空氣制冷機(jī)主要應(yīng)用于低溫領(lǐng)域，可是隨著氟利昂對(duì)環(huán)境破壞題目的提出，空氣制冷機(jī)的應(yīng)用范圍開(kāi)始拓寬。在食品冷凍領(lǐng)域的應(yīng)用，由于某些關(guān)鍵題目沒(méi)能得到解決，因此沒(méi)能實(shí)際應(yīng)用。隨著食品快速凍結(jié)要求的日益迫切，使得凍結(jié)裝置的冷源正朝低溫化發(fā)展。目前常用的蒸汽壓縮式制冷機(jī)，為了滿足快速凍結(jié)裝置的低溫要求，也已由雙級(jí)壓縮制冷機(jī)向復(fù)疊式制冷機(jī)方向轉(zhuǎn)移。所帶來(lái)的題目則是裝置龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資增大、控制困難和效率降低。
食品的快速凍結(jié)
食品快速凍結(jié)是指食品迅速通過(guò)其最大結(jié)晶區(qū)域，當(dāng)食品均勻溫度低至一18℃時(shí)而迅速凍結(jié)的方法。食品在凍結(jié)過(guò)程中會(huì)發(fā)生各種各樣的變化，如物理變化（體積、導(dǎo)熱性、比熱、干耗等），化學(xué)變化（蛋白質(zhì)變性、色變等），細(xì)胞組織變化以及生物和微生物的變化等?？焖賰鼋Y(jié)食品的特點(diǎn)是最大限度地保持食品原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和色香味，也就是說(shuō)，在凍結(jié)過(guò)程中必須保持食品所發(fā)生的上述各種變化達(dá)到最大的可逆性。凍結(jié)過(guò)程中天生冰結(jié)晶的數(shù)目和大小對(duì)于凍結(jié)過(guò)程的可逆性程度具有很大的意義。凍結(jié)速度越快，形成的冰結(jié)晶越細(xì)小、均勻，而不致于刺傷細(xì)胞造成機(jī)械損傷。由于有機(jī)體內(nèi)汁液都是非飽和的有機(jī)溶液，在低于冰點(diǎn)時(shí)，首先是自由水凍結(jié)。隨著溫度的下降，非飽和的有機(jī)溶液繼續(xù)濃縮，最后剩余的部分以低共溶混合物的形式均勻凍結(jié)。
凍結(jié)裝置
由于食品的規(guī)格、外形不規(guī)整，凍結(jié)過(guò)程中不希看食品與冷表面或液體載冷劑相接觸，防止造成食品污染。吹風(fēng)式凍結(jié)裝置的應(yīng)用最為廣泛。常用的吹風(fēng)式凍結(jié)裝置多采用R717或氟利昂制冷系統(tǒng)。吹風(fēng)式凍結(jié)是被凍結(jié)食品與冷風(fēng)相接觸使食品溫度降低，直至內(nèi)部水分凍結(jié)的凍結(jié)方式，其典型凍結(jié)裝置如圖1所示。凍結(jié)裝置由保溫體、食品傳送機(jī)械、送風(fēng)機(jī)和制冷系統(tǒng)組成。食品擺放在傳送機(jī)械上，保溫體內(nèi)的空氣由制冷系統(tǒng)通過(guò)蒸發(fā)器冷卻降溫并由軸流風(fēng)機(jī)推動(dòng)循環(huán)活動(dòng)，不斷與食品表面接觸，帶走食品熱量，使食品被冷卻和凍結(jié)。食品熱量等熱負(fù)荷被循環(huán)空氣與制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器表面接觸，并將熱量轉(zhuǎn)遞至制冷系統(tǒng)，由制冷系統(tǒng)輸送至環(huán)境，低溫冷水機(jī)。
食品的凍結(jié)干耗
吹風(fēng)式凍結(jié)是最易引起凍品干耗的凍結(jié)方式。食品暴露在空氣中，重量就會(huì)減輕，光彩、外觀都會(huì)惡化。水分由食品表面蒸發(fā)或升華到空氣中被稱為干耗。
空氣制冷機(jī)在食品冷凍上的應(yīng)用分析
空氣與氟利昂制冷劑的比較，在5種安全制冷劑（空氣、水蒸氣、烴類、二氧化碳和氨）中空氣為首。對(duì)照制冷劑選擇要求，空氣具有以下特點(diǎn)：
?。?）無(wú)毒無(wú)味、不燃燒、不爆炸和對(duì)環(huán)境沒(méi)有不良影響。
?。?）具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，純凈的空氣不具有對(duì)金屬材料或非金屬材料的腐蝕性，不會(huì)變質(zhì)及與潤(rùn)滑油相容。在空氣制冷機(jī)的制冷范圍內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)高溫分解現(xiàn)象。
?。?）空氣的導(dǎo)熱系數(shù)約是R22汽體的2倍，稍小于氨蒸汽，其換熱器的性能優(yōu)于大多數(shù)的氟利昂制冷劑氣體換熱器。
?。?）空氣的粘度無(wú)論在低溫還是高溫下約大于R22蒸汽的粘度10倍，密度比R22蒸汽小約8倍，在設(shè)備和管道內(nèi)的阻力相差不大。
（5）循環(huán)效率可用COP值進(jìn)行比較，當(dāng)制冷溫度低于一65℃時(shí)，空氣制冷劑的COP大于蒸汽壓縮式制冷機(jī)，且制冷溫度越低，兩者相差越懸殊。
?。?）空氣制冷方式屬于透平膨脹（節(jié)流降壓）制冷，與蒸汽壓縮式制冷的制冷劑蒸發(fā)制冷不同，制冷機(jī)的工作壓力保持正壓，空氣壓縮機(jī)的壓縮比也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于制冷壓縮機(jī)，因此安全性更高，系統(tǒng)中的管道和設(shè)備管材都可采用耐壓較低的材料，冰水機(jī)。
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