一种冲击式快速冷冻装置制造方法
【专利摘要】本实用新型所涉及的一种冲击式快速冷冻装置，主要由箱体、显示系统、操控系统、执行系统组成，其中操控系统包括操控按钮、活塞、连杆、转子，执行系统包括气体压缩室、物料承载台、气体冲击室、气体分配室、气体换向阀、气体导流斜板、喷嘴固定装置、喷嘴、温度/湿度感应器、气体导向板、气体制冷器、电动机、隔离板；其特征在于在气体分配室内通过喷嘴固定装置安装了可以喷向物料承载台上下两面的喷嘴。该装置的工作原理是通过活塞式气体压缩机提供低温气体需要的压力，以产生高速冲击的效果；当一侧的活塞产生压缩气体时另一侧回吸气体，使气体得以循环利用。该装置可有效地缩短冷冻时间，提高冷冻效率，降低能耗，改善冷冻产品的品质。
【专利说明】一种冲击式快速冷冻装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于食品加工机械，特别涉及一种食品冻结的冲击式快速冷冻装置。【背景技术】
[0002]众所周知，冷冻技术是现代食品行业中最重要的技术之一；速冻产品也在我们的生活中占据了很大的一部分，如速冻水饺，速冻肉丸，雪糕等，都受到人们的青睐，这些产品都与冷冻工艺密不可分。随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们不但要求食品食用方便、口感美味，而且要求花样多、营养价值高。现有的食品冷冻装置效率低，耗能高，并且会造成食品的脱水现象，严重影响食品的口感；冷冻过程中冷冻浓缩效应的产生，使食品内部的化学反应加快，影响食品的质量和营养价值。随着市场规模不断扩大，提高生产效率、降低生产成本、减少食品的营养价值损失、保证口感和质量成为食品加工的重中之重。
[0003]当今，食品冷冻设备可归为三类，分别是:机械式食品冷冻设备、超低温食品冷冻设备、冲击式食品冷冻设备。我国目前生产的速冻设备，主要有鼓风式速冻设备、接触式速冻设备、深冷速冻设备和沉浸式速冻设备四大类型。在我国，随着速冻食品加工业的迅速发展及出口速冻产品质量要求的提高，迫使食品加工行业对食品速冻加工工艺和食品速冻设备提出了更高的要求。2000年，烟台冰轮集团引进日本东洋制作所的先进技术，在食品冷冻加工业内率先提出热波动冻结方式，领导了一次食品速冻设备的革命。目前，国内生产的单体速冻设备大多已采用热波动冻结方式，冻结效率比以前普通设备提高了 30%左右，在能耗方面也确实为我国的食品冷冻企业降低了成本，但这种技术与发达国家的先进技术相比仍然有一段差距，随着出口到欧盟、日本等国速冻产品的日益增多和质量要求的不断提高，中国的食品加工企业期待着技术水平更高、制作质量更精良的速冻设备。
[0004]冲击式冷冻对中国来说还是未普及的技术。但是，冲击式冷冻装置早于1993年就已在欧洲试制成功并在市场上销售。这些已有的冲击式冷冻装置是一个使用库内冷风强制循环实现食品连续、单体快速冻结的设备，它的主体结构包括可调式基础框架、围护结构、蒸发器、风机、气流分配器、输送系统和PLC电气控制系统,其关键技术在于冷风的气流分配和实现高速气流的冲击式冷冻。国内相关冲击式冷冻的研究近几年才开始进行，张学坚(张学坚.新型家庭工业化的几项新技术[J].肉类研究2006.(5))报道，快速冷冻可以使冰晶缩小，减少对产品细胞的损伤，使产品多汁、口感好、解冻时重量损耗小。王乐英(王乐英.强化速冻效果提高食品品质的冲击式高效快速冻结装置[C]第二届上海制冷节，2006.)的研究表明，冲击式冷冻可使食品快速通过冰晶生成阶段，也是保持食品原有的色泽、风味、营养价值的最佳手段，尤其是对于鱼类、海鲜类产品，经速冻解冻后其鲜度、色泽、弹性、口味等接近新鲜产品。陈洪嘉(陈洪嘉.效益明显的空气冲击式冷冻技术[J].中国食品工业，2006 (I).)报道，新型的空气冲击式冷冻系统，具有高效的生产能力，能明显提高食品的质量，并降低生产成本，比过去的低温冷冻更具经济效益。
【发明内容】
[0005]本实用新型主要针对已有的冲击式冷冻装置的冷冻速率较慢、耗能较大、物料的质量损失大等缺点，对冲击式冷冻的气路和箱壁进行改进设计，通过对气路增设导流斜板和箱体壁的缓冲设置等优化措施，增加喷嘴可活动性，使冷气流从物料的各个方向进行冲击，带走热量的效率得到提高，减少了能耗和物料的质量损失，可有效缩短冷冻时间，提高冷冻效率，并能够降低能耗，进一步改善冷冻产品的品质及延长冻藏时间。
[0006]本实用新型所涉及的一种冲击式快速冷冻装置，主要由箱体、显示系统、操控系统、执行系统组成，其中操控系统包括操控按钮、活塞、连杆、转子，执行系统包括气体压缩室、物料承载台、气体冲击室、气体分配室、气体换向阀、气体导流斜板、喷嘴固定装置、喷嘴、温度/湿度感应器、气体导向板、气体制冷器、电动机、隔离板。箱体左侧主要用于显示箱体内的各项实时数据和各项设置参数，控制设备运行；右侧用于物料的置入、冷冻和取出。该装置的工作原理是通过活塞式气体压缩机提供低温气体需要的压力，以产生高速冲击的效果；当一侧的活塞产生压缩气体时另一侧回吸气体，使气体得以循环利用。高速的低温气体从气体压缩室通过隔离板进入气体分配室，气体分配室的拐角呈平滑过度的圆弧，这可使流动的气体平滑而快速地过渡到气体分配室内，压力损失减小到最小。在气体分配室与气体压缩室之间有气体换向阀，可控制压缩气体的输出和回收循环。在左侧气体压缩室的上部有气体制冷器，可使循环的气体冷却到指定的温度。气体分配室有气体导流斜板，气体导流斜板为梯形通道，其末端呈圆滑过渡，可避免气体湍流的产生，并可使各个喷嘴的气压值均匀，避免物料受冷不均。从喷嘴产生的数千条高速气流，在气体冲击室内冲击放置在物料承载台上的物料的上、下表面，快速带走大量的热量，当气流到达箱体左、右两侧凸凹不平的气体反弹壁面时，使气流的作用力得到缓冲，避免其反弹作用于喷嘴射下的高速冲击气流而降低冷冻效果。物料承载台呈网状且可装卸，保证气流有效地冲击到物料的上、下表面。箱体的的底面倾斜而光滑，这可使未冲击到物料表面的高速气流反射到物料的底部，以达到冷却物料底部的目的。每个上方的喷嘴喷气时对应的下方的喷嘴同时也在喷气。在喷嘴底部有过滤网，可过滤高速气流冲击而产生的细小物料颗粒和冷冻产生的细小冰晶，避免积累过多而影响气体的分配和喷射。循环的气体回收入气体压缩室，经过压缩后再次变成高速低温气流射向物料。在箱体内左上部有温度/湿度感应器，可实时地把箱体内部的温/湿度显示于显示系统上，以便于操作人员对设备的实时控制。在箱体的壁面中有石棉网，可很大程度上减少箱体内与箱体外的热交换，造成不必要的能量损失。
[0007]本次设计的冲击式快速冷冻装置与原有设备对比的创新点有:
[0008](I)在箱体增加了石棉网保温层，这样减少了箱体内部与外界的热交换，减少了热量损失，使制冷效率得到提高。
[0009](2)在喷嘴外侧增加过滤网，可避免气流冲击下细小颗粒或细小冰晶对喷嘴造成的堵塞，也为清理带来了便利。
[0010](3)气体分配室内的气体导流斜板设计为梯形通道，斜板末端设计为圆滑过渡，这有助于气压值的均匀性，使各个喷嘴的低温气流流速基本一致，保证物料冷冻的均匀性。
[0011](4)箱体内的各棱角都改为圆滑弧状，可使箱体易于清理和保持整洁，避免产生死角。
[0012](5)箱体左、右两侧壁面设置成凸凹不平的面，可使冲击到物料上反弹的气流在壁面上得到缓冲和分散，避免其与喷嘴的气流发生碰撞而降低冲击冷冻效果。[0013]( 6 )气体冲击室内部设置三层物料承载台，上面两层承载台上、下都各有一组冷气喷射系统，且每层承载台和每组冷气喷射系统的喷嘴都易装卸。每组冷气喷射系统的喷嘴都可以单独关闭和调节大小，可使多层物料同时或单独冷冻且不相互影响，大大地提高了工作效率。
[0014](7)箱体底部设置成向内倾斜的弧度，这可使上方喷射下的没有冲击在物料上的气流反弹到最下方物料的底部，使物料的背面也能受到气流的冲击，达到了充分利用低温气流的目的。
[0015](8)箱体内装有湿度/温度感应器，能在显示器上显示箱体内的状况，以便于操作人员对设备的实时控制；同时避免工作人员因打开箱盖了解箱体内情况而造成工作效率的下降。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为冲击式快速冷冻装置外部结构图。
[0017]图2为冲击式快速冷冻装置内部结构图。
[0018]图3为图1冲击式快速冷冻装置的A— A剖面图。
【具体实施方式】
[0019]如图1、图2、图3所示，本实用新型的一种冲击式快速冷冻装置，由箱体1、显示系统2、操控按钮3、隔离板4、箱门开关5、箱门6、石棉网7、气体压缩室8、活塞9、连杆10、转子11、气体反弹壁12、物料承载台13、气体冲击室14、气体分配室15、气体导流斜板16、喷嘴固定装置17、过滤网18、喷嘴19、温度/湿度感应器20、气体换向阀21、气体制冷器22、电动机23、制冷系统24、隔离板25等组成。箱体I外部左侧是显示系统2和操控按钮3，箱体I内部左侧是操控系统的活塞、连杆和转子等，其中，转子11与两个连杆10链接，连杆10分别连接一个活塞，在箱体内部活塞上侧固定一个气体制冷器；箱体I内部右顶侧安装有气体导流斜板16 ;箱体I右侧分为气体冲击室14、气体分配室15 ;气体冲击室内壁为凸凹不平的气体反弹壁12，气体反弹壁12上竖向均匀放置三层物料承载台13和五组冷气喷射系统，冷气喷射系统包括喷嘴固定装置17、过滤网18、喷嘴19、温度/湿度感应器20。
[0020]将待冷冻食品放入该装置后，关闭箱门6，通过操控按钮3设置好冷冻的参数，并启动，此时，制冷系统24开启，电动机23启动并带动转子11转动,转子11通过连杆10带动两个活塞9往复运动，促使气体压缩室8内气体压强增大，高压的气流快速通过气体制冷器22产生低温气流，并沿着气体导流斜板16进入气体分配室15，低温气流通过气体分配室均匀地分配到喷嘴19产生高速气流，冲击放置在物料承载台13上的物料，数千条高速气流射向物料的上、下表面，快速带走大量的热量，从而迅速冻结物料。
【权利要求】
1.本实用新型所涉及的一种冲击式快速冷冻装置，主要由箱体、显示系统、操控系统、执行系统组成，其中操控系统包括操控按钮、活塞、连杆、转子，执行系统包括气体压缩室、物料承载台、气体冲击室、气体分配室、气体换向阀、气体导流斜板、喷嘴固定装置、喷嘴、温度/湿度感应器、气体导向板、气体制冷器、电动机、隔离板；其特征在于气体分配室内通过喷嘴固定装置安装了可以喷向物料承载台上下两面的喷嘴。
2.根据权利要求1所述的一种冲击式快速冷冻装置，其特征在于在箱体增加了石棉网保温层。
3.根据权利要求1所述的一种冲击式快速冷冻装置，其特征在于箱体底部设置成向内倾斜的弧度，箱体左、右两侧壁面设置成凹凸不平的面。
4.根据权利要求1所述的一种冲击式快速冷冻装置，其特征在于箱体内的各棱角都改为圆滑弧状。
5.根据权利要求1所述的一种冲击式快速冷冻装置，其特征在于气体冲击室内部设置三层物料承载台，上面两层承载台上、下都各有一组冷气喷射系统，且每层承载台和每组冷气喷射系统的喷嘴都易装卸，每组冷气喷射系统的喷嘴都可以单独关闭和调节大小。
6.根据权利要求1或5所述的一种冲击式快速冷冻装置，其特征在于喷嘴外侧增加过滤网。
7.根据权利要求1所述的一种冲击式快速冷冻装置，其特征在于箱体内装有湿度/温度感应器。
8.根据权利要求1所述的一种冲击式快速冷冻装置，其特征在于气体分配室内的气体导流斜板设计为梯形通道，斜板末端设计为圆滑过渡。
【文档编号】F25D13/00GK203771857SQ201420038158
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】孙京新, 刘功明, 黄明 申请人:青岛农业大学