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。