食品解冻装置及原理介绍

（一）空气解冻

这是以空气为传热介质的解冻方法，它又分为以下几种类型。

1.静止空气解冻（低温微风型空气解冻） 它是将冷冻食品（如冻肉）放置在冷藏库（通常库温控制在4℃左右）内，利用低温空气的自然对流来解冻。一般冻牛胴体在这样的库内4～5天可以完全解冻。

2.流动空气解冻 这是通过加快低温空气的流速来缩短解冻时间的方法。解冻一般也在冷藏库内进行，用0～5℃、相对湿度90%左右的湿空气（可另加加湿器），利用冷风机使气体以1m/s左右的速度流过冻品，解冻时间一般为14～24h。可以全解冻也可以半解冻。图3⁃23为能控制温、湿度的流动空气解冻装置。

3.高湿度空气解冻 这是利用高速、高湿的空气进行解冻的方法。该方式采用高效率的空气与水接触装置，让循环空气通过多层水膜，水温与室内空气温度相近，充分加湿，空气湿度可达98%以上，空气温度可在-3～20℃范围调节，并以2.5～3.0m/s的风速在室内循环。这种解冻方法，使解冻过程中的干耗大大减少，而且可以防止解冻后冻品色泽变差。图3⁃24是高湿度空气解冻装置，图3⁃25是这种装置的原理图。在这种装置中，设有能逆转的气流调节器，可以定时改变冷风方向，以使解冻均匀，而且加湿装置还起一个清洁净化室内循环空气的作用。解冻过程可以自动完成，只要事先设定解冻过程中温度变化程序（由冻品数量、种类、大小确定）即可。当被解冻品的中心温度达到所要求的温度后，可自动调节到冰温贮藏状态。

图3⁃23 能控制温、湿度的流动空气解冻装置

1—风机 2—杀菌灯 3—冷风机 4—加热器 5—加湿器 6—鱼块 7—鱼车

图3⁃24 高湿度空气解冻装置

1—控制箱 2—给水装置 3—室内换热器 4—手推车

4.加压空气解冻 铁制的筒形容器内，通入压缩空气，压力一般为0.2～0.3MPa，容器内温度为15～20℃，空气流速为1～1.5m/s。这种解冻方法的原理如下：由于压力升高，使冻品的冰点降低，冰的溶解热和比热容减小，而热导率增加。这样，在同样解冻介质温度条件下它就易于融解，同时又在容器内槽以上流动空气，就将加压和流动空气组合起来，因压力和风速使热交换表面的传热状态改善，使解冻速度得以提高。如对冷冻鱼糜来说，其解冻速度为室温25℃时的5倍。

（二）水解冻

这是以水为传热介质的解冻方法。它与空气相比，解冻速度快，无干耗。水解冻的分类如下：

1.水浸渍解冻 水浸渍解冻分为两种，一种为低温流水解冻，将解冻品浸没于流动的低温水中，使其解冻。解冻时间由水温、水的流速决定。空载时，槽内水流速为0.25m/s，每隔5min，水流流向改变一次，水温由换热器保持一定的温度，一般保持在5～12℃。若用于冷冻水产品的解冻只需1～2h；若用18℃以下、流速0.01m/s的水解冻，则需4h。图3⁃26是低温流水解冻装置，它将多个水槽连在一起，每个槽的两端设有除鳞网，槽底一端装有螺旋桨，用以改变水流流向。根据解冻品的数量，确定槽的长短。

图3⁃25 高湿度空气解冻装置原理图

1—解冻室 2—加湿塔 3—空气净化器 4—气液接触装置 5—换热器 6—泵 7—风机 8—手推车

图3⁃26 低温流水解冻装置

1—水槽 2—除鳞网 3—换热器 4—控制箱

另一种为静水解冻，将解冻品浸没于静止水中进行解冻。其解冻速度与水温、解冻品量和水量有关。如将20kg重、15cm厚的冻肉（中心温度-14.5℃）投入 0.5m×0.5m×1.1m的水箱中，解冻时间约15h。

2.水喷淋解冻 利用喷淋水所具有的冲击力来提高解冻速度。选择对被解冻品最适合的冲击力的喷淋，而不是越猛烈越好。影响解冻速度的因素除喷淋冲击力外，还有喷淋水量、喷淋水温。喷淋解冻具有解冻快（块状鱼解冻30～60min）、解冻后品质较好，节省用水等优点，但这种方法只适合于盘冻的小型鱼类冻块，不适用于大型鱼类的解冻。图3⁃27是喷淋解冻装置的示意图。

3.水浸渍和喷淋相结合的解冻 将水喷淋和浸渍两种解冻形式结合在一起，以提高解冻速度，提高解冻品的质量。图3⁃28为浸渍和喷淋组合解冻装置。鱼块由进料口进入传送带上的网篮，经喷淋再浸渍解冻，到出料口时，解冻已完成。

图3⁃27 喷淋解冻装置的示意图

1—喷淋器 2—冻虾块 3—冰 4—虾 5—移动盘 6—水槽 7—水泵 8—进水口 9—滑道 10—加热器

图3⁃28 浸渍和喷淋组合解冻装置

1—传送带 2—水槽 3—水泵 4—过滤器 5—加热器(https://www.xing528.com)

图3⁃29 水蒸气减压解冻装置

1—水封式真空泵 2—食品出入门 3—食品车 4—水槽

（三）水蒸气减压解冻

水蒸气减压解冻又称为真空解冻。在低压下，水在低温即会沸腾，产生的水蒸气遇到更低温度的冻品时，就会在其表面凝结成水珠，这个过程会放出凝结潜热，该热量被解冻品吸收，使其温度升高而解冻。这种解冻方法适用的品种多，解冻快、无解冻过热。图3⁃29是水蒸气减压解冻装置示意图。该装置是圆筒状容器，一端是冻品进出的门，冻品放在小车上推入，容器顶上用水封式真空泵抽真空，底部盛水。当容器内压力为2.3kPa时，水在20℃低温下即沸腾，产生的水蒸气在冻品表面凝结时，放出2450kJ/kg热量。当水温较低时产生的水蒸气的量就会减少，这时可以用水中浸没的水蒸气管进行加热。

（四）电解冻

以空气或水为传热介质进行解冻，是将热量通过传导、对流或辐射的方法，使食品升温，热量是从冷冻食品表面导入的，而电解冻属于内部加热。

电解冻种类很多，具有解冻速度快，解冻后品质下降少等优点。

1.远红外解冻 这种解冻方法目前在肉制品解冻中已有一定的应用。构成物质的分子总以自己的固有频率在运动，当投射的红外辐射频率与分子固有频率相等时，物质就具有最大的吸收红外辐射的能力，要增大红外辐射穿透力，辐射能谱必须偏离冻品主吸收带，以非共振方式吸收辐射能。对冻品深层的加热，主要靠热传导方式。根据肉类食品红外吸收光谱的特点，投射到冻品表面波长2～25m的红外辐射，除少量在表面被反射外，其余全部被食品吸收，并使其中水分子振动，产生内部热量，促使冻品解冻。目前多用于家用远红外烤箱中食品解冻。

2.高频解冻 这种解冻方法是给予冷冻品高频率的电磁波，它和远红外辐射一样，也是将电能转变为热能，但频率不同。当电磁波照射食品时，食品中极性分子在高频电场中高速反复振荡，分子间不断摩擦，使食品内各部位同时产生热量，在极短的时间内完成加热和解冻。电磁波加热使用的频率，一般高频波（1～50MHz）是10MHz左右，微波（300MHz～30GHz）是2450MHz或915MHz。高频解冻装置原理如图3⁃30所示。电磁波穿过食品表面内部照射时，随穿透深度加大，能量迅速衰减。穿透深度与电磁波频率成反比，所以高频波的穿透深度是微波的5～14倍，比微波解冻的速度还要快。同时，因为高频解冻时，随冻品温度的上升，介电常数增加很快，高频电压渐渐难以作用于冻品，不会发生如微波解冻那样使冻品局部过热的现象。-3℃以上时，高频感应失去解冻作用，所以装置中设一冷却器，以控制环境温度。目前，国内外已有30kW左右的高频解冻设备投放市场（1t/h，解冻时间5～15min，半解冻），可以迅速、大量地对冻肉或其他冻制品进行解冻，所用频率为13MHz。

图3⁃30 高频解冻装置原理

1—箱体 2—冷冻品 3，5—电极 4—冷却器 6—物台

3.微波解冻 与高频解冻原理一样，是靠物质本身的分子极性来发热，利用电磁波对冻品中的高分子和低分子极性基团起作用，使其发生高速振荡，同时分子间发生剧烈摩擦，由此产生热量。国家标准规定，工业上用较小频率的微波只有2450MHz和915MHz两个波带。微波加热频率越高，产生的热量就越大，解冻也就越迅速，但是微波对食品的穿透深度较小。微波发生器在2450MHz时，最大的输出功率只有6kW，并且其热能转化率较低，约为50%～55%。在915MHz时，转化率可提高到85%，可实现30～60kW的输出功率。微波加热解冻装置示意见图3⁃31。

4.低频解冻 低频解冻又称欧姆加热解冻、电阻加热解冻。这种方法将冻品作为电阻，靠冻品的介电性质产生热量，所用电源为50～60Hz的交流电。低频解冻装置示意见图3⁃32。欧姆加热解冻是将电能转变为热能，通电使电流贯穿冻品时转化为热量。加热穿透深度不受冻品厚度的影响。这与高频解冻、微波解冻不同，加热量由冻品的电导和解冻时间决定。低频解冻比空气和水解冻速度快2～3倍，但只能用于表面平滑的块状冻品解冻，冻品表面必须与上下电极紧密接触，否则解冻不均匀，并且易发生局部过热现象。

图3⁃31 微波加热解冻装置示意图

1—风机 2—微波发生器 3—被解冻品 4—载物台

图3⁃32 低频解冻装置示意图

1—活动电极 2—固定电极 3—自耦变压器

5.高压静电解冻 高压静电（电压5000～10000V）强化解冻，是一种有开发应用前景的解冻新技术，日本已应用于肉类解冻。这种解冻方法是将冻品放置于高压电场中，电场设置在0～-3℃的低温环境中，以食品为负极，利用电场效应，使食品解冻。据报道，在环境温度-1～-3℃下，7kg金枪鱼解冻，从中心温度-20℃升至中心温度-4℃约需4h，且一个显著优点是内外解冻均匀。

（五）其他解冻方法

1.接触加热解冻 这是将冷冻食品与传热性能优良的铝板紧密接触，铝制中空水平板中流动着温水，冻品夹在上下水平铝板间解冻。接触加热解冻装置的结构与接触冻结装置相似，中空铝板与冻品接触的另一侧带有肋片，以增大传热面积，装置中还设有风机。该装置如图3⁃33所示。

2.高压解冻 由水的固液平衡相图可知，存在一个高压低温水不冻区，在200MPa下，水具有最低冰点的，低于该压力时，随着压力增大，冰点下降；反之则升高。对于高压冰来说，随温度降低（即对应平衡压力增高），高压冰的融解热、比热容减小，热扩散率增大。与常压解冻不同的是，当对冻品加以高压时，原有的部分冰温度急剧下降，放出显热，转化为另一部分冰的融解潜热，使其融解。该过程无需外界加入热量，所以降温迅速，同时使解冻温差增大。另外，由于高压冰融解热的减少、热扩散率的增大，使传热速度加快，而且压力可以瞬时均一传递到冻品内部，因而可内外同时快速解冻。高压解冻具有解冻速度快的优点，而且不会有加热解冻造成的食品热变性；高压还有杀菌作用，解冻后液汁流失少，色泽、硬度等指标均较好。有试验表明，对直径100mm长200mm的冰块，在10℃的水中静置解冻，常压解冻需180min；加压120MPa和200MPa下解冻分别只需20min和11.5min，可见高压解冻具有解冻快的特点。

图3⁃33 接触加热解冻装置示意图

1—风机 2—解冻室 3—放热铝板（上） 4—冻品 5—放热铝板（下） 6—液滴箱