温控技术

热量一般是从温度高的物体传至温度低的物体，因此，降温介质的温度必须低于食品物料的温度。冷却及冷冻就是将被冷却的食品物料的热量移向周围介质(水或空气)的过程，使食品物料的内部温度降低，且在-定程度上低于周围介质的温度，并能保持这个温度条件。

冷却及冷冻技术在食品加工业中的应用十分广泛，归纳起来，主要用于以下四个领域:

一是冷冻食品、速冻制品的加工;

二是食品原料或半成品的储藏;

三是食品加工的特殊手段，如牛羊肉在冻结条件下可切成薄片;

四是中央厨房中的应用，包括原料的储藏、冷加工及冷配送等。

常用的冷却技术

一、冷风冷却技术

1.技术简介

冷风冷却技术是利用低温冷空气作为介质降低食品物料温度的方法，其原理是将低温的气流以射流冲击的形式实现目标区域的强制性换热，其核心技术是利用低温气体的强制流动来提升换热的效率，充分发挥冷却介质的换热潜力，以获得最佳的强制换热效果，将目标区的换热状况提高到一个全新的水平。由于冷风的易流动性，冷风冷却具有冷却过程易控制、可实现连续化作业等优点，但其缺点是冷却过程中由于水分的蒸发而产生的食品失水甚至干燥。冷风冷却的可控参数包括空气的温度、空气的流速和相对的湿度等。

对于冷风冷却而言，由于空气的比热较小，因此空气不是十分理想的冷却介质。但由传热基本方程[式(8.1 )]可知，增加界面对流换热系数、增大换热面积或温差均可提高冷却作用的效果。尽管冷风比冷水的对流换热系数小，但气体射流却增大了动态的换热面积，强化了热交换效率:只要降低气体温度，则可实现冷却目的。

              Q= h4(T-T)       (8.1)

式中，为环境温度:了为热源温度: 4为与热源报触的表面积，人为与传热方式等有关的常数，称对流换热系数。

2.适用范围

冷风的风源就是廉价的净化空气。因此，冷却方法使用方便，应用范围产，可用来冷却肉、禽、蛋、调理食品以及不能用水冷却的食品等。冷风冷却的主要形式有强风冷却和压差冷却两种。

强风冷却器的工作原理是将常温的压缩空气首先从强风冷却器底部个仓室内注人，然后向上进人毛细导热管，在此过程中，部分大颗粒粉尘在重力作用下降落人灰斗;当空气经过毛细导热管时，轴流风机对毛细导热管进行强吹风，把大量热量带走，从而达到-定的降温效果;一次降温后的空气在冷却器顶部汇集后，通 过弯头从另一仓室向下 流通，在仓室中经过毛细导热管时，再次经轴流风机的强吹风二次降温;达到需求温度的冷却气体通过底部出气口，排向目的区域。

压差冷却是将被冷却的食品置于由风机抽气造成的具有压力差的环境下,食品物料与空气进行热交换，从而达到降低食品物料温度的目的。大多数食品均可进行压差式的冷却，但是在冷却的过程中存在食品物料产生失水菱蔫等问题。目前，在食品加工中应用较为广泛的冷风冷却装置是冷风机。其工作原理是:风机运行时会使腔内形成负压，使机体外空气流过多孔湿润的湿帘表面从而使机内空气的干球温度下降至接近于机外空气的湿球温度，即冷风机出口的干球温度比室外干球温度低 5~129C (干热地区可达15C)，空气越干热，其温差就越大，降温效果也就越好。由于空气始终是从室外引进室内，利用循环水泵不间断地把水箱内的水抽出，并通过布水系统均匀地喷淋在蒸发过滤层上，室外的常温空气通过蒸发换热器(湿帘网)与水充分进行热量交换，因水蒸发吸热而降温的清凉、洁净的空气由低噪声风机加压送人室内，其降温幅度可以达到低于外界5- 120的降温效果。图8-1 和图82是几种冷风冷却装置原理的示意图。

二、冰水冷却技术

冰水冷却是通过低温的水作为介质将需要冷却的食品冷却到指定温度的方法。冰水冷却与空气冷却相比具有较多优点:可避免物料失水或干燥，冷却速度较快，所需空间较少;对于某些产品，冷却后产品的品质不受影响。冰水冷却通常用于畜禽、水产品以及某些蔬菜和水果的冷却。冷却水中的微生物可通过添加含氧化合物或酸性电解水等进行微生物的控制。冷水机是一种常用的水冷却装备，能提供恒温、恒流、恒压的冷却水。其工作原理是先向冷却机内水箱注人一-定量的水，通过制冷系统将水冷却，再经水泵将低温冷却的水送人需冷却的设备，冷却水将热量带走后温度升高再回流到水箱，达到再冷却的作用。冷却水的温度可根据要求自动调节，长期使用可节约用水。冷水机组系统的运作是通过制冷剂循环系统、水循环系统、电器自控系统等三个相关联的系统相互协作完成的。

制冷剂循环系统包括压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、热力膨胀阀、蒸发器和制冷剂等，其中压缩机是整个制冷系统中的核心部件，也是制冷剂压缩的动力来源。其作用是将输人的电能转化为机械能,将制冷剂压缩,在此过程中冷凝器起着输出热能并使制冷剂得以冷凝的作用。根据冷却介质和冷却方式的不同，冷凝器可分为水冷式冷凝器、风冷式冷凝器、蒸发式冷凝器三类。从制冷压缩机排出的高压过热蒸气进人冷凝器后，将其在工作过程吸收的全部热量都传递给周围介质(水或空气)带走;制冷剂高压过热蒸气重新凝结成液体。储液器是安装在冷凝器之后，与冷凝器的排液管直接连通。为充分利用冷凝器的冷却面积，制冷液应可畅通无阻地流入储液器内。同时，由于制冷液的需要量随蒸发器的热负荷变化而变化储液器也可起到调剂和储存制冷剂的作用。如果是小型的制冷装置系统，往往不配置储液器，而是利用冷凝器来调剂和储存制冷剂。干燥过滤器可排除制冷循环中新添加的制冷剂和润滑油所含的微量水分及检修系统时空气进人而带来的水分，以防止系统中水分未排除干净,制冷剂通过节流阀时，压力及温度的下降使水分凝固成冰，使通道堵塞，影响制冷装置的正常运行。热力膨胀阀在制冷系统中既是流量的调节阀，又是制冷设备中的节流阀，它在制冷设备中安装在干燥过滤器和蒸发器之间，其主要作用是使高压常温的制冷剂液体在流经热力膨胀阀时节流降压，变为低温低压制冷剂湿蒸气进人蒸发器，在蒸发器内汽化吸热，而达到制冷降温的目的。蒸发器是依靠制冷剂液体的蒸发来吸收被冷却介质热量的换热设备。在制冷系统中的功能是吸收热量，为保证蒸发过程能稳定持久进行，必须不断地用制冷压缩机将 蒸发的气体抽走，以保持定的蒸发压力。冷水机般使用一氧二氟甲烧(R2)成二氯二氟甲烧(RI2)作为制冷系统里的制冷利，其主要作用是携带热量，并在状态变化时实现吸热和放热。水循环系统是由水泵将水从水箱抽出到需冷却的设备，冷却水将热量带走后温度升高，再回到冷水箱中进行降温后循环至需冷却的设备。电器自控系统由电源部分和自动控制部部分组成。电源部分是经由接接触器对压缩机、风扇、水泵等供应电源。自动控制部分由温温控器、压力保护、延时器、继电器、过载保护等相互组合达到根据水温自动启动和停止、保护等功能。

冷水机与般用水冷却设备不同， 因为冷水机具有完全独立的制冷系统，绝对 不会受气温及环境的影响，水温在5~ 30C范围内自动调节控制，因而可以达到高精度、高效率控制温度的目的。冷水机设有独立的水循环系统，冷水机内的水循环使用，可大量节约用水。可以广泛应用于食品加工及储藏中，中央厨房中应用该设备可起到省时省力、节约用水的目的。

三、真空冷却技术