CN104585840A - 一种连续式食品真空快速冻结设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续式食品真空快速冻结设备，同时还涉及相应的方法，属于食品设备技术领域。该设备包括真空仓体，真空仓体的一端顶部具有进料口，其另一端底部具有出料口；真空仓体内装有回环输送网带，输送网带的接料端位于进料口的下方，且出料端位于出料口的上方；输送网带的上层通过雾化腔体，雾化腔体内装有至少一组雾化喷头，雾化喷头的喷出方向朝向输送网带且沿输送方向排列。本发明利用水分在真空状态下快速汽化相变且大量吸热的自然物理属性，实现了低成本的食品快速冻结，有效抑制了黏结，易于保证温度均匀，省去了制冷机组，显著降低了设备成本和作业能耗，适合连续生产。

Description

一种连续式食品真空快速冻结设备及方法

技术领域

本发明涉及一种食品冻结设备，尤其是一种连续式食品真空快速冻结设备，同时还涉及相应的方法，属于食品设备技术领域。

背景技术

速冻食品是通过急速低温冷冻加工出来的并在低于－18℃环境下保藏和运输的食品，其食物组织中的水分、汁液不会流失，而且在低温下微生物基本不会繁殖，因此有效保证了食品安全。

一般来说，冷冻过程中产生的冰晶是影响冷冻食品品质的主要因素，而速冻食品要求食品在冻结时以最快的速度通过食品的最大冰晶区(大部分食品是－1～－5℃)，冻结终了温度在－18℃以下。食品快速冻结设备是速冻食品的关键生产设备，其生产性能好坏决定了速冻食品工业化水平与产品质量。

现有的食品速冻设备通常有速冻库和速冻流化床两种类型。前者（如中国专利CN201320526099）主要包括保温箱、速冻货架、冷风机、制冷系统等，依靠冷风机和制冷装置吹出冷风，将货架上的食品快速冷冻。该类型设备不能连续化生产，生产效率低，食品在冻结时易发生互相黏结成团成块，而且冷库各处的降温速率差异较大，速冻产品质量较差。后者（如中国专利CN201310702713）主要包括回转输送网带、多组冷风机、制冷系统等，依靠冷风机和制冷装置吹出冷风，冷风由底向上穿过输送网带使其上的食品快速冷却。该类型设备虽可实现连续化生产，但由于需要在输送网带长度方向上配置多台风机，而且冷风穿过输送网带后就排除机外，冷量利用效率低，能耗高。

另外，现有速冻加工设备均采用对流和热传导降温的传统冷冻原理和方法，即依靠冷风作为冷却介质，需要配置冷风机和制冷系统，设备成本高、功率配置大、能耗高，且难以保证食品冻结速度要求和均匀性。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种可以有效降低能耗和设备运行成本、避免食品黏结、易于保证温度均匀、适合连续生产的连续式食品真空快速冻结设备，同时给出其相应的方法。

通过对水分三相平衡图（参见图1）和物理属性研究表明，水分在低温、低压下，可以迅速汽化（包括蒸发和沸腾的过程），同时在由水变成汽的相变过程中会从周围环境中吸收大量的热量，因此这是一个可行的快速高效降温方法，可以使得环境温度迅速下降。

为了达到以上目的，申请人根据以上原理，给出了本发明的连续式食品真空快速冻结设备：包括与真空发生设备连通的密闭真空仓体，所述真空仓体的一端顶部具有配置进料闭风器的进料口，其另一端底部具有配置出料闭风器的出料口；所述真空仓体内装有水平的回环输送网带，所述输送网带的接料端位于进料口的下方，且出料端位于所述出料口的上方；所述输送网带的上层通过位于真空仓体内的雾化腔体，所述雾化腔体内装有通过管路外接高压输水系统的至少一组间隔排布的雾化喷头，所述雾化喷头的喷出方向朝向输送网带且沿输送方向排列。

本发明相应的连续式食品物料真空快速冻结方法包括以下步骤：

第一步、降温预冻——将待冻结食品物料从进料口输入与真空发生设备连通的密闭真空仓体，并落到水平的回环输送网带接料端，使食品物料外表面残留的水分和内表层部分水分在真空条件下迅速汽化并降温预冻；

第二步、雾化冻结——将经过真空预冻后的食品物料输入到真空仓体内的雾化腔体，借助通过管路外接高压输水系统的雾化喷头朝食品物料喷洒雾化水滴，使雾化水滴在雾化腔体内汽化吸热，对预冻结的食品物料进行深层的雾化冻结并补充第一步过程中的失水；

第三步、分离输出——经过雾化冻结的食品物料由输送网带输出端分离，在重力作用下由出料口输出。

本发明进一步的完善是，所述真空发生设备由并联的至少两个水环泵和串联的至少两个罗茨泵构成，并联水环泵作为串联罗茨泵的前级泵。这样，不仅可使真空机组抽量高，而且可及时抽出真空仓体内的水蒸汽和其他气体，保持水分低温下汽化所需的真空度。

本发明更进一步的完善是，所述雾化腔体内装有分别位于所述输送网带上方和下方的二组间隔排布雾化喷头，尤其是二组雾化喷头相向错位排列。这样可以同时从上下两侧对食品物料均匀喷洒雾化水滴，充分汽化吸热，使雾化冻结及补充失水效果更佳。

本发明再进一步的完善是，所述输送网带出料端底侧装有延伸至出料口的刮料板。这样可以将冻结的食品物料刮落导向出料口，避免其与输送网带粘连。

本发明又进一步的完善是，所述高压输水系统的水源为无菌水箱。该无菌水箱内储存经过灭菌处理的净水。

本发明摒弃了传统的冷冻原理和方法，另辟蹊径，不仅由于利用水分在真空状态下快速汽化相变且大量吸热的自然物理属性，实现了低成本的食品冻结，而且合理将进入真空仓体的降温预冻与进入雾化腔体的雾化冻结衔接，使表冷和深冷有机结合。尤其是，采用本发明后，降温预冻步骤既使食品物料外表面残留水分和内表层部分水分迅速汽化以利降温，同时也由于有效脱除了食品表面的水分，排除了冻结过程中食品物料相互黏结的必要条件，因此有效抑制了黏结；另外，在真空状态下的喷雾，雾化效果超乎寻常，因此汽化吸热极佳，显著加快了冻结速度，且易于保证温度均匀，同时补充了失水，一举两得。从设备配置角度看，省去了传统冷冻设备的制冷机组，显著降低了设备成本和作业能耗，十分适合连续生产。

附图说明

    下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为水的三相平衡图。

图2为本发明一个优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的连续式食品真空快速冻结设备如图2所示，包括与真空发生设备连通的密闭真空仓体13。该真空仓体13由中部的圆筒状主体和两端密封的前、后仓门1、8构成。真空发生设备由并联的两个水环泵16、17和串联的两个罗茨泵14、15构成，以并联水环泵作为串联罗茨泵的前级泵，使真空机组抽量高，可及时抽出真空仓体内的水蒸汽等，确保水分低温下汽化所需的真空度。

真空仓体13的一端顶部具有配置进料闭风器2（又称星型卸料器）的斗状进料口，其另一端底部具有配置出料闭风器10的出料口。真空仓体13内装有水平的不锈钢回环输送网带12，该输送网带12的接料端位于进料口的下方，且出料端位于出料口的上方。输送网带12的上层通过位于真空仓体13内中部的雾化腔体3，该雾化腔体3内装有分别位于输送网带12上方和下方的二组间隔排布雾化喷头4，雾化喷头4的喷出方向朝向输送网带且沿输送方向排列，上、下的二组雾化喷头相向错位，工作时可以同时从上、下两侧对输送网带12上的食品物料均匀喷洒雾化水滴，充分汽化吸热。雾化喷头4通过管路及管路中的高压泵5和流量调节阀6接至作为高压输水系统水源的无菌水箱7，该无菌水箱7内储存经过灭菌处理的净水。

输送网带12出料端底侧装有延伸至出料口的刮料板11，这样可以将冻结的食品物料充分刮落导向出料口，避免其与输送网带粘连。

本实施例摒弃食品速冻行业中所采用的传统冷冻原理和方法，另辟蹊径，其具体工作过程为：

经过前端清洗、烫漂、热煮等加工处理的食品物料通过进料避风器连续送落到作顺时针回转运动的输送网带上，把物料向前输送。食品物料一旦进入真空仓体后，立即处于真空环境下，由于前端加工处理在食品物料表面残留的外来水分以及物料自身表层含有的水分遇到真空条件会快速汽化，因而从食品物料上带走大量的热量，将其表层初步冻结。食品物料从进料避风器下落开始，到输送进入雾化腔体之前，这段行程中是一个真空条件下的食品物料自发脱水降温预冻的过程，食品物料表面和表层水分会汽化脱除，表层达到初步冻结的状态，因此物料单体与单体之间不会发生黏结成团成块现象。但此过程又是一个失水过程，如不采取弥补措施，会影响速冻产品本身的商品性和经济性。同时，食品物料经过输送网带前段表层初步冻结后，无法依靠自身水分汽化使物料内层进一步降温，难以达到物料冻结的终温要求。

因此本实施例在输送网带中后段设有雾化腔体，在高压泵和流量调节阀的作用下，雾化腔体内相向交错排列布置的上、下两组雾化喷头对经过的食品物料进行上下两面的均匀喷雾处理，流量调节阀用来控制雾化喷头的流量大小。喷出的大量雾化水滴在雾化腔内会迅速汽化吸热带走热量，此是真空条件下的外加水分雾化冻结处理过程，由于雾化汽化吸热极佳，因此不仅可以对经过预冻结的食品物料进行深层冻结，而且冷冻速度非常快、且冻结温度均匀。同时，雾化腔体的雾化冻结处理弥补了食品物料在前段预冻期间失去的水分，避免了食品真空快速冻结因失水而导致的质量下降。

经过雾化冻结处理的食品物料运送到输送网带出料端，在重力作用下滑落后，经出料避风器排出机外，刮料板确保其与输送网带的分离，保证了输送网带作业的顺畅性。

实践证明，借助本实施例设备实现的连续式食品真空快速冻结主要通过食品物料自发脱水降温预冻和外加水分雾化冻结处理两个过程，无需传统冷冻原理和方法中的冷空气作为介质，冷冻速度非常快，冷量利用效率高，物料冻结均匀，且无黏结成团成块现象；从设备配置上用真空机组来替代成本较大、能耗较高的制冷系统，设备成本和冻结作业能耗相对较低，而且该冻结设备作业过程连续化，效率高，便于实现工业化生产。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种连续式食品真空快速冻结设备，其特征在于：包括与真空发生设备连通的密闭真空仓体，所述真空仓体的一端顶部具有配置进料闭风器的进料口，其另一端底部具有配置出料闭风器的出料口；所述真空仓体内装有水平的回环输送网带，所述输送网带的接料端位于进料口的下方，且出料端位于所述出料口的上方；所述输送网带的上层通过位于真空仓体内的雾化腔体，所述雾化腔体内装有通过管路外接高压输水系统的至少一组间隔排布的雾化喷头，所述雾化喷头的喷出方向朝向输送网带且沿输送方向排列。

2.根据权利要求1所述的连续式食品真空快速冻结设备，其特征在于：所述真空发生设备由并联的至少两个水环泵和串联的至少两个罗茨泵构成，并联水环泵作为串联罗茨泵的前级泵。

3.根据权利要求2所述的连续式食品真空快速冻结设备，其特征在于：所述雾化腔体内装有分别位于所述输送网带上方和下方的二组间隔排布雾化喷头。

4.根据权利要求3所述的连续式食品真空快速冻结设备，其特征在于：二组雾化喷头相向错位排列。

5.根据权利要求4所述的连续式食品真空快速冻结设备，其特征在于：所述输送网带出料端底侧装有延伸至出料口的刮料板。

6.根据权利要求5所述的连续式食品真空快速冻结设备，其特征在于：所述高压输水系统的水源为无菌水箱。

7.根据权利要求1至6任一所述连续式食品真空快速冻结设备实现的方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步、降温预冻——将待冻结食品物料从进料口输入与真空发生设备连通的密闭真空仓体，并落到水平的回环输送网带接料端，使食品物料外表面残留的水分和内表层部分水分在真空条件下迅速汽化并降温预冻；

第二步、雾化冻结——将经过真空预冻后的食品物料输入到真空仓体内的雾化腔体，借助通过管路外接高压输水系统的雾化喷头朝食品物料喷洒雾化水滴，使雾化水滴在雾化腔体内汽化吸热，对预冻结的食品物料进行深层的雾化冻结并补充第一步过程中的失水；

第三步、分离输出——经过雾化冻结的食品物料由输送网带输出端分离，在重力作用下由出料口输出。