流態化凍結裝置風量調節的設計

季漢琴

摘 要：食品流態化凍結方法是一項新技術，是實現食品單體、快速凍結的理想方法，主要適用于凍結顆粒狀、片狀、塊狀等食品。其凍結產品具有凍結速度快、質量好、易包裝和食用方便等優點。所謂流態化，即食品顆粒受流體的作用，其運動形式變成類似流體狀態。

關鍵詞：食品；凍結原理；液態化

1 食品流態化凍結原理

1.1 食品流態化凍結的概念

流態化快速凍結，就是使置于輸送網帶上的顆粒狀、片狀或塊狀食品，在一定流速的低溫空氣自下而上的作用下形成類似沸騰狀態，像流體一樣運動，并在運動中被快速成凍結的過程。

1.2 臨界流化速度與操作速度

在流化床中，決定固定床與流化床分界點的氣流速度稱為臨界流化速度。當氣流速度增加到一定數值時，固定床層不再保持靜止狀態，部分顆粒懸浮向上，造成床層膨脹，空隙率增大，即開始進入流化狀態。當氣流速度高于臨界速度時，顆粒狀食品床層處于正常流化操作范圍，這時的氣流速度叫做操作速度。

1.3 不良流化現象

在食品流態化凍結過程中，正常流態化操作取決于氣流速度、壓力降、氣流組織的均勻性、食品層層厚、輸送帶空隙率、食品顆粒的形狀、大小及其潮濕程度等因素。而這些因素的不良狀態易造成不良流化現象，如溝流現象、粘結現象、夾帶現象等。

1.4 一般情況下，輸送帶空隙率、食品層層厚、食品顆粒的形狀、大小及其潮濕程度等因素是由食品加工工藝、加工設備而定，不易更改或調節。當這些因素確定后，流態化凍結裝置的氣流速度、壓力降、氣流組織的均勻性就成了造成不良流化現象的關鍵因素。

2 流態化凍結裝置全程調節風門的結構

凍結過程中的氣流操作速度是決定流態化凍結裝置是否處于正常流化操作范圍的主要原因，而不至于引起不良流化現象。

由于食品的多種多樣，食品顆粒的尺寸、形狀各有不同，因此臨界流化速度各不相同，對于具有一種操作速度的流化床，其應用范圍就不可能滿足不同食品的要求。為了解決這個問題，可以采用變速電機，但是往往提高了凍結裝置的制造成本；為了解決食品相互粘結成團或粘結于輸送帶上，一些流態化凍結裝置采取了兩段式輸送速結構，第一段（冷卻區和表層凍結區）的操作速度高于第二段（凍結區和深溫凍結區）的操作速度，但此種流態化凍結裝置傳動系統多，結構復雜，調節復雜，增加了裝置制造成本和使用、維護難度。

綜合上述原因，將流態化凍結裝置設計成一段式輸送帶形式，并在輸送帶下方設置全程的調節風門，如圖1所示。每個調節風門手柄可調節風門，如圖2所示。當手柄轉至位置一時，風門處于關閉狀態，當手柄轉向位置二時，風門處于開至最大狀態，風門開取大小可調節，同樣的風量，風門開取越小，相應風壓就越大，其流化操作速度就越高，反之，操作速度就越低。還可以通過風門的開閉使風量集中，如圖1所示，使第一段冷卻區和表層凍結區的風壓增大，食品能充分流態化，有效防止粘結現象。每套調節風門裝置獨立調節，調形式多種多樣，風門可大可小，開取可集中可分散可間隔，可集中于前段可集中于后段等等，可調節至適合于各種食品的操作速度，更具靈活性。如圖1所示，將第一段冷卻區和表層凍結區的風門全打開，第二段凍結區和深溫凍結區的風門全關閉，使全部風量從前段通過，前段風壓增大，食品能充分流態化，有效防止粘結現象，提高凍品單體率，到了第二段，食品的表層已充分凍結，表面干燥不再粘接，利用裝置內部低溫氣流就可將食品深層凍結，可以不進行流態化，這種方法特別適用于顆粒大、易粘結的食品的單體凍結。

3 全程調節風門的主要優點

3.1 不受食品顆粒大小和食品重量的限制

根據不同大小、不同重量的食品，可以靈活調節全程風量與風壓，使操作速度高于臨界速度，調節范圍大，使食品床層始終處于正常流化操作范圍，解決不良流化現象，適用于多種食品加工，拓展了傳統單一氣流速度的流態化凍結裝置的加工范圍。

3.2 簡化凍結裝置結構，降低了設備制造成本

在一段式流態床結構上實現兩段式的操作速度，簡化了流態化凍結裝置的結構，降低了設備制造成本。采用全程調風門調節全程風量，特別適用于凍結易粘結、潮濕的食品。

3.3 不損傷食品

對于凍結后易碎的薄片狀和葉類食品，打開冷卻區和表層凍結區的風門，使食品在進行流態化凍結，實現食品單體凍結；關閉凍結區和深溫凍結區的風門，使之不產生振動和沸騰，在輸送帶上平穩凍結。這樣既達到了食品的單體凍結要求，又解決了食品破碎問題。

4 結束語

在一段式流態化凍結裝置上，通過全程調節風門的使用，簡化了凍結裝置的結構，降低了裝置的制造成本；拓展了凍結裝置的加工范圍和功能，調節范圍寬，調節方便靈活。經用戶使用后，得到用戶的高度評價。