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冷冻库不同位置对牛肉卷冷冻效果的影响研究

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摘  要

    冷冻牛肉卷中心温度的高低对牛肉卷的加工性能有重要影响。采用冷冻库对牛肉卷进行冻结试验,探讨冷冻库不同位置对冷冻牛肉卷中心温度的影响。结果表明,冷冻牛肉卷中心温度的高低与接触到的冷气量有关,接触到的冷气量越多,温度越低,反之越高;冷冻库不同检测点冷冻牛肉卷中心温度温差较大,且各个部位上中下温度的变化没有明显的规律性,这与各个部位风速不同导致接触到的冷气量不同有关。如何通过一定的技术手段将冷气均匀分配到冷冻库的各个位置、缩短各个检测点冷冻牛肉卷中心温度的差异是冷冻库设计面临的一个课题。


  关键词:冷冻库;冷冻牛肉卷;风速


  作为提高牛肉食用便利性的一种途径,生制调理速冻牛排已深入人们的生活。牛排的前身是冷冻牛肉卷。在流水线生产中,通过对冷冻牛肉卷切片得到牛排制品,冷冻牛肉卷温度过低、过硬会造成切片困难,过高、过软则会影响切片形状。因此,冷冻牛肉卷中心温度的高低对牛肉卷的加工性能有重要影响。

  试验拟实测某食品有限公司用于制作牛排的冷冻牛肉卷的中心温度分布,旨在探索冷冻库不同位置对牛肉卷冷冻效果的影响,为冷冻库进行风速场设计提供参考。

1  材料与方法

  

1.1  材料与处理


  牛肉卷,形状相似,大小相近,长约60cm、周长39~41cm的椭圆柱形。肉卷成型后,对牛肉卷进行冷冻固化。冷冻采用-26℃±1℃低温库机械吹风冻结,冻结时间约13h,冻结至中心温度-6℃以下。


  

1.2  试验方法


  低温冷冻库库容为770cm×290cm×215cm,冷冻温度设置为-26℃±1℃。肉卷(初始温度约12℃~15℃)挨着摆放于搁架上(搁架为128cm×88cm×160cm,上下共8层,层间距约21cm,最下层离地13cm),搁架摆在冷冻库两侧,每侧4个搁架共8个搁架。


  风机6个平均分布在库顶横向中线(见图1)。风机为轴流运行方式。牛肉卷冷冻的基本过程是,自库顶导入的冷气经过风机快速引向地面、再分散至搁架的各个部位与牛肉卷直接接触,牛肉卷与冷气接触后,经过热交换降温冷却。



  风速测量使用泰克曼TD8902风速风温仪(量程0.3~45m/s,精度),选其中一角设上中下三个检测点,选横向其中一端靠墙两个风机之间设上中下三个检测点,选一个风机正下方设上中下三个检测点,共9个检测点(见图2)。上中下分别相当于搁架的8,5和2层。风速检测时,库内不放搁架及牛肉卷,进行风速无妨碍检测。



  温度测量使用TOOLwell T-70温度计(量程-40℃~150℃),设6个部位18个点,即每个部位设上中下3个点,分别相当于搁架的8,5和2层,见图3(①②③代表不同位置的正面,③④是相对正反面,⑤⑥是同一角上的外侧和反面)。温度检测对象为冻结牛肉卷中心温度。



2  结果与分析

2.1  冷冻库内风速的变化


  从表1可以看出,风机口正下方风速从风机口到地面是不断降低的,靠墙边及墙角风速很低且中间点要大于上下两个点。这是由于轴流风机中气体基本平行于风机轴流动,所以正下方的风速要大于侧面。侧面中间风速大于上下两点可能与空气与地面接触后折射上去有关。



表1  风速检测记录   m·s-1

取点检测部位
120.50.5
101.51.5
2.50.50.5
平均8.20.80.8


  因放置搁架和牛肉卷后,搁架各个部位的风速不方便检测,因此有关部位在冻结牛肉卷过程中的实际风速如何,未进行进一步研究。

  

2.2  冷冻库内冷冻牛肉卷中心温度的变化


  从表2可以看出,冷冻牛肉卷平均中心温度:正面①<正面②<正面③;正面③<反面④;反面⑤<外侧⑥。


表2 冷冻牛肉肉卷中心温度检测记录    ℃

取点检测部位
—22.3—14.0—14.0—15.6—12.9—12.7
—23.0—18.6—13.8—8.6—10.1—7.1
—16.6—18.9—15.1—12.4—12.6—8.3
平均—20.6—17.2—14.3—12.2—12.9—10.4


  冷冻牛肉卷平均中心温度的高低与牛肉卷接触到的冷气量有关,接触冷气量越多,温度越低,反之越高。冷气通过风机直接传送或折射到牛肉卷上,因此正面冷冻温度要低于后面和侧面,这是由于正面风速大的缘故。但后面、侧面因受搁架和牛肉卷本身的阻挡,风速和接触到的冷气要比正面低。同样是正面,因风机位置不同,冷气通过地面折射的角度也不尽相同,因此不同位置冷冻温度变化也不尽相同(如①②③)。


  从冷冻牛肉卷绝对中心温度来看,高低温差达15.9℃,且各个位置温度高低无明显的规律性,有的位置中部温度低(如①)、有的位置上部温度低(如④⑤⑥)、有的位置下部温度低(如②③)。这同样与冷气量分布不同有关。


  冷气的分布,除受风力影响外,还受冷气自身重力的影响,因冷气比重要比自然空气大,会经时沉到库底。表3是冷冻库停止制冷后放置一天冷冻牛肉卷中心温度的检测结果。从表3可以看出,冷冻牛肉卷经长时间放置后,均为下层温度<中层温度<上层温度,这就是停止制冷后冷气下沉的缘故。


表3 冷冻牛肉卷中心温度延时检测记录   ℃

取点检测部位
—9.2—8.9—9.0
—14.1—13.8—13.0
—15.8—14.814.6
平均—13.0—12.5—12.2

3  结论

  通过对风速及牛肉卷冷冻温度的分析,可以得出一下结论:


  1)冷冻牛肉卷中心温度的高低与接触的冷气量有关,接触的冷气量越多,温度越低,反之越高。冷冻牛肉卷中心温度总的趋势是正面低于后面和侧面。但各个部位上中下温度的变化没有明显的规律性,这与各个部位风速不同导致接触到的冷气量不同有关。


  2)牛肉卷冻结结束后,高低温差较大,在流水线生产中,将对冷冻牛肉卷的切片造成严重影响。因此,如何缩短各个检测点冷冻牛肉卷中心温度的差异是冷冻库设计面临的一个课题,如何通过一定的技术手段将冷气均匀分配到冷冻库的各个位置值得进一步研究。


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