速冻设备、冷藏设备和冷柜技术分享

（一）设计条件

速冻设备的设计温度一般低于-18℃，对于特殊工况可达-50℃以下。制冷系统需在较低蒸发温度下维持较大的制冷量和制冷速率，以实现食品的快速冷冻。相比常规冷藏，速冻过程中物料内部潜热和显热传递更加剧烈，传热和传质机理更为复杂[3]。因此，影响速冻品质的因素不仅包括制冷温度，还包括冷风风速、风向分布、载冷架布置等。设计速冻设备时，需充分考虑上述"冷链"因素，匹配物料的导热性、比表面积等特性，在降低冻结时间的同时最大限度保持食材的色、香、味、营养。

（二）结构特点

常见的速冻设备包括螺旋速冻隧道、板束式速冻机、液氮速冷机等。螺旋式速冻隧道将物料连续输送至盘旋状冷风通道中，通过强制对流换热实现快速冷冻，生产效率高，适合大批量生产。板束式冻结机通过两侧平行铝板提供冷量，采用接触冷冻方式，温度分布更加均匀。液氮速冷机利用液氮的超低温特性，使物料在极短时间内冻结，可最大程度保留营养成分，但能耗较高[4]。此外，气调速冻、微波速冻等非常规技术近年来也有一定发展。速冻设备内部一般设有风机、风道、气流均布板等强化传热的结构，而蒸发器多采用翅片管束式换热器，通过增大比表面积强化传热。

（三）制冷系统

速冻设备的蒸发温度普遍低于-35℃，单级制冷系统难以满足如此低温工况[5]。因此，大多采用复叠制冷、双级压缩等复合制冷循环，通过两个及以上的单级系统串联，实现制冷剂的多级膨胀和多级压缩，从而获得更低的蒸发温度。同时，喷液增焓技术在低温速冻领域也得到广泛应用。通过在压缩机吸气端喷入液态制冷剂，降低吸气比容积，提高压缩机排气量。在蒸发器供液侧增设再沸器，可进一步降低蒸发温度。值得注意的是，低温环境加剧了压缩机润滑油的粘度变化和析蜡风险，因此需采用合成润滑油并控制回油温度。

（一）设计条件

相比速冻设备，冷藏设备的温度范围相对较高，一般在0~10℃之间。设计的重点是控制库内温度和湿度的均匀性和稳定性，减缓食品的呼吸代谢，延长保鲜期。根据物料的特性，冷藏设备可分为高湿度型（RH>90%）和低湿度型（RH<90%）。例如，蔬菜、鲜肉适合高湿度冷藏，而干货、药品则需低湿度环境。湿度控制可通过加湿器、除湿机等设备实现。另外，气调保鲜技术通过调节库内O2、CO2浓度，抑制细胞呼吸和衰老进程，被广泛应用于水果和鲜切蔬菜的冷藏中。

（二）制冷系统

与速冻设备的复叠制冷不同，冷藏设备的制冷系统相对简单，多采用单级蒸气压缩制冷。但由于温度和负荷波动大，采用定频压缩机往往难以满足节能和恒温需求。因此，变频压缩机在冷藏领域得到越来越多的应用。变频技术可根据库温和制冷量需求实时调节压缩机转速，在满足温控精度的同时显著提升能效比。配合电子膨胀阀的精确调节，可使过热度控制在最佳范围内，减少蒸发压力的波动。同时，冷库的蒸发器多采用双侧出风的吊顶式或吸顶式换热器，利用重力除霜方式，结构紧凑，便于集中控制。

（一）设计条件

冷柜（展示柜）是商超中用于食品饮料低温陈列的核心设备，设计温度通常为-10℃，需兼顾温度均匀性、货架灵活性与视觉展示效果。其结构分为立式（高度1.5m，适合饮料、乳制品分层陈列）和卧式（下沉式设计，便于冷冻肉制品展示）两类。制冷系统采用一体化布局，压缩机、冷凝器集成于柜体底部或背部，通过优化管路走向（减少弯头）和保温层设计（聚氨酯发泡板）提升能效。关键设计包括：防雾玻璃（钢化中空玻璃，透光率≥90%）、可调式层板（承重≥50kg/m2）、LED节能照明（色温4000K，照度≥150lx），以及分区温控系统（±1℃精度）。

（二）结构特点

冷柜箱体采用聚氨酯发泡层压钢板（导热系数≤0.022W/(m·K)），兼具高强度与优异保温性能。立式冷柜配置双层中空玻璃门（充入干燥空气，露点温度≤-20℃），支持平拉/上翻/推拉式开启，集成电加热除雾装置（功率30-50W）。卧式冷柜采用ABS或304不锈钢内胆（表面粗糙度Ra≤0.8μm），敞开式结构配合可调式层架（承重≥30kg/m2）。风道系统实施后出风前回风循环（风速0.8-1.2m/s），蒸发器采用背部壁挂式安装（铜管间距≤15mm），通过优化翅片间距（2.0-2.5mm）提升换热效率。

（三）制冷系统

冷柜制冷系统在紧凑型设计框架下实现高效能运行，核心压缩机采用全封闭涡旋式或活塞式结构，通过定频与变频协同调速策略满足不同工况需求。系统通过管路分流技术实现冷藏与冷冻双温区独立控温（温差精度±1.5℃），冷凝器采用强化翅片管式结构（换热量≥15kW/m2），侧装/底装布局配合轴流风机（风量≥800m3/h）实现低噪通风（≤45dB(A)）。蒸发器选用板翅式复合结构（导热系数≥200W/(m·K)），紧贴柜壁布置使预冷时间缩短至常规设计的60%。电子膨胀阀采用步进电机驱动（步数≥5000步），实现过热度±0.5℃精准控制。针对风冷冷凝器结霜问题，集成PTC电加热融霜（功率密度≥300W/m2）与乙二醇溶液喷淋系统（浓度30%），配合PID温控算法使化霜周期延长至8-12小时，综合能效比提升至2.8以上。

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