冷库制冷工艺的定义及其设计的基本内容

制冷工艺是制冷系统中的一个具体概念，是制冷循环系统中各个组成部分有机联合工艺技术。所有的制冷装置无论大小均需要进行制冷工艺的设计。冷库制冷工艺设计时大型制冷工程设计的重要组成部分。本书主要研究食品冷藏供液的制冷装置中制冷工艺的设计，也就是冷库制冷工艺设计。“冷库”是对易腐败食品进行冷加工或冷藏的建筑物，它既要负荷生产的需要，又要负荷流通的需要。 

冷库提供的冷冻、冷藏条件，使加工及贮存的易腐败食品保质保量，为农牧也生产服务，为人民生活服务。而制冷工艺设计就是为各空间提供冷源，也就是为各冷间提供不因室外空气参数和室内条件而变化的较为稳定的“温湿度”，以达到延长易腐败食品的贮存期限、****限度地保持食品质量的目的，这就是制冷工艺课程的主要任务。冷库设计要确保技术先进、经济合理、节能优化、安全适用、质量保证。

完整的冷库设计包括制冷工艺设计、土建设计、电器设计、采暖于通风设计，以及给排水设计等五个方面。其中制冷工艺是先行，是主导，其他设计要根据制冷工艺设计提出的条件、数据来进行设计。各个专业的设计要密切配合，协同一致，共同完成冷库设计。冷库制冷工

冷库制冷工艺设计即根据制冷机工作的原理，根据易腐败食品冷加工或冷藏的技术要求、卫生要求，参照有关设计规范或标准，合理地选择和装设全部制冷机器与设备（包括管道、阀门、管件、仪表等）。设计前，应进行可行性研究、调查，了解建库的确自然、社会情况以及各种物质、技术条件。设计时，吸取同类冷库设计、生产建设经验；参考国内外科学技术新成就；在总结实践经验和科学实验的基础上，积极慎重地采用新技术、新设备、新工艺和新材料；使冷库系统投入使用时生产流程合理，节约能源，操作维修方便。

国内冷库建设近几年发展非常迅速，新建的食品冷库越来越多，而且新增的冷库都在不断应用新技术，自动化程度也越来越高，在设计、使用、维护和保养等方面都包含越来越多的技术含量，使冷库在使用中真正做到安全、节能、好用。 

近二十几年来，人们研究得最为积极的是对CFCs类氟利昂制冷剂的替代研究，其中冷库或其他小型制冷装置用制冷剂的替代研究表明，氨是一种很好的替代物。它不仅在大型冷控股中作为制冷剂，而且随着新研究成果的出现，例如，密封性好的装置和设备的研制成功、低粘度PAO润滑油与氨互溶性的发现等，使氨已可以用于小型的制冷装置及空调系统。目前已研制出专门用氨做制冷剂的氨用小型压缩机。扩大氨制冷机组的使用可以部分解决CFCs的替代问题。 

冷库制冷工艺设计的一般流程 

冷库制冷工艺的基本任务，是根据制冷原理和需冷场的性质、冷加工工艺的要求，把制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀及其辅助设备组合起来，构成一个完整、合理的制冷循环系统，创造生产过程中所需求的低温环境，用于易腐食品的冻结和冷藏。

冷加工工艺要求是制冷工艺设计的主要依据，制冷工艺设计时冷库设计内容中的主要组成部分。冷库设计中的土建设计、给排水设计、采暖通风设计和电气设计都应符合制冷工艺的要求，但制冷工艺设计也要受建筑、结构及水电方面各自特点的制约。其中，制冷工艺设计是先行和主导，其他设计要依据制冷工艺设计提出的条件、数据来进行。 

1. 食品冷加工的机理及影响食品冷加工质量的主要因素

   在进行制冷工艺设计时，一方面要根据制冷机的工作原理，其次要根据易腐败食品冷加工或冷藏的技术要求、卫生要求，参照有关设计规范或标准，合理选择和装设全部制冷及其与设备（包括管道、阀门、管件、仪表等）因此，一个冷库制冷工艺设计的成功与否，是看最终能否满足冻结和冻藏等冷加工食品的质量要求。为了能更好地设计制冷工艺，首先必须对食品冷加工的机理和影响食品冷加工的主要因素进行了解。 

1. 食品冷加工的原理

   引起食品腐败变质的主要原因是微生物的作用和酶的催化作用，而作用的强弱均与温度紧密相关。一般来讲，温度降低均使作用减弱，从而阻止或延缓食品腐烂变质的速度。因此，食品可以低温下作长时间的贮藏而不变质，这就是人们利用低温保藏食品的机理。

   食品的冷加工主要包括冷却、冻结、冷藏和升温解冻等内容。各种食品应按其特点和贮藏要求，选用适宜的温度，即分别采用不同的冷加工工艺。比如对于水果、蔬菜等职务性食品，由于采摘后仍是一个有生命力的物体，冷加工前先要经过预冷间出去田间热，然后进入冷加工流程。除加工成冻结食品外，对新鲜水果、蔬菜不仅必须维持的它的“活体”状态，还要减弱它的呼吸作用，所以一般都在“冷却”状态下，即在冷却物冷藏间进行保藏，而冷却物冷藏间要针对不同的品种设定不同的温度、相对湿度条件，而对于肉类动物性食品，经加工整理后，肉体细胞已经死亡，只有把它放在低温环境下，减弱酶的活性及一直微生物的生命活动才能延长包藏起。所以对于肉类食品是经整理后马上进行急冻间冻结，肉体中心温度达-15℃以下后，再放到-25~-18℃的低温冷藏间中低温冷藏。

一般来说，冻藏时的温度越低，食品的保藏期越长。但值得注意的是，冷藏的温度条件和贮藏期的长短，还涉及投资和长期经营运转的经济成本，必须要加以综合考虑。如果冷藏的温度越低，不仅投资增加，而且消耗能量增大，冷加工成本就高。因此，合理选择冷藏库的温度，使其在保持食品质量的前提下，减少初期投资，降低能耗，是制冷工艺设计中必须重视的问题。 

1. 影响食品质量的主要因素

   食品冻结、冷藏的目的在于****限度地保持食品的原有品质。因此，在进行制冷工艺设计时，首先应分析影响食品质量的各种因素，才能根据贮藏对象设计出最适宜的接方法和贮藏方法。 

1. 冻结速度对食品质量的影响

   食品冻结时形成的冰晶大小，直接影响食品组织细胞的破坏程度和解冻汁液流失量的多少。实践证明：快速冻结使食品内部形成小的冰晶，组织细胞被破坏程度轻微，解冻后液汁流失少；而慢速冻结则刚好相反。所谓快速冻结，从食品热中心的降温速率来说，是指食品热中心温度从-1℃降到-5℃所用时间小于30min，若大于30min就位慢速冻结；若从冰峰移动速率来说，以-5℃作为冰封面，当冰峰移动速度处于5~20cm/h时，就是快速冻结，而当冰峰移动速度处于0.1~1cm/h时，就是慢速冻结。不同的冷库在进行制冷工艺设计时对食品冻结速度的快慢是要提前考虑到的 

2. 冻结方法对食品质量的影响

   食品冻结方法有很多，包括空气吹风冻结、接触式冻结、液体喷淋式冻结、固定隧道式冻结以及连续式速冻装置等，不同的食品对冻结方法的敏感程度是不同的。有的冻结方法可能造成食品的失重严重或变色、或风味改变等。在制冷工艺设计中都要提前计划好。 

   3）贮藏条件对食品质量的影响   低温冷藏可以延长食品的贮藏期限，高的空气相对湿度可以减少食品的干耗，但也为微生物的滋生创造了条件。蒸发器表面温度和室内空气温度的温差小，需要较大的蒸发了面积，但大的温差又会增加食品的干耗。外部热量的侵入会加剧库温的波动，从而引起食品冻藏质量的明显下降，造成食品的干耗、脂肪氧化、蛋白质变性、甚至食品的食用价值地下，品质变劣。因此，合理设计冷库配置装置的各个部分，保证合适的冷藏条件是至观重要的。