【正文】 界條件后進(jìn)行積分可得平板狀食品的凍結(jié)時間計算式： )4(22??? LLTqt i ???式中， L、 x厚度（ m）， t凍結(jié)時間（ h）， α食品表面放熱系數(shù)（ kJ/m2h℃ ）， λ已凍結(jié)食品的導(dǎo)熱系數(shù)（ kJ/mh℃ ） 2. 圓柱狀及球狀食品的凍結(jié)時間 同理，圓柱狀及球狀食品的凍結(jié)時間計算式分別為： )4(42??? ddTqt i ??? )4(62??? ddTqt i ???式中， d分別為圓柱及球的直徑。 圓柱狀 球狀 五、凍結(jié)時間 3. 通用凍結(jié)時間計算式（普朗克方式） 將上述公式引入適當(dāng)?shù)南禂?shù)就能得到適用于三種幾何形狀的通用計算式： 式中， P和 R為被凍物的幾何形狀參數(shù) 。 )(2??? RxPxTqt i ???五、凍結(jié)時間 普朗克方程的局限性 ① 只考慮了形成冰時放出潛熱的時間，而未考慮從物品初溫到凍結(jié)點的時間 ② 計算式推導(dǎo)中凍結(jié)區(qū)內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù) ?值為常數(shù)，實際上隨著凍層溫度降低，凍結(jié)水量增加，凍層內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)在不斷變化 ③ 假定傳熱情況在兩側(cè)溫度不變的穩(wěn)定條件下進(jìn)行，而實際凍結(jié)中兩側(cè)溫差往往會發(fā)生變化 五、凍結(jié)時間 4. 國際制冷學(xué)會推薦的冷凍時間計算公式 為改進(jìn)精度，把普朗克方程中的 qi用食品初溫和終溫時的焓差 ?i代替，即為： )(2??? RxPxTit ???? 焓差值 ?i可查有關(guān)手冊 。 五、凍結(jié)時間 4. 縮短凍結(jié)時間的途徑 從上式看，對于一種確定的食品及其加工工藝，其 ?i， γ， λ和 Tp（ ΔT=TpT）都可看作常數(shù)，而x， α和 T是可以改變的。因此，縮短凍結(jié)時間就應(yīng)從這三方面加以考慮： ① 減小食品厚度， ② 增大放熱系數(shù)（采用強制循環(huán)，采用液體介質(zhì)等）， ③ 降低冷凍溫度。 五、凍結(jié)時間 )(2??? RxPxTit ???? 設(shè)表面平坦厚度為 L的物料，預(yù)冷到 0℃ 后置于介質(zhì)溫度為 T的環(huán)境中，其溫度降到冰點 TP時開始凍結(jié)。經(jīng)時間 t后凍結(jié)層離表面的距離為 x。又經(jīng) dt時間后凍層向內(nèi)推進(jìn) dx。 L T TP 平板凍結(jié)的圖示 五、凍結(jié)時間 如何獲取幾何形狀參數(shù) P、 R？ ? 三種幾何體的 P、 R形狀參數(shù) ? 方塊狀 /長方塊狀食品的 P、 R值圖 ? 方塊狀 /長方塊狀食品的 P、 R值表 三種幾何體的 P、 R形狀參數(shù) 平板 圓柱 球狀 P 1/2 1/4 1/16 R 1/8 1/16 1/24 方塊狀 /長方塊狀食品的 P、 R值圖 設(shè)長方形的 長邊為 a （ 45） 次長邊為 b（ 30） 短邊為 c （ 15） 計算 : β1=b/c （ 2） β2=a/c （ 3） 根據(jù)計算值從右圖查 P值 （ ） 和 R值 （ ） R P 六、凍結(jié)方法 ? (按生產(chǎn)方式） ? ? 1. 凍結(jié)系統(tǒng)的操作方式分類（按生產(chǎn)過程特性） ① 批量式凍結(jié)器：先裝載一批產(chǎn)品，然后凍結(jié)一個周期，凍結(jié)完畢后，設(shè)備停止運轉(zhuǎn)并卸貨。 ② 半連續(xù)式凍結(jié)器：將批量式凍結(jié)器的一個較大的批量分成幾個較小的批量，在同一個凍結(jié)器內(nèi)進(jìn)行相對連續(xù)的處理。 ③ 連續(xù)式凍結(jié)器：產(chǎn)品連續(xù)地或有規(guī)律間斷地通過凍結(jié)器，采用機(jī)械化而且經(jīng)常是全自動化的系統(tǒng)。連續(xù)式凍結(jié)器：產(chǎn)品連續(xù)地或有規(guī)律間斷地通過凍結(jié)器，采用機(jī)械化而且經(jīng)常是全自動化的系統(tǒng)。 六、凍結(jié)方法 ： ?一次裝運產(chǎn)品的數(shù)量 ?有規(guī)律間斷時是一袋、一紙盒或一盤， ? 半連續(xù)式則是含許多袋、盤、紙盒的一輛車或一個貨架 ?裝貨與等待的時間 ?有規(guī)律間斷往往只有幾秒鐘，不影響流水線的運行， ?而半連續(xù)式則需要較長的時間，形成明顯的中斷 。 六、凍結(jié)方法 (產(chǎn)品除熱方式） ① 吹風(fēng)凍結(jié) ② 表面接觸凍結(jié) ③ 低溫凍結(jié) – 組合方式（如先經(jīng)過低溫處理，然后經(jīng)機(jī)械制冷裝置完成凍結(jié)過程）。 六、凍結(jié)方法 ① 吹風(fēng)凍結(jié) ? 吹風(fēng)式凍結(jié)裝置用空氣作為傳熱介質(zhì)。 ? 早期的裝置 :一個帶有冷風(fēng)機(jī)及制冷系統(tǒng)的冷庫。 ? 現(xiàn)在有了各種水平的凍結(jié)設(shè)備。 ? 可分為批量式（ 冷庫 ， 固定的吹風(fēng)隧道 ， 帶推車的吹風(fēng)隧道 ）和連續(xù)式（ 直線式 、 螺旋式 和 流化床式 凍結(jié)器） 六、凍結(jié)方法 1）冷庫 2）固定的吹風(fēng)隧道 3）帶推車的吹風(fēng)隧道 4）直線式凍結(jié)器 4）直線式凍結(jié)器 5）螺旋式凍結(jié)器 風(fēng)機(jī) 蒸發(fā)器 制冷盤管 螺旋輸送帶 轉(zhuǎn)筒 垂 直 氣 流 螺 旋 速 凍 裝 置 6） 流化床凍結(jié)器（盤式 ） ② 金屬表面接觸凍結(jié) ? 原理：產(chǎn)品與金屬表面接觸進(jìn)行熱交換，金屬表面則由制冷劑的蒸發(fā)或載冷劑的吸熱來進(jìn)行冷卻。 ? 優(yōu)點：傳熱效果好；不需配置風(fēng)機(jī)。 ? 局限性：只適用于規(guī)則形狀產(chǎn)品的凍結(jié)。 ? 類型： 帶式 ， 板式 和 筒式 。 六、凍結(jié)方法 六、凍結(jié)方法 1）鋼帶凍結(jié)器 ?結(jié)構(gòu)原理： （圖 1） (圖 2) ?適用：未包裝的魚片、咖啡提取物、熟土豆泥、漢堡牛排、各種調(diào)味汁和蔬菜泥。 ?主要要優(yōu)點：連續(xù)運行；便于清洗和保持衛(wèi)生；能分段控制溫度（如對于咖啡提取物 )；干耗較少。 ?產(chǎn)品只是一面接觸金屬表面 ?食品層應(yīng)當(dāng)薄一些 (?？刂圃?20~25 mm) ?噴淋鹽水 (氯化鈣或丙二醇 )的溫度通常為 35~40℃ ?凍結(jié)時間約為 30 min 2）平板凍結(jié)器：廣泛用于形狀為扁平狀且厚度也有限制的小包裝水產(chǎn)品和肉類制品。 3）圓筒凍結(jié)器： 通常用于凍結(jié)液體食品，產(chǎn)品在圓筒的內(nèi)表面或外表面凍結(jié)，并被連續(xù)地刮除，因而具有強烈的熱交換和很高的凍結(jié)速度。 回轉(zhuǎn)圓筒凍結(jié)器 用于濃縮葡萄汁的圓筒凍結(jié)器 冰淇淋凝凍器 回轉(zhuǎn)圓筒凍結(jié)裝置 上圖為適用于蝦仁等水產(chǎn)品單體快速凍結(jié)（ IQF）的新型連續(xù)回轉(zhuǎn)式凍結(jié)裝置。 蝦仁的進(jìn)料溫度為 10℃ ，出料溫度為 18℃ 時，凍結(jié)時間約為 15~20 min。 用于濃縮葡萄汁 的圓筒凍結(jié)器 （屬于冷卻濃縮 凍結(jié)裝置） ③ 低溫凍結(jié) ? 低溫凍結(jié)采用 液氮 或 液態(tài)二氧化碳 作為制冷劑， ? 常用于： 1）小批量生產(chǎn)， 2）新產(chǎn)品開發(fā)， 3）季節(jié)性生產(chǎn)，和 4）臨時的超負(fù)荷狀況。 ? 相對較低的溫度可以使產(chǎn)品快速凍結(jié)，對保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低干耗都是十分有利的；但設(shè)備投資和運行費用較高。 ? 低溫凍結(jié)設(shè)備則可以是箱式，直線式，螺旋式或浸液式。 通常為直線型， 195℃ 的液氮在產(chǎn)品出口端直接接觸產(chǎn)品，產(chǎn)生的低溫蒸汽向物料進(jìn)口端流動，變暖的氣體（約 ℃ ）排放到大氣中。 液氮凍結(jié)器 液體二氧化碳凍結(jié)器 ：與液氮凍結(jié)器基本相仿，但二氧化碳的沸點為 79℃ ，如果直接排放，運行成本比液氮凍結(jié)器更大，因此也有可回收二氧化碳的裝置。 同時采用吹風(fēng)凍結(jié)的二氧化碳凍結(jié)系統(tǒng) 七、凍結(jié)與凍藏中的變化及技術(shù)管理 ? 凍結(jié)時，因為冰晶體的形成，食品的物理性質(zhì)發(fā)生了變化，并進(jìn)而影響到食品的其它性質(zhì)。 ? 因為凍藏的時間長，其間發(fā)生的一系列變化會顯著影響到食品的品質(zhì)。 凍結(jié)與凍藏中的變化 凍藏技術(shù)管理 凍結(jié)與凍藏中的變化 ? 體積膨脹，內(nèi)壓增加 ? 比熱下降 ? 導(dǎo)熱系數(shù)增大 ? 溶質(zhì)重新分布 ? 溶液濃縮 ? 冰晶體成長 ? 滴落液 ? 干耗 ? 脂肪氧化 ? 變色 （ 1）體積膨脹與內(nèi)壓增加 ?℃ 時，水的密度 γ=1 g/ml； 0℃ 時，水的密度 γ= g /ml，冰的密度 γ= g/ml。即 0℃ 時冰比水的體積增加約 9%。 ?冰的溫度每下降 1℃ ，其體積約收縮 ~%。 ?膨脹比收縮大得多，故水分含量越多，食品凍結(jié)時體積膨脹越明顯。 （ 1）體積膨脹與內(nèi)壓增加 ?凍結(jié)時表面水分首先成冰，然后冰層逐漸向內(nèi)部延伸。當(dāng)內(nèi)部水分因凍結(jié)而膨脹時受到外部凍結(jié)層的阻礙，就產(chǎn)生內(nèi)壓，又稱為凍結(jié)膨脹壓。根據(jù)理論計算，凍結(jié)膨脹壓可達(dá)到 MPa。 （ 1）體積膨脹與內(nèi)壓增加 ?當(dāng)食品外層承受不了凍結(jié)膨脹壓時，便通過破裂的方式來釋放，造成食品的龜裂現(xiàn)象。一般認(rèn)為食品厚度大、含水率高和表面溫度下降極快時易產(chǎn)生龜裂。 （ 1）體積膨脹與內(nèi)壓增加 ?結(jié)晶后體積的膨脹使液相中溶解的氣體從液體中分離出來，加劇了體積膨脹現(xiàn)象，亦加大了食品內(nèi)部壓力。 （ 2）比熱下降 ?水和冰的比熱分別為 kJ/kg.℃ 和 kJ/kg.℃ ，即冰的比熱僅是水的 1/2。 ?食品的比熱隨含水量而異，含水量多的食品比熱大，含脂