国内外食品快速冷冻装备技术对比及快速冷冻装置的节能技术探索
食品冷冻干燥技术国内外发展研究现状
食品冷冻干燥技术国内外发展研究现状200x机械设计制造及其自动化x班 xxx指导老师：xx摘要：本文阐述了冻干食品的有关知识，回忆了国内外食品冷冻干燥设备的进展历史，介绍了国内外食品冷冻干燥设备的研究现状，探讨了国内食品冷冻干燥设备今后的研究方向。
关键词：冻干食品；研究现状；研究方向真空冷冻干燥(以下简称冻干)技术是一门跨学科的复杂技术，它需要真空、制冷、流体、生物工程、传热传质和自动操纵等方面知识，它是交叉学科进展的产物,它的进展推动着交叉学科的进步。
同时它依旧一项高新应用技术，在食品、医药、化工等领域都有着广泛的应用，冻干是先将含水物质冻结，并在冻结状态下于真空中使冰结晶升华而将物料干燥的方法，即使食品在低温低压下干燥[1]。
1冻干食品的特点1.1 冻干食品的概念冻干食品是指用人工制冷方法视食品种类的不同将其冻结到－15℃—－30℃或更低温度后，在低温、低压下进行冷冻于燥，使食品中的冰升华为水蒸气，形成脱水食品而获得的干制品[2]。
1.2 冻干食品的优点[3，4]1.冻干食品由于脱水较完全，包装适当，不加任何防腐剂，对贮存时的环境温度没有专门的要求，即在常温下可安全地贮存较长的时刻。
因此，其贮存、销售等经常性费用远远低于冷冻食品。
2.食品冻结后水变成冰形成了一个稳固的固体骨架，当冷冻干燥后冰晶升华，使固体骨架差不多坚持不变。
因此，冻干食品的收缩率远远低于其他干制品，能够保持新奇食品的形状。
3.冻干食品冰晶升华后，溶于水中的无机盐等溶解物就地析出，幸免了用一样干燥法时由于食品内部水分向表面迁移，使之携带的无机盐等成分在表面析出的问题。
因此冻干食品无表面硬化问题。
4.由于食品冻结后进行冷冻干燥，食品内细小冰晶在升华后留下大量空穴，呈多孔海绵状，在复水时能迅速渗入并与干物料充分接触，可使冻干食品在几分钟甚至数十秒钟内完全复水，因而最大限度地保留了新奇食品的色、香、味。
因此，冻干食品具有优异的复水性能，是高质量的速食方便食品。
关注食品供应 促进冷链物流绿色发展——第六届中国冷冻冷藏新技术、新设备研讨会在京举办
库雨后春笋般地涌现 ，这些冷库 的数量多、质量 差、使用管理不规范应引起重视 。“ 市场上的冷藏 库使用信息严重缺乏对称性 ，应该建立一个平台 提供 闲置冷库 的信息。 ” 中国食 品冷链物流联盟秘
书长 刘京说 。
在 会 上 ，中 国制冷 学 会 冷 藏冻 结 专 业 委员 会
秘 书 长 张力 表 示 ，冷 库 的 建设 ，应 该 按 照 国家 的 结合 国内外市场发展 的需求和技术发展成果 ，重 规 范 来 执行 。如果 设 计 、安 装 都按 照 冷 库 的规 范 点 总 结 了 国 内冷链 物流 发 展 的现状 ，分 析 了我 国 来 做 ，水 平 则 可 以达 到 先 进水 平 。问题 在 于 ，由 冷链 物流 发 展 所 面 临 的问 题 ，共 同为 冷链 物 流 的 于投资结构 的多元化 ，冷库好坏并存 ，管理水平 未来 发展 献 计献 策 。 冷 库管 理和 规范 有待 加 强 不 一 ，导 致 能 耗较 大 。北 京 二 商集 团西 郊食 品冷
近 日实施了冻结设备 （ 流态化冻结设备、平摊冻 Ｃ Ｏ 载冷 剂 系统 ） ，既 克 服 了 Ｃ Ｏ ： 压 力 高 的 缺 结 机还有 隧道冻结机 ３ 种） 的能效标准 ，该标准 点 ，又有效 降低 了 Ｎ Ｈ 充注量 （ 是常 规系统 的
规定 了能效 指 标 ，根 据 理论 上 的 能耗 和 实 际 的能 耗 ，可 以让 企业 用户 了解 产 品的能效 等 级 。
办 ，中国制冷空调工业协会与天津商业大学联合 组 织 召开 的 “ 第 六 届 中国冷 冻 冷 藏新 技 术 、新 设 备研讨会 ” 在北京 召开 。来 自国家农 产品保鲜技
术 研 究 中心 、国 内食 品冷 链 物 流 、食 品冷 冻冷 藏 等 相 关 行业 专 家 、冷链 物 流 设备 生 产 企 业 管理 人 员 及 高 校 老 师共 计 １ ５ ０多 人 参 加 了会 议 。本 届 研 讨会以 “ 关 注食 品供应 促 进冷 链 物 流绿 色 发展 ” 为 主 题 ，与 会 嘉 宾 围 绕 行 业 发 展 的热 点 和 重 点 ，
低温速冻设备及微冻液技术介绍 文档
低温速冻设备及微冻液技术介绍一、技术简介：低温快速微冻技术采用高新科技，应用低温、超低温技术和纯天然制取的微冻液，对水产、肉类和果蔬快速直接冻结，保持被冻产品的鲜活品质，使食品保鲜达到国际领先水平。
二、微冻机：本公司所开发的低温快速微冻冷冻机，是一种节能、高效，多用途的单体冻结设备；专利技术，解决了水产、肉类食品在冻结过程中冰结晶不均衡的科学难题，在水产肉类食品加工的科学技术上达到世界领先水平。
如贻贝肉在一般冻结后，解冻时可溶性蛋白的流失，造成肉质松散，失去原有口味，而采用本机冻结，解冻后仍保持质量呈新鲜状态。
本机还可用在带头虾、去头虾、虾仁、蟹、生食鱼片等水产食品及肉类食品的单体冻结使用。
本冷冻机并适用于渔船上快速冻结保鲜。
本机属国际首创，占地面积小，操作使用方便，节能性能优越的新一代冻结设备。
本机需和本公司开发研究的微冻液结合使用，微冻液经各主管单位检验符合美国FDA标准和欧盟食品卫生标准，是目前全世界唯一可与被冻物质直接接触的微冻介质。
三、微冻液：采用高科技技术，从天然物质中制取，对食物不产生任何毒副作用和二次污染，只作用在食品冻结中，加快热传导及在冷冻过程中同时杀菌，并在快速冷冻过程的中，使肉类食品组织细胞中所形成的冰晶体很小，使肉类细胞膜不破裂，不产生干耗，保持肉类食品的新鲜质量。
解决了空气冻结热阻大，热传导慢，耗电大的难题，大大降低了肉类食品加工中的电耗，节能60%；并在相同面积的肉类加工HACCP车间中，比常规冻结的日生产量增加3倍。
在肉类食品解冻食用时无可溶性蛋白和高营养物质流失，提高肉类食品的质量，对保护环境、对人类健康有重大的贡献。
微冻液通过美国FDA认证和浙江省医学科学院毒理试验检测，《浙医科检031073》毒理实验报告：按GB15193-94食品安全性毒理学评价程序和方法检测和评价：属无毒类，符合食品卫生要求，可以与被冻物直接接触冻结。
经上海市奉贤区疾病控制中心的卫生学检测报告（2003量认）沪字（S0435）号（奉疾防2002）检字第00724号：微冻液符合食品卫生学标准要求。
冻干食品工业中节能措施综述
冻干食品工业中的节能措施综述摘要：冻干食品具有多重优越性，是食品业未来的一个发展方向。
但是，由于冻干过程能耗非常大，使得冻干食品的成本高，推广受阻。
本文针对真空冷冻过程的节能问题，对近几年研究者提出的节能措施做出概述。
关键词：真空冷冻干燥；冻干食品；节能措施真空冷冻干燥（简称冻干）技术是将含水物料在低温状态下冻结，然后在真空条件下，使冰直接升华成水蒸气并排掉脱水物料中的水分使物料干燥的一门高新技术[1]。
该技术已广泛应用于食品加工业，加工出的冻干食品既避免了食品在一般干燥方法中出现的体积形状改变、表面硬化和营养流失等现象，又保留了食品原有的口感，而且保质期长，便于运输。
基于以上优点，冻干食品越来越受到人们的喜爱。
但是，在冷冻干燥过程中进行的干燥时间较长，能耗大，这使得冻干食品的成本高，发展受到限制，目前仅在高附加值产品上有较多应用。
另外，在全球能源紧缺的今天，节能降耗亦成为工业发展中不可忽视的问题。
因此，国内外许多研究者对冻干过程中的节能问题进行不断的探索和研究，并取得了一定的进展。
一、冻干过程的节能措施有关真空冻干过程的节能问题，研究者大都从冻干工艺、冻干技术以及冻干设备三个方向对过程进行优化改进。
（一）冻干工艺的节能措施1.对物料的形状处理和浓度调整对于固体物料，如果没有过高的形状要求，可通过切割处理来增大传热传质面积，从而加快冻干速率，减少冻干时间；如果物料的形状要求高，不允许切割，可采取穿刺处理，以利于物料内部的水蒸气逸出，通过强化传质过程来提高冻干速率。
对于液体原料，若含较多胶体物质，当浓度较高时，适当降低物料的浓度就有助于提高冻干速率。
但是，物料浓度也不宜过低，否则会因除去的水分太多而增加能量消耗，且易造成水蒸气扩散孔道堵塞，降低冻结速率[2]。
若液体原料含水量很高，如含水量高达80%以上，冻干前应尽可能先将其浓缩，以提高干燥速率[4]。
2.干燥工艺联合使用依据物料的特性，将两种及两种以上的干燥方式按照优势互补的原则，分阶段干燥的复合干燥技术称为联合干燥。
冷库的节能技术及措施
冷库的节能技术及措施钱芳;李瑛;方杰【摘要】从建筑节能、制冷设备节能、运行节能和管理节能等4个方面对冷库的节能技术及措施进行了介绍。
在建筑节能方面，主要阐述了隔热材料和厚度的选择、围护结构的防潮和隔汽、安装PVC 门帘等节能措施；制冷设备节能主要从压缩机、冷凝器以及蒸发器的选择等方面进行论述；运行节能包括运用蓄冷技术“移峰填谷”，适当提高蒸发温度和降低冷凝温度，以及严格设置通风换气时间；管理节能从设置蒸发器除霜、冷凝器管壁上水垢清理周期、定期放油和不凝性气体等方面进行论述。
认为冷库制冷剂的选择以及微型冷库在国情和农产品发展方面有着不可替代的节能潜力。
%The energy-saving technology and measures for freezer of the building,the refrigeration equipment,the operation,and the management were introduced in this paper. The building energy-saving technologies include the selection and thickness of thermal insulation material,the moisture and vapor proof of building envelope,and the installation of the PVC door curtain.Refrigeration equipment energy-saving mainly focuses on the selection of compressor,condenser,and evaporator.The contents of the operation energy-saving are the “peak load shifting”technology by means of cool storage,the appropriate increasing of evaporating temperature and the reduction of condensing temperature,and the precise setting ventilation time.The management energy-saving consists of the set up of the evaporator defrosting,the clearing period of the incrustation on condenser tube,the emission of oil and non-condensable gas at regular intervals.Also,the refrigerant selectionof the freezer and the irreplaceable energy-saving potential of the mini freezer in the development of national conditions and agricultural products are discussed.【期刊名称】《能源研究与信息》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P23-27)【关键词】冷库节能;制冷剂;微型冷库【作者】钱芳;李瑛;方杰【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093;上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093;上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093【正文语种】中文【中图分类】TB65冷库是对易腐烂食品进行加工和贮藏的设施,最早出现在美国和澳大利亚[1].经过一个多世纪的发展,冷库已经成为发展食品工业不可缺少的手段.近几十年来,各国的冷库容量都有较大的增长.到20世纪末,全世界冷库总容量超过5 100万t[1],其中日本是亚洲最大的速冻产品生产国,-20℃以下的低温库占冷库总数的80%以上.截至2004年,日本已有冷库3 431座,冷库容积3 302万m3[2].截至2012年,美国拥有2 200万t的冷库容量,我国也拥有900万t的冷库容量[2].冷藏技术的发展和冷库容量的迅速增加必然关系到能源消耗问题.我国冷库能耗一般占整个冷链物流企业能耗的70%以上[3].表1给出了国内外冷库能耗对比情况[4].从表1可看出,我国冷藏企业总体能耗较大,全国平均水平远远高于国外平均水平,是日本的2.5倍,英国的两倍多[4].即使是冷藏行业发达的上海,与国外同行的差别也是非常大的.20世纪70年代以来,能源问题已被列为世界基本矛盾之一[5].在今后很长一段时间内,世界能源发展的主题和趋势仍然是节能减排,因此冷库的节能正引起制冷和食品行业越来越广泛的重视.对于冷库有诸多节能途径,例如:选择隔热效果较好又经济实惠的隔热材料,可有效地减少周围环境传入冷库的热量;选用经济节能的制冷设备;采用蓄冷技术,夜间将冷量储存起来,白天释放出来;适当提高蒸发温度,降低冷凝温度;对于果蔬冷库,设计合理的通风换气时间;定期对蒸发器除霜,对冷凝器除垢等.1.1 隔热材料的选择隔热材料的作用是减少通过围护结构传入冷库的热量,所以隔热材料的选择必须合理化,同时考虑材料的厚度.目前广泛使用的隔热材料是聚氨酯泡沫塑料.表2给出了聚氨酯泡沫塑料与其它冷库保温材料的优缺点比较[1].一般情况下,隔热材料越厚,隔热性能越好,但同时隔热材料成本也越高.不管国内还是国外,在确定隔热材料的厚度时,都会适当加厚,比如日本采用的隔热层厚度比标准隔热层厚度增加25%[1].文献[6]指出,采用节约型隔热层的冷库,虽然投资成本增加,但是一般在冷库运行2～3 a内可由节约的能源费中收回成本.1.2 围护结构的防潮和隔汽冷库内外温差较大,高温空气中的水蒸气会进入隔热层冷凝成水,使隔热层受潮,影响隔热效果,从而降低保温性能,增加能耗.水蒸气都是由高温一侧向低温一侧渗透,所以一般情况下,将防潮和隔汽设置在高温侧.如果冷库的高温侧和低温侧发生变化,那么在隔热层的两侧都应设置防潮、隔汽层.冷桥的存在会影响围护结构防潮和隔汽层的完整性和严密性[1],进而使隔热层受潮失效,甚至威胁建筑物的安全,同时暴露在空气中的冷桥会增加围护结构的热负荷,因此必须尽量避免在围护结构中形成冷桥.对于一些不可避免的冷桥,应选用导热系数较小的材料.1.3 安装PVC门帘PVC门帘是用聚氯乙烯塑料做成的,国内应用较少,但国外广泛使用[7].它可有效阻止冷库内外热量转移,达到节能的目的.我国最早使用的冷库门帘是棉被,到1960年代,开始采用门斗,有效地减少了冷库门洞的跑冷.1965年后建成的冷库开始外设空气幕.随着化工塑料工业的发展,上海化工厂和上海商业二局合作研制出了PVC门帘,并在1984年12月20日通过技术评定,被认为是一种节能门帘[7].表3给出了PVC门帘和其它材料门帘的比较.PVC门帘对减少冷库门洞附近的跑冷效果是非常显著的,装有PVC门帘的冷库的跑冷量比没有装门帘的减少了10%[7].文献[1]指出,采用PVC门帘后,冷库门的冷量损失减少了57%.其它建筑节能措施有减少太阳辐射热、库门外设置空气幕等.减少太阳辐射热会减少冷库的能耗,达到节能效果.影响太阳辐射热的因素有冷库外表面积、太阳辐射的强度、冷库壁面太阳的吸收率等,所以建设冷库时,在满足冷库容量的情况下,尽量选择建筑外表面积较小的结构.而太阳辐射的强度会随着季节、天气的不同发生较大变化,因此根据物理学原理,冷库外表面最好选用白色或颜色较浅的涂料,增大反射太阳辐射能力.空气幕安装在库门外上方,从空气幕喷出的气流能够阻止库外热空气直接进入库内.如果库内也安装空气幕,形成双层空气幕,节能效果将更加显著.PVC门帘和空气幕配合使用,节能效果更优.2.1 制冷压缩机的选择冷库制冷系统中压缩机能耗最大,因此必须选择性能优良、高效节能的制冷压缩机.近年来,性能优良的螺杆式压缩机得到了广泛的应用.例如:啤酒冷库中尽量采用内容积比可调的螺杆式压缩机,这样能够保证系统运行中内、外压力基本相等,避免了额外的能量损失,达到节能的目的[8];某食品配送公司在冷库中选用了液氨冷却式带经济器螺杆式制冷压缩机,配合使用全数字变频恒压供水设备,其中液氨来源于系统中的制冷工质.根据统计数据,其改造后的节水效果特别显著[9].合理确定压缩机的能量调节方法使压缩机以最低能耗运行,达到节能目的[10-11].调节方法主要有:① 采用变频控制技术.根据冷库的环境参数进行实时检测,相应调节压缩机转速,改变制冷量,使其与冷库热负荷相匹配,保证了系统高效运行,达到节能目的;② 多能级优化组合进行能量调节.该方法适用于大中型冷库,不但能适应变动的热负荷,还能使压缩机轻载或空载运行,延长压缩机使用寿命.2.2 换热设备的选择2.2.1 冷凝器的选择冷凝器在运行过程中消耗大量电能,因此冷凝器节能是冷库节能的重要部分.同其它冷凝器相比,蒸发式冷凝器是一种高效节能的换热设备,通过水的蒸发潜热吸收制冷剂放出的热量.蒸发式冷凝器减少了循环水量,降低了水泵的动力消耗,不仅节能而且节水,同时还省去了冷却水在冷凝器中显热传递阶段,使冷凝温度有可能更接近空气的湿球温度,达到节能目的.蒸发式冷凝器在国外早已普遍使用[12].近年来,国内也从应用壳管式冷凝器转向青睐蒸发式冷凝器.2006年上海食品肉类有限公司对原有的制冷系统进行改造,选用了一台ATC-428B蒸发式冷凝器.改造后的系统可节电22%～44%[13].2.2.2 蒸发器的选择不同用途的冷库,其蒸发器种类和结构不同,因此需根据使用类型选择不同方式控制蒸发器以达到节能效果.例如,水产品和肉类冷库的冻结间,一般采用落地式或吊顶式冷风机,而大部分冻结间冷风机的功率过大,造成过度用电.冷风机所消耗的电能最终变成热能,增加了压缩机的负荷.选用高效双速风机或变速风机调节冷风机的功率[14],可达到节能目的.虽然增加了投资,但是回收期短,总体来说还是节约了成本.3.1 采用蓄冷技术蓄冷技术是指在电力负荷较低的夜间用电低谷期,采用制冷机制冷,利用蓄冷介质的显热或潜热特性,将冷量储存起来;在电力负荷较高的白天,将存储的冷量释放出来,以满足生产工艺的需要,而且夜间环境温度更有利于制冷系统的运行[15].因此,若在冷库中使用蓄冷技术,能够很好地改善电力供应状况,提高制冷设备利用率,达到经济节能的目的[16-17].3.2 提高蒸发温度冷库运行中,在保证冷库温度的前提下,尽可能采用较高的蒸发温度.我国冷库行业中,冷库实际热负荷远小于设计热负荷.制冷系数ε=T0/(TK-T0),其中:TK为冷凝温度;T0为蒸发温度.当提高T0时,ε增大,从而提高了制冷效率,减少了制冷机组的能耗[18].文献[1]指出,T0每升高1℃,可节约2%～3%的能耗.蒸发温度的提高,减小了蒸发器与空气的传热温差,因而降低了食品的能耗,也能达到节能的目的[19].3.3 降低冷凝温度冷凝温度升高,冷凝压力也随之升高,使得压缩机的排气压力升高,压缩比增大,压缩机输气系数降低,功耗增大.文献[19]指出,冷凝温度每降低1℃,压缩机功耗则减少19.5%,因此合理地降低冷凝温度也是冷库节能的重要部分.由于夜间环境湿球温度较低,使得冷凝温度降低,因此尽可能让制冷装置在夜间运行,以达到节能的目的. 3.4 合理选择冷库的通风换气时间果蔬类食品由于呼吸作用会放出一些气体,影响冷库内的环境温度和条件,因此在果蔬冷库中必须设计通风换气.但是通风换气引起的热负荷较大,一般情况下严寒季节,选择白天进行通风换气;其它季节,选择温度较低的夜间进行通风换气,以达到节能目的[11].4.1 蒸发器的除霜冷库蒸发器霜层会严重影响换热效率,增大功耗.不同形式的蒸发器的及时除霜方式不同.国外冷库中蒸发器普遍采用冷风机.常用的除霜方式有水冲式、制冷剂热气除霜、电热除霜,其中制冷剂热气除霜应用最广泛,被认为是最高效节能的除霜方式[20].4.2 冷凝器管壁水垢的清理水冷式冷凝器运行一段时间后表面会形成水垢,水垢的导热系数为冷凝器管壁导热系数的2.4%～2.8%[19],这会增加冷凝器管壁的传热热阻,影响冷凝器的换热效率,间接升高了冷凝温度,增大了制冷装置的功耗,同时结垢到一定程度时还会腐蚀制冷设备,缩短其使用寿命.国外冷库中普遍采用蒸发式冷凝器,并对其布水器喷嘴进行定期清洗且将冷却水软化处理[21].对于除垢周期,由于冷凝器形式、制造材料和当地水质的不同难以确定,应根据冷库具体的制冷装置合理确定.我国一些冷库还通过安装稳定剂和静电水垢控制器,有效地放慢水垢增厚速度,从而达到节能的目的.另外,定期放油、防止不凝性气体进入系统和及时排放不凝性气体可有效提高运行效率.经油分离器未完全分离的润滑油进入冷凝器和其它设备中会降低设备的换热效率,增加能耗.所以不仅要选用性能优良的油分离器,而且应定期对设备进行放油.另外,由于在加油和加注制冷剂时的不规范操作,会使不凝性气体进入装置,使冷凝面积减少,冷凝压力增大,降低装置的制冷能力,增大能耗,因此必须及时排放不凝性气体. 5.1 制冷剂的选择整个制冷系统中制冷剂占据着重要的地位.目前不管国内还是国外,冷库的制冷装置中普遍采用氨作为制冷剂.氨制冷剂的优点是热物性非常好,能溶解于水,有气味时易被发现,价格低廉、环保[6],但是氨制冷剂有毒且存在潜在的爆炸危险.当氨与空气混合体积分数为16%～25%时遇明火会引起爆炸[21],因此氨制冷剂系统中应尽可能减少系统的灌氨量.目前CO2/NH3复叠式制冷系统已在一些冷库投入使用,并且有很大的发展潜力[22].因为CO2和NH3制冷剂的混合使用,在大大减少灌氨量的前提下,还保证了制冷系统高效节能运行,初投资降低,冷库安全系数增大.更节能、环保、安全的制冷剂有R403A、R403B、R404A、R407C、R124a[15].这些不含氯的制冷剂对大气臭氧层没有破坏,同时不易燃、低毒、清洁,可优先考虑,更重要的是它们的制冷效果非常好,不亚于氨.5.2 微型节能冷库的发展微型冷库是一种家庭式机械恒温小型冷库,其建造快,造价低,操作简单,性能可靠,自动化程度高,保鲜效果好.最重要的是,它对库体和制冷系统进行了优化设计,是将机械制冷与自然冷源结合利用的节能冷库[23],其降温速度快,保温性能好,冷库温度波动小,稳定后的冷库温度是前期预冷和降温阶段的18%左右.北方地区在冬季可采用自然冷源通风降温,这样耗电量更低,更节能.我国是一个农业大国,国情和农村家庭联产承包生产体制决定了微型冷库特别适合我国农副产品的储存和保鲜.并且我国农业发展在今后很长一段时间内还是以小规模、个体自主为主,再结合节能减排这一世界性发展趋势,因此微型冷库在我国还是有较大的发展空间和潜力的[24].随着经济的大力发展和人们生活水平的迅速提高,冷库在日常生活中扮演着越来越重要的角色.冷库的需求量增大带来的能源消耗日益增加,因此冷库的节能必须受到重视.冷库的节能不仅减少了社会成本,增加了社会效益,还减少了能源消耗,有利于世界和谐、可持续发展.【相关文献】[1] 吕卫东.冷藏库的节能技术[J].制冷空调与电力机械,2010,31(3):82-84.[2] 康三江.浅议国内外冷库行业发展现状与趋势[J].保鲜与加工,2006,6(3):1-3.[3] 王文铭,刘晓亮.我国冷链物流能耗现状及对策研究[J].中国流通经济,2011(10):29-33.[4] 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国内冰箱的主要几种节能技术
国内冰箱的主要几种节能技术电冰箱作为耐用消费品，在国内城镇家庭的占有率超过了85%，国内冰箱市场年销量超过1000万台。
作为一种长寿命间歇式电能消耗品，电冰箱在居民家庭中消耗的电量仅次于空调器，世界各国都非常重视电冰箱产品的节能工作，美国、欧盟、日本等都制定了严格的能耗等级要求，中国政府也于2022年11月1月正式实施了《家用电冰箱耗电量限定值及能源效率等级》标准，要求生产企业降低电冰箱的能耗水平。
冰箱生产厂家也通过技术革新，不断提升电冰箱节能指标，目前国内市场上已经有多家企业推出日耗电量仅0.35度甚至0.29度的电冰箱。
从目前国内外厂家电冰箱产品来看，目前电冰箱的主要节能技术如下。
常规节能技术常规的节能技术主要从三个方面来降低电冰箱的能耗：1、增加电冰箱发泡层厚度普通冰箱冷藏室发泡层厚度为35mm至45mm，冷冻室厚度为60mm至80mm。
节能冰箱为了减少冷量向外界的辐射，将冷藏室的发泡层厚度增加为55mm至65mm，冷冻室发泡层厚度增加为85mm至100mm甚至120mm。
2、采用机械式温控器单循环制冷系统机械式温控器、单循环制冷系统的电冰箱没有电脑板、电磁阀等耗电部件，同时采用单循环制冷系统的冰箱压缩机开停只受冷藏室温度控制，相比双循环制冷系统的冰箱，开机时间短，较为省电。
3、采用高效无氟压缩机高效无氟R600a压缩机在冰箱上已经广泛使用，其能源效率值（COP）能达到1.75，是冰箱节能的最主要手段。
采用常规节能技术的优点是生产工艺简单、可靠性高、成本增加较少，但其缺点也很明显：过厚的发泡层影响冰箱的美观效果；机械式温控器操作不方，需要根据季节的不同调整温度档位，并且采用单循环系统的冰箱冷冻能力小（通常只有几千克）、不能实现速冻等功能，在冷冻大量新鲜食品时能力较差。
采用常规节能技术的冰箱另外一个弱点是耗电量的不均匀性，单循环制冷系统冰箱由于其温度受冷藏室控制，冬季环境温度较低（一般是低于16度）的时候必须打开温度补偿装置才能保证冰箱的正常运行，该补偿装置每天的耗电量在0.24度以上。
流态化速冻装置原理
流态化速冻装置原理流态化速冻装置原理是一种利用流体化技术将食品迅速冷冻的设备，其原理是通过将食品置于高速流动的冷气中，使其表面迅速冷却凝固，从而实现快速冷冻。
流态化速冻装置在食品行业中得到广泛应用，可以大大提高食品的保鲜时间和口感质量。
下面将着重探讨流态化速冻装置的工作原理、应用范围以及发展趋势。
一、流态化速冻装置的工作原理流态化速冻装置的工作原理主要包括以下几个方面：1. 冷气生成系统：流态化速冻装置需要一个强大的冷气生成系统，用于产生高速冷气流。
这种冷气流的温度通常可以达到零下30摄氏度以下，从而可以迅速冷却食品。
2. 食品传送系统：食品传送系统是流态化速冻装置中的另一个关键部分，主要负责将待冷冻的食品送入冷气中，并确保食品在冷气中的均匀冷却。
通常采用传送带或者套管等结构进行传送。
3. 流态化床层：流态化速冻装置中的流态化床层是利用高速冷气将食品表面吹袭，从而使食品迅速冷却凝固的关键部分。
通过精准控制床层的温度和气流速度，可以确保食品得到均匀的冷却效果。
4. 控制系统：流态化速冻装置的控制系统能够实时监测冷气温度、食品传送速度等参数，并根据实际情况进行调整，以保证冷冻效果的最佳化。
二、流态化速冻装置的应用范围流态化速冻装置在食品行业中有着广泛的应用范围，其主要包括以下几个方面：1. 肉类产品：肉类产品由于含有大量水分，往往需要在短时间内迅速冷冻以阻止微生物的生长，流态化速冻装置正是解决这一问题的有效手段。
通过流态化速冻装置，可以使肉类产品迅速达到贮藏温度，有效延长食品的保鲜时间。
2. 海鲜产品：由于海鲜产品易于，需要在短时间内进行冷冻保存。
流态化速冻装置可以使海鲜产品迅速冷却，并且可以保持产品的新鲜口感和营养成分。
3. 冷冻面食：如速冻水饺、速冻馄饨等产品也可以通过流态化速冻装置实现快速冻结，保持产品的原汁原味和口感。
4. 冷冻蔬菜水果：流态化速冻装置还可以用于冷冻蔬菜水果等产品，使产品保持新鲜度和口感的同时延长保存时间。
制冷技术的发展和现代应用
制冷技术的发展和现代应用制冷技术是在19世纪初发展起来的，早期的制冷技术主要是用来制造冰块。
然而，随着科学技术的进步，制冷技术已经广泛应用于许多领域，包括食品加工、医学、冶金、化学、电子等等。
现在，制冷技术已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
1. 制冷技术的起源早在古代，人们就使用过简单的制冷方法。
一些古代文化中，人们用雪和冰来保持食物的新鲜。
在欧洲，人们从中世纪开始，就用简单的方法来冻结食物，比如在天然水源中放置瓶子，然后等待水结冰。
然而，这些方法非常低效，并且只能在寒冷的冬季时使用。
制冷技术的突破发生在19世纪初。
1820年，英国人迈克尔·法拉第发现了磁制冷效应，这是一种制冷技术的基础。
1842年，美国医生约翰·戴维斯·爱瑞斯发明了第一个制造冰块的机器。
这台机器使用了冰塞斯达特（一种受到压缩的蒸汽）来制冷。
这个设备的出现标志着现代制冷技术的开始。
2. 制冷技术的发展随着工业化时代的到来，制冷技术得到了迅速的发展。
20世纪初，美国工程师威廉·克里茨发明了一种制造冷气机的装置，使用了冷凝、蒸发和压缩来制冷。
这个新的装置促进了可控制的空气温度，这在炎热的夏季得到了广泛的应用。
20世纪50年代，制冷技术进一步发展，工程师们发明了制造冷冻食品的装置。
这项技术将食物冻结并保持在零度或更低的温度，尽管这项技术不是那么复杂，但对于现代食品加工业来说，它是必不可少的。
随着对制冷技术的不断改进和应用，现在制冷技术已经发展到了一个新的水平，能够在许多领域发挥着巨大的作用。
3. 现代应用现代制冷技术已经广泛应用于各个领域，其中最主要的是食品加工。
大型食品加工企业都配备有制冷设备，用来保持食品的新鲜和冷冻。
在医药领域，许多药品需要在冷藏条件下保存，这也是制冷技术的重要应用之一。
在科学研究中，制冷技术被用于制造极低温度，从而使得科学家们能够进行一些前所未有的实验。
在工业化生产中，制冷技术也是不可或缺的。
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现代食品工程学文献综述报告姓名：陈乐学号：M140208447组别：第12组2014年11月国内外食品快速冷冻装备技术对比及快速冷冻装置的节能技术探索摘要本文介绍了国内外速冻装备技术发展概况，具体举例了我国速冻设备及市场应用情况。
并分析快速冻结装置的节能新技术，最大限度地追求降低速冻环节耗能，降低产品成本，对企业产生直接经济效益。
关键词：快速冷冻；装备技术；节能技术；1.我国速冻设备的现状1.1速冻设备与一般冻结设备目前国内生产的冻结设备有两大类:即快速冻结设备(速冻设备)和一般冻结设备(主要指慢速冻结设备)。
过去在统计产量时，往往将速冻设备与一般冻结设备混在一起作为速冻设备进行统计产量，这是不妥的。
因此，有必要将速冻这一概念在此作一介绍。
按国际制冷学会C2委员会对食品冻结速度所作的定义:食品表面与热中心点(冷却或冻结过程终了时，食品中温度最高的一点称为热中心点)的最短距离与食品表面温度达到0°C后，食品热中心点降至比冻结点低10°C所需时间之比，称为该食品的冻结速度V(cm/h)。
快速冻结V一般为5-2cm/h，中速冻结V为1-5cm/h，慢速冻结V为0.1-1cm/h[1]。
我国目前生产的速冻设备，主要有鼓风式速冻设备、接触式速冻设备、深冷速冻设备和沉浸式速冻设备四大类型。
这四种类型派生出的各种速冻设备，均已在国内市场和出口国外销售[2]。
1.2我国速冻设备及市场应用情况我国速冻设备主要生产企业及应用情况见表1所示。
生产企业:（1）南通冷冻设备厂（2）天津天马制冷设备工程有限公司（3）浙江上风实业有限公司（4）沈阳冰天制冷设备有限公司（5）烟台冰轮股份有限公司（6）约克有限公司（7）沈阳新阳速冻设备制造公司（8）加拿大AERO公司（9）无锡锡南机械厂（10）瑞典Frigoscandia公司（11）大连冰山菱设速冻设备有限公司。
1.3速冻设备主要生产企业概况下面介绍我国生产速冻设备的主要企业概况a)烟台冰轮股份有限公司该公司是烟台冰轮集团的核心企业，冰轮集团在全国制冷空调行业中，首家取得挪威船级社(DNV)颁发的1509001:49质量体系认可证书，通过美国机械工程师协会(ASM)E压力容器U认证，是国家一级企业。
工业制冷成套系列产品:拥有100、125、170型单、双级制冷压缩机和12.5、16、20、25、32系列螺杆式制冷压缩机全套主机产品，并开发适合不同用户要求的活塞式、螺杆式压缩冷凝机组、组合冷库和国家专利的蒸发式冷凝器等产品。
农产品深加工领域的冷冻冷藏系列产品:作为中国的农业产业化龙头企业，冰轮先后与日本、丹麦、俄罗斯等国家的国际知名企业、机构合作，并与国内著名的企校院所强强联手，研制开发了以食品真空冷冻干燥设备、气调集装箱、连续单冻机、果蔬快速预冷装置、高温库成套装置、蔬菜速冻前处理生产线、谷物冷却机、气调库、组合式冷风库等为代表的农产品深加工领域的冷冻冷藏系列产品，以及螺旋速冻装置、平板速冻机、隧道式单冻机等产品[1]。
b）南通冷冻设备厂南通冷冻设备厂，是目前国内最大的专业生产速冻设备的工厂。
产品销售国内大部分省市自治区，外销二十多个国家和地区[7]。
主要产品有:卧式立式铝合金平板冻结机，单双螺旋速冻装置，不锈钢板带单体速冻装置，不锈钢网带单体速冻装置，流态化单体速冻装置，液氮、二氧化碳速冻装置，冷冻深去皮机，立筒式、碟片式片冰机，低温冷风干燥机、板式搁架冻结器，过热蒸汽烧烤装置，螺旋式蒸煮冷却装置，以及平板速冻配套设备及器具等近20多种产品，用户也可根据实际需要，进行特殊设计和制作。
该公司生产的型号为1610、2012、2512、2518、3016的双螺旋式速冻装置的冻结能力为500-2000kg/h。
型号为WA一l、WF一1、WF一IJ和GF-lJ的卧式平板冻结装置的冻结能力为1500、1500、1350和1350kg/次。
该公司生产的隧道式液氮、二氧化碳深冷冻结装置型号有SD一1-SD一5。
2.国外速冻设备的现状2.1概论90年代以来，国外对改进食品的冷冻工艺，延长食品冷藏期的研究和新技术的推广。
国外的速冻设备发展较快，以瑞典和日本都具有比较新颖的技术装备[5]。
2.2速冻设备介绍1)流动式速冻装置，能使速冻气流自下而上通过颗粒食品，使食品在床面上形成“流体状态”速冻，有利于“流体状”的颗粒食品如玉米粒、豌豆和白扁豆等在3～5min内速冻完毕。
产品流动厚度是3.2cm.2)螺旋输送带式速冻装置，螺旋直径2m，层数可多至20层，大大节省了设备占用面积。
该设备适宜速冻肉丸、肉饺、肝饼等食品，速冻时间15～20min。
3)自动多用托盘接触式速冻装置，不用鼓风机，动力消耗只有鼓风式速冻装置的1/10，但速冻时间略长，干耗较小，适宜速冻水果、蔬菜、肉、鱼，以及冰淇淋等，品温冻至-18℃以下所需时间为20～60min.可自动装载20～50mm厚的包装食品，盘子顺序推进，自动降下速冻，速冻后升起，冻品在另一端推出[4]。
4)自动开关门的隧道式速冻设备，可以减少流水作业线进出隧道带走的能量损失，在速冻隧道两端加门，在门前加接触装置，食品接近隧道门时，碰到接触装置，门自动打开，食品通过后门自动关闭。
为提高效率，采用自动装载食品，即食品进门前自动装入容器。
由于不同食品需要的速冻能量不同，因此根据速冻需要，压缩机分组供应以减少能耗。
5)低温速冻，这是指-60℃以下的极低温条件下的速冻，特点是液态氮的使用。
使用方法有液浸、喷淋和蒸发冷凝3种。
目前广泛使用的最有效的方法是喷淋法。
此外，液体氟里昂、粉状干冰都可用于低温速冻。
速冻的食品最好是环状颗粒形的，如青豆类、切片番茄和蘑菇等。
采用隧道输送带，结合液氮喷淋速冻，喷淋后蒸发的氮气可用于食品预冷。
由于液氮速冻不需机械设备，因此特别适宜用在运输卡车和铁路冷藏车上[3]。
3.快速冻结装置的节能新技术3.1快速冻结装置的节能新技术概述在食品冷加工中，快速冻结是一个高耗能环节，除了制冷主机、辅机、快速冻结装置风机、传送机构耗能外，另一个重要耗能因素则是除霜和重新降温过程。
一般认为，该过程耗能占总耗能15%左右或更多。
实际表明，采用吹风快速冻结加工食品平均单位耗能约为300kwh/t左右。
而含水率较高的食品如芦笋单位能耗高达373kwh/t，按平均0.72元/度计，电费268.56元/吨。
上述数字表明，速冻食品加工企业意识到在激烈的市场竞争中，最大限度地追求降低速冻环节耗能，降低产品成本是企业的直接经济效益[6]。
因此速冻食品加工企业对于节能型快速冻结装置具有浓厚兴趣。
3.2风机电机外置按照快速冻结装置热流量计算方法，风机电机运转热流量Q，由下式求得:Q3=EN·毒·p(KW)(1)式中:N一电机额定功率(Kw)卜热转化系数，电机外置∈=0.5I旷电机运转时间系数p=1100卜1kw换算成w的值所谓风机电机外置，即采用长轴结构将电机置于常温下运行，因此计算快速冻结装置热流量时风机电机热流量Q3按式(1)计算。
其总热流量公式改为:冷却设备总负荷:∑Q设=Q。
+PQ2+Q3+Q4(KW)(2)式中P-负荷系数取P=1.3。
机器总负荷:∑Qa=(mQ1+PQ2+Q3+nQ4)R(KW)(3)式中m一修正系数m=1n一操作系数n=o.75R一冷损耗系数R=1.07以Dk一1000流态化快速冻结装置(风机电机内置)和Dk一1000节能型全流态化快速冻结装置(风机电机外置)为例做如下比较，见表2-1。
3.3利用外置电机余热除去传送带结霜并吹干在低温潮湿工况下，除了蒸发器迅速结霜外，传送带受热湿空气作用也随之结霜，4小时后结霜严重，6小时后传送带基本被结霜(或冰)封死。
对于宽带隧道式和螺旋式快速冻结装置由于气流组织不同其影响程度不同，但是对于流态化快速冻结装置由于风机置于传送带下，吹风方式为自下而上，传送带空隙率越来越小，气流循环量逐渐下降，气流组织会迅速恶化，严重时，由于受风压作用，冷气流沿传送带进出口方向流出(又称跑冷)，温度上升，产量下降。
为了避免上述现象发生，一般设置传送带清洗吹干装置。
如热水清洗热风吹干装置或热风融霜吹干装置等。
该装置功率约为lokw。
20kw可以满足要求。
利用外置电机产生的热量由小功率风机通过管道和喷嘴喷射到传送带，随时除去结霜并吹干传送带可以减少约15kw装机功率。
按每天20小时，全年生产300天计算，仅此一项可节省能耗90000kwh，平均0.72元/度，全年节省6.3万元。
3.4风机电机变频调速不同食品由于含水率、比热容、单重、密度、规格等不同，所要求的冻结温度、风速、风压、冻结时间等也不同。
采用单一风速、风压的快速冻结装置一般只适用少数品种，即使冻结大多数品种，其耗能增加，生产成本提高。
例如流态化快速冻结装置采用单一风速风压，一般设计时是以青刀豆计算。
如果满足青刀豆流态化快速冻结，而冻结蛇5HIIn芋头则很难实现流态化悬浮状，而要冻结类似荷兰豆这种产品又会产生夹带现象等不良流态化冻结。
因此，采用单一风速风压的快速冻结装置很难满足多品种冻结的要求。
为了克服上述现象，采用风机电机全频调速，不同产品采用不同风机转速，既可以满足多品种冻结要求，保证产品冻结质量和产量，又可以达到节能的目的。
其调速范围见表2—2。
从表2—2中可以看出，采用Dk—1000基准型速冻装置冻结上述全部产品，与无变频调速装置比较，其节能情况见表2—3。
年节电79200kwh，按每年生产300天，每天节电264kwh。
综上所述，快速冻结装置采用各项节能技术，其综合节能见表3一l。
快速冻结装置的各项节能新技术可以降低能耗30%，是一项可以给用户带来丰厚经济效益和应用前景十分可观的项目。
同时对提高国产快速冻结装置整体技术水平，实现技术突破具有重要意义。
采用高新技术，融人全新概念，新一代高效、节能、安全可靠的快速冻结装置在国内外属首创，目前已全面推向市场[1]。
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