液氮深冷箱以液氮作為冷源,液氮存放在低溫液體罐內(nèi),使用時先關(guān)閉液氮罐的放空閥,再打開增壓閥,因部分液氮?dú)饣挂旱迌?nèi)部壓力升高,此時找開液氮的出口閥,液即從貯罐內(nèi)壓出,經(jīng)氣動薄膜調(diào)節(jié)閥進(jìn)入深冷箱。液氮進(jìn)入深冷柜后,經(jīng)噴管噴出,由于箱體溫度液氮溫度,所以它很快氣化,且體積膨脹、使氣溫下降,軸流風(fēng)機(jī)將低溫氮?dú)獯等牍ぷ魇遥构ぜ鋮s。 設(shè)備采取簡單、清潔方便的設(shè)計理念,不需要停機(jī)除霜,能連續(xù)生產(chǎn)提高了生產(chǎn)效率;工作溫度可在-30~-120℃任意設(shè)定,可速凍各種海鮮、肉類、魚肉和整魚、水果蔬菜、包子、即時快餐和烘焙食品等等??刂葡到y(tǒng)由PLC可編程序控制主機(jī)、電器元件、觸摸屏操作、實(shí)時報警裝置、變頻調(diào)速器等組成;操作系統(tǒng)采用觸摸屏控制面板,為一鍵式啟動模式,簡單易學(xué),所有運(yùn)行數(shù)據(jù)一目了然,并可隨時調(diào)整運(yùn)行速度和速凍溫度,實(shí)時監(jiān)控速凍隧道內(nèi)的溫度變化。
液氮深冷箱中影響食品速凍的因素可分為:
1.冷卻介質(zhì)溫度:食品凍結(jié)速度和冰點(diǎn)與冷卻介質(zhì)溫差Δt成正比。冷卻介質(zhì)溫度越低,凍結(jié)速度越快。
2.凍品著風(fēng)的影響:著風(fēng)表面積、風(fēng)速、冷風(fēng)循環(huán)率,影響凍結(jié)速度:試驗(yàn)表明,青刀豆放在-30度冷卻介質(zhì)下0風(fēng)速時需120分鐘,4.5m/s風(fēng)速時只需10分鐘即可。
3.潛熱與焓差的影響:1kg的水由80度降到0度需要80kcal冷量,由0度水變成0度冰同樣需要80kcal冷量。可見結(jié)晶潛熱需要更多的冷量。同樣當(dāng)焓差較大時,如進(jìn)貨溫度較高,不僅需要較大的冷量還需要較長的凍結(jié)時間。
4.食品成分的影響:導(dǎo)熱系數(shù)高的食品比導(dǎo)熱系數(shù)低的食品凍結(jié)速度快,如果食品表層敷塑膜不僅導(dǎo)熱慢,而且阻礙著風(fēng)。如水導(dǎo)熱系數(shù)為0.604w/mk,脂肪導(dǎo)熱系數(shù)為0.15,塑膜導(dǎo)熱系數(shù)為0.028,風(fēng)導(dǎo)熱系數(shù)為0.066。
5.食品厚度的影響:食品厚度的平方和速凍時間成正比。食品越厚,速凍時間越長。
為減少對速凍的影響,深冷處理的工藝制定也很重要。深冷處理工藝通常包括冷處理溫度、冷處理時間、冷處理的降溫和升溫方式與速度、裝爐方式、轉(zhuǎn)入回火工序時間間隔等:
1、冷處理溫度的確定
溫度確定的理論依據(jù)是各個鋼種的Mf點(diǎn),在Mf附近或遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Mf點(diǎn)作為冷處理的溫度,還可以結(jié)合零件的使用情況以及工藝設(shè)備條件制定冷處理溫度。
2、冷處理時間的確定
和淬火工件一樣,工件達(dá)到冷處理溫度后,轉(zhuǎn)變就已完成,在不考慮工件重量和工件尺寸時,就不需要保溫。但是儀表監(jiān)控的只是溫度,并不能代表工件實(shí)際已經(jīng)到溫。所以為了使大件或批量裝爐的工件的心部都達(dá)到冷處理的實(shí)際溫度,可以等溫一段時間,等溫公式計算如下:
T=D×c×T終/(T冷劑+30)(圓截面工件)
T=2×D×c×T終/(T冷劑+30)(方截面工件)
公式中T等溫時間,min;
T終工件處理溫度,℃;
T終劑冷凍劑的溫度,℃;
D工件有效厚度,min;
C常數(shù),工件在冷凍劑直接交換熱量時C=1,通過空氣交換熱量時C=1.15~1.20℃。
也可以根據(jù)裝量及工件的大小來確定時間,中小件一般為1~3h.
3、冷處理的降溫和升溫方式與速度的確定
適當(dāng)?shù)乜刂平禍嘏c升溫速度,對于材料的深冷處理效果以及防止開裂變形都有好處,這個速度一般在<40℃/h。也可以采用分段降溫、升溫的方式。在深冷以后的升溫至-40℃以前,不提倡拿出深冷箱。
4、金屬材料在深冷箱取出后在空氣中溫度自然回升至室溫(以工件表面的冷凝水干燥為止),然后再進(jìn)行回火或時效處理。也有朋友建議用水冷工件來加速回升速度,防止放置時間過長開裂。
5、冷卻介質(zhì)
一般用于普通冷處理設(shè)備,通常用干冰、氨(或甲醇)和氟里昂壓縮機(jī)來制冷。常用的是采用液氮制冷,它既經(jīng)濟(jì)又方便,一般用液氮深冷罐來存儲液氮,控溫系統(tǒng)來控制冷處理溫度與降溫、升溫速度。
6、液氮深冷箱工藝注意事項(xiàng):
?、倮涮幚碓诖慊?、回火工序中的安排有兩種方式:
a.淬火+一次120~150℃的低溫回火+深冷處理+回火的處理工藝,大型工件采用這個工藝比較穩(wěn)妥;
b.采用淬火+深處里+回火處理,小件可以采用此類工藝。
②深冷處理次數(shù):重復(fù)多次深冷處理比單次深冷處理效果好。有人認(rèn)為三次深冷可以使材料的抗沖擊磨損性能明顯提高。