钢带连续式冻结装置：快速冻结多种冻品的理想选择

（一）鼓风式冻结装置

鼓风式冻结装置发展快，应用广，分为间歇式、半连续式、连续式三种基本形式。在气流组织、冻品的输送传递方式上，均有不同的特点与要求，因此就有不同形式的冻结装置。下面介绍几种连续式鼓风冻结装置。

1.钢带连续式冻结装置 这种冻结装置是在连续式隧道冻结装置的基础上发展起来的。如图3⁃14所示，它由不锈钢薄钢传送带、空气冷却器（蒸发器）、传动轮（主动轮和从动轮）、调速装置、隔热外壳等部件组成。

图3⁃14 钢带连续式冻结装置

1—主动轮 2—不锈钢传送带 3—隔热外壳 4—空气冷却器 5—从动轮 6—钢带清洗器 7—平板蒸发器 8—调速装置

钢带连续式冻结装置换热效果好。被冻食品的下部与钢带直接接触，进行导热换热，上部为强制空气对流换热，故冻结速度快。在空气温度为-30～-35℃时，冻结时间随食品的种类、厚度不同而异，一般在8～40min。为了提高冻结速度，在钢带的下面加设一块铝合金平板蒸发器（与钢带相紧贴），这样换热效果比单独钢带要好，但安装时必须注意钢带与平板蒸发器的紧密接触。

另一种结构形式是用不冻液（常用氯化钙水溶液）在钢带下面喷淋冷却，代替平板蒸发器。虽然可起到接触式导热的效果，但是不冻液盐水系统需增加盐水蒸发器、盐水泵、管道、喷嘴等许多设备，同时盐水对设备的腐蚀问题需要妥善解决。

表3⁃14列出钢带连续式冻结装置的技术数据。

表3⁃14 钢带连续式冻结装置的技术数据

由于网带或钢带传动的连续冻结装置占地面积大，进一步研究开发出多层传送带的螺旋式冻结装置。这种传送带的运动方向不是水平的，而是沿圆周方向做螺旋式旋转运动，这就避免了水平方向传动因长度太长而占地面积大的缺点。

2.螺旋式冻结装置 如图3⁃15所示，螺旋式冻结装置主要由转筒、不锈钢网带（传送带）、空气冷却器（蒸发器）、网带清洗器、变频调速装置，隔热外壳等部件组成。不锈钢网带的一侧紧靠在转筒3上，靠摩擦力和转筒的传送力，使网带随着转筒一起运动。网带需专门设计，它既可直线运行，也可缠绕在转筒的圆周上、在转筒的带动下做圆周运动。当网带脱离转筒后，依靠链轮带动，因此，即使网带很长，网带的张力却很小，动力消耗不大。网带的速度由变频调速装置6进行无级调速。冻结时间可在20min至2.5h范围内变化，故可适应多种冻品的要求，从食品原料到各种调理食品，都可在螺旋冻结装置中进行冻结，这是一种发展前途很大的连续冻结装置。

图3⁃15 螺旋式冻结装置（单螺旋式结构）

1—蒸发器 2—轴流风机 3—转筒 4—隔热外壳 5—出冻口 6—变频调速装置 7—电器控制箱 8—进冻口 9—传送带清洗器

图3⁃15为单螺旋式结构，若不锈钢网带（传送带）很长，冻结装置将很高、操作不方便，并且冻品出冻时，容易造成机械损伤。因而开发出了图3⁃16所示的双螺旋式结构，使冻品进、出时，均处于相同水平位置，避免了上述缺点。

图3⁃16 双螺旋式结构

1—上升转筒 2—下降转筒 3—不锈钢网带（传送带） 4，7—出冻链轮 5—固定轮 6—张紧轮

表3⁃15列出国产螺旋式冻结装置（双螺旋式）的主要技术参数。

表3⁃15 国产螺旋式冻结装置（双螺旋式）的主要技术参数

图3⁃17 气流上下冲击式冻结装置

1，4—静压箱 2—喷嘴 3—不锈钢网带（传送带） 5—蒸发器 6—轴流风机

3.气流上下冲击式冻结装置 气流上下冲击式冻结装置如图3⁃17所示，它是连续式隧道冻结装置的一种最新形式，因其在气流组织上的特点而得名。在这种冻结装置中，由空气冷却器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，又产生高速气流（流速在30m/s左右）。此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。这种冻结装置是20世纪90年代美国约克公司开发出来的。我国目前也有类似产品，并且将静压箱出口处设计为条形风道，不用喷嘴，风道出口处的风速可达15m/s。气流上下冲击式冻结装置主要技术参数见表3⁃16。

表3⁃16 气流上下冲击式冻结装置主要技术参数

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注：生产能力按裸冻饺子计算。

4.流态化冻结装置 流态化冻结的主要特点是将被冻食品放在开孔率较小的网带或多孔槽板上，高速冷空气流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性。在这样的条件下进行冻结，称为流态化冻结。

流态化冻结的主要优点：换热效果好，冻结速度快，冻结时间短，冻品脱水损失少，冻品质量高，可实现单体快速冻结（IQF），冻品相互不粘结，可进行连续化冻结生产。

按机械传送方式的不同，流态化冻结装置可分为以下三种基本形式。

（1）带式（不锈钢网带或塑料带）流态化冻结装置。这是一种使用最广泛的流态化冻结装置，大多采用两段式结构，即被冻食品分成两区段进行冻结：第一区段主要为食品表层冻结，使被冻食品进行快速冷却，将表层温度很快降到冻结点并冻结，使颗粒间或颗粒与转送带间呈离散状态，彼此互不粘结；第二区段为冻结段，将被冻食品冻结至热中心温度-15～-18℃。带式流态化冻结装置具有变频调速装置，对网带的传递速度进行无级调速。蒸发器多数为铝合金管与铝翅片组成的变片距结构，风机为离心式或轴流式（风压较大，一般在490Pa左右）。这种冻结装置还附有振动滤水器、斗式提升机和布料装置、网带清洗器等设备。图3⁃18为加拿大某公司生产的带式流态化冻结装置，冻结能力为1～5t/h。

图3⁃18 加拿大某公司生产的带式流态化冻结装置

1—振动布料进冻口 2—表层冻结段 3—冻结段 4—隔热箱体 5—网带传动电动机 6—出冻口 7—电控柜及显示器 8—蒸发器 9—离心式风机

（2）振动式流态冻结装置。这种冻结装置的特点是，被冻食品在冻品槽（底部为多孔不锈钢板）内，由连杆机构带动做水平往复式振动，以增加流化效果。图3⁃19为瑞典某公司生产的MA型往复振动式流态冻结装置。它具有气流脉动机构，由电动机带动的旋转式风门组成，按一定的速度旋转，使通过流化床和蒸发器的气流流量不断增减，搅动被冻食品层，从而可以更有效地冻结各种软嫩和易碎食品。风门的旋转速度是可调的，可调节至各种被冻食品的最佳脉动旁通气流量。

（3）斜槽式（固定板式）流态冻结装置。这种冻结装置如图3⁃20所示，其特点是无传送带或振动筛等传动机构，主体部分为一块固定的多孔底板（称为槽），槽的进口稍高于出口，被冻食品在槽内依靠上吹的高速冷气流使其得到充分流化，并借助于具有一定倾斜角的槽体向出料口流动。料层高度可由出料口的导流板进行调节，以控制冻结时间和冻结能力，这种冻结装置具有构造简单、成本低、冻结速度快、流化质量好、冻品温度均匀等特点。在蒸发温度-40℃以下，垂直向上风速为6～8m/s，冻品间风速为1.5～5m/s时，冻结时间为5～10min。这种冻结装置的主要缺点是风机功率大，风压高（一般在980～1370Pa），冻结能力较小。

图3⁃19 瑞典某公司生产的MA型往复振动式流态冻结装置

1—布料振动器 2—冻品槽 3—出料挡板 4—出冻口 5—蒸发器 6—静压箱 7—离心式风机 8—隔热箱体 9—观察台

图3⁃20 斜槽式（固定板式）流态冻结装置

1—斜槽 2—蒸发器 3—离心式风机 4—出料挡板

（二）接触式冻结装置

平板冻结装置是接触式冻结方法中最典型的一种。它是由多块铝合金材料的平板蒸发器组成，平板内有制冷剂循环通道；平板进出口接头由耐压不锈钢软管连接；平板间距的变化由油压系统驱动进行调节，将被冻食品紧密压紧。由于食品与平板间接触紧密，且铝合金平板具有良好的导热性能，故其传热系数高，当接触压力为7～30kPa时，传热系数可达98～120W/（m²▪K）。

平板冻结装置按平板放置方向分为卧式和立式（主要应用于渔轮等冻结作业）两种基本形式。卧式平板冻结装置的结构见图3⁃21。

图3⁃21 卧式平板冻结装置的结构

1—隔热箱体 2—电控箱 3—油压系统 4—升降油缸 5—平板蒸发器

（三）液氮喷淋冻结装置

与一般的冻结装置相比，液氮或液态二氧化碳冻结装置的冻结温度更低，所以常称为低温或深冷冻结装置。这种冻结装置中没有制冷循环系统，冻结设备简单、操作方便、维修保养费用低、冻结装置功率消耗很小、冻结速度快（约比平板冻结装置快5～6倍）、冻品脱水损失少、冻品质量高。液氮喷淋冻结装置如图3⁃22所示，它由三个区段组成，即预冷段、液氮喷淋段和冻结均温段。液氮的汽化潜热为198.9kJ/kg，定压比热容为1.034kJ/（kg·K），沸点为-195.8℃。从沸点到-20℃所吸收的总热量为383kJ/kg，其中从-195.8℃的氮气升温至-20℃时，吸收的热量为182kJ/kg，约与汽化潜热相等，这是液氮的一个特点。在实际应用时，这部分冷量不要浪费掉。液氮冻结装置的主要缺点是冻结成本高，约比一般鼓风冻结装置高4倍左右，主要是因为液氮的成本较昂贵。此外，液氮的消耗量大，一般每1kg冻品液氮消耗量约为0.9～2kg。对50mm厚的食品，经10～30min即可完成冻结，冻结后食品表面温度为-30℃，热中心温度达-20℃。

还有一种液氮喷淋与空气鼓风相结合的冻结装置，被冻食品先经液氮喷淋，使其表层很快冻结，这样可减少脱水损耗；然后再进入鼓风式冻结装置，完成产品冻结过程。这样的冻结装置可使冻结能力增大，液氮的消耗量也可减少。

图3⁃22 液氮喷淋冻结装置

1—隔热箱体 2—轴流风机 3—液氮喷嘴 4—传送带