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液氮深冷箱適宜的工藝制定可減少對食品速凍的影響

發布日期: 2022-01-13
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   液氮深冷箱以液氮作為冷源,液氮存放在低溫液體罐內,使用時先關閉液氮罐的放空閥,再打開增壓閥,因部分液氮氣化使液氮罐內部壓力升高,此時找開液氮的出口閥,液即從貯罐內壓出,經氣動薄膜調節閥進入深冷箱。液氮進入深冷柜后,經噴管噴出,由于箱體溫度液氮溫度,所以它很快氣化,且體積膨脹、使氣溫下降,軸流風機將低溫氮氣吹入工作室,使工件冷卻。
  設備采取簡單、清潔方便的設計理念,不需要停機除霜,能連續生產提高了生產效率;工作溫度可在-30~-120℃任意設定,可速凍各種海鮮、肉類、魚肉和整魚、水果蔬菜、包子、即時快餐和烘焙食品等等??刂葡到y由PLC可編程序控制主機、電器元件、觸摸屏操作、實時報警裝置、變頻調速器等組成;操作系統采用觸摸屏控制面板,為一鍵式啟動模式,簡單易學,所有運行數據一目了然,并可隨時調整運行速度和速凍溫度,實時監控速凍隧道內的溫度變化。
  液氮深冷箱中影響食品速凍的因素可分為:
  1.冷卻介質溫度:食品凍結速度和冰點與冷卻介質溫差Δt成正比。冷卻介質溫度越低,凍結速度越快。
  2.凍品著風的影響:著風表面積、風速、冷風循環率,影響凍結速度:試驗表明,青刀豆放在-30度冷卻介質下0風速時需120分鐘,4.5m/s風速時只需10分鐘即可。
  3.潛熱與焓差的影響:1kg的水由80度降到0度需要80kcal冷量,由0度水變成0度冰同樣需要80kcal冷量??梢娊Y晶潛熱需要更多的冷量。同樣當焓差較大時,如進貨溫度較高,不僅需要較大的冷量還需要較長的凍結時間。
  4.食品成分的影響:導熱系數高的食品比導熱系數低的食品凍結速度快,如果食品表層敷塑膜不僅導熱慢,而且阻礙著風。如水導熱系數為0.604w/mk,脂肪導熱系數為0.15,塑膜導熱系數為0.028,風導熱系數為0.066。
  5.食品厚度的影響:食品厚度的平方和速凍時間成正比。食品越厚,速凍時間越長。
  為減少對速凍的影響,深冷處理的工藝制定也很重要。深冷處理工藝通常包括冷處理溫度、冷處理時間、冷處理的降溫和升溫方式與速度、裝爐方式、轉入回火工序時間間隔等:
  1、冷處理溫度的確定
  溫度確定的理論依據是各個鋼種的Mf點,在Mf附近或遠遠低于Mf點作為冷處理的溫度,還可以結合零件的使用情況以及工藝設備條件制定冷處理溫度。
  2、冷處理時間的確定
  和淬火工件一樣,工件達到冷處理溫度后,轉變就已完成,在不考慮工件重量和工件尺寸時,就不需要保溫。但是儀表監控的只是溫度,并不能代表工件實際已經到溫。所以為了使大件或批量裝爐的工件的心部都達到冷處理的實際溫度,可以等溫一段時間,等溫公式計算如下:
  T=D×c×T終/(T冷劑+30)(圓截面工件)
  T=2×D×c×T終/(T冷劑+30)(方截面工件)
  公式中T等溫時間,min;
  T終工件處理溫度,℃;
  T終劑冷凍劑的溫度,℃;
  D工件有效厚度,min;
  C常數,工件在冷凍劑直接交換熱量時C=1,通過空氣交換熱量時C=1.15~1.20℃。
  也可以根據裝量及工件的大小來確定時間,中小件一般為1~3h.
  3、冷處理的降溫和升溫方式與速度的確定
  適當地控制降溫與升溫速度,對于材料的深冷處理效果以及防止開裂變形都有好處,這個速度一般在<40℃/h。也可以采用分段降溫、升溫的方式。在深冷以后的升溫至-40℃以前,不提倡拿出深冷箱。
  4、金屬材料在深冷箱取出后在空氣中溫度自然回升至室溫(以工件表面的冷凝水干燥為止),然后再進行回火或時效處理。也有朋友建議用水冷工件來加速回升速度,防止放置時間過長開裂。
  5、冷卻介質
  一般用于普通冷處理設備,通常用干冰、氨(或甲醇)和氟里昂壓縮機來制冷。常用的是采用液氮制冷,它既經濟又方便,一般用液氮深冷罐來存儲液氮,控溫系統來控制冷處理溫度與降溫、升溫速度。
  6、液氮深冷箱工藝注意事項:
 ?、倮涮幚碓诖慊?、回火工序中的安排有兩種方式:
  a.淬火+一次120~150℃的低溫回火+深冷處理+回火的處理工藝,大型工件采用這個工藝比較穩妥;
  b.采用淬火+深處里+回火處理,小件可以采用此類工藝。
 ?、谏罾涮幚泶螖担褐貜投啻紊罾涮幚肀葐未紊罾涮幚硇Ч?。有人認為三次深冷可以使材料的抗沖擊磨損性能明顯提高。
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