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日本-20℃以下的冷冻（F级）技术及设备（肉类食品）

文/株式会社前川制作所 钱振翼 忽那都志夫 浅野英世

以肉类食品的低温冷链为例。

1. 冷链中的HACCP 管理制度

在日本，自定义HACCP（Hazard Analysis and CriticalControl Point，危害分析与关键控制点） 为“预先调查食品从原料开始经过制造、加工、保存、流通最终到消费者手上为止的每一个工序可能发生的病原微生物及腐败微生物等的微生物危害、化学危害以及物理危害，为防止这些危害的发生而实施对每一个工序的连续性监视”以来，开始对家蓄养殖场以及食品加工产业实施HACCP 管理制度的认证体制。

2. 肉食品的全自动加工

在食品加工过程中，除严格控制食品温度是一种有效防范微生物繁殖的措施外，严格预防来自带菌空气的侵入造成对食品污染也是一种必须的卫生隔离措施，比如冷冻冷藏库的送风系统将保持食品加工车间的正压预防来自外部空气中的细菌侵入，尽量实现食品加工的机械化以防来自工作人员的带菌作业等，逐步实现HACCP 的管理体制。

3. 速冻技术与速冻机

上文曾提到“食品中肉类和鱼蚧类均含水70% ～ 80%，果蔬类80% ～ 90% 以上”。一般认为，水到了0℃结冰，称为冰点。当水中融入其他成分，其“冰点”便有所下降，比如食品的组织水分中融入氨基酸和微量元素后，这个组织液的”冰点”就会降至-1℃～ -5℃之间，被称为“最大冰晶生成带”。组织液形成的冰晶如果较长时间停留在这个温度带便会逐渐长大并相互挤压，导致组织细胞的细胞膜破裂, 如图9。如能让食品组织液的冰晶在迅速通过这个“最大冰晶生成带”，便能有效避开组织液的冰晶在“最大冰晶生成带”的成长，组织细胞内外的液体冰晶的压力从而得以平衡，保护了食品的组织细胞不受破坏。

 

 

经过反复实验和实践，得出影响冷冻速度的主要因素是温度和风速的结果。根据这一结果，本公司研发并制造出喷嘴出口风速达到15m/s 的喷流式速冻机（ 产品名ThermoJack） ，它的特点是冻结时间为传统冻结方式的三分之一，冻结质量稳定，清洗方便，节能以及结构紧凑，图10 展示了这种速冻机的喷嘴结构和三种传送网带类型的喷流式速冻机。相比传统的速冻机，这种类型的速冻机提高了一倍以上的冻结速度，肉类组织细胞受伤要小得多，充分显示出它的优越性。

 

 

4. 现代化多温度冷冻冷藏库

日本仓库行业的《仓库业法》明确对各类冷冻冷藏库的温度范围作出等级分类，并规定相应温度冷冻冷藏库的使用用途，如表1 所示。

 

 

在要求全球化的环境保护现状下，尽快寻求新的替代冷媒是全球制冷界面对现有技术的一个严峻挑战。我们通过理论与实践的探讨，提出了五种适用表1 中所示的不同温度带的自然冷媒来替代现在的HFC 氟利昂冷媒，如图11 所示。

 

 

考虑到各类冷冻冷藏库的使用特点，我们提出采用NH3 和CO2 两种自然冷媒，并研讨了它们相应的理论制冷循环特性，提出如下建议（如图12 所示）。

 

 

①蒸发温度约-20 ℃以上，采用单机单级NH3 压缩制冷循环系统（蒸发温度-10℃以下带经济器）。

②蒸发温度约-50 ～ -20℃之间，采用单机双级NH3 制冷循环配CO2 载冷剂循环系统。

③蒸发温度约-50 ℃以下，采用NH3-CO2 复叠压缩制冷循环系统。

④表1 中的F 级/C 级冷冻冷藏库适合采用单机双级NH3 制冷循环配CO2 载冷剂循环系统，如图13 所示。

 

 

图14 所示的是本公司研发制造并投入运行的单机双级NH3制冷循环配CO2 载冷剂循环系统（ 产品名为NewTon 系列）的主要设备及其节能效果的统计，很明显，100 多个冷库采用了这样的系统以后要比以前传统的R22 或NH3 盐水系统节能约25% ～ 30%。引进CO2 作为载冷剂，利用它蒸发潜热大的特性大幅度减少了NH3 充填量，如1 万吨的冷冻冷藏库只需充填75kg 的NH3 冷媒。

 

 

这种系统的传热效果很稳定，因为CO2 载冷剂循环中无油，所以库内CO2 蒸发器不会出现像传统的冷媒蒸发器那样随运行时间而传热性能下降的现象甚至故障。冷凝器和蒸发器均采用完全焊接式的壳板式换热器，使整个系统结构非常紧凑并安置于冷冻冷藏库的顶层（ 如图15 左）。为更安全起见，在机房外配置了自带应急发电机的NH3 泄漏中和处理的冷媒净气装置（ 如图15 右）。

 

 

售后服务方面也已超越现行的事故后修缮处置的概念。本系统采用配有卫星远程监控的“机能性维修保养”系统（ 如图16）。冷冻机制造者的售后服务部门值班人员通过卫星或光缆的通讯手段，对全部运行中的NewTon 机组及其系统实施远程实时监控，当发现出现异常运行数据时，会立即自动联网通知离用户距离最近的冷冻机制造者地方服务网站，在未发生停机事故状态下指示现场的运行管理操作人员及时寻找原因并作出调整，如有必要立即派出24 小时待命的维修人员赶赴现场实施维修保养，预防事故于未然。一旦NH3 泄漏超过法定量的情况下，设置在机房外的NH3泄漏处理的冷媒净气装置会立即自动启动回收并用浓硫酸中和处理已被封闭式箱体上方的喷淋水稀释的碱性漏NH3，如果遇上因地震等自然灾害时主电源被切断的情况，启动应急发电机继续处理漏NH3。当然，至本稿发稿时还没有发生过上述情况。

 

 

另外，在近代的冷冻冷藏库中，还应该考虑为整个冷冻冷藏库建筑物引进保持内部正压和合适湿度的高效除湿装置（ 如图17），既保证出库商品的清洁卫生度，也防止外界热空气的侵入和节能。在冷库库门前设置本公司开发的高效风幕（ 如图18），防止库门开启时的内外大温差引起库内外的高低温气流的流出和侵入，影响库温控制的不稳定和机组系统耗能增大。

 

 

 

 

来源：本文选自《物流技术与应用》冷链增刊2016年9期，转载请注明来源。

    资料来源：《物流技术与应用》
    转载时间：2016年10月15日
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