带涡流管超声波快速冷冻设备及冷冻方法

技术领域

本发明涉及冷冻设备研发领域，特别是涉及一种能够方便移动、适用于对水产品及其他肉制品进行超声波辅助冷冻的一种带涡流管超声波快速冷冻设备。

背景技术

超声波辅助冷冻是一种新型的食品加工技术，该技术是通过超声波对冻品冰晶的生成有一定的改善作用，控制冰晶的生长速率，提高冻品品质的质量。目前市场上超声波辅助冷冻设备大部分为厂家订做，一般可分为两种：一种是只有产生超声波的设备，需要将该设备放到相应低温环境下进行冷冻产品；另一种是带有制冷系统的超声波辅助冷冻设备，这种设备虽然同时带有超声波发生装置和制冷系统，但是该种装置储物空间狭小，由于空间限制，超声波频段少，而且这种设备成本较高，一般只作为实验装置。这两种类型的超声波辅助冷冻设备在使用上都会耗费大量的能源且冷冻产品的效率不高，为了改进这两种超声波辅助冷冻设备，本发明设计了一种带涡流管超声波快速冷冻设备。涡流管是一种无任何运动部件的制冷装置，它结构简单，一般应用到切削工具的冷却以及其他需要进行局部降温的场合。直接可利用压缩空气产生温差可以达到30℃的气流，对所需物体进行降温。

发明内容

本发明的目的至少在于提供一种能够带有多个超声波频段、可方便移动、提高冷冻效率、带有涡流管快速冷冻装置的设备及方法。

为实现上述目的，本发明一个实施方式提供了一种带涡流管超声波快速冷冻设备，包括设备箱体、循环水泵系统、超声波发生装置和涡流管快速冷冻装置；

在一个实施方式中，所述设备箱体外形是长方体，内部凹槽为六棱柱；所述六棱柱凹槽为超声波辅助冷冻设备的冻品冻结室。设备箱体内部装有可循环流动的氯化钙的盐溶液，可以快速且均匀的将所需冻结食品的热量带走，达到高效冻结食品的目的；循环水泵系统安装在设备箱体的侧边，进水口在设备箱体的上部，出水口在设备箱体的下部。

在一个实施方式中，所述设备箱体的底部安装有四个万向轮。

在一个实施方式中，所述设备箱体侧面安装有控制面板，可以对所述超声波发生装置的频率进行控制。

在一个实施方式中，所述超声波发生装置共有3个超声波频段，分别为20Hz、40Hz、60Hz。所述0-20KHz超声波频段对应两块超声波发生板；20-40KHz超声波频段对应两块超声波发生板；40-60KHz超声波频段对应两块超声波发生板。

在一个实施方式中，所述超声波的3个频段分别对应六棱柱中的3组面，相对应的两个面为一组频段。

在一个实施方式中，所述涡流管快速冷冻装置由3组6个相同的涡流管组成。

在一个实施方式中，所述涡流管由涡流管入口、冷端管、热端管组成。

在一个实施方式中，所述涡流管的热端管设计为蛇型盘管，冷端管直接与空气进行散热。

在一个实施方式中，所述涡流管的工作气体为压缩空气。

在一个实施方式中，所述涡流管的进气口与空气压缩机相连。

在一个实施方式中，所述设备箱体侧面安装有超声波发生装置的控制面板，可以调控超声波频率单开、双开或是三开。

本发明提供的上述技术方案，能够有效改变现有超声波设备能耗高、设备沉重不方便移动且冷冻速率低下的问题。

附图说明

图1为本发明一个实施例中涡流管超声波快速冷冻设备的整体结构示意图。

1-设备箱体，2-超声波频率控制面板，3-液压伸缩柱，4-网罩，5-50KHz超声波频率发生器，6-60KHz超声波频率发生器，7-20KHz超声波频率发生器，8-万向轮，11-流体入口，12-流量控制阀，13-流体进口管道，14-水泵， 16-流体出口，23-箱体保温盖

图2为图1所示涡流管超声波快速冷冻设备的剖面结构示意图。

9-涡流管，10-设备底部。

图3, 15-流体出口管道。

图4为本发明的原理图。

17-空气压缩机，18-涡流管进口，19-涡流管冷端出口，20-涡流管热端出口，21-超声波辅助冷冻设备，22-换热器。

具体实施方式

下面结合附图，以具体实施例为例，详细说明本发明的实施方式。

在使用超声波辅助冷冻设备进行冷冻产品的时候，一般不会采用直接将食品直接放入超声波辅助冷冻设备的凹槽内部，原因是空气的对流传热系数较低，为了增加与食品之间的传热系数，往往会采用一些液体在中间充当传热介质，例如氯化钙溶液。

在准备超声波辅助冷冻之前，首先开启涡流管9进行温度调节，可以通过调节涡流管9进气口的调节阀进行空气流量的调节。当设备箱体1内部的温度达到设定温度且温度恒定时将氯化钙溶液放入设备箱体1内部进行预冷，此时要监测氯化钙溶液的温度，当与所需食品的初始温度一致时，将食品放入氯化钙溶液中，因为一般食品密度要比氯化钙溶液的密度小，当放入的食品量达到一定限额的时候，开启液压伸缩柱3，带动网罩4将食品压入氯化钙溶液中，使食品完全浸没到氯化钙溶液中，增大食品的导热系数。此时要开启所需超声波的频率，也可三种频率同时开启。最后将循环水泵14开启，使设备箱体1内部的盐溶液处于一种快速流动的状态，使其内部温度场均匀，达到高品质冷冻食品的目的。

具体实施步骤：

制备氯化钙溶液，将溶液注入到设备箱体内部；

开启空气压缩机，启动涡流管快速冷冻装置；

将需要冷冻的冻结食品放入氯化钙溶液中，再利用网罩将食品压入到溶液中；

开启循环水泵，使内部箱体内部氯化钙溶液处于流动的状态；

开启超声波发生装置，此时可根据需要选择开启所需的频率0-20KHz、20-40Hz、40-60Hz；

实时监测氯化钙溶液的温度，可通过调节涡流管的热端阀来控制流量，进而调节氯化钙溶液的温度；

冷冻完成后，将网罩升起，取出冷冻食品。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。