1、 4-1 食品冷冻的主要方法食品冷冻的主要方法 4-2 制冷的基本方法和基本循环制冷的基本方法和基本循环 4-3 制冷工质的发展与制冷工质的发展与CFCS的替代的替代 4-4 制冷工质的命名法制冷工质的命名法 4-5 常用制冷工质的热力学性质常用制冷工质的热力学性质 4-6 氨氨 4-7 二氧化碳和液氮二氧化碳和液氮 4-8 湿空气性质的表征湿空气性质的表征 4-9 载冷剂的性质载冷剂的性质 4-10 冷冻干燥技术冷冻干燥技术第四章第四章 食品冷冻的制冷技术食品冷冻的制冷技术4-1 食品冷冻的主要方法食品冷冻的主要方法按所用介质：按所用介质： 1 1 空气鼓风冷冻空气鼓风冷冻 2 2 直接接触
2、式直接接触式 3 3 低温工质低温工质冷冻干燥：冷冻干燥：4-2 制冷的基本方法和基本循制冷的基本方法和基本循环环一、制冷的基本方法一、制冷的基本方法 1 使制冷工质降温的方法： 绝热节流；绝热膨胀；半导体的热电效应； 涡流管； 绝热去磁 ；He3稀释等 2 “吸热”的方式：以“潜热”或“显热”方式二、制冷的基本循环二、制冷的基本循环 1 蒸汽压缩式 2 气体绝热膨胀 使氮气液化的克劳德循环图图4- -1 蒸汽压缩式制冷循环及其蒸汽压缩式制冷循环及其lgPh图图4-3 制冷工质的发展与制冷工质的发展与CFCS的替代的替代一、制冷工质的发展一、制冷工质的发展乙醚（1850） 二氧化碳（1886）
3、 氨（1870）二氧化硫（1874） 1930，CCl2F2(Freon12,F12)氟、氯、氢类制冷工质的分类： 1）CFCS： Chlorofluorocarbons 2）HCFCS: HydroChlorofluorocarbons 3）HFCS: Hydrofluorocarbons二、评价物质对环境影响的二个重要指标二、评价物质对环境影响的二个重要指标：1 臭氧层消耗的潜能值（ODP Ozone Depletion Potential)2 全球变暖的潜能值 (GWP Global Warming Potential) 表4-14-4 制冷工质的命名法制冷工质的命名法一、饱和碳氢化合物
4、及其衍生物一、饱和碳氢化合物及其衍生物 CaHbClcFd R(a-1)(b+1)d二、非饱和碳氢化合物及其衍生物二、非饱和碳氢化合物及其衍生物 用4位数字，最左边的数字是1，其余同饱和碳氢化合物。三、环状化合物三、环状化合物 RCXXX RC(a-1)(b+1)d四、无机化合物四、无机化合物 R7XX 右边两位是该化合物的分子量五、共沸混合物五、共沸混合物 R5XX 如R500表示R12/R152a(73.8wt%, 26.2wt%)六、非共沸混合物六、非共沸混合物 R4XX 如R400为R12/R114七、其他有机混合物七、其他有机混合物 R6XX 如丁烷为R604-5 常用工质的热力学性
5、质常用工质的热力学性质一、常用工质的正常沸点、冰点和临界点二、几种制冷工质饱和压力与温度的关系图图4-3 几种制冷工质饱和压力和温度的关系几种制冷工质饱和压力和温度的关系一、氨的热力学性质一、氨的热力学性质 沸点：33.4C 凝固点：77.7C 临界温度和压力： 133C , 11417kPa 特点：单位体积制冷量大，热导率大，粘度小， 流动阻力小。二、氨的化学性质：二、氨的化学性质： 能以任意比例与水相溶解 在润滑油中的溶解度很小三、毒性、易爆性三、毒性、易爆性4具有强烈的刺激性气味4达到一定浓度时，将损伤人的眼睛、呼吸器官4在空气中氨的含量达到11-14%时，即可燃温度/ 压力MPa液体密
6、度 kg/m3蒸汽比容 m3/kg 焓 KJ /kg 熵 KJ /(kgk) 比 KJ热容/(kgK) 粘 (Pa度s) 导热 mW/系数(mK)液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽77.66a0.00604733.915.732147.361342.850.49307.13291.988505.86.8612.8370.000.01089725.39.0520111.741357.040.31436.91792.008460.47.0613.6560.000.02185713.94.716667.671375.000.10256.66692.047391.87.3314.6850.000
7、.04081702.02.630024.171392.170.09686.4442.102333.17.6115.7240.000.07168689.91.553619.601408.410.28856.24554.3962.175287.07.90601.416.7933.33b0.10133681.61.124149.081418.670.41296.12404.4302.235261.98.10587.817.480.000.42941638.60.28929200.001461.811.00005.61964.6172.660175.89.09520.221.8470.003.3133
8、526.20.03785545.411483.942.10674.84165.4414.71685.711.50371.036.8685.004.6099494.50.02605628.971467.382.33774.67855.9555.79473.712.26335.642.31100.006.2553456.90.01783720.441436.532.57834.49736.9597.73962.713.31296.850.11132.2211.333235.00.004261105.471105.473.50063.5006 表表4- -5 饱和状态下氨的主要饱和状态下氨的主要热物
9、理性质热物理性质4-7 CO2和和LN2一、 CO2的性质和相图 三相点为：0.518MPa, 56.6C 固态升华温度：78.5C二、干冰的制造三、 LN2的热力学性质 沸点： 77.3K(-196C) 密度810kg/m3图4-5图4-6图4-8表4-7表 4-7 饱 和 液 氮 的 热 物 理 性 质 温 度 / K 63 66.7 77.4 88.9100111.1122.2密 度 / (kg/m3)868.2857.0810.5746.4687.2613.5491.8比 热 容Cp / kJ/(kg K)1.992.002.042.112.252.583.00黏 度 /10-4 (P
10、a S)2.922.461.581.060.850.750.70热 导 率 / W /(m K)0.1630.1550.1390.1200.1000.0800.056汽 化 潜 热 h / (kJ/kg)21321019918216213379 Pr 数4.303.162.311.861.922.413.774-8 湿空气的性质湿空气的性质一、湿空气性质的表征 1 含湿量（） 2 相对湿度=湿空气中水蒸气的实际分压力/同湿度下纯水的饱和蒸汽压力 3 湿球温度Tw 湿空气经绝热饱和过程所达到的温度 4 湿空气的比焓h h=CpT+whg二、参数之间的关系1. 含湿量含湿量W与水蒸气的摩尔份额与水
11、蒸气的摩尔份额Xw、干空气的摩尔份额、干空气的摩尔份额Xa之之间的关系间的关系 W18.01528Xw / 28.9645Xa 0.62198Xw / Xa 2. 含湿量含湿量W与水蒸气分压力与水蒸气分压力Pw、空气总压力、空气总压力P之间的关系之间的关系因为 XaPa/(PaPw)Pa/P XwPw /(PaPw)Pw /P W0.62198Pw/(PPw) 而饱和湿空气的含湿量 Ws0.62198Pws/(PPws) 3. 相对湿度相对湿度与水蒸气的摩尔份额与水蒸气的摩尔份额Xw, 或水蒸气的分压力或水蒸气的分压力Pw的关系的关系 Xw / Xws Pw / pws 4. 湿量湿量W与干球
12、温度与干球温度T、湿球温度、湿球温度Ts的关系的关系 这个关系比较复杂，是从绝热饱和过程的能量平衡关系推出，即 h(WssW)hwshss 这里Wss、hws、hss分别是对应于Ts温度的饱和空气的含湿量、水的焓和饱和湿空气的焓值。三、湿空气的热力学性质 1 干空气的比焓ha haCpaT 1.006T 2 湿空气比焓的近似计算方法 3 饱和湿空气的热力学性质 4 湿空气的迁移性质四、饱和湿空气的热力学性质五、湿空气的迁移性质4-9 载冷剂的性质载冷剂的性质常用载冷剂：水、盐水、溶液和有机物溶常用载冷剂：水、盐水、溶液和有机物溶液液一、盐水的性质一、盐水的性质二、有机载冷剂的物理性质二、有机载冷剂的物理性质图4-11 4-124-10 冷冻干燥技术冷冻干燥技术一、范围： 1）食品材料 2）无活力的生物材料 3）有活力的生物材料 4） 制造超细微粒二、真空技术 1 真空：低真空：1105- 1102Pa 中真空1102- 110-1 Pa 高真空110-1- 110-6Pa 超高真空 110-6Pa 2 真空的获得： 用真空泵：旋转泵、罗茨泵、蒸汽喷射泵、蒸汽扩散泵三、冷冻干燥技术 1 一次干燥：去除自由水 2 二次干燥：去除结合水
