冰淇淋是怎样炼成的 ——NH3/CO2复叠制冷系统在冰淇淋项目中的应用

  • 冷链
  • 2017-02-15 16:25:49
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冰淇淋是一种极具诱惑力的冷冻奶制品。800年前,一个元朝人尝试着在冰中添加一些蜜糖、牛奶和珍珠粉,结果,制成了世界上最早的冰淇
  • 客户行业:冷藏食品公司
  • 客户类型:冰淇淋制作与贮存系统
  • 客户痛点:实现速冻效果和低温环境
  • 解决方案:节能、安全、经济的花色生产线系统、隧道机系统、冷库系统与冰水系统等。
  • 方案亮点:首个使用CO2/NH3复叠制冷系统的冰淇淋项目

 

       冰淇淋是一种极具诱惑力的冷冻奶制品。800年前,一个元朝人尝试着在冰中添加一些蜜糖、牛奶和珍珠粉,结果,制成了世界上最早的冰淇淋。

 

       事实上,冰淇淋是一个复杂的物理化学系统,空气泡分散于连续的带有冰晶的液态中,这个液态包含有脂肪微粒、乳蛋白质、不溶性盐、乳糖晶体、胶体态稳定剂和蔗糖、乳糖、可溶性的盐等等,如此有气相、液相和固相组成的三相系统,可视为含有40%~50%体积空气的部分凝冻的泡沫。是不是很神秘?本次案例带您走进冰淇淋生产一线。

 

       本案例为某食品公司的制冷系统,包含有冰淇淋花色生产线3条,速冻隧道2台,成品贮藏冷库9000t,工艺冷却冰水(制冷量600kW)等。这些名词,是不是瞬间降低了对冰淇淋的食欲?事实上,冰淇淋的制作工艺并不简单,速冻技术和低温环境是制作和贮存过程中的重要保障,是不可或缺的环节。

 

花色生产线系统

 

       花色生产线系统采用盐水降温冻结,利用氨制取盐水,盐水送往车间花色线槽处间接制冷。让我们一起来揭秘一下技术细节:

 

(1)采用制冷效率高的氨用双级双机撬块制取盐水,共设置两台机组,一台小型号压缩机撬块对应一条花色线,一台大型号主机撬块对应两条花色线。既将3条花色线系统分开了制冷系统,可以制取不同温度的盐水,又减少了设备投资。

(2)制取盐水的蒸发器采用虹吸式蒸发器,将气液分离器与蒸发器做成撬块机组,机组工装化,保证了焊接质量,减少了现场的安装周期。

(3)蒸发器采用虹吸原理,提高了换热效率,减少了氨的冲注量。

(4)采用虹吸蒸发器自动供液阀门,性能可靠,容易实现自动化控制。

 

 

隧道机系统

 

        工厂生产的冰淇淋因为并不会被马上吃掉,所以还会进一步冷冻硬化。进入到温度能达到-30℃的速冻隧道进行硬化,使得产品结构稳定些,也增加了抗融性。本次案例中介绍的隧道机采用NH3/CO2复叠制冷。

 

        NH3/CO2复叠制冷系统由高温级和低温级两部分组成。高温级使用NH3作为制冷剂;低温级使用 CO2作为制冷剂。高、低温级各自成为一个使用单一制冷剂的制冷系统,其中高温级系统中制冷剂NH3的蒸发用来使低温级排出的制冷剂气体CO2冷凝,用一个冷凝蒸发器将高、低温级两部分联系起来,它既是低温级的冷凝器,又是高温级的蒸发器。食品的热负荷通过末端蒸发器传递给CO2制冷剂,CO2制冷剂吸收的热量通过冷凝蒸发器传给高温级的NH3制冷剂,而高温级的NH3制冷剂将热量传给高温级冷凝器,通过蒸发式冷凝器向环境介质释放。

 

NH3/CO2复叠制冷系统流程示意图

NH3/CO2复叠制冷有很多优势:

(1)蒸发温度比氨制冷系统提高2℃,提高了压缩机的制冷效率。氨系统蒸发温度为-4℃,本系统蒸发温度为-40℃。低温机选用2台CO2主机,高温机选用2台NH3主机。

(2)NH3制冷剂被限制在机房内工作,CO2制冷剂进入车间单冻机内降温,保证了人员和食品安全。

(3)由于CO2的流动性好,带油效果好,单冻机蒸发器内基本不存冷冻油,提高了蒸发器的换热系数。

(4)无论是低温CO2系统还是高温NH3系统,工作时压力始终保持正压,空气进入不了系统,保证了系统的制冷高效率。

 

冷库系统

 

       采用NH3制冷CO2做载冷剂系统,系统可划分为NH3制冷系统部分和CO2载冷剂系统部分,两部分分别为两个独立的闭式循环系统。NH3制冷系统的冷量通过二氧化碳载冷剂系统传到库内,用一个冷凝蒸发器将NH3制冷系统和CO2载冷剂系统联系起来,它既是NH3制冷系统的蒸发器,又是CO2载冷剂系统的冷凝器。货物热负荷、围护结构热负荷等通过库房内蒸发器传给CO2载冷剂,CO2载冷剂吸收的热量通过冷凝蒸发器传给NH3制冷系统,最终通过NH3制冷系统冷凝器将热量排出。

 

CO2载冷剂系统流程图

CO2/NH3载冷制冷系统的优点有哪些呢?

 

(1)蒸发温度与纯氨制冷系统相同,均为-35℃蒸发。

(2)NH3制冷剂被限制在机房内工作,CO2制冷剂进入冷库内降温,保证了人员和食品安全。

(3)冷库内蒸发器采用顶排管,采用CO2制冷剂降温,大大减少了整个制冷系统NH3的冲注量。

(4)由于CO2的流动性好,带油效果好,顶排管内基本不存冷冻油,提高了蒸发器的换热系数。

(5)无论是低温CO2系统还是高温NH3系统,工作时压力始终保持正压,空气进入不了系统,保证了系统的制冷高效率。

 (6)顶排管采用热CO2气体融霜,保证了融霜效果。

 

冰水系统

 

        由于采用立式蒸发器制取冰水,立式蒸发器放置机房内,所以采用NH3制冷系统,氨不进入车间,主机采用NH3单级螺杆机制取冰水。

 

总结

 

本案例为首个使用CO2/NH3复叠制冷系统的冰淇淋项目,节能性、安全性和经济性突出。

 

1、节能性

       单冻机系统采用NH3/CO2复叠制冷,解决了操作人员的安全性和系统的节能性。经过理论和实践证明,由于CO2流动性好,减少了换热温差,提高了蒸发温度。单冻机系统采用NH3/CO2复叠制冷与采用氨制冷系统相比,制冷效率可提高10%,在蒸发温度为-40℃,COP值为1.75;按照单冻机需要冷量400kW,每年运行300天,每天20小时,每度电费为1元,可节省的费用(400/1.75)×300×20×0.1=137142元。

 

2、安全性

       单冻机系统采用NH3/CO2复叠制冷,低温冷藏库系统采用NH3/CO2载冷制冷,大大减少了整个系统氨的冲注量,从而提高了系统的安全性。

对比项目

NH3直接蒸发方案

NH3/CO2方案

对比分析

制冷剂充注量

NH3:25t

NH3:6t

CO2:22t

NH3/CO2方案中NH3的充注量大大减少, NH3仅存在于机房范围内,车间工人远离了氨工质,减少了安全事故的隐患。提高了项目的安全性。另NH3及CO2作为自然工质,对大气层无破坏,使用更环保。

 

3、经济性

       花色线系统采用氨直接冷却盐水,盐水输送至车间。与采用NH3/CO2复叠制冷相比,减少了经济投资。氨压缩机采用的双机双级撬块机组,实现了高效率,操作简单,减少了占地面积。

 

       通过以上的介绍,您对时下冰淇淋生产线最先进的制冷系统是否有了更加直观的认识呢?

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图一 机房压缩机安装图

 

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图二 冷凝蒸发器及冷库调节站图

 

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图三 机房管道安装图

评论

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zhouxiaoqiang68

2018-09-21  89天前

学习中

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sd20082008

2018-04-19  243天前

图文并茂,很具有参考意义

  • 0支持

veggie

2018-02-02  319天前

学习了

  • 0支持

夜行者

2017-09-30  444天前

全是大型的。

  • 1支持
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