食品冻结方法多种多样,按食品与冷却介质接触的方式不同可分为直接接触冻结法和间接接触冻结法两大类,每一类各包含若干冻结装置,如图9-7所示。
1.空气冻结法(cold air freezing)用空气作为载冷剂,与食品换热。
尽管空气的导热性差,表面传热系数也小,使得冻结速度慢,但空气来源广泛、无毒无害,所需设备相对简单,因此仍然是目前应用最广的冻结方法。
增大风速能使表面传热系数提高,从而提高冻结速度。风速与冻结速度的关系见表9-2。
空气冻结装置有间歌式、半连续式、连续式三种基本型式,在气流组织、冻品的输送传递方式上,均有不同的特点与要求,因此就产生了不同型式的冻结装置。随着产量的需要和制造水平的提高,冻结装置也在向连续、自动化、规模化的方向发展。下面介绍几种连续式空气冻结装置。
(I)钢带连续式冻结装置(steel-belt freezer):这种冻结装置由连续式隧道冻结装置发展而来。如图9·8所示,被冻食品的下部与钢带直接接触,进行导热换热,上部为强制空气对流换热,故冻结速度快。在空气温度为一35~一30℃时,冻结时间随食品的种类、厚度不同而异,一般为8~40min。
为了提高冻结速度,在钢带的下面加设一块铝合金平板蒸发器(与钢带紧贴),这样换热效果比单独钢带要好,但安装时必须注意钢带与平板蒸发器要紧密接触。
(2)螺旋冻结装置(spiral belt freezer):为了克服传送带式隧道冻结装置占地面积大的缺点,可将传送带做成多层,由此出现了螺旋冻结装置,它是20世纪70年代初发展起来的,如图9-9所示。这种装置由转筒、蒸发器、风机、传送带及一些附属设备等组成。其主体部分为一转筒,传送带由不锈钢扣环组成,按宽度方向成对的接合,在横、竖方向上都具有挠性。当运行时,拉伸带子的一端就压缩另一边,从而形成一个围绕着转筒的曲面。借助摩擦力及传动机构的动力,传送带随着转筒一起运动,由于传送带上的张力很小,故驱动功率不大,传送带的寿命也很长。传送带的螺旋升角约2°,由于转简的直径较大,所以传送带近于水平,食品不会下滑。传送带缠绕的圈数由冻结时间和产量确定。
被冻结的食品可直接放在传送带上,也可采用冻结盘。食品随传送带进人冻结装置后,由下盘旋而上,冷风则由上向下吹,与食品逆向对流换热,提高了冻结速度。与空气横向流动相比,冻结时间可缩短30%左右。食品在传送过程中逐渐冻结,冻好的食品从出料口排出。传送带是连续的,它由出料口又折回到进料口。
图9-9为单螺旋式结构,若不锈钢网带(传送带)很长,冻结装置将很高,操作不方便,并且冻品出冻时,容易造成机械损伤。因而开发出了图910所示的双螺旋式结构,使冻品进、出时,均处于相同水平位置,避免了上述问题。
(3)气流上下冲击式冻结装置(impingement freezer):气流上下冲击式冻结装置如图9~11所示。它是连续式隧道冻结装置的一种新型式,因其在气流组织上的特点而得名。在这种冻结装置中,由空气冷却器吹出的高速冷空气,分别进人上、下两个静压箱。在静压箱内,气流速度降低,由动压转变为静压,在出口处装有许多喷嘴,气流经喷嘴后,又产生高速气流(流速在30m/s左右)。此高速气流垂直吹向不锈钢网带上的被冻食品,使其表层很快冷却。被冻食品的上部和下部都能均匀降温,达到快速冻结的目的。
(4)流态化冻结装置(fluidizing freezer):流态化冻结的主要特点是将被冻食品放在开孔率较小的网带或多孔槽板上,高速冷空气流自下而上流过网带或槽板,将被冻食品吹起呈悬浮状态,使周态被冻食品具有类似于流体的某些表现特性。在这样的条件下进行冻结,称为流态化冻结。
流态化冻结的主要优点:换热效果好,冻结速度快:冻品脱水损失少,冻品质量高;可实现单体快速冻结(individually quick frozen,IQF),冻品相互不黏结:可进行连续化冻结生产。