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產地預冷技術:影響差壓預冷的因素

   2022-05-06 子琪128
核心提示:在差壓預冷過程中,食品熱量的傳遞主要有兩種形式,一種是以熱傳導方式由物體內部傳遞到物體表面,另一種是以對流換熱方式將熱量帶走。

在差壓預冷過程中,食品熱量的傳遞主要有兩種形式,一種是以熱傳導方式由物體內部傳遞到物體表面,另一種是以對流換熱方式將熱量帶走。在這個過程中,空氣溫度、氣流速度、壓力降、容器開口率、容器排列方式、食品層空隙率、食品品種及規格等是影響熱量傳遞即預冷速度的主要因素。因此,要想提高預冷速度,必須對以下幾個方面進行討論。

1)空氣溫度。空氣溫度降低可以增大空氣與食品之間的溫度差,食品傳熱加快,從而預冷速度加快,但較低的空氣溫度會對食品造成凍害。對于新鮮蔬菜和水果,預冷空氣溫度應嚴格控制在-1~0℃,因為大部分水果、蔬菜的凍結點為-4.2~-1℃。但有些食品凍結點相對較高,例如生菜為-0.45℃,菠菜為-0.75℃,黃瓜為-0.84℃,西紅柿為-0.9℃,因此這些食品預冷時空氣溫度不得低于0℃。

2)氣流速度。當預冷空氣溫度一定時,適當提高氣流速度有利于預冷速度的提高。由對流換熱方程式可知,當氣流速度增大時,對流換熱系數增大,即對流換熱量增大。然而繼續提高風速,雖然會繼續增大對流換熱系數,但同時會增加風機能耗和食品干耗,使實際效益下降。因此,在實際操作過程中必須設定適當的風速,一般為0.5~2m/s

3)壓力降。壓力降代表風機能耗的大小,是與容器開口率、容器排列方式、食品層空隙率以及氣流速度有關的值。對較小的顆粒狀食品,如青豌豆、櫻桃、青蠶豆、小西紅柿、小胡蘿卜、草莓等,壓力降為3432~4217Pa;對較大的球狀食品,如橘子、桃、梨、蘋果、西紅柿、土豆等,壓力降為490~980Pa。在實際操作過程中,希望保持恰當的壓力降,以維持整個預冷過程的經濟效益。

4)容器開口率。差壓預冷方式的關鍵技術參數為容器的形狀及通氣口的開口率,它們直接影響冷空氣進氣量、預冷食品間的接觸面積和壓力降。容器一般采用塑料箱、紙箱、柳編筐等。設計容器的通氣口時應考慮容器的強度,通氣口大小視產品規格確定,有圓孔、條形孔、菱形孔等,開口率在5%~45%之間選定。開口率越大,通過容器內食品層的空氣量越大(在食品層空隙率一定時),即與食品表面接觸的冷空氣量越大,速度越快,預冷速度就越快。

5)容器排列方式。容器排列方式會影響冷空氣在容器內的前進速度和路徑,這對食品的散熱是十分重要的。如前所述,容器排列方式有直列式、U字式、疊加式等。實驗表明疊加式預冷速度最快,其次為U字式。

當柑橘初溫為30℃,冷卻至終溫4℃時,常規強制通風冷卻時間為7.6h,直列式預冷為3.6hU字式預冷為2.5h,而疊加式預冷為2h。由此可見,當其他條件一定時,排列方式不同,冷卻速度也不同,當食品體積較大時更為明顯。

6)食品層空隙率。空氣壓力降與空隙率成反比,即空隙率越大壓力降越小;反之,空隙率越小壓力降越大。無規烈排列的食品層比有規則排列(順排、橫排)的食品層壓力降大。

在實際操作中,由于大部分采用無規則排列,因而計算食品層空隙率、壓力降、氣流速度分布是一個相當復雜的過程,尚有待進一步研究。

7)食品品種及規格。食品品種不同,其屬性也不相同。即使是同一品種,由于規格不同,產生不同的溫度、速度、壓力降和空隙率,引起不同的傳熱效果,因而冷卻速度也不同。含水量大、脂肪含量高的食品以及體積較大的食品冷卻速度慢,例如西瓜、西紅柿、肉類、水產品等


 
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