耗冷量的计算

食品冷却过程中的耗冷量食品进入冷却室后,就不断向它周围的低温介质散发热量,直到它被冷却到和周围介质温度相同时为止.冷却过程中食品的散热量常称为耗冷量.假如食品中无热源存在,周围介质的温度稳定不变,食品内各点温度也相同,则食品冷却过程中的耗冷量可按下式进行计算.食品的显热:QS=GCO(TI-TF)式中:G:食品重量;CO:食品的平均比热;TI:冷却食品的初温;TF:冷却食品的终温.冻结点以上的食品的质量热容可根据它的组成成分和各成分的质量热容的总和算出.对于低脂肪的食品,特别像水果,蔬菜一类的食品,可根据它的水分和干物质含量加以推算,一般干物质的质量热容的变化很小,为1.046-1.674kJ/kg.K,通常可采用1.464 kJ/kg.K的平均值.低脂肪食品的质量热容可按下式进行计算:c0= c水ω+ c干(1-ω)=4.184ω+1.464(1-ω) 1-1-6式中c水—水的质量热容[4.184kJ/(kg·K)]c干—干物质的质量热容,一般可取[1.464kJ/(kg·K)]ω—食品的含水率食品温度高于冻结温度时,食品的质量热容一般很少会因温度变化而发生变化,但是含脂肪的食品则不同,这主要因为脂肪会因温度变化而凝固或融化,脂肪相变时有热效应,对食品的质量热容有所影响.肉和肉制品的质量热容不仅因它的组成成分而异,还有温度有关系.前苏联的B.扎丹曾根据肉和肉制品干物质内各种化学成分及其与温度的关系,提出了它们的质量热容的计算式:c0=[1.255+0.006276(T-273)](ω干-ω 蛋-ω脂)+(1.464+0.006276(T-273)ω蛋++[1.674+0.02092 (T-273)] ω脂+4.184(1-ω干)=4.184+0.2092ω蛋+0.4184ω脂+(0.00676ω干+0.01464ω脂(T-273)-2.9288ω干式中c0—肉与肉制品的质量热容[kJ/(kg·K)]T—肉与肉制品的热力学温度(K)ω干,ω蛋,ω脂—分别为肉与肉制品的干物质,蛋白质,脂肪的含量温度在初温(T初)和冷却后温度(T终)间的平均质量热容可按下式进行推算:c0=4.184+0.2092ω蛋+0.4184ω脂+(0.00313864ω干+0.00732+ω脂(T 初+T终)-2.929ω干1-1-8食品冷却过程中的平均耗冷量可按下式计算:ΦZ=Q0/3.6t式中ΦZ—食品单位时间平均耗冷量(W)t—食品的冷却时间(h)3.6—功率折算系数,1W=3.6kJ/h然而屠宰后牲畜体内实际上仍进行着一系列的生化反应并散发出热量,冷却时每小时每千克肌肉组织的平均散热量为1.046KJ,肌肉组织仅占胴体的60%,因而每千克胴体的生化反应过程中的散热量为0.6276KJ/(kg.h),禽和鱼类也一样.考虑到动物性食品的生化反应热,总耗冷量应为Qc=m[c0(T初–T终)+0.6276t]式中t—食品的冷却时间(h)由上式可以看出,生化反应热与冷却速度有关,冷却越迅速,动物胴体散发出的热量越少,所需的耗冷量也越少,这就是快速冷却的优越性之一.水果和蔬菜采收后仍要进行呼吸,同时释放出热量,这称为呼吸热.呼吸热随温度下降而减少.呼吸热视果蔬种类的不同而不同,有些果蔬如洋葱,马铃薯和葡萄的呼吸强度比较低.而另一些果蔬如青刀豆,甜玉米,青豆,菠菜,草莓,蘑菇等呼吸强度特别高,因而特别难以贮藏.呼吸热的计算式如下:Qh=m H t 1-1-11式中Qh—果蔬呼吸时的散热量(kJ)m—果蔬开始冷却时的质量(kg)H—果蔬的呼吸热[kJ/(kg·K)]t—冷却需要的时间(h)因此,果蔬冷却时所需的耗冷量可用下式计算Q0=G[C0(T初-T终)+Hτ](千焦)。

耗冷量的计算[12]发酵工艺流程图1 发酵工艺流程图 工艺技术指标及基础数据12°淡色啤酒的密度为1012 kg/m 3=1.012kg/L 年产12°淡色啤酒210004200L/1.012 kg/L =212524t ；每年5月至9月以及2月为旺季，每天糖化6个批次，余下六月为淡季，每天糖化3次，每年共糖化1480次，取1500次； 主发酵时间6天，2锅麦汁装1个发酵灌； 12°Bx 麦汁比热容c 1=4.0kJ ／（kg ·K ）；冷媒用15%酒精溶液，比热容c 2=4.18kJ ／（kg ·K ）； 麦芽糖厌氧发酵热q=613.6 kJ ／kg ； 麦汁发酵度60%根据发酵车间耗冷性质，可分成工艺耗冷量和非工艺耗冷量两类，即:ntt Q Q Q +=工艺耗冷量1.麦汁冷却耗冷量Q 1使用一段式串联逆流式麦汁冷却方法，使用的冷却介质为2℃冷冻水， 出口温度为85℃，糖化车间送来的热麦汁温度为94℃，冷却至发酵起始温度6℃。

根据表3-1啤酒生产物料衡算表，可知每糖化一次得热麦汁148748.6L ，而相应的麦汁密度为1048kg/m 3。

故麦汁量53.1558887486.1481048=⨯=G kg又知11°麦汁的比热容为4.0kJ ／（kg ·K ），工艺要求在1h 内完成冷却过程，则所耗冷量τ/)(211t t G Q c -=1/)694(0.453.155888-⨯⨯=4.53002093=kJ/h 式中 t 1和t 2——分别为麦汁冷却前后温度（℃） τ——冷却操作过程时间（h ）根据设计，每个锥形发酵灌装2锅麦汁，则麦汁冷却每灌耗冷量4.53002093221⨯==Q Q f8.106004186=kJ/h相应的冷冻介质（2℃的冷水）耗量)285(18.48.106004186)('1'211-=-=t t C Q M m 40.305540=kJ/h式中 '1t 和'2t ——分别是冷冻水的初温和终温℃m G ——水的比热容kJ ／（kg ·K ）发酵耗冷量1.发酵期间发酵放热'2Q假定麦汁固形物均为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵放热量为613.6 kJ ／kg ，麦汁发酵度为60%，则1L 麦汁放热量18.44%60%126.6130=⨯⨯=q kg根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为144284L ，则每锥形灌发酵放热量24.12748934214428418.44'0=⨯⨯=Q kJ由于工艺规定主发酵时间为6天，每天糖化6锅麦汁，并考虑到发酵放热的不平衡，取系数1.5，忽略主发酵期的麦汁升温，则发酵高峰期耗冷量262465.1'0'2⨯⨯⨯⨯=Q Q28865.124.12748934⨯⨯==398404.2kJ/h2.发酵后期发酵液降温耗冷''2Q主发酵后期，发酵温度从6℃缓慢降至-1℃，每天单罐降温耗冷量70.453.1558882)]1(6[21''0⨯⨯⨯=--=Gc Q=8729757.68kJ工艺要求此过冷过程在2天内完成，则耗冷量（麦汁每天装3个锥形灌）86.545609)224/(3''0''2=⨯=Q Q kJ/h3.发酵总耗冷量Q 2''2'22Q Q Q +=86.5456092.398404+==944014.06kJ/h 4.每罐发酵耗冷量0Q69.872975724.12748934''0'00+=+=Q Q Q=21478691.92kJ5.发酵用冷媒耗量（循环量）M 2发酵过程冷却用稀酒精液作冷却介质，进出口温度为-8℃和0℃，故耗冷量)818.4/(06.944014)8/(22⨯=⨯=m c Q M=28230.09kg/h 6.酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q 3在锥形灌啤酒发酵过程，主发酵结束时要排放部分酵母，经洗涤活化后重复用于新麦汁发酵，一般可重复使用5～7次。

冷间耗冷量的估算1、肉类冷库冷却每顿肉类食品的耗冷量（表1）①冷加工时间不包括肉类进库和出库的搬运时间，②此处系指库温先为-7°C，待肉类表面温度降到±0°C时，改用库温为-2°C继续冷却注：本表内冷却设备负荷已经包括货物负荷系数P的数值，机械负荷已经包括总管道等7%的冷损耗系数。

冷冻每顿肉类食品的耗冷量（表2）①指一次冻结（指肉类不经过冷却），氨系统直接用低于-33°C的蒸发温度注：本表内冷却设备负荷已经包括货物热流量系数P的数值，机械负荷已经包括总管道等7%的冷损耗系数。

2、水产冷库水产品冷加工单位冷负荷（表3）注：本表冷却加工时间不包括进出库时间。

3、冷藏间、制冰间冷藏间单位冷负荷（表4）注：表中机械负荷已包括总管道冷损耗系数制冰和贮冰间冷负荷（表5）注：表中机械负荷已包括总管道冷损耗系数4、小型冷库冷负荷估算肉、禽、水产品类单位冷负荷（表6）①进货温度按-12~-15°C，进货量按库容的5%计算，如果进货温度为-5°C时，需适当增大表中数值。

水果蔬菜类单位冷负荷（表7）鲜蛋类单位冷负荷（表8）注：表中机械负荷已包括总管道冷损耗系数5、室内型装配式冷负荷估算将表7---表9中的负荷值再乘以1.2的修正系数6、简单计算估算法总的冷负荷可以分为两部分：（1）通过围护结构散失的冷量，可按常规方法计算。

（2）运行冷负荷按下式计算：Qr = V *fr *△T式中：Qr---运行冷负荷（W）；V ---冷库容积（m³）；fr ---运行系数，查表9；△T ---库内外温差（°C）；。

耗冷量的计算[12]发酵工艺流程图1 发酵工艺流程图 工艺技术指标及基础数据12°淡色啤酒的密度为1012 kg/m 3=1.012kg/L 年产12°淡色啤酒210004200L/1.012 kg/L =212524t ；每年5月至9月以及2月为旺季，每天糖化6个批次，余下六月为淡季，每天糖化3次，每年共糖化1480次，取1500次； 主发酵时间6天，2锅麦汁装1个发酵灌； 12°Bx 麦汁比热容c 1=4.0kJ ／（kg ·K ）；冷媒用15%酒精溶液，比热容c 2=4.18kJ ／（kg ·K ）； 麦芽糖厌氧发酵热q=613.6 kJ ／kg ； 麦汁发酵度60%根据发酵车间耗冷性质，可分成工艺耗冷量和非工艺耗冷量两类，即:ntt Q Q Q +=工艺耗冷量1.麦汁冷却耗冷量Q 1使用一段式串联逆流式麦汁冷却方法，使用的冷却介质为2℃冷冻水， 出口温度为85℃，糖化车间送来的热麦汁温度为94℃，冷却至发酵起始温度6℃。

根据表3-1啤酒生产物料衡算表，可知每糖化一次得热麦汁148748.6L ，而相应的麦汁密度为1048kg/m 3。

故麦汁量53.1558887486.1481048=⨯=G kg又知11°麦汁的比热容为4.0kJ ／（kg ·K ），工艺要求在1h 内完成冷却过程，则所耗冷量τ/)(211t t G Q c -=1/)694(0.453.155888-⨯⨯=4.53002093=kJ/h 式中 t 1和t 2——分别为麦汁冷却前后温度（℃） τ——冷却操作过程时间（h ）根据设计，每个锥形发酵灌装2锅麦汁，则麦汁冷却每灌耗冷量4.53002093221⨯==Q Q f8.106004186=kJ/h相应的冷冻介质（2℃的冷水）耗量)285(18.48.106004186)('1'211-=-=t t C Q M m 40.305540=kJ/h式中 '1t 和'2t ——分别是冷冻水的初温和终温℃m G ——水的比热容kJ ／（kg ·K ）发酵耗冷量1.发酵期间发酵放热'2Q假定麦汁固形物均为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵放热量为613.6 kJ ／kg ，麦汁发酵度为60%，则1L 麦汁放热量18.44%60%126.6130=⨯⨯=q kg根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为144284L ，则每锥形灌发酵放热量24.12748934214428418.44'0=⨯⨯=Q kJ由于工艺规定主发酵时间为6天，每天糖化6锅麦汁，并考虑到发酵放热的不平衡，取系数1.5，忽略主发酵期的麦汁升温，则发酵高峰期耗冷量262465.1'0'2⨯⨯⨯⨯=Q Q28865.124.12748934⨯⨯==398404.2kJ/h2.发酵后期发酵液降温耗冷''2Q主发酵后期，发酵温度从6℃缓慢降至-1℃，每天单罐降温耗冷量70.453.1558882)]1(6[21''0⨯⨯⨯=--=Gc Q=8729757.68kJ工艺要求此过冷过程在2天内完成，则耗冷量（麦汁每天装3个锥形灌）86.545609)224/(3''0''2=⨯=Q Q kJ/h3.发酵总耗冷量Q 2''2'22Q Q Q +=86.5456092.398404+==944014.06kJ/h 4.每罐发酵耗冷量0Q69.872975724.12748934''0'00+=+=Q Q Q=21478691.92kJ5.发酵用冷媒耗量（循环量）M 2发酵过程冷却用稀酒精液作冷却介质，进出口温度为-8℃和0℃，故耗冷量)818.4/(06.944014)8/(22⨯=⨯=m c Q M=28230.09kg/h 6.酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q 3在锥形灌啤酒发酵过程，主发酵结束时要排放部分酵母，经洗涤活化后重复用于新麦汁发酵，一般可重复使用5～7次。