流态化冻结装置风量调节的设计

季汉琴

摘 要：食品流态化冻结方法是一项新技术，是实现食品单体、快速冻结的理想方法，主要适用于冻结颗粒状、片状、块状等食品。其冻结产品具有冻结速度快、质量好、易包装和食用方便等优点。所谓流态化，即食品颗粒受流体的作用，其运动形式变成类似流体状态。

关键词：食品；冻结原理；液态化

1 食品流态化冻结原理

1.1 食品流态化冻结的概念

流态化快速冻结，就是使置于输送网带上的颗粒状、片状或块状食品，在一定流速的低温空气自下而上的作用下形成类似沸腾状态，像流体一样运动，并在运动中被快速成冻结的过程。

1.2 临界流化速度与操作速度

在流化床中，决定固定床与流化床分界点的气流速度称为临界流化速度。当气流速度增加到一定数值时，固定床层不再保持静止状态，部分颗粒悬浮向上，造成床层膨胀，空隙率增大，即开始进入流化状态。当气流速度高于临界速度时，颗粒状食品床层处于正常流化操作范围，这时的气流速度叫做操作速度。

1.3 不良流化现象

在食品流态化冻结过程中，正常流态化操作取决于气流速度、压力降、气流组织的均匀性、食品层层厚、输送带空隙率、食品颗粒的形状、大小及其潮湿程度等因素。而这些因素的不良状态易造成不良流化现象，如沟流现象、粘结现象、夹带现象等。

1.4 一般情况下，输送带空隙率、食品层层厚、食品颗粒的形状、大小及其潮湿程度等因素是由食品加工工艺、加工设备而定，不易更改或调节。当这些因素确定后，流态化冻结装置的气流速度、压力降、气流组织的均匀性就成了造成不良流化现象的关键因素。

2 流态化冻结装置全程调节风门的结构

冻结过程中的气流操作速度是决定流态化冻结装置是否处于正常流化操作范围的主要原因，而不至于引起不良流化现象。

由于食品的多种多样，食品颗粒的尺寸、形状各有不同，因此临界流化速度各不相同，对于具有一种操作速度的流化床，其应用范围就不可能满足不同食品的要求。为了解决这个问题，可以采用变速电机，但是往往提高了冻结装置的制造成本；为了解决食品相互粘结成团或粘结于输送带上，一些流态化冻结装置采取了两段式输送速结构，第一段（冷却区和表层冻结区）的操作速度高于第二段（冻结区和深温冻结区）的操作速度，但此种流态化冻结装置传动系统多，结构复杂，调节复杂，增加了装置制造成本和使用、维护难度。

综合上述原因，将流态化冻结装置设计成一段式输送带形式，并在输送带下方设置全程的调节风门，如图1所示。每个调节风门手柄可调节风门，如图2所示。当手柄转至位置一时，风门处于关闭状态，当手柄转向位置二时，风门处于开至最大状态，风门开取大小可调节，同样的风量，风门开取越小，相应风压就越大，其流化操作速度就越高，反之，操作速度就越低。还可以通过风门的开闭使风量集中，如图1所示，使第一段冷却区和表层冻结区的风压增大，食品能充分流态化，有效防止粘结现象。每套调节风门装置独立调节，调形式多种多样，风门可大可小，开取可集中可分散可间隔，可集中于前段可集中于后段等等，可调节至适合于各种食品的操作速度，更具灵活性。如图1所示，将第一段冷却区和表层冻结区的风门全打开，第二段冻结区和深温冻结区的风门全关闭，使全部风量从前段通过，前段风压增大，食品能充分流态化，有效防止粘结现象，提高冻品单体率，到了第二段，食品的表层已充分冻结，表面干燥不再粘接，利用装置内部低温气流就可将食品深层冻结，可以不进行流态化，这种方法特别适用于颗粒大、易粘结的食品的单体冻结。

3 全程调节风门的主要优点

3.1 不受食品颗粒大小和食品重量的限制

根据不同大小、不同重量的食品，可以灵活调节全程风量与风压，使操作速度高于临界速度，调节范围大，使食品床层始终处于正常流化操作范围，解决不良流化现象，适用于多种食品加工，拓展了传统单一气流速度的流态化冻结装置的加工范围。

3.2 简化冻结装置结构，降低了设备制造成本

在一段式流态床结构上实现两段式的操作速度，简化了流态化冻结装置的结构，降低了设备制造成本。采用全程调风门调节全程风量，特别适用于冻结易粘结、潮湿的食品。

3.3 不损伤食品

对于冻结后易碎的薄片状和叶类食品，打开冷却区和表层冻结区的风门，使食品在进行流态化冻结，实现食品单体冻结；关闭冻结区和深温冻结区的风门，使之不产生振动和沸腾，在输送带上平稳冻结。这样既达到了食品的单体冻结要求，又解决了食品破碎问题。

4 结束语

在一段式流态化冻结装置上，通过全程调节风门的使用，简化了冻结装置的结构，降低了装置的制造成本；拓展了冻结装置的加工范围和功能，调节范围宽，调节方便灵活。经用户使用后，得到用户的高度评价。