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基金项目:河南省科技厅自然科学基金项目(项目编号:

0411050300);河南省科技重点攻关项目(项目编号:0423022100)

作者简介:吕彦力(1955-),男,郑州轻工业学院教授、博士研究生。

E -m a i l :l u y l @z z u l .e d u .c n 收稿日期:2007-09-25

第23卷第6期2007年11

月V o l .23,N o .6N o v .2007

陈列方式对立式冷藏陈列柜

食品温度的影响

E x p e r i m e n t a l s t u d y o nt h ei n f l u e n c e o f d i f f e r e n t d i s p l a y w a y s o n

t h e t e m p e r a t u r e i nv e r t i c a l r e f r i g e r a t e d d i s p l a y c a b i n e t 吕彦力

1

L UY a n -l i 1 薛牡丹

2

X U EM u -d a n 2 袁 培

3

Y U A NP e i 3 石海军

3

S H I H a i -j u n 3 龚 毅

3

G O N GY i 3 何亚峰

3

H EY a -f e n g

3(1.西安交通大学能源与动力工程学院,陕西西安 710049;2.郑州轻工业学院食品与生物工程学院,河南郑州 450002;

3.郑州轻工业学院机电工程能学院,河南郑州 450002)

(1.C o l l e g e o f T h e r m a l E n g i n e e r i n ga n d P o w e r ,X i 'a nJ i a o t o n gU n i v e r s i t y ,X i 'a n ,S h a n n x i 710049,C h i n a ;2.C o l l e g e o f F o o da n d B i o l o g y E n g i n e e r i n g ,Z h e n g z h o uU n i v e r s i t y o f L i g h t I n d u s t r y ,Z h e n g z h o u ,H e n a n 450002,C h i n a ;3.C o l l e g e o f M e c h a n i c a l a n d E l e c t r o m e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,Z h e n g z h o u U n i v e r s i t y o f L i g h t I n d u s t r y ,Z h e n g z h o u ,H e n a n 450002,C h i n a )摘要:目的与方法:降低冷藏陈列柜内冷藏食品的温度及提高食品冷藏品质;将超市里一般平行摆放食品的方式改为阶梯型,通过比较采用这2种陈列方式后是否能够降低食品内部温度以及降低幅度,来决定其试验的可行性和实用价值;结果:与水平型陈列方式相比,采用阶梯型陈列方式后,总体来说,各层搁板前后排食品温差均有所降低,第1、2层冷藏空间的食品温度下降幅度较大,具用一定的可行性;而对第3、4层冷藏空间来说,其效果不如前2层理想,有待于采用其它方式进行强化传热。

关键词:冷藏陈列柜;食品温度;陈列方式

A b s t r a c t :Ob j e c t i v ea n d m e t h o d L a d d e r -t y p ef o d dd i s p l a yw a yi se m -p l o y e di n s t e a d o f p a r e l l e l d i s p l a y .T h e t w o d i s p l a y w a y s a f f e c t i n g f o d d t e m -p e r a t u r e i n s i d er e f r i g e r a t e dd i s p l a yc a b i n e t w e r ec o m p a r e d .C o n c l u s i o n :T h er e s u l t s s h o w e dt h a t f o o dt e m p e r a t u r e d i f f e r e n c ea m o n gt h e f r o n t a n d b a c ko f a s h e l f w a s d e c r e a s e do v r a l l a f t e r u s i n g l a d d e r -t y p e d i s p l a y w a y ,a s c o m p a r e dw i t h p a r e l l e l d i s p l a y w a y ;f o o d t e m p e r a t u r e i n t h e f r o z e n s p a c e o f t h ef i r s t a n ds e c o n df l o o r r e d u c e d ;w h i l et h a t i nt h ef r o z e ns p a c eo f t h e t h i r da n df o r t h f l o o r r o s es l i g h t l y ,o t h e r m e t h o df o r e n h a n c i n gh e a t t r a n s f e r s h o u l d b e a d o p t e d .

K e y w o r d s :R e f r i g e r a t e dd i s p l a yc a b i n e t ;T e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n ;D i s p l a y w a y

立式敞开式多层搁架冷藏陈列柜,因其良好的展示效果及占地面积小,备受商家的青睐。但是目前冷藏陈列柜普遍存在着柜内温度场分布不均匀[1,2]、食品温度达不到卫生标

准[3,4]、能耗偏大[5]等缺点。B r i m e l o w [6]

研究表明:冷藏陈列

柜每层搁板前后排食品存在温差,后排食品温度比前排低5℃左右;O l s s o n 等[7]也研究发现后排食品包温度比前排低2~4℃。

为降低前后排食品温差,改善陈列柜内温度分布的不均匀,国内外学者通过优化风幕[8~11]、蒸发器[12,13],改进陈列柜自身结构设计[14],搁板内敷设热管[16]等方法来实现,其效果有明显提高,但需要增加成本。而一些商家则采取过冷负荷运行和提高空气流速来一味降低送风温度使冷藏温度降低,但这会导致能耗增加、食品出现干耗、结霜量增大和传热效率降低等一系列问题。

本试验拟通过选择一种经济、简单、可靠的方法,即改变原有两层食品包摆放为阶梯型,比较水平型和阶梯型陈列方式对陈列食品温度的影响。

1 试验方案

陈列柜测试实验室根据欧洲冷藏陈列柜测试标准B S E N 441-4搭建,规格为4200×3600×3600。选用第3气候类型,即环境温度(25±1)℃,环境相对湿度60%±3%,房间的天花板、墙面及地板均为浅色,保证在25℃的发射率为0.9~1。白炽灯距地面1m ,照度为(600±100)l u x 。选

72

DOI :10.13652/j .issn .1003-5788.2007.06.033

用A I R F L O W 机房专用恒温恒湿空调机组A F X-102A ,总制冷量为6.6k W。开启实验室恒温恒湿空调机组,对实验室内环境进行降温和加湿,使之达到设定温、湿度。

本试验选用富士牌立式敞开中温冷藏陈列柜,冷藏温度

0~7℃,内置4层搁板,根据冷藏陈列柜温度标准E N 441-5-1996规定,第1~3层的搁板间距均为300m m ,而底层间距为400m m 。每层搁板均放置3排,每排6块食品包,共2层。即每层搁板均放置36块,整个陈列柜共放置144块食品包。依据E N 441-5-1996,本试验每块食品包的规格为50×100×200,重量为1k g 。开启陈列柜,设定融霜周期4h ,先使陈列柜运行一个融霜周期,融霜后再运行1~2h ,开始记数。

本试验采用美国国家仪器有限公司(N a t i o n a l I n s t r u -m e n t ,简称N I )的数据采集仪器(图1)。它分N I -D A Q 驱动程序、N I L a b v i e w 和硬件等,N I 虚拟仪器的编程语言使用的是图形化编程语言8.20;硬件组成主要包括P X I -1042,S C X I 模块和S C B -68接线盒。通过L a b v i e w 软件编程对设定好的D A Q 程序进行连接,测温原件为T 型铜-康铜热电偶,温度的采集频率为1m i n

。

图1 N I 数据采集仪实物图

原有2层食品包的陈列方式的实物图和热电偶布置见图2、图4。图4a 1,a 2,a 3分别测量的是每层搁板第2列前中后排2层食品包的中心温度。改变陈列方式,即将2层摆放的食品包改成前排一层,中排2层,后排3层的阶梯型陈列方式,实物图和热电偶布置见图3、4(图4b 1,b 2,b 3测量的是每层搁板第2列前排和后排上中下层食品包内部的温度),数据采集完毕,将其保存到指定文件夹,同时也会写入E x c e l 表格,便于进行分析、比较和处理数据

。

图2 水平型

陈列方式试验实物图

图3 阶梯型陈列

方式试验实物图

图4 试验包的布点位置示意图2 结果与分析

以陈列柜柜内食品温度值变化在30m i n 内不超过0.3℃为参考依据,分别选取陈列柜运行稳定后30个搁板温度、冷气体温度和食品温度记数点,进行分析、比较。

水平陈列方式与阶梯型陈列方式食品温度比较见图5。图5所示,第1层冷藏空间前排食品的平均温度由原来的6℃左右下降至约4℃,下降幅度为2℃;中排食品的平均温度由原先的5.3℃下降至4.5℃,下降幅度约为0.8℃;后排食品包的层数由原先的2层变为3层,2层食品包的中部温度为3.8℃,而3层食品包与前者平行位置的平均温度为4℃,上升约0.2℃。同层冷藏空间前后排温差缩小了约2℃。并从图3可看出,采用阶梯型陈列方式后,相应位置的前后排食品温度接近,温差很小,柜内温度分布更加均匀、合理化。第1层冷藏空间没有背吹风,仅靠内层风幕对食品进行冷却。阶梯型陈列方式有利于冷气体沿柜深方向向柜内流动,并形成回流流出。且前排食品包厚度的减小更利于冷气体向冷藏空间后部流动,故前中排食品包温度下降幅度较大,后排上层食品包中部温度因受前中排食品包空间阻挡小,冷藏效果较好,下降幅度最大。但是,与中层、下层温度相比,上层食品中心温度却不是最低,因其受灯光辐射作用比中下层食品包大,而下层受前面食品包空间阻挡较大,故中层食品包温度最低。

如图6所示,第2层冷藏空间前排食品的平均温度由原来的7℃左右下降至约6.2℃,下降幅度为0.8℃;中排食品的平均温度由原先的5.7℃降低至4.5℃,下降约为1℃;后排食品包的层数由原先的2层变为3层,2层食品包的中部温度为3.9℃,而3层食品包的平均温度为3.5℃。同层

冷藏空间前后排温差缩小了1.5℃。

73

机械与设计

 2007年第6期

图5 2种陈列方式第2层搁板食品温度的比较

图6 2种陈列方式第2层搁板食品温度的比较第2层冷藏空间底部有2排背吹风,冷却食品主要由冷气体和背吹风共同作用。冷气体由上而下依次冷却,因改变陈列方式后,第1层冷却效果显著,到达第2层时冷气体温度升高,冷量减少,冷却效果不及第1层,但仍有较大的下降,前后排温差仍有所降低。

如图7所示,第3层冷藏空间前、中排食品的温度均有所升高,其中前排平均升高了1.3℃,中排升高1.1℃左右;后排食品包的温度升高了1.3℃左右

。

图7 2种陈列方式第3层搁板食品温度的比较这是因为风幕在由上往下传送过程中因受到食品的阻挡和柜外环境热辐射的渗透,温度不断升高。第3层冷藏空间中部有3排背吹风,因其吹入冷藏空间后,受后排3层食品包的阻挡,冷量降低,陈列食品包间隙中吹入的背吹风与风幕渗入的冷气体反方向相遇,导致部分冷气体被背吹风阻挡进入第3层冷藏空间。

D a v i dS t r i b l i n g 等[17]对立式开式陈列柜风幕流型的研究

结果表明:背送风的水平方向空气流对风幕的垂直方向空气流有很大影响。也就是说,用于冷却食品的背吹风不仅没有将全部冷量用于对食品进行冷却,还阻挡了内层风幕部分冷气体的渗透,故第3层冷藏空间食品温度均有不同程度的升高。而后排上层食品包因与背吹风送风孔距离最近,故这层食品包温上升最小。前后排食品温差由原先的3.73℃下降到0.6℃,尽管与改变陈列方式前相比,食品包温度有所上升,但是前后排食品温差缩小了,冷藏空间食品温度分布较均匀,对摆放在同层搁架的同种食品冷藏效果相同,有利于

更好地保持冷藏食品品质。

图8为第4层冷藏空间食品温度的分布情况,采用阶梯型陈列方式后,前排食品的温度升高幅度很大,约2.7℃,而中、后排温度升高幅度较小,中排食品平均温度上升了0.4℃,后排食品平均温度上升了0.6℃。该层空间上部有4排背吹风,其温度升高的原因与第3层类似。

图8 2种陈列方式第3层搁板食品温度的比较

3 问题及改进措施

比较2种不同陈列方式的食品包温度,发现采用阶梯型陈列方式后,第1、2层冷藏空间冷藏效果较理想,食品包温度均有所下降,且前后排食品温差也在缩小,使食品温度更趋于均匀化分布。但第3、4层冷藏效果不甚理想,第4层搁板前排食品包放置在接近回风口的位置,而回风温度一般在十几度左右,尽管还有背吹风,但仍不能使食品内部温度降到安全温度,前排食品包温度接近8℃,已超出冷藏食品的安全限度,这儿放置食品的货架期比柜内其它位置的都要短,因此提出以下几点措施:

(1)每层搁架的前排食品易受柜外热辐射的渗透和人

源走动的影响,可以摆放一些保质期较长,冷藏温度在8℃以下的食品,如米酒,方腿等。超市工作人员每次在摆放食品时尽可能将一些保质期较长,对温度要求不是很严格的食品放置在底层搁板前部,如米酒、五香驴肉、牛肉,鹌鹑蛋等熟食制品。

(2)酸奶、奶酪、鲜肉、荔枝[15]等奶、肉制品及水果要求在7℃以下冷藏,保质期较短,一般都在几天之内,工作人员摆放食品时最好选择摆放在陈列柜内最易冷却,却又不影响

74

第23卷第6期

吕彦力等:陈列方式对立式冷藏陈列柜食品温度的影响 

消费者购物的位置,如第1、2层搁板的中后部。

(3)进一步研究第1、2层冷藏空间按阶梯型摆放食品包,第3、4层按水平型陈列方式摆放两层食品包,观测其温度变化。

4 结论

本试验仅研究了沿柜身方向2种不同陈列方式对冷藏食品温度的影响,对垂直方向的温度分布和采用其它方式对第3、4层冷藏空间的食品包强化传热还有待于以后进行深入的研究,这对于延长食品货架期,提高食品冷藏品质具有深远的意义。

参考文献

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16 L uY,Wa n gF,M a i d m e n t GG,e t a l.A ni n v e s t i g a t i o no f an o v e l

c o o l i n gs y s t e m f o r c h i l l e

d f o o dd i s p l a y c a b i n

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17 S t r i b l i n g D,T a s s o uS A.A n e x p e r i m e n t-a l e v a l u a t i o n o f r e f r i g e r a t i o n

d i s p l a yc a s ep

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(上接第64页)

7 Q i n g-g u o H,M i nZ,M u j u m d a r AS,e t a l.P e r f o r m a n c ee v a l u a t i o no f v a c u u mm i c r o w a v e d r y i n go f e d a m a m ei nd e e p-b e dd r y i n g[J].D r-y i n gT e c h n o l o g y;I n p r e s s.

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75

机械与设计 2007年第6期

。
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