摘要：冷凍牛肉卷中心溫度的高低對牛肉卷的加工性能有重要影響。采用冷凍庫對牛肉卷進(jìn)行凍結(jié)試驗，探討冷凍庫不同位置對冷凍牛肉卷中心溫度的影響。結(jié)果表明，冷凍牛肉卷中心溫度的高低與接觸到的冷氣量有關(guān)，接觸到的冷氣量越多，溫度越低，反之越高；冷凍庫不同檢測點冷凍牛肉卷中心溫度溫差較大，且各個部位上中下溫度的變化沒有明顯的規(guī)律性，這與各個部位風(fēng)速不同導(dǎo)致接觸到的冷氣量不同有關(guān)。如何通過一定的技術(shù)手段將冷氣均勻分配到冷凍庫的各個位置、縮短各個檢測點冷凍牛肉卷中心溫度的差異是冷凍庫設(shè)計面臨的一個課題。
關(guān)鍵詞：冷凍庫；冷凍牛肉卷；風(fēng)速
作為提高牛肉食用便利性的一種途徑，生制調(diào)理速凍牛排已深入人們的生活。牛排的前身是冷凍牛肉卷。在流水線生產(chǎn)中，通過對冷凍牛肉卷切片得到牛排制品，冷凍牛肉卷溫度過低、過硬會造成切片困難，過高、過軟則會影響切片形狀。因此，冷凍牛肉卷中心溫度的高低對牛肉卷的加工性能有重要影響。
試驗擬實測某食品有限公司用于制作牛排的冷凍牛肉卷的中心溫度分布，旨在探索冷凍庫不同位置對牛肉卷冷凍效果的影響，為冷凍庫進(jìn)行風(fēng)速場設(shè)計提供參考。
1 材料與方法
1.1 材料與處理
牛肉卷，形狀相似，大小相近，長約60cm、周長39～41cm的橢圓柱形。肉卷成型后，對牛肉卷進(jìn)行冷凍固化。冷凍采用-26℃±1℃低溫庫機(jī)械吹風(fēng)凍結(jié)，凍結(jié)時間約13h，凍結(jié)至中心溫度-6℃以下。
1.2 試驗方法
低溫冷凍庫庫容為770cm×290cm×215cm，冷凍溫度設(shè)置為-26℃±1℃。肉卷（初始溫度約12℃～15℃）挨著擺放于擱架上（擱架為128cm×88cm×160cm，上下共8層，層間距約21cm，最下層離地13cm），擱架擺在冷凍庫兩側(cè)，每側(cè)4個擱架共8個擱架。
風(fēng)機(jī)6個平均分布在庫頂橫向中線（見圖1）。風(fēng)機(jī)為軸流運行方式。牛肉卷冷凍的基本過程是，自庫頂導(dǎo)入的冷氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)快速引向地面、再分散至擱架的各個部位與牛肉卷直接接觸，牛肉卷與冷氣接觸后，經(jīng)過熱交換降溫冷卻。
風(fēng)速測量使用泰克曼TD8902風(fēng)速風(fēng)溫儀（量程0.3～45m/s，精度），選其中一角設(shè)上中下三個檢測點，選橫向其中一端靠墻兩個風(fēng)機(jī)之間設(shè)上中下三個檢測點，選一個風(fēng)機(jī)正下方設(shè)上中下三個檢測點，共9個檢測點（見圖2）。上中下分別相當(dāng)于擱架的8，5和2層。風(fēng)速檢測時，庫內(nèi)不放擱架及牛肉卷，進(jìn)行風(fēng)速無妨礙檢測。
溫度測量使用TOOLwell T-70溫度計（量程-40℃～150℃），設(shè)6個部位18個點，即每個部位設(shè)上中下3個點，分別相當(dāng)于擱架的8，5和2層，見圖3（①②③代表不同位置的正面，③④是相對正反面，⑤⑥是同一角上的外側(cè)和反面）。溫度檢測對象為凍結(jié)牛肉卷中心溫度。
2 結(jié)果與分析
2.1 冷凍庫內(nèi)風(fēng)速的變化
從表1可以看出，風(fēng)機(jī)口正下方風(fēng)速從風(fēng)機(jī)口到地面是不斷降低的，靠墻邊及墻角風(fēng)速很低且中間點要大于上下兩個點。這是由于軸流風(fēng)機(jī)中氣體基本平行于風(fēng)機(jī)軸流動，所以正下方的風(fēng)速要大于側(cè)面。側(cè)面中間風(fēng)速大于上下兩點可能與空氣與地面接觸后折射上去有關(guān)。
因放置擱架和牛肉卷后，擱架各個部位的風(fēng)速不方便檢測，因此有關(guān)部位在凍結(jié)牛肉卷過程中的實際風(fēng)速如何，未進(jìn)行進(jìn)一步研究。
2.2 冷凍庫內(nèi)冷凍牛肉卷中心溫度的變化
從表2可以看出，冷凍牛肉卷平均中心溫度：正面①＜正面②＜正面③；正面③＜反面④；反面⑤＜外側(cè)⑥。
表1 風(fēng)速檢測記錄 m·s-1
| 取點 | 檢測部位 | ||
| ① | ② | ③ | |
| 上 | 12 | 0.5 | 0.5 |
| 中 | 10 | 1.5 | 1.5 |
| 下 | 2.5 | 0.5 | 0.5 |
| 平均 | 8.2 | 0.8 | 0.8 |
表2 冷凍牛肉肉卷中心溫度檢測記錄 ℃
| 取點 | 檢測部位 | |||||
| ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ | |
| 上 | —22.3 | —14.0 | —14.0 | —15.6 | —12.9 | —12.7 |
| 中 | —23.0 | —18.6 | —13.8 | —8.6 | —10.1 | —7.1 |
| 下 | —16.6 | —18.9 | —15.1 | —12.4 | —12.6 | —8.3 |
| 平均 | —20.6 | —17.2 | —14.3 | —12.2 | —12.9 | —10.4 |
冷凍牛肉卷平均中心溫度的高低與牛肉卷接觸到的冷氣量有關(guān)，接觸冷氣量越多，溫度越低，反之越高。冷氣通過風(fēng)機(jī)直接傳送或折射到牛肉卷上，因此正面冷凍溫度要低于后面和側(cè)面，這是由于正面風(fēng)速大的緣故。但后面、側(cè)面因受擱架和牛肉卷本身的阻擋，風(fēng)速和接觸到的冷氣要比正面低。同樣是正面，因風(fēng)機(jī)位置不同，冷氣通過地面折射的角度也不盡相同，因此不同位置冷凍溫度變化也不盡相同（如①②③）。
從冷凍牛肉卷絕對中心溫度來看，高低溫差達(dá)15.9℃，且各個位置溫度高低無明顯的規(guī)律性，有的位置中部溫度低（如①）、有的位置上部溫度低（如④⑤⑥）、有的位置下部溫度低（如②③）。這同樣與冷氣量分布不同有關(guān)。
冷氣的分布，除受風(fēng)力影響外，還受冷氣自身重力的影響，因冷氣比重要比自然空氣大，會經(jīng)時沉到庫底。表3是冷凍庫停止制冷后放置一天冷凍牛肉卷中心溫度的檢測結(jié)果。從表3可以看出，冷凍牛肉卷經(jīng)長時間放置后，均為下層溫度＜中層溫度＜上層溫度，這就是停止制冷后冷氣下沉的緣故。
表3 冷凍牛肉卷中心溫度延時檢測記錄 ℃
| 取點 | 檢測部位 | ||
| ③ | ④ | ⑥ | |
| 上 | —9.2 | —8.9 | —9.0 |
| 中 | —14.1 | —13.8 | —13.0 |
| 下 | —15.8 | —14.8 | 14.6 |
| 平均 | —13.0 | —12.5 | —12.2 |
3 結(jié)論
通過對風(fēng)速及牛肉卷冷凍溫度的分析，可以得出一下結(jié)論：
1)冷凍牛肉卷中心溫度的高低與接觸的冷氣量有關(guān)，接觸的冷氣量越多，溫度越低，反之越高。冷凍牛肉卷中心溫度總的趨勢是正面低于后面和側(cè)面。但各個部位上中下溫度的變化沒有明顯的規(guī)律性，這與各個部位風(fēng)速不同導(dǎo)致接觸到的冷氣量不同有關(guān)。
2)牛肉卷凍結(jié)結(jié)束后，高低溫差較大，在流水線生產(chǎn)中，將對冷凍牛肉卷的切片造成嚴(yán)重影響。因此，如何縮短各個檢測點冷凍牛肉卷中心溫度的差異是冷凍庫設(shè)計面臨的一個課題，如何通過一定的技術(shù)手段將冷氣均勻分配到冷凍庫的各個位置值得進(jìn)一步研究。
