隧道式液氮速凍設(shè)備

SD-1000KG-1H

1.引言

冷凍和冷卻是食品生產(chǎn)與配送過程中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。毋庸置疑，隨著食品行業(yè)今后對(duì)冷卻和冷卻需求的持續(xù)增長(zhǎng)，越來越多的食品加工者會(huì)提升或擴(kuò)充其冷凍與冷卻生產(chǎn)線，然而，這樣的提升與擴(kuò)充并非像以前那樣簡(jiǎn)單。目前食品冷凍技術(shù)的發(fā)展日新月異，傳統(tǒng)機(jī)械式食品冷凍設(shè)備雖仍然被廣泛使用，但他們正在被諸多更有優(yōu)勢(shì)的新型食品冷凍設(shè)備及技術(shù)所取代。那么怎樣的食品冷凍系統(tǒng)才適合今天的食品冷凍者？這些冷凍系統(tǒng)各有哪些利弊？食品加工者們?cè)撊绾巫龀稣_的選擇，以確保方案最佳，最適合業(yè)務(wù)發(fā)展？

2.為什么液氮冷凍更優(yōu)于氨或氟利昂？

以分秒計(jì)的冷凍速凍——液氮是地球上超低溫制冷劑中的一種。

快速的制冷方式產(chǎn)生較小的冰晶，可以減少對(duì)產(chǎn)品細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。提高產(chǎn)品的出成率——降低食品的脫水及干耗損失，改進(jìn)冷凍食品的質(zhì)地，色澤及風(fēng)味。較少的投資。

超低溫的冷凍，更少的占地面積。

3.保持更佳的食品原味和質(zhì)地

液氮的溫度達(dá)到零下196攝氏度（-196℃）。當(dāng)它與食品接觸后氣化就能更快地帶走熱量。

超低溫和高熱交換率實(shí)現(xiàn)了真正的快速冷凍。這樣的快速冷凍使產(chǎn)生的冰晶最小，并幫助保持食品的質(zhì)地。這樣防止了水分的丟失，幾乎達(dá)到了無損失；保持了食品的原色，原味和原質(zhì)。這些氣化后的制冷氮?dú)獗痪鶆蚩刂频貙?dǎo)向冷凍機(jī)的前端，實(shí)現(xiàn)了熱逆交換，從而提高了氮?dú)獾睦寐省?/span>

3.產(chǎn)品質(zhì)量：水分流失/水分含量

? 所有的食品冷凍工藝都會(huì)引起食品不同程度的水分流失，無論是在食品冷凍（蒸發(fā)型的產(chǎn)品凈重?fù)p失），還是食品解凍（汁液流失）過程中。

? 尤其是肉制品、禽類、和水產(chǎn)品，蒸發(fā)型的警鐘損失降低了產(chǎn)品凈含量及其附加值。同時(shí)食品表面的干耗影響到產(chǎn)品的口感、質(zhì)地、色澤以及烹飪加工的時(shí)間。蒸發(fā)型的凈重?fù)p失降低了食品表層的熱傳導(dǎo)速率，并由此延長(zhǎng)了食品烹飪加工的時(shí)間。而這在那些對(duì)時(shí)間要求非常高的應(yīng)用中顯得尤其突出，例如快餐店的漢堡包。在多數(shù)實(shí)例中減少食品表層中自由水的汽化壓，并由此減少食品脫水干耗。

? 緩慢的食品冷凍過程將導(dǎo)致食品中大冰晶粒的產(chǎn)生，等食品解凍時(shí)，食品中細(xì)胞組織會(huì)發(fā)生破裂引起食品汁液流失。食品汁液的流失會(huì)影響到解凍食品的色澤、口感以及營(yíng)養(yǎng)學(xué)特性。營(yíng)養(yǎng)素及天然色素會(huì)隨流失的食品汁液而流失。特別是果蔬之類食品，結(jié)構(gòu)的損害會(huì)導(dǎo)致食品質(zhì)地口感的降級(jí)，結(jié)構(gòu)變得松散。專家對(duì)冷凍草莓產(chǎn)品進(jìn)行的冷凍工藝口感質(zhì)地破壞性測(cè)試的相關(guān)研究表明，當(dāng)使用超低溫快速冷凍工藝時(shí)，草莓保持了較高的緊密質(zhì)地。

4.食品色澤

食品冷凍工藝從兩方面影響解凍食品的色澤。首先如上所述，食品在解凍時(shí)天然色素隨之也一并流失；其次由于食品冷凍過程中冰晶體持續(xù)生成，殘留的未凍結(jié)的食品細(xì)胞溶質(zhì)濃度增加，天然色素的氧化和酶褐變加快。食品冷凍過程越慢或用更長(zhǎng)的時(shí)間通過食品凍結(jié)點(diǎn)，對(duì)于食品色澤的影響將會(huì)越顯著。

專家對(duì)有關(guān)冷凍后解凍的漢堡色澤測(cè)試研究表明食品冷凍速率的重要性以及快速冷凍的優(yōu)勢(shì)：

? 食品汁液及天然色素的流逝都有所減少

? 肉質(zhì)褐變降低到最低程度：采用超低溫-機(jī)械式冷凍工藝的冷凍漢堡比純機(jī)械式的色澤更接近于原來的肉質(zhì)色澤。

5．易損易碎的食品

由于設(shè)備設(shè)計(jì)及產(chǎn)品加工特性的原因，超低溫食品冷凍設(shè)備被認(rèn)為最適合加工包括很多漿果在內(nèi)的易損易碎食品。

6.產(chǎn)品質(zhì)量：結(jié)論

研究成果和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)顯示快速食品冷凍工藝降低了水分和產(chǎn)率損失，最大限度地減少了產(chǎn)品口感、質(zhì)地、色澤和風(fēng)味的變化。那么哪種食品冷凍工藝可獲得最快的溫度下降？

食品冷凍設(shè)備溫度下降的速率被描述成熱交換率（在單位面積內(nèi)）。熱交換率越高食品溫度下降越快。

讓我們假設(shè)食品冷凍過程產(chǎn)品表面溫度為-10℃。一臺(tái)常規(guī)的機(jī)械式冷凍機(jī)的工作氣流溫度為-30℃，產(chǎn)熱系數(shù)為23W/Km2，則熱交換速率等于25X20=500W/Km2。

一臺(tái)常規(guī)的超低溫隧道冷凍機(jī)的工作溫度為-80℃，傳熱系數(shù)為60 W/Km2，則熱交換速率等于60X70=4,200 W/Km2。

由于更高的食品速率，機(jī)械沖擊式或超低溫食品冷凍設(shè)備能更好地優(yōu)化食品品質(zhì)。然而機(jī)械沖擊式食品冷凍設(shè)備的應(yīng)用局限在像漢堡這樣的扁平食品上。其熱交換與其氣流方向高度相關(guān)，而對(duì)于大塊狀或者凹凸不平的產(chǎn)品，其熱交換率就相對(duì)較低。

7．工廠管理

在選擇食品冷凍工藝是必須關(guān)注到每個(gè)食品加工廠的特殊情況?？紤]因素包括可用空間大小，生產(chǎn)能力的范圍要求，衛(wèi)生要求，清潔及維護(hù)操作。

8.占用/可用空間

在幾乎所有實(shí)例中，同樣產(chǎn)能水平下，超低溫食品冷凍比傳統(tǒng)機(jī)械式的占用空間小?，F(xiàn)在一些模塊化的機(jī)械沖擊式食品冷凍裝置占用的場(chǎng)地空間也較小。

9.產(chǎn)能配置

客戶需求的突然波動(dòng)常導(dǎo)致工廠生產(chǎn)產(chǎn)能意想不到的增減。工廠生產(chǎn)經(jīng)理所要關(guān)注的往往超出其可控范圍，包括客戶對(duì)其產(chǎn)品的認(rèn)可度以及產(chǎn)品生命周期。

因此盡可能準(zhǔn)確地規(guī)劃在食品冷凍設(shè)備投資回報(bào)期間的最大產(chǎn)能配置就變得非常重要。對(duì)于機(jī)械是食品冷凍設(shè)備，其投資回報(bào)期可能要堅(jiān)持好幾年。過于樂觀的預(yù)測(cè)將導(dǎo)致效能下降，相反，悲觀的計(jì)劃又會(huì)造成食品內(nèi)冷凍能力的不足。

盡管機(jī)械式食品冷凍設(shè)備對(duì)于任何特定的產(chǎn)品都有一個(gè)確定不變的最大產(chǎn)能，但典型的超低溫和沖擊式食品冷凍設(shè)備卻能通過增加隧道長(zhǎng)度等方式迅速調(diào)節(jié)適應(yīng)產(chǎn)能變化的要求。重要的是超低溫食品冷凍設(shè)備通常是租賃的，所以這樣的產(chǎn)能需求變化不會(huì)使食品加工者顯著增加額外資金的收入。

機(jī)械沖擊式食品冷凍工藝因?yàn)閮H僅適用于厚度不超過20mm的扁平類食品，所以相比傳統(tǒng)機(jī)械式的產(chǎn)能柔性更低。超低溫和傳統(tǒng)機(jī)械是食品冷凍設(shè)備對(duì)于較厚或不規(guī)則的產(chǎn)品相適應(yīng)型更強(qiáng)。

10.生產(chǎn)線布局

為適應(yīng)今天飛速發(fā)展的食品工業(yè)，生產(chǎn)商時(shí)常需要相應(yīng)地調(diào)整其生產(chǎn)線布局，尤其在正常合約生產(chǎn)期內(nèi)。若要移動(dòng)巨大的機(jī)械式螺旋速凍機(jī)，就必須再建一個(gè)混凝土基座。重新安裝定位一臺(tái)超低溫或機(jī)械沖擊式隧道冷凍機(jī)也不總是一件簡(jiǎn)單的事，但好在很少需要改變建筑物的結(jié)構(gòu)。

11.產(chǎn)品品種改變

特別對(duì)于較小規(guī)模的食品加工者，食品冷凍設(shè)備能夠適應(yīng)不同類型食品的，能力將是關(guān)鍵。食品冷工工作時(shí)間以及設(shè)備停機(jī)故障時(shí)間會(huì)影響食品加工者的實(shí)時(shí)在線變換產(chǎn)品品種的生產(chǎn)能力。在改變食品品種時(shí)，新品種加料前，應(yīng)該將前面產(chǎn)品完全從設(shè)備中清除掉。一個(gè)特定的食品品種對(duì)應(yīng)特定不同的食品冷凍時(shí)間，停留時(shí)間，傳送帶速度，在兩種食品品種間將需要較長(zhǎng)的設(shè)備停留轉(zhuǎn)換時(shí)間。

在食品品種轉(zhuǎn)換中時(shí)常遇到生原料與熟加工品的切換，這樣就需要有必要的設(shè)備清潔時(shí)間。

食品加工者也需要關(guān)注衛(wèi)生與清潔程序。詳細(xì)如下：

食品加工者日常若僅以告訴持續(xù)加工單一品種，機(jī)械式食品就能處于穩(wěn)定工藝狀態(tài)。當(dāng)然這就需要依賴充足的場(chǎng)地空間，資金投入以及合格的人力等資源。

12.維修、衛(wèi)生與清潔

這些過程應(yīng)該盡可能地簡(jiǎn)單和迅速，以便最大可能地增加設(shè)備運(yùn)行時(shí)間以優(yōu)化生產(chǎn)效能。而比如機(jī)械式食品冷凍設(shè)備中蒸發(fā)器上不斷增加的水氣或霜，可能會(huì)拖延加工時(shí)間，降低產(chǎn)能。

雖然規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)生清潔程序?qū)τ谡麄€(gè)食品工業(yè)都是必須的，但對(duì)于產(chǎn)能的影響必須是最小的。體積小、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔的食品冷凍設(shè)備情節(jié)更快，成本更低。設(shè)備內(nèi)部的復(fù)雜構(gòu)件越少，高度越低，越易于進(jìn)入，便使清潔時(shí)間越短，效率越高。

機(jī)械沖擊式食品冷凍設(shè)備像超低溫食品冷凍設(shè)備一樣，通常設(shè)計(jì)成較小并易于進(jìn)入清洗。但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)依然復(fù)雜，排水困難，不徹底，所以清潔操作不方便，存在潛在的衛(wèi)生隱患。

13.工廠管理：結(jié)論

考慮到工廠經(jīng)理的諸多關(guān)注，可以確認(rèn)的是超低溫食品冷凍設(shè)備更能適合大多數(shù)的食品加工者，因?yàn)槠洌?/span>

? 占地空間更小

? 適應(yīng)產(chǎn)能變化

? 適用于不同類型的食品

? 簡(jiǎn)潔，易于使用的設(shè)計(jì)

? 初期固定資產(chǎn)的投入較低

14.財(cái)務(wù) 考量

安裝或添加食品冷凍系統(tǒng)需要考慮到多種費(fèi)用，包括前期投資成本，后期操作和維護(hù)時(shí)的運(yùn)營(yíng)和人工成本。

15.資金投入及運(yùn)營(yíng)成本

超低溫食品冷凍與機(jī)械式兩者間有明顯區(qū)別，前者運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較高，而后者的初期資金投入大。他們的差異程度由多種因素決定。對(duì)于一個(gè)給定的生產(chǎn)線，總存在一個(gè)臨界點(diǎn)，超低溫食品冷凍工藝所積累的運(yùn)營(yíng)成本將開始超過機(jī)械式食品冷凍工藝。

值得注意的是現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)狀況下，財(cái)政投入會(huì)更加困難。食品加工者不能或不愿有更大的資金投入。因此可能有時(shí)會(huì)偏向超低溫食品冷凍。

16.人工成本

由于其體積龐大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械式食品冷凍傾向于需要更多的人里進(jìn)行清潔。維護(hù)要求也較高，需要高技能的維護(hù)人員。這些因素的重要性將取決于食品冷凍裝置的類型及其相應(yīng)的當(dāng)?shù)厝斯こ杀舅健?/span>

17.產(chǎn)品質(zhì)量

如此前所提及的，最小的水分損失就是最好食品質(zhì)量及價(jià)值的關(guān)鍵所在。特別是對(duì)于高附加值產(chǎn)品更是這樣。因此食品冷凍工藝的選擇將影響食品加工這的財(cái)務(wù)回報(bào)。

18.環(huán)境因素

隨著能耗和損耗意識(shí)以及碳排放影響的增強(qiáng)，相關(guān)法規(guī)發(fā)展的強(qiáng)化，食品生產(chǎn)商需要關(guān)注食品冷凍工藝對(duì)環(huán)境的影響。

美國(guó)聯(lián)邦食品與飲料機(jī)構(gòu)和國(guó)際碳聯(lián)盟組織評(píng)估在整個(gè)食品產(chǎn)業(yè)鏈中僅僅10%的能源消耗來自于食品加工企業(yè)，而這其中的大部分約60%來自大型冷凍食品加工者的食品冷凍系統(tǒng)。盡管機(jī)械式比超低溫食品冷凍系統(tǒng)要求更低的能耗，但這兩種技術(shù)能耗只占食品產(chǎn)業(yè)鏈中總能耗很小的比例。

19．總結(jié)

以上分析可以告訴我們些什么？顯然選擇食品冷凍工藝不是一件簡(jiǎn)單的事。，沒有一個(gè)單一的食品冷凍工藝對(duì)于所有的食品加工者都是最好的選擇。

在選擇一個(gè)具體食品冷凍設(shè)備裝之前，不得不顧忌可用的財(cái)務(wù)預(yù)算、現(xiàn)有的食品品種、工廠空間布局管理、生產(chǎn)能力的柔韌化要求。

超低溫食品冷凍系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于能夠適應(yīng)多種類型食品的一系列冷凍速率要求，以提高其產(chǎn)品品質(zhì)。當(dāng)然低的資金投入、柔性生產(chǎn)、易清潔的優(yōu)勢(shì)也對(duì)今天很多食品加工者有吸引力。機(jī)械式食品冷凍系統(tǒng)需要大量的資金投入，后期維護(hù)成本較高，不建議使用。