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真空冷卻的作用和機制--真空預冷的優缺點

發布時間:2021-06-06 人氣:5135

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.真空冷卻的作用和機制

真空冷卻實現了農產品和食品冷卻過程中溫度均勻、清潔,不會受到污染,能使食品的品質得到很好的保證。而且由于處理時間短,不產生局部干燥、脫水現象。同時又由于預冷過程時間短,相應設備運轉能耗和費用與傳統的制冷設備明顯降低,另外還可以大大的減少由于預冷時間長導致周圍環境滲透的熱量所增加的負荷。真空冷卻且不受食品包裝承載物材料、尺寸、結構等限制,其冷卻速度與不包裝的產品幾乎沒有差別,在生產實踐使用中極為方便快捷,所以已被廣大農產品和食品生產以及研究的企事業單位大量使用。

事實上,真空冷卻系統的實現受到許多因素的影響,包括被冷卻食品物料的選擇,被冷食品物料的初溫和終溫設定,真空獲得的能力選擇,真空抽速的調節及水分損失補償控制調節等。

真空冷卻根據系統不同的要求,現在大致分為六類真空冷卻機,即:真空(果蔬)預冷機、高溫真空急速冷卻機、常溫真空急速冷卻機、中溫真空冷卻機、真空冷凍機(又稱低溫真空冷卻機)及真空間接冷卻機。通過對不同冷卻食品物料在真空冷卻中的冷卻效果進行生產實踐和實驗分析研究,人們目前已找出了大量適合進行真空冷卻的食品物料,同時也改善了不同真空冷卻系統的冷卻效果以及提高了不同被冷食品物料品質的方法。

我國雖然在20世紀80年代中后期才開始有真空冷卻的技術研究和設備生產,然而時至今日,國內已有東莞科美斯公司等企業已長期從事著真空果蔬預冷設備的研究開發和生產,同時國內也有了大量的關于真空果蔬預冷設備實踐和理論方面的研究著作。

四.真空冷卻在生鮮農產品和熟食制品生產加工過程中的用途:

a.蔬菜類:葉菜、莖菜、花菜、菌菇菜等;

b.主食類:米飯、面條、饅頭、玉米、餃子、壽司、密餞等;

c.家禽類:蒸煮雞鴨、燒烤雞鴨、鹽水鵝等;

d.肉食類:蒸煮豬、牛、羊、兔肉等;

e.魚蝦類:河魚、海魚、貝、蝦、蟹等;

f.油炸類:油炸食品、炸丸子等;

g.烘培類:月餅,蛋糕,面包,蛋黃派等;

h.餡料類:月餅餡、湯圓餡、調理食品等;

i.其他類:化工高溫物料冷卻及結晶體,金屬鑄造型砂等。




五.真空冷卻設備的特點

(一)真空冷卻的優點:

  1. 冷卻速度快。烘培類食品從160℃冷卻到30℃需6~8分鐘,一般食品物料從100℃冷卻到常溫也僅需10~15分鐘,冷卻到0°C以下需25~28分鐘左右,冷卻到-18°C以下需35分鐘左右, 生鮮果蔬農產品,根據各自產品生理特點不同,真空冷卻時間一般要取30min左右,可見具有極高的生產效率;
  2. 冷卻溫度均勻。由于食品冷卻溫度取決于箱內真空度,而真空冷卻箱內真空度(壓力值)處處相等,所以食品溫度非常均勻;
  3. 避免環境對食品的二次污染(針對熟食品)。真空冷卻完成后對箱體復壓進氣,其空氣是經過食品安全級過濾的氣體,充入冷卻箱內的氣體是幾乎不含懸浮塵埃物的空氣,所以完全避免了空氣中塵埃懸浮物對食品的二次污染;
  4. 提高熟食制品質量(針對熟食品)。由于冷卻時間短,可最大限度地避免食品物料在高溫是產生的油脂氧化,淀粉糊化等生物化學反應;同時也極大限度地避免了高溫食品物料在65°C30°C所產生的生物發酵(細菌繁殖),以及提高回鍋口感度,為食品長期保鮮從根本上保障了其生理條件;這樣,大量的熟食品就可避免添加防腐劑,從而使熟食制品成為真正的“綠色食品”有了根本保障。
  5. 提高熟食制品品味(針對熟食品)?;谡婵战n的原理,可以使得食品外部因失水而濃縮的湯汁(調料調味品)很方便迅速地進入到食品內部中去,從而提高了食品的口(風)味;
  6. 能耗省,運行費用低。以DV100CS型為例,機組功率為7.35Kw,選擇快速冷卻方式,每批冷卻裝置量為100Kg,每小時可至少冷卻6次,即每小時可冷卻600Kg,僅用掉7.35Kw電費。
  7. 設備使用安全、方便。因設備真空冷卻設備全部采用R304不銹鋼材料制造,其運行過程不產生任何污染物,故可以直接安置在食品加工制作生產線現場使用,安全衛生,方便快捷。

(二)真空冷卻的缺點:

工作原理的先天性缺陷。

1. 真空冷卻的工作過程,換一種說法,就是讓食品物料在真空狀態下,重新低溫蒸煮了一次。所以說象“油面筋”、“腐竹”等已經經過高溫膨化后的食品,再經過真空冷卻處理,使得食品淀粉骨架結構發生了嚴重的塌變,就對食品整個形態造成了致命的破壞;

2. 對于不宜或能失水,同時又不能添加水份的一些物料也不適用,比如,藥物膏脂,化妝品,皮鞋油膏等;

3. 由于水蒸發的原因,純液態的食品(果汁、飲料、八寶粥、各種醬品糊裝調料等)會造成嚴重的飛濺和外溢,所以用真空冷卻方法冷卻純液態的食品,就會造成液態食品產品流失或浪費,同時還會污染真空冷卻機的冷卻處理槽以及食品物料包裝盛放物。

4. 也有一定數量的食品產品需要在冷卻過程中實現形態固化(凝固)定型,就不適合使用真空冷卻,原因是真空冷卻會在食品內部產生氣孔,或是造成食品結構組織疏松以及外部形態不規整(如馬蹄糕、涼粉、果凍、草凍等)。

5. 不能冷卻水份較少的食品。真空冷卻是靠食品物料失水(水蒸氣低壓蒸發原理)來達到制冷的目的。也就是說食品物料失水相對越多,食品物料的溫度就下降得越多。然而,如餅干、桃酥、油炸脆片等,是由于這類食品物料本身不能提供實現真空冷卻所需要的蒸發用水,所以不能采用真空冷卻 。

對于組織密實的食品物料,冷卻速度較慢。例如,雞蛋、粽子、芋頭、馬鈴薯、大塊牛肉等;

造價較高,一次性設備投資較大。所以對于食品物料的內在品質要求不高或食品衛生安全要求檔次較低的一些產品,以及產品本身附加值不高或食品貨架(保鮮貯藏)期不作要求較短的熟食制品廠家一般不宜采用。

六.真空冷卻過程中的失水量估算方法

農產品和及農產品加工后的各種熟食制品物料中大多數都含有大量的水,而以水和食品物料的結合形式,食品中的水又可以分為兩類:一類為游離水,或叫自由水,其與食品物料的結合,僅僅是愛德華力附著作用,是很容易失去的;另一類為約束水,或叫束縛水,是以強氫鏈的結構形式和食品物料結合,要去除這部分水,就必須有較大的外力作用,使得這類水沖破食品物料細胞結構組織,所以,要去除這類水較難。

真空冷卻過程中的失水和失水量,會直接影響到我們工廠企業食品產品工藝和食品產品的計量,所以正確認識真空失水和控制失水量的意義就很重要。

注:蒸發潛熱(kcal/kg)參《表1》,從《表1》中可以看出,水隨著沸點的降低,其蒸發潛熱就越大,所以說上面估算公式中的蒸發潛熱值,計算時只能取其平均值或大約值,以作參考;實際生產中,根據食品物料的性質的不同,目前全部以實際計量檢測為準。


七.真空冷卻設備的用戶選型原則

  • 品相原則:從被冷卻物料的種類,作相對應的機型選擇;
  • 產量原則:從被冷卻物料的實際生產量及后續生產發展量上考慮;
  • 工藝要求原則:從生產工藝要求上考慮,被冷卻物料需要的溫度條件、貯藏保鮮的時間(貯藏特點、周轉期、貨架期)等因素要求;
  • 生產效率原則:每批被冷卻物料所需要的冷卻時間要求;臺式,人力進出料;臥式及落地式,車載物料進出料;雙槽式,可節約進出料時間等因素;
  • 可靠性原則:從機器本身配套設備的可靠性、使用年限及維護的方便性上考慮,以保證設備正常運轉率;
  • 使用環境原則:真空冷卻機一般適合溫度在0℃~50℃之間、濕度≤80的環境下工作,特殊環境條件下,如防爆、防火要求,噪聲要求,腐蝕氣體環境要求等應對設備制造廠家提出相應要求;另需參考《附錄二:中國主要城市室外氣象條件》;
  • 操作要求原則:低壓電器控制系統、PLC控制系統、按鈕屏、觸摸屏等選擇要求;
  • 結構布置原則:以服從產品生產流水線為第一原則,再考慮物料周轉走向,真空冷卻槽開門方向,單開門、雙開門、對開門以及其他空間尺寸相關要求;
  • 環保節能原則:設備待機狀態下,不得存在長流水、長通電及運轉時有環境污染源出現;
  • 技術提升原則:應考證設備制造商的生產能力、技術發展及售后服務能力等情況。


附表一:水在不同壓力狀態下的沸點對照表:

溫度℃

壓強Pa

溫度℃

壓強Pa

溫度℃

壓強Pa

溫度℃

壓強Pa

-75

0.12

-31

34.0

13

1497.2

57

17305.2

-74

0.14

-30

37.4

14

1598.5

58

18145.2

-73

0.17

-29

42.0

15

1705.2

59

19011.8

-72

0.19

-28

47.1

16

1817.2

60

19918.4

-71

0.23

-27

52.0

17

1937.2

61

20851.6

-70

0.26

-26

57.2

18

2063.8

62

21838.2

-69

0.30

-25

63.0

19

2197.2

63

22851.5

-68

0.35

-24

70.1

20

2328.5

64

23904.7

-67

0.46

-23

77.0

21

2486.5

65

24998.0

-66

0.47

-22

85.8

22

2643.8

66

26144.5

-65

0.54

-21

94.4

23

2809.1

67

27331.1

-64

0.6

-20

102.9

24

2983.8

68

28557.7

-63

0.7

-19

113.3

25

3167.7

69

29824.2

-62

0.8

-18

124.6

26

3361.0

70

31157.4

-61

0.9

-17

136.9

27

3565.0

71

32517.3

-60

1.1

-16

150.4

28

3779.7

72

36943.9

-59

1.2

-15

165.0

29

4005.0

73

35423.8

-58

1.4

-14

180.9

30

4242.3

74

36957.0

-57

1.6

-13

198.1

31

4492.9

75

38543.5

-56

1.8

-12

216.9

32

4754.3

76

40183.4

-55

2.1

-11

237.3

33

5030.3

77

41876.6

-54

2.3

-10

259.4

34

5319.6

78

43636.4

-53

2.5

-9

283.3

35

5623.5

79

45462.9

-52

3.0

-8

309.4

36

5940.8

80

47342.8

-51

3.5

-7

377.6

37

5275.5

81

49289.3

-50

4.0

-6

368.1

38

6619.5

82

51315.8

-49

4.5

-5

401.0

39

6991.4

83

53408.9

-48

5.0

-4

436.8

40

7375.4

84

55568.8

-47

5.5

-3

475.4

41

7778.0

85

57808.6

-46

6.0

-2

517.2

42

8199.3

86

60115.1

-45

7.0

-1

562.1

43

8639.3

87

62488.2

-44

8.0

0

610.0

44

9100.6

88

64941.3

-43

9.0

1

657.3

45

9583.2

89

67474.5

-42

10.0

2

705.3

46

10085.8

90

70110.9

-41

11.0

3

758.6

47

10612.5

91

72807.4

-40

12.8

4

813.3

48

11160.4

92

75593.8

-39

14.0

5

871.9

49

11735.0

93

78473.5

-38

16.1

6

934.6

50

12333.7

94

81446.7

-37

18.0

7

1001.3

51

12958.9

95

84513.1

-36

20.1

8

1073.2

52

13612.2

96

87672.8

-35

22.0

9

1147.9

53

14292.2

97

90939.2

-34

24.9

10

1227.9

54

14998.8

98

94298.9

-33

28.0

11

1311.9

55

15732.0

99

97752.0

-32

30.9

12

1402.6

56

16505.3

100

101325

附表二:中國主要城市室外氣象條件

中國主要城市室外氣象條件

序號

地名

大氣壓力/kPa

年平均溫度/

室外相對濕度/%

冬季

夏季

最冷月平均(冬季)

最熱月平均(夏季)

平均

1

北京

102.04

99.86

11.4

45

78

57

2

密云

101.8

99.69

10.8

42

77

3

天津

102.66

100.48

12.2

53

78

63

4

塘沽

102.66

100.47

12.0

62

79

72

5

承德

98.00

96.28

8.9

46

72

57

6

唐山

102.34

100.22

11.1

52

79

7

保定

102.47

100.26

12.3

55

76

58

8

石家莊

101.60

90.59

12.9

52

75

62

9

張家口

93.9

92.4

8.2

43

67

55

10

太原

93.29

91.92

9.5

51

71

61

11

運城

98.21

96.28

13.6

57

69

12

海拉爾

94.72

93.55

-2.1

78

71

13

錫林浩特

96.57

89.56

1.7

71

62

14

通遼

100.58

98.43

6.0

56

73

15

呼和浩特

90.09

88.94

5.8

56

64

56

16

磴口

49

55

17

赤峰

95.6

94.1

40

66

18

開原

101.30

99.43

6.5

66

80

19

撫順

101.06

99.24

6.6

69

80

20

沈陽

102.08

100.07

7.8

64

78

21

朝陽

100.46

98.57

8.4

44

73

22

本溪

100.32

98.55

7.8

65

75

23

大連

101.38

99.47

10.2

58

83

67

24

旅順

10.2

69

25

鞍山

101.7

99.7

8.4

61

76

63

26

錦州

102.0

99.9

9.0

47

81

27

營口

102.7

100.5

8.6

61

79

65

28

丹東

102.4

100.4

8.5

57

89

29

長春

99.4

97.79

4.9

68

78

67

30

四平

100.41

98.63

5.9

68

78

67

31

延吉

100.03

98.65

5.0

60

80

32

通化

97.45

96.07

4.9

72

80

33

伊春

99.20

97.86

0.4

75

78

34

齊齊哈爾

100.46

98.77

3.2

71

73

64

35

佳木斯

101.10

99.60

2.9

71

78

36

哈爾濱

100.15

98.51

3.6

74

77

70

37

牡丹江

99.21

97.85

3.5

71

76

38

蒙自

87.1

86.5

70

66

39

嫩江

99.3

97.9

73

79

40

博克圖

92.9

92.1

70

80

41

海倫

99.2

97.7

73

67

42

雞西

99.5

98.0

64

59

43

上海

102.51

100.52

15.7

75

83

80

44

徐州

102.18

100.07

14.2

64

81

71

45

南京

102.25

100.40

15.3

73

81

77

46

蕪湖

102.4

100.3

16.0

77

80

78

47

杭州

102.00

100.05

16.2

77

80

82

48

溫州

102.35

100.15

17.9

75

84

85

49

淀海

67

87

50

衢縣

76

76

51

亳縣

102.45

99.93

14.5

67

80

52

蚌埠

102.41

100.23

15.1

71

80

53

合肥

102.23

100.09

15.7

75

81

54

安慶

102.37

100.29

16.5

74

79

55

景德鎮

101.76

99.82

17.0

76

79

56

南昌

101.08

99.91

17.5

74

75

80

57

吉安

101.52

99.62

18.3

78

73

58

贛州

100.38

99.09

19.4

75

70

59

九江

102.2

100.1

17.0

75

76

79

60

淄博

102.26

100.10

12.9

60

76

61

濰坊

102.07

99.97

12.3

61

81

62

濟南

102.02

98.85

14.2

54

73

57

63

青島

101.69

99.72

12.2

64

85

73

64

菏澤

102.06

99.89

13.6

67

79

65

開封

101.8

99.6

14.7

64

79

72

66

鄭州

101.28

99.17

14.2

60

76

67

洛陽

101.88

98.76

14.6

57

75

68

駐馬店

101.66

99.51

14.8

65

81

69

信陽

101.25

99.09

15.1

74

80

70

盧氏

61

73

71

武漢

102.33

100.17

16.3

76

79

72

72

黃石

102.20

100.20

17.0

77

78

73

岳陽

101.6

99.8

16.7

77

75

83

74

光化

69

78

75

宜昌

101.5

99.3

16.7

72

80

79

76

衡陽

101.2

99.3

17.6

80

71

80

77

常德

102.15

100.02

16.7

79

75

78

長沙

101.99

99.09

17.2

81

75

77

79

芷江

99.24

97.43

16.5

79

79

80

零陵

100.39

98.52

17.8

79

72

81

拉薩

65.00

66.23

7.5

28

54

82

林芝

70.59

70.54

8.5

49

76

83

日喀則

65.10

63.83

6.3

27

53

84

昌都

68.1

7.4

34

67

54

85

延安

91.33

90.02

9.4

54

72

86

西安

97.87

95.92

13.3

67

76

68

87

漢中

96.41

94.74

14.3

77

81

88

榆林

90.2

89.0

8.1

57

63

89

略陽

62

79

90

敦煌

89.33

87.96

9.3

50

43

91

酒泉

85.60

84.70

7.3

55

52

43

92

蘭州

85.14

84.31

9.1

58

61

58

93

武都

89.69

88.58

14.5

56

67

81

94

山丹

58

51

95

平涼

51

74

96

天水

89.2

88.3

11.3

61

74

60

97

西寧

77.51

77.35

5.7

48

65

39

98

林格木

72.35

72.40

4.2

41

36

99

瑪多

60.33

61.08

-4.1

56

68

100

銀川

89.57

88.35

8.5

58

64

101

鹽池

86.92

85.95

7.7

50

57

102

共和

38

63

103

伊寧

94.71

98.35

8.4

78

58

67

104

烏魯木齊

91.99

90.67

5.7

80

44

62

105

吐魯番

102.84

99.77

13.9

59

31

106

哈密

93.97

92.11

9.8

63

34

40

107

喀什

87.69

86.50

11.7

67

40

108

和田

86.71

85.65

12.2

53

40

46

109

福州

102.2

99.6

19.8

72

77

81

110

永安

77

75

111

廈門

101.4

99.5

21.6

73

81

79

112

桂林

100.3

98.5

19.2

68

79

77

113

百色

73

80

114

梧州

99.1

21.5

72

81

76

115

南寧

100.8

99.3

22.1

72

81

78

116

韶關

101.4

99.7

20.3

70

75

117

汕頭

101.9

100.5

21.5

78

84

83

118

廣州

101.9

100.4

21.9

68

84

78

119

陽江

73

85

120

???/span>

101.5

100.1

24.3

84

83

85

121

甘孜

67.1

67.5

39

73

122

南充

30

77

123

成都

96.3

94.7

17.0

80

86

81

124

宜賓

98.5

96.9

82

83

125

西昌

88.3

83.5

52

76

126

重慶

99.1

97.2

18.6

81

76

83

127

遵義

92.3

91.1

81

78

128

峨嵋山

70.3

16.6

82

129

畢節

85

78

130

貴陽

89.7

88.8

76

78

131

興仁

81

84

132

昆明

81.1

80.8

69

65

133

恩施

83

79

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