空氣制冷機主要應用于低溫領域，可是隨著氟利昂對環(huán)境破壞題目的提出，空氣制冷機的應用范圍開始拓寬。在食品冷凍領域的應用，由于某些關鍵題目沒能得到解決，因此沒能實際應用。隨著食品快速凍結要求的日益迫切，使得凍結裝置的冷源正朝低溫化發(fā)展。目前常用的蒸汽壓縮式制冷機，為了滿足快速凍結裝置的低溫要求，也已由雙級壓縮制冷機向復疊式制冷機方向轉移。所帶來的題目則是裝置龐大、結構復雜、投資增大、控制困難和效率降低。
食品的快速凍結
食品快速凍結是指食品迅速通過其最大結晶區(qū)域，當食品均勻溫度低至一18℃時而迅速凍結的方法。食品在凍結過程中會發(fā)生各種各樣的變化，如物理變化（體積、導熱性、比熱、干耗等），化學變化（蛋白質(zhì)變性、色變等），細胞組織變化以及生物和微生物的變化等。快速凍結食品的特點是最大限度地保持食品原有的營養(yǎng)價值和色香味，也就是說，在凍結過程中必須保持食品所發(fā)生的上述各種變化達到最大的可逆性。凍結過程中天生冰結晶的數(shù)目和大小對于凍結過程的可逆性程度具有很大的意義。凍結速度越快，形成的冰結晶越細小、均勻，而不致于刺傷細胞造成機械損傷。由于有機體內(nèi)汁液都是非飽和的有機溶液，在低于冰點時，首先是自由水凍結。隨著溫度的下降，非飽和的有機溶液繼續(xù)濃縮，最后剩余的部分以低共溶混合物的形式均勻凍結。
凍結裝置
由于食品的規(guī)格、外形不規(guī)整，凍結過程中不?？词称放c冷表面或液體載冷劑相接觸，防止造成食品污染。吹風式凍結裝置的應用最為廣泛。常用的吹風式凍結裝置多采用R717或氟利昂制冷系統(tǒng)。吹風式凍結是被凍結食品與冷風相接觸使食品溫度降低，直至內(nèi)部水分凍結的凍結方式，其典型凍結裝置如圖1所示。凍結裝置由保溫體、食品傳送機械、送風機和制冷系統(tǒng)組成。食品擺放在傳送機械上，保溫體內(nèi)的空氣由制冷系統(tǒng)通過蒸發(fā)器冷卻降溫并由軸流風機推動循環(huán)活動，不斷與食品表面接觸，帶走食品熱量，使食品被冷卻和凍結。食品熱量等熱負荷被循環(huán)空氣與制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器表面接觸，并將熱量轉遞至制冷系統(tǒng)，由制冷系統(tǒng)輸送至環(huán)境，低溫冷水機。
食品的凍結干耗
吹風式凍結是最易引起凍品干耗的凍結方式。食品暴露在空氣中，重量就會減輕，光彩、外觀都會惡化。水分由食品表面蒸發(fā)或升華到空氣中被稱為干耗。
空氣制冷機在食品冷凍上的應用分析
空氣與氟利昂制冷劑的比較，在5種安全制冷劑（空氣、水蒸氣、烴類、二氧化碳和氨）中空氣為首。對照制冷劑選擇要求，空氣具有以下特點：
?。?）無毒無味、不燃燒、不爆炸和對環(huán)境沒有不良影響。
?。?）具有很好的化學穩(wěn)定性，純凈的空氣不具有對金屬材料或非金屬材料的腐蝕性，不會變質(zhì)及與潤滑油相容。在空氣制冷機的制冷范圍內(nèi)，不會出現(xiàn)高溫分解現(xiàn)象。
?。?）空氣的導熱系數(shù)約是R22汽體的2倍，稍小于氨蒸汽，其換熱器的性能優(yōu)于大多數(shù)的氟利昂制冷劑氣體換熱器。
?。?）空氣的粘度無論在低溫還是高溫下約大于R22蒸汽的粘度10倍，密度比R22蒸汽小約8倍，在設備和管道內(nèi)的阻力相差不大。
?。?）循環(huán)效率可用COP值進行比較，當制冷溫度低于一65℃時，空氣制冷劑的COP大于蒸汽壓縮式制冷機，且制冷溫度越低，兩者相差越懸殊。
?。?）空氣制冷方式屬于透平膨脹（節(jié)流降壓）制冷，與蒸汽壓縮式制冷的制冷劑蒸發(fā)制冷不同，制冷機的工作壓力保持正壓，空氣壓縮機的壓縮比也遠遠小于制冷壓縮機，因此安全性更高，系統(tǒng)中的管道和設備管材都可采用耐壓較低的材料，冰水機。
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