结的主要优点
①热交换效果好,冻结速度快时间短。
②冻品脱水损失少、质量高。
③可实现单体快速冻结(IQF)。
④可进行连续化生产,劳动强度低。
流态化冻结主要适用于颗粒状、条片状食品的冻结。
(2)流态化冻结装置
流态化冻结装置有多种形式,其中以带式流态化冻结装置使用最广泛。现在都采用两段式结构,即将被冻物料分成两区段进行冻结。第一区段为表层冻结,将被冻物料进行快速冷却,使表层温度很快达到冻结点冻结,使颗粒间或颗粒与传送网带间成离散状态,彼此互不粘结;第二区段为深温冻结,冻结至热中心温度为-15~-18℃。
这种装置的传送带可采用变频调速装置,进行无级调速。蒸发器可由铝合金管与铝翅片组成,变片距结构,风机多为轴流式风机,风压较大,一般在490Pa以上。
4.液氮喷淋冻结装置
液氮喷淋冻结装置是一种高效、快速、低温速冻装置。它由三个区段组成,即预冷段、液氮喷淋段和冻结均衡段。
被冻食品在不锈钢带上与氮气呈逆向流动,在预冷段内,进行预冷及表层冻结,然后进入液氮喷淋段,喷出的液氮在-196℃下蒸发吸收被冻食品的热量,使食品快速冻结,最后在冻结均衡段内冻结到热中心温度-18℃。
该冻结装置的主要特点是:
(1)冻结速度快,比平板冻结装置快5~6倍。冻品脱水损失很少,冻品质量高。
(2)冻结设备简单,不需制冷压缩机等设备。
(3)操作方便,维修保养费用低。
(4)冻结装置功率消耗很少。
(5)冻结成本高,约比一般空气鼓风冻结装置大4倍左右。主要是液氮的成本较贵。
(6)液氮不能回收,消耗量大,一般每千克冻品的液氮消耗量约为0.9~2.0㎏。
5.气流上、下冲击式冻结装置
气流上、下冲击式冻结装置由冷风机吹出的高速冷空气分别进入上、下两个静压箱。在静压箱内,气流速度降低,由动压转变为静压,并在出口处装有许多喷嘴,气流经喷嘴后产生30m/s左右的高速气流,垂直吹向不锈钢网带上的被冻食品,使其表层很快冷却。被冻食品的上部和下部都能均匀降温,达到快速冻结。
除上述冻结装置外,还有平板冻结装置、隧道冻结装置、液体二氧化碳喷淋冻结装置等多种,可根据实际情况选用。
选用冻结装置应考虑以下四方面要求:
(1)可靠性
冻结装置是生产线上最关键的设备,一般连续生产线上只有一套冻结装置,故它的可靠性是非常重要的。应能在长时间内连续、安全地工作,材料要能长期经受恶劣环境条件而不会损坏。
(2)卫生要求
冻结装置的清洁、卫生,与工作可靠性同样重要。与食品接触的部件要用耐腐蚀、对食品安全的材料。要有手动或自动化的清洗系统,这对冻结熟食品或半熟食品尤为重要。
(3)冻品质量
冻品质量与冻结速度关系密切,应按照被冻食品的要求选择快速、中速或慢速冻结设备。
(4)经济性
冻结装置是生产线上投资最大的设备之一,但冻结电耗仅占总费用的3%~5%,包装费用有时比冻结费用大几倍。重量损失的大小也是主要因素,一般与冻结费用相等。对廉价食品,影响不明显,但对冻结贵重食品时重量损失就很重要。冻结过程中的重量损失由机械损伤与干耗组成,这些与冻结装置的类型有密切关系。
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有三个主要选择参数:冷却水量,冷却面积,通风量。这三个参数的选择是否正确,决定着冷却塔的性能是否达到设计要求。
也只能是厨房的附属房间吧,装饰做法应该是另外有要求。
冷却物冷藏间主要用作新鲜水果、蔬菜、鲜蛋等鲜活食品的贮藏。其设计要点是:
(1)库内空气分布力求均匀
各个货位上的温度、相对湿度、空气成分和气流速度基本一致。
(2)库内空气循环要通畅
由于鲜活食品在贮藏期间仍将继续进行呼吸作用,同时放出呼吸热量,为不使局部冷藏环境条件恶化,要求库内空气呈循环流动状态。
(3)设通风换气设施
提供果蔬呼吸所需的新鲜空气,排出食品生化过程产生的有害气体。
(4)采用冷风机做冷却设备
原因有:可借助冷风机实现空气循环的要求;若使用排管,有时排管表面的霜层溶化会滴水,不利于货物的贮存。对于条件复杂的冷库,可用墙排管做冷却设备,但排管下面必须要有排水措施。
均匀送风道由水平送风主管和喷风口组成,有圆锥形、条缝形风口两种常见形式。无论采用哪种,为使其送风均匀,必须做到通过每个风口的风量相等、风速相同、送风方向垂直于送风道的轴线。为此,要求送风道多截面的静压相等,且静压大,动压小。计算时,均匀送风道内空气流速首段采用8~12m/s,末段采用1~2m/s,这样,用逐渐降低流速的方法来降低动压,以弥补沿程摩擦阻力消耗的静压,使得整个风道的惊讶一致。下面介绍带圆锥形喷风口的均匀送风道的设计。
(1)风道形式
风道采用矩形截面,高度相等宽度减缩,圆锥形喷风口分布于风道两侧。
(2)风道尺寸
风道高度可采用450~500mm;风道宽度由风量、流速求出。
(3)喷风口风速
每个喷风口的风速采用12~19m/s,风量为400m³/h。
(4)喷风口形式
对无梁楼板,喷风口的轴心与楼板水平面成17°角;有梁时,喷风口成水平布置。
(5)空气阻力损失
(6)水平射程
冷却物冷藏间冷却设备包括冷风机和送风道。
冷藏间应设专用冷风机,不宜多个冷间合用。冷风机宜布置在靠近门的一侧,以便操作管理与维修。
均匀送风道的布置,冷风机布置在冷间一端,距墙留有适当的距离(约300~400mm)。均匀送风道应布置在中央走道的上方,风道离顶不小于50mm。
其优点是:①风道两侧射程相等,便于简化喷风口设计;②走道上不会堆放货物,所以,即使风道表面有冷凝滴水现象,也不会滴到货物上;③可利用中央走道做回风道,增大库房利用率。当库房宽度小于12m时,风道设在冷间一侧。喷风口应均匀地布置在风道的两侧(一侧),间距为1m左右。但应注意避开柱帽。这样,从均匀送风道喷风口出来的多股平行贴附射流在离喷口约1.8m处汇合,形成一股厚度渐次增大的扁形射流,贴着楼板,沿货堆上部空间吹到墙面,然后折向货堆,换热后从主通道回流至冷风机。射流在流动中不断引射库内空气,与之混合并迅速进行换热,同时其流速不断下降,在库房中形成流速较小的回流区,这对食品的贮藏是适宜的。
为使气流顺畅,货堆与地坪之间应顺空气流向垫垫木。货堆距墙、顶均要有300~400mm的间距,货堆也应错缝堆码。
1.通风换气设施
专门贮存水果、蔬菜、鲜蛋的冷却物冷藏间,应考虑新鲜空气的换气,设置通风换气设施。冷间面积大于150㎡时,应采用机械通风。
(1)进气设施
向库内送入新鲜空气,可通过冷风机的通风机作为吸进新鲜空气的设备,也可设专用的送新风系统。
①利用冷风机的通风机进行通风换气的,其新风管与冷风机的连接有两种方式,一种是将新风管接在冷风机蒸发器的进风端,新风经冷却和去湿后再送入库内,这样,可避免库内温度发生较大的波动和产生"雾气"。但应注意,由于风管、阀件的阻力,将使新风较库内空气难以进入冷风机。且蒸发器上新风进入部位结霜较多,除霜时应予以注意。采用该方案时,应合理减少新风管的长度及阀件等,以减少新风阻力。另一种是将新风管接在蒸发器之后的轴流式风机的吸入管段上。该方案可以解决由于新风管阻力大而难吸入新鲜空气的问题。但是,新风不经处理直接进入,将使库温产生较大波动,甚至产生雾气和凝结水等。
②设专用的送新风系统。此方法可以满足不开冷风机时随时进行换新风。换新风时,应选择适宜的时间,不应因换新风而造成库温过高或过低。不可避免时,应采取措施加以解决。如冬季气温很低的地区,应先将室外空气加热后再送入库内等。
(2)排气设施
排气设施较简单,可在送新风后稍开库门,以借助库内外形成的压差排放污浊空气。也可在库内墙上近地面处设带隔热的排气小门开门放气。
新风入口和排风口不宜同侧布置。必须同侧布置时,排风口应在进风口下方。两者垂直距离不小于2m,水平距离不小于4m。
2.加湿设施
为减少食品的干耗,保证库内一定的相对湿度,可采用水或蒸汽加湿系统对库房加湿。先进的也有采用超声波加湿器加湿的。
气调贮藏是指在特定气体环境中的冷藏方法。目前主要用于果蔬的保鲜。
果蔬的贮藏是活体贮藏。果蔬采摘后进行的各种生理活动,只能消耗自身的营养物质,从而引起果蔬品质、质量和形状的变化,使其逐渐由成熟走向后熟和衰老。造成这些变化的主要因素是果蔬的呼吸作用、蒸发作用和微生物作用。
低温贮藏可以减弱果蔬的呼吸作用,减少水分的蒸发,抑制微生物的生长繁殖,有利于果蔬的贮藏保鲜。但若辅以贮藏环境中气体环境的调节,则会有更好的效果。气调贮藏就是在低温贮藏的基础上,调节贮藏环境中氧、二氧化碳及一些特殊气体(如乙烯、一氧化碳)的含量,以达到更好的贮藏果蔬的目的。如降低贮藏环境中氧的含量,可以有效的抑制果蔬的呼吸作用和微生物的生长繁殖,也间接影响其蒸发,并且可以延缓叶绿素的分解,对水果还有保硬效果。适当高的二氧化碳含量,可以减缓呼吸,同时可使水果的内源乙烯合成速度减缓。乙烯是一种果蔬催熟剂,能激发呼吸强度上升,加快果蔬成熟过程。控制或减少乙烯含量,对推迟果蔬后熟是有利的。
果蔬的气调贮藏,是目前果蔬贮藏最先进的方法之一,具有保鲜效果好、贮藏损失小、无污染等特点。
1.按调节方法分
(1)自然降氧
简称MA贮藏。自然降氧是指靠果蔬自身的呼吸作用,来改变氧和二氧化碳的含量。该方法的优点是操作简便,成本低。但降氧时间长,气体成分不能较快地达到一定的配比,影响果蔬气调效果。
(2)机械降氧
简称CA贮藏。机械降氧是利用机械设备快速降氧,使果蔬短时间内进入气调环境。
①充氮降氧。将制氮机产生的氮气充入库内来置换空气,以达到快速降氧和控制适量二氧化碳的目的。
②最佳气体成分置换降氧。人为地将氧、二氧化碳、氮气等气体,按最佳气体成分指标要求,配置成混合气体充入贮藏环境。冲入前先对贮藏环境抽空。这种方式贮藏效果最好,但成本高。
③减压气调。利用真空泵将贮藏环境中的一部分气体抽出,同时将外界空气减压加湿后输入,贮藏期间抽气、输气装置连续运行,保证果蔬贮藏的低压环境。该方式是靠降低气体密度来产生低氧环境的,只要控制好贮藏环境的真空度,就可以得到不同的低氧含量。但减压贮藏对设施的密闭性和强度要求较高。
2.按气调设备分
(1)塑料薄膜帐气调
利用塑料薄膜对氧和二氧化碳有不同渗透性和对水透过率低的原理,来实现气调和减少水分蒸发。塑料薄膜对气体有选择性渗透,可使塑料帐内气体成分自然地形成气调贮藏状态,对需要快速降氧的塑料帐,封帐后可用机械降氧机快速实现气调条件。该方式帐内二氧化碳含量会不断升高,应定期用专门仪器检测,及时调整气体的配比。
(2)硅窗气调
根据不同的果蔬及贮藏条件,选择面积不同的硅橡胶织物膜,热合于用聚乙烯或聚氯乙烯制作的贮藏帐上,作为气体交换的窗口,简称硅窗。
硅橡胶织物膜对氧和二氧化碳具有良好的透气性和适当的透气比,不但可以自动排出贮藏帐内的二氧化碳、乙烯等有害气体,还有适当的氧气透过率,避免果蔬发生无氧呼吸。
(3)催化燃烧降氧气调
采用催化燃烧降氧机,以工业汽油、液化石油气等为燃料,与从冷藏间引出的空气混合,进行催化燃烧反应。反应后的无氧气体再返回冷藏间,如此循环,直至把含氧量降到要求值。这种方法加之果蔬的呼吸作用,会使冷间二氧化碳含量升高,可结合使用二氧化碳脱除机降低二氧化碳含量。
(4)充氮气降氧气调
用真空泵从冷间抽出空气,然后充入氮气。抽气、充气交替进行,使冷间氧气含量降到要求值。氮气源为液氮钢瓶充氮或碳分子筛制氮机制氮,后者一般用于大型气调库。
1.催化燃烧降氧机
催化燃烧降氧机是利用燃烧作用除去空气中的氧气,达到降氧的目的。催化燃烧降氧机一般以降氧量作为选型参数。
2.碳分子筛制氮机
碳分子筛制氮机是利用碳分子的吸附、脱附过程不断地产生低氧高氮气体送入库内降氧。碳分子筛制氮机的产气量是以空气为原料气设计的,气调贮藏只有开始的瞬间原料气含氧量为21%,随着制氮机的运行,原料气含氧量逐渐下降,产品气含氧量也相应降低。为了便于计算,原料气中含氧量按21%的不变值考虑。
3.中空纤维制氮机
利用气体对膜的渗透系数不同,进行气体分离,由钢壳和中空纤维官术组成,中空纤维管的管壁即为起分离作用的膜。不同种气体透过膜时,渗透速率有差异。压缩空气从一端进入中空纤维管内,氧气很快从管内透过管壁,富集在管间隙和管与钢壳间隙内,由于两端的管间隙被封死,富氧气体只能从中部的出口排出。氮气则穿过中空纤维管,由另一端富氮口输出,送回气调库。
中空纤维制氮机的工艺流程如下,空压机将气调库内气体升压送入高效过滤器去除油、水、杂质等,再由电加热器加热,保证膜良好的渗透系数和分离系数所要求的温度,防止残留水分凝露影响分离效果。压缩空气进入中空纤维膜分离器,出来的富氮气体经水冷却器降温,再由恒压阀减压,返回气调库。
4.二氧化碳脱除机
二氧化碳的脱除方法有多种。二氧化碳脱除机一般是利用活性炭的吸附作用,对库内二氧化碳进行吸附、脱除的。
5.乙烯脱除机
乙烯是一种能促进呼吸、加快后熟的植物激素,对采摘后的果蔬有催熟作用。控制库内的乙烯含量,对保证果蔬贮藏质量非常重要。近年来研制出的乙烯脱除机的特点是:可连续运转,一机多库;脱除乙烯效率高,能除掉库内气体中所含乙烯量的99%;同时除掉果蔬释放出来的芳香气体,减轻芳香气体的催熟作用;能对库内气体进行高温除菌消毒。因此,保鲜效果、保鲜期、减少果蔬贮藏损失等均优于化学法,虽然初投资比化学法大,但从投入产出比衡量,用乙烯脱除机经济效益好。
气调库的建筑要求区别于普通冷库的最大特点是气密性。围护结构的气密性是由气密层来实现的。
1.气调库的气密标准
由于库门、墙孔、沉降、温度变化引起的库内外气压差等原因,使绝对的气密很难达到。同时,绝对的气密又是不必要的。一般情况下,当果蔬的耗氧量大于库外氧气渗透入量时,可以认为围护结构是充分气密的。目前,得到广泛应用的测试方法是正压力测试法,所采用的气密标准是用实验压力变化1/2时所需的时间来衡量,称为"半压降时间"。不同国家库体气密性的标准也不一致,而且国内尚无国家标准可言。
2.气调库的气密措施
(1)土建结构气调库
可用作墙体、顶板气密层的材料有钢板、铝合金板、铝箔沥青纤维板、玻璃钢、塑料薄膜、塑料板等,如在内表面用沥青马蹄脂粘贴0.1mm厚的波纹型铝箔做气密层。目前应用较广泛的是聚氨酯发泡。经喷涂的聚氨酯无缝隙,整体性好,既能做隔热层,又可做气密层。
(2)装配式气调库
装配式冷库所用的夹心板本身就有良好的隔气防潮和隔热功能,所以只要处理好板缝处的密封即可。连接时,在夹心板的接缝处,现场压注发泡填充密实,然后在库内侧的接缝表面涂上密封胶,再平整地贴一层无纺布,使库体的围护结构连成一个没有间断的气密隔热整体。
(3)地坪的做法
为保证气密性,地坪隔热层上下除设防潮隔气层之外,还要单独设置气密层。常用的做法是连续铺设0.1mm完好无损的PVC塑料薄膜,搭接宽度不少于100mm,并保证搭接处的密封质量。墙体与地坪的交接处,应将地坪的气密层在地板的墙角处沿墙板向上延伸一定的高度,与墙体的气密层搭建好。
(1)设气调库门、观察窗
一般冷藏门达不到气密要求,必须是专门的气密门。在气密门上还应设一个检修门,以供测试和取样品时用。观察窗用以观察贮藏的产品情况、冷风机的运行情况等,还可用作对入库人员的安全监护。
(2)压力安全装置
压力安全装置可以防止库内产生过大的正压和负压,使建筑结构极其气密性免遭破坏。如库内温度每升1℃,库内压力将升高317Pa,所以要设卸压装置。最简单、常用的就是水封式卸压装置。
(3)气调方式的选择
①多品种、小批量或多批进出、整进零出、零进整出应选择塑料包装法。
②整进整出、品种单一应选择整库快速降氧法。由于是一次入满,因此每间的容积不宜过大。
冻结物冷藏间(简称冬藏间),是用来较长期地贮藏冻结食品的库房。[5]对于冻结食品来说,冷藏温度越低,冻品高质量贮藏期也越长,但要考虑到日常运转费用的经济性。根据T·T·T研究成果。认为-18℃的冻藏温度对大多数冻品来说是最经济的。为了减少冻品在贮藏期间的干耗和冰晶的长大,要求库内相对湿度维持在95%左右,库温波动不大于1℃。
我国目前冻结物冷藏间的设计温度为-15~-20℃。国外已逐渐趋向低温化,达-25~-30℃。水产冷库,为了更好地控制水产品在冻藏期间的氧化褐变,国际水产委员会推荐冻藏温度在-24℃以下。
目前,冻藏间的设计形式有空气自然对流循环式和风冷式两种。下面介绍其设计要点。
这种冻藏间是采用排管作为冷却设备的,其优点是:排管制作简便,冻品在贮藏期间的干耗少,耗电少。但排管金属耗量大,制作期长,在单层高位库内安装有困难,且库温不易均匀。
1.排管形式的选择
在确定排管形式时,除了要考虑其传热性能外,还要考虑便于安装制作和除霜操作。对于直接膨胀供液或重力供液系统,采用集管式排管比较合理,因为这种排管每组通路数较多,管内流动阻力小。盘管式排管则由于其通路少,管内流速大,故适用于液泵供液系统。翅片排管的传热系数较大,安装紧凑,但库温不均匀,往往出现较大的区域温差(6~8℃),且不便于人工扫霜操作,现已较少使用。
2.排管布置的要求
①根据热流进入库房的方位和热量的多少来布置排管。开门的侵入热流冲向正对库门的上方,此处应布置顶排管;单层库及多层库的顶层,宜将排管铺开布置,以便吸收屋顶传入的热量;多层库的其他各层库房,为了能将融霜水集中于走道上,宜将排管布置于走道上方。
②墙排管应布置在外墙的一侧,外墙布置不下时也可布置于内墙上。墙排管位置要高些,最好在2/3高度以上,这样既可避免倒垛对排管的冲击及运输机械的碰撞而发生事故,又可强化库内空气的自然对流。
③排管的安装尺寸。光滑顶管与平顶或梁底的净距离一般不大于250mm,光滑墙管与墙面的净距离不应小于150mm。
3.排管的连接
一个冷间设置多个排管时,应考虑供液的均匀性。
①多组顶(或墙)排管采用并联连接时,应采用同程连接方式,即先进后出,以免出现液体走短路使部分排管供液不足的现象。
②对组蛇形墙排管连接时,液泵供液可采用串联连接,俗称"一条龙"供液。也可采用同程连接。重力供液只能用同程连接。采用串联连接时,应注意通路长度问题。
③同一冷间设有顶排管和墙排管时,为了保证均匀供液,顶、墙排管应分别供液;当库房较小时(库房面积为200~450㎡),可分别供液、合用回气管;对于小型冷库,也可用一根管供液、一根管回气,但必须注意满足供液均匀的问题。
4.排管的安装固定
排管制作时,一般用Φ8圆钢管卡把管子固定在角钢上,然后依靠预埋在屋顶及墙面的预埋件加以连接。库内不宜采用预埋钢板然后焊接支架的做法,以免焊接时产生的高温影响接触部位的混凝土,导致强度降低甚至酥脆,成为工程的隐患。一般采用预埋螺栓。吊点的预埋螺栓直径不小于Φ16mm。吊点的间距要适当。
预埋件及预埋点应尽量设计成简单而有规律,以便检查校正和便于施工。预埋件的定位尺寸由制冷工艺专业提出二次条件,然后由土建专业设计预埋件布置施工图。
风冷式冻结物冷藏间采用冷风机作冷却设备,其优点是:节省钢材和投资,比采用排管可节省60%左右;安装方便,可加快施工进度;不用人工扫霜,简化了操作管理;易于实现自动化等。风冷式冻结物冷藏间适于贮藏包装冻品。冻结物冷藏间内的气流组织,要求库内各处空气流速要均匀,货间平均风速不宜大于0.25m/s。库房的墙面、顶要平整。在冷风机出口可设置均匀送风道或送风管,冷风机送出的冷空气沿冷藏间平顶贴附射流到对墙,引射混合后形成一个很大的回流漩涡,货物应处于循环冷空气的回流区。
为了减少无包装冻品的干耗,可以采用镀冰衣、盖冰廉等措施。对无包装冻品的冻结物冷藏间,应将制冷剂蒸发温度与冷风机进出空气平均温度的温差控制在6~8℃以内,冷风机进出风温差控制在2~4℃以内,以尽量减少冻品在冷藏过程中的干耗。
从目前情况看,我国冻结物冷藏间主要用空气自然对流循环式,而美国公用冷库中普遍采用冷风机,这种现象与两国冻藏食品的包装情况不无关系。随着外贸食品的增加和对包装食品的认识,2001年发布的GB50072-2001《冷库设计规范》中规定:"冻结物冷藏间的冷却设备,宜选用空气冷却器。当食品无良好的包装时,也可采用顶排管、墙排管",强调了对冷风机的选用。
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《制冷装置设计》比较全面地介绍了大中型氨、氟利昂制冷装置及小型专用制冷装置的设计理论。其内容包括制冷系统及其方案设计,制冷负荷计算,制冷压缩机与设备的选型计算,管道设计,机房和库房设计,制冰与冰库,冷藏陈列柜,预冷、快速冻结与冷藏运输装置。书中详细阐明了制冷装置的设计方法、设计方案比较、装置的结构特点、机器设备选型的依据,以及机房和库房设计、布置的方法等。《制冷装置设计》内容详尽并注重实际应用,附有大量的图表,力图使读者从理论和实践两个方面掌握制冷装置设计技术。
《制冷装置设计》可作为高等院校热能与动力工程专业制冷技术方向专业课的教材,也可供从事制冷机械设备、冷藏冷冻、冷藏运输以及空调热泵专业工作的技术人员参考。
前言
主要符号
绪论
第1章 制冷系统及其方案设计
第2章 制冷负荷计算
第3章 制冷压缩机与设备的选型计算
第4章 管道设计
第5章 机房和库房设计
第6章 制冰与冰库
第7章 冷藏陈列柜
第8章 预冷、快速冻结与冷藏运输装置
参考文献
规范对档案库房设计的基本要求:档案库应集中布置, 自成一区;布局应简单紧凑, 尽量减少外墙面积;库区入口应设缓冲间;库区比库区外楼地面高出0.02米;档案库应分大、中、小库,并各自有独立出入口,不宜串通;库房净高不应低于2.40米,局部净高不低于2.20米;档案库的围护结构应根据室内温湿度要求,当地室外气象参数和有无采暖、通风、空调设备等情况,通过技术经济比较,合理确定其构造;屋顶应达到保温隔热要求;应做保温门、双层窗,有密封措施;每开间的窗洞面积与外墙比例不大于1:10;母片库不宜设窗,若有外窗,应有遮光设施;档案装具布置应成行地垂直于有窗的墙面,采光窗应与装具间的通道对应,还规定了装具排列各部分的尺寸,各类装具的档案存储定额的计算指标;档案库楼面均布活荷载应为500千克/平方米。使用密集架应不少于1200千克/平方米。规范强调了珍贵档案应专设珍藏库。规范还具体规定了档案库及业务、技术用房设置空调时室内温湿度的要求(见表)。
该规范是根据档案馆建筑的历史经验和现代档案馆建筑的技术要求,参照国际档案馆建筑技术功能标准,结合中国的气候条件、经济状况和建筑能力而编制的,对中国档案馆建筑有普遍指导意义。2100433B