科威嘉尼（江蘇）制冷設備有限公司是一家集研發、生產、銷售為一體的高新技術企業， 主要從事速凍設備的研究、開發、制造、銷售。該系列產品采用最新的液氮分散技術、加熱解凍技術、控溫技術，采用程控降溫、升溫、恒溫各過程均勻穩定。以-196℃液氮為制冷劑，滿足降溫及環保要求。產品有臥式、立式、隧道式、圓柱形等多種規格，并可按用戶要求設計和制造，可用于機械工程、遺傳工程、醫藥、食品加工、醫學研究、航空航天、畜牧等領域，該系列產品已廣泛應用于國內外眾多行業。
    科威嘉尼(江蘇)制冷設備有限 公司秉承“崇尚科技、以德取信”的崇旨，堅持 “真誠、正直、平等、奉獻”的價值觀，為了實現這一目標本公司會通過最先端的技術、充滿工作熱情的員工的不懈努力，將每一份真情融入到到精心制造的產品中去，致力于為客戶提供高品質、高性能的產品和優質的服務!

1. 引言

冷凍和冷卻是食品生產與配送過程中相當重要的環節。毋庸置疑，隨著食品行業今后對冷卻和冷卻需求的持續增長，越來越多的食品加工者會提升或擴充其冷凍與冷卻生產線，然而，這樣的提升與擴充并非像以前那樣簡單。目前食品冷凍技術的發展日新月異，傳統機械式食品冷凍設備雖仍然被廣泛使用，但他們正在被諸多更有優勢的新型食品冷凍設備及技術所取代。那么怎樣的食品冷凍系統才適合今天的食品冷凍者？這些冷凍系統各有哪些利弊？食品加工者們該如何做出正確的選擇，以確保方案最佳，最適合業務發展？

2.為什么液氮冷凍更優于氨或氟利昂？ 

以分秒計的冷凍速度—— 液氮是地球上超低溫制冷劑中的一種。

快速的制冷方式產生較小的冰晶，可以減少對產品細胞結構的損傷，從而提高產品的質量。

提高產品的出成率——降低食品的脫水及干耗損失，改進冷凍食品的質地，色澤及風味。

較少的投資。

超低溫的冷凍，更少的占地面積。

3.保持更佳的食品原味和質地

液氮的溫度達到零下196攝氏度（-196℃）。當它與食品接觸后氣化就能更快地帶走熱量。超低溫和高熱交換率實現了真正的快速冷凍。這樣的快速冷凍使產生的冰晶最小，并幫助保持食品的質地。這也防止了水分的丟失，幾乎達到了無損失；保持了食品的原色，原味和原質。這些氣化后的制冷氮氣被均勻控制地導向冷凍機的前端，實現了熱逆交換，從而提高了氮氣的利用率。

3.產品質量：水分流失/水分含量

l 所有的食品冷凍工藝都會引起食品不同程度的水分流失，無論是在食品冷凍（蒸發型的產品凈重損失），還是食品解凍（汁液流失）過程中。

l 尤其是肉制品、禽類、和水產品，蒸發型的警鐘損失降低了產品凈含量及其附加值。同時食品表面的干耗影響到產品的口感、質地、色澤以及烹飪加工的時間。蒸發型的凈重損失降低了食品表層的熱傳導速率，并由此延長了食品烹飪加工的時間。而這在那些對時間要求非常高的應用中顯得尤其突出，例如快餐店的漢堡包。在多數實例中減少食品表層中自由水的汽化壓，并由此減少食品脫水干耗。

l 緩慢的食品冷凍過程將導致食品中大冰晶粒的產生，等食品解凍時，食品中細胞組織會發生破裂引起食品汁液流失。食品汁液的流失會影響到解凍食品的色澤、口感以及營養學特性。營養素及天然色素會隨會隨流失的食品汁液而流失。特別是果蔬累食品，結構的損害會導致食品質地口感的降級，結構變的松散。專家對冷凍草莓產品進行的冷凍工藝口感質地破壞性測試的相關研究表明，當使用超低溫快速冷凍工藝時，草莓保持了較高的緊密質地。

4.食品色澤

食品冷凍工藝從兩方面影響解凍食品的色澤。首先如上所述，食品在解凍時天然色素隨之也一并流失；其次由于食品冷凍過程中冰晶體持續生成，殘留的未凍結的食品細胞溶質濃度增加，天然色素的氧化和酶褐變加快。食品冷凍過程越慢或用更長的時間通過食品凍結點，對于食品色澤的影響將會越顯著。

專家對有關冷凍后解凍的漢堡色澤測試研究表明食品冷凍速率的重要性以及快速冷凍的優勢：

l 食品汁液及天然色素的流逝都有所減少

l 肉質褐變降低到最低程度：采用超低溫 – 機械式冷凍工藝的冷凍漢堡比純機械式的色澤更接近于原來的肉質色澤。

 5.易損易碎的食品

  由于設備設計及產品加工特性的原因，超低溫食品冷凍設備被認為最適合加工包括很多漿果在內的易損易碎食品。

6.產品質量：結論

研究成果和相關經驗顯示快速食品冷凍工藝降低了水分和產率損失，最大限度地減少了產品口感、質地、色澤和風味的變化。那么哪種食品冷凍工藝可獲得最快的溫度下降？

食品冷凍設備溫度下降的速率被描述成熱交換律（在單位面積內）。熱交換值越高食品溫度下降越快。

讓我們假設食品冷凍過程產品表面溫度為-10℃。一臺常規的機械式冷凍機的工作氣流溫度為-30℃，傳熱系數為23W/Km2，則熱交換速率等于25×20=500 W/Km2。

一臺常規的超低溫隧道冷凍機的工作溫度為-80℃，傳熱系數為60 W/Km2，則熱交換速率等于60×70=4,200 W/Km2。

由于更高的食品速率，機械沖擊式或超低溫食品冷凍設備能更好滴優化食品品質。然而機械沖擊式食品冷凍設備的應用局限在像漢堡這樣的扁平食品上。其熱交換與其氣流方向高度相關，而對于大塊狀或凹凸不平的產品，其熱交換速率就相對較低。

7.工廠管理

  在選擇食品冷凍工藝是必須觀注到每個食品加工廠的特殊情況。考慮因素包括可用空間大小，生產能力的范圍要求，衛生要求，清潔及維護操作。

 8.占用/可用空間

  在幾乎所有實例中，同樣產能水平下，超低溫食品冷凍比傳統機械式的占用空間小。現在一些模塊化的機械沖擊式食品冷凍裝置占用的場地空間也較小。

9.產能配置

  客戶需求的突然波動常導致工廠生產產能意想不到的增減。工廠生產經理所要關注的往往超出其可控范圍，包括客戶對其產品的認可度以及產品生命周期。

  因此盡可能準確地規劃在食品冷凍設備投資回報期間的最大產能配置就變得非常重要。對于機械是食品冷凍設備，其投資回報期可能要堅持好幾年。過于樂觀的預測將導致效能下降，相反，悲觀的計劃又會造成食品內冷凍能力的不足。

  盡管機械式食品冷凍設備對于任何特定的產品都有一個確定不變的最大產能，但典型的超低溫和沖擊式食品冷凍設備卻都能通過增加隧道長度等方式迅速調節適應產能變化的要求。重要的是超低溫食品冷凍設備通常都是租賃的，所以這樣額產能需求變化不會使食品加工者顯著增加額外資金的投入。

  機械沖擊式食品冷凍工藝因為僅僅適用于厚度不超過20mm的扁平類食品，所以相比傳統機械式的產能柔性更低。超低溫和傳統機械是食品冷凍設備對于較厚或不規則的產品適應性更強。

10.生產線布局

  為適應今天飛速發展的食品工業，生產商時常需要相應地調整其生產線布局，尤其在正常合約生產期內。若要移動巨大的機械式螺旋速凍機，就必須再建一個混凝土基座。重新安裝定位一臺超低溫或機械沖擊式隧道冷凍機也不總是一件簡單的事，但好在很少需要改變建筑物的結構。

11. 產品品種改變

  特別對于較小規模的食品加工者，食品冷凍設備能夠適應不同類型食品的能力將是關鍵。食品冷工工作時間以及設備停機故障時間會影響食品加工者的實時在線變換產品品種的生產能力。在改變食品品種時，新品種加料前，應該將前面產品完全從設備中清除掉。一個特定的食品品種對應特定不同的食品冷凍時間，停留時間，傳送帶速度，在兩種食品品種間將需要較長的設備停留轉換時間。

  在食品品種轉換中時常遇到生原料與熟加工品的切換，這樣就需要有必要的設備清潔時間。食品加工者也需要關注衛生與清潔程序。詳述如下：

  食品加工者日常若僅以高速持續加工單一品種，機械式食品冷凍就能處于穩定工藝狀態。當然這就需要依賴充足的場地空間，資金投入以及合格的人力等資源。

12.維修、衛生與清潔

  這些過程應該盡可能地簡單和迅速，以便最大可能地增加設備運行時間以優化生產效能。而比如機械式食品冷凍設備中蒸發器上不斷增加的水氣或霜，可能會拖延加工時間，降低產能。

  雖然規范標準的衛生清潔程序對于整個食品工業都是必須的，但對于產能的影響必須是最小的。體積小、設計簡潔的食品冷凍設備情節更快，成本更低。設備內部的復雜構件越少，高度越低，越易于進入，便使清潔時間越短，效率越高。

  機械沖擊式食品冷凍設備像超低溫食品冷凍設備一樣，通常設計成較小并易于進入清洗。但其內部結構依然復雜，排水困難，不徹底，所以清潔操作不方便，存在潛在的衛生隱患。

13.工廠管理：結論

  考慮到工廠經理的諸多關注，可以確認的是超低溫食品冷凍設備更能適合大多數的食品加工者，因為其：

l 占地空間更小

l 適應產能變化

l 適用于不同類型的食品

l 簡潔，易于使用的設計

l 初期固定資產的投入較低

14.財務 考量

  安裝或添加食品冷凍系統需要考慮到多種費用，包括前期投資成本，后期操作和維護時的運營和人工成本。

15.資金投入及運營成本

  超低溫食品冷凍與機械式兩者間有明顯區別，前者運營費用較高，而后者的初期資金投入大。他們的差異程度由多種因素決定。對于一個給定的生產線，總存在一個臨界點，超低溫食品冷凍工藝所積累的運營成本將開始超過機械式食品冷凍工藝。

  值得注意的是現在的經濟狀況下，財政投入會更加困難。食品加工者不能或不愿有更大的資金投入。因此可能有時會偏向超低溫食品冷凍。

16.人工成本

  由于其體積龐大結構復雜，機械式食品冷凍傾向于需要更多的人里進行清潔。維護要求也較高，需要高技能的維護人員。這些因素的重要性將取決于食品冷凍裝置的類型及其相應的當地人工成本水平。

17.產品質量

  如此前所提及的，最小的水分損失就是最好食品質量及價值的關鍵所在。特別是對于高附加值產品更是這樣。因此食品冷凍工藝的選擇將影響食品加工這的財務回報。

18.環境因素

隨著能耗和損耗意識以及碳排放影響的增強，相關法規發展的強化，食品生產商需要關注食品冷凍工藝對環境的影響。

美國聯邦食品與飲料機構和國際碳聯盟組織評估在整個食品產業鏈中僅僅10%的能源消耗來自于食品加工企業，而這其中的大部分約60%來自大型冷凍食品加工者的食品冷凍系統。盡管機械式比超低溫食品冷凍系統要求更低的能耗，但兩種技術能耗之戰食品產業鏈中總能耗很小的比例。

19.總結

以上分析可以告訴我們些什么？顯然選擇食品冷凍工藝不是一件簡單的事。沒有一個單一的食品冷凍工藝對于所有的食品加工者都是最好的選擇。

在選擇一個具體食品冷凍設備裝之前，不得不顧及可用的財務預算、現有的食品品種、工廠空間布局管理、生產能力的柔韌化要求。

超低溫食品冷凍系統的優勢在于能夠適應多種類型食品的一系列冷凍速率要求，以提高其產品品質。當然低的資金投入、柔性生產、易清潔的優勢也對今天很多食品加工者有吸引力。機械式食品冷凍系統需要大量的資金投入，后期維護成本較高，不建議使用。

小型速凍機技術參數

一、設備組成：

u 設備主體——包括箱體、箱門、隔熱層材質為AISI 304不銹鋼；

u 內表面粗糙度——拉絲處理；

u 保溫材料――隔熱層為德國巴斯夫的超低溫絕熱材料多層復合結構；雙面不銹鋼聚氨酯高壓發泡，保溫性能好，易清洗、保證食品衛生安全，避免微生物的過度繁殖和滋生。

u 門體密封――采用雙道密封，法國進口特殊耐低溫硅橡膠，門密封條配有防凍死加熱系統，能確保箱門開啟自如。

u 箱體采用加強加固處理，能夠可靠承載工件的重量，特殊的設計能夠讓箱內的風向氣流不受阻擋確保箱內的溫度一致。

u 引進HACCP衛生安全理念，全不銹鋼內部結構及圍護結構充分考慮了便于清洗、維修、管理等，易于操作，完全能夠滿足食品對于設備的衛生安全要求。

u 合理的檢修門及檢修通道，便于檢修及內部清洗

u 采用水化霜或電化霜（可選），保證液氮霧化系統清潔衛生，避免細菌繁殖，

u 托盤式抽拉擺放方式更大程度的便了進出料。

u 食品級不銹鋼柜體適應多種物品的加工。

u 底部傾斜一定的角度，可調節高度，設置有開閉排水裝置，便于系統排水，保設備內衛生清潔。

u 高效清洗裝置，衛生安全。設計了容易清洗的內部結構及必須的點檢門，保證了內部清潔及食品衛生安全，防止污染。

u 采用全封閉式結構，進、出料端設有風場壓力平衡裝置，防止冷氣泄漏，節能效果明顯。

二、技術參數：

u 速凍量200Kg/1h；

u 托盤個數―20盤

u 托盤尺寸――400*600MM

u 推車尺寸--1250*670*1760mm

u 工作溫度――常溫～-190℃可任意設定； 

u 箱內最低溫度――≤-190℃；

u 最大降溫速度—— ≥ 50℃/min；

u 保溫層厚度――120mm,確保設備在高低溫時外表面溫度是常溫;

u 液氮系統——包括絕熱管、控制閥、噴嘴、分配器,液氮采用多點噴射注入確保阱體溫度的均勻性；

u 箱內空氣循環系統——包括電機、風扇、氣流分配裝置；

u 微壓泄氣閥——當內腔壓力微正壓時，此閥將自動排放；

u 電器控制系統——可變程序控制器、觸摸屏、PLC、報警儀表交流接觸器、中間繼電器、旋鈕開關等；

三、安裝參數：

u 電力——380V、50Hz；0.7 KW 

u 設備外形尺寸――1500*1050*1850；（約）

四、液氮系統組成：

u 液氮系統——包括液氮罐(客戶自備或選配)、增壓系統、絕熱管、控制閥、噴嘴、分配器,液氮采用多點噴射注入確保阱體溫度的均勻性；

u 液氮電磁閥——ASCO（美國原裝進口）超低溫電磁閥能夠確保在－196℃下開啟正常；

u 液氮噴嘴――由幾百個微孔組成的液氮噴嘴，使液氮充分氣化，氣化的氮氣從噴嘴中噴出，不直接噴向被速凍的物品，而在箱內循環，使箱內氣氛均勻一致；

u 速凍專用高效低噪音軸流風機，回風距離短，凍結速度快，效率比普通凍結方式提高85%，

u 獨特的風場設計使速凍區的風速和溫度更均勻、穩定，風道對氣流的阻力損失減少，降低了風機功率，減少了對冷量的消耗。

五、控制系統：

u 本系統采用觸摸屏+PLC的控制方式，以觸摸屏或計算機作為上位機，PLC為下位機，使操作和輸入速凍工藝更加方便，并且能夠實時監控速凍箱內溫度變化，而且能夠觀察工藝運行情況，將設定曲線和運行曲線進行比對。

 設置有報警裝置，在箱門未關好時進行報警

u 該系統具備手動和自動兩套功能，在觸摸屏中均可體現，操作簡便，可靠性強。兩套系統的高低溫控制均采用PID調節，使設備精度達到標書要求。 

u 操作系統——全英文的操作系統；預先輸入速凍工藝，開機后完全無人操作，系統將按照工藝曲線自動進行降溫、保溫、出箱等動作；

u 控制儀表――觸摸屏+PLC＋儀表的控制方式；

u 觸摸屏—臺灣/昆侖通態

u PLC—日本三菱;

u 鑰匙開關――日本IDEC （和泉）；

u 控制旋紐――日本IDEC （和泉）；

u 中間繼電器――日本IDEC （和泉）；

u 溫度傳感器――PT100；(德國)

u 交流接觸器――德國SIEMENS（西門子）；

u 空氣斷路器――德國SIEMENS（西門子）；

u 液氮電磁閥——ASCO（美國原裝進口）；

六、隨機的必備品、配件、工具數量：

u 自動控制箱1臺。

u 不銹鋼絕熱軟管一根；

u 合格證1份；

u 產品使用說明書1份。

u 設備維修手冊1份。

u 深冷箱電氣原理圖1份。

七、售后服務：

u 設備質保期為一年，終身維修。

u 免費對買方的相關人員進行設備技術培訓。

u 保修期從安裝設備完工后并經需方最終驗收合格之日算起，保修期為一年。

u 保修期內出現的任何問題（不可抗拒和人為因素除外）均由供方承擔并及時予以解決。

u 設備因質量原因不能正常使用時，供方在12小時內到現場維修。