真空預(yù)冷機的原理

1、真空冷卻的基本原理

在一個標準大氣壓下，水的沸點是100℃，蒸發(fā)熱為2256KJ/kg。當壓力改變時，水的沸點以及蒸發(fā)潛熱也隨之改變。壓力降低時，水的沸點降低且蒸發(fā)熱增加。例如，當壓力下降到610 帕時，水的沸點是0℃，蒸發(fā)熱為2500KJ/kg。沸點降低使得水易于汽化，水在汽化時必須吸收熱量。真空預(yù)冷機就是根據(jù)這一原理，利用真空泵抽取真空槽內(nèi)空氣以降低真空箱體內(nèi)氣壓，使真空槽內(nèi)的水份沸點降低從而蒸發(fā)，所以被冷卻物表面自由水不斷汽化，帶走自身及壞境熱量，從而達到冷卻降溫效果。

2、 真空預(yù)冷的特點

與普通降溫冷卻不同，預(yù)冷是指在短時間內(nèi)的急速降溫，根據(jù)被冷卻物的性質(zhì)確定預(yù)冷時效，通常為數(shù)分鐘或數(shù)小時。真空預(yù)冷處理是運用了真空這一特殊環(huán)境，通過降低水的沸點，使水汽化吸熱，從而實現(xiàn)快速降溫的技術(shù)。

真空預(yù)冷機根據(jù)真空預(yù)冷的技術(shù)設(shè)計研發(fā)而成的快速冷卻的*設(shè)備。其主要優(yōu)勢如下：

1. 冷卻速度快：20-30分鐘即可達到所需的冷藏溫度。

2. 冷卻均勻：產(chǎn)品表面自由水汽化帶走自身熱量達到冷卻目的，實現(xiàn)從內(nèi)到外均勻降溫。

3. 干凈衛(wèi)生：真空壞境下，可殺菌或抑制細菌繁殖，防止交叉污染。

4. 薄層干燥效應(yīng)：有*保鮮物表皮損傷或抑制擴大等*功效。

5. 不受包裝限制：只要包裝有氣孔，即可均勻冷卻物品。

6.  保鮮度高：可保有食物原有色、香、味，延長貨架期。

7.  自動化程度高：可通過壓力傳感器控制制冷系統(tǒng)和真空系統(tǒng)壓力，方便調(diào)節(jié)真空預(yù)冷機的真空度，并且可遠程操控，便于監(jiān)控設(shè)備運行和快速解決設(shè)備故障。

8.  高度精準：配備精密式數(shù)顯溫度、濕度控制器，精確控制真空度及濕度。

9.  安全穩(wěn)定：電氣部分采用產(chǎn)品，保證機器工作穩(wěn)定壽命*，操作安全。

10. 節(jié)能高效：根據(jù)不同冷卻物的特性，設(shè)定真空度，有效節(jié)約能源。

3、真空預(yù)冷裝置的主體部件

真空預(yù)冷裝置基本構(gòu)成：真空處理室、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)及控制系統(tǒng)四大部分組成。

真空處理室即真空處理槽，通常分為筒形和箱型。內(nèi)側(cè)材質(zhì)根據(jù)冷卻物品性質(zhì)決定，一般由碳鋼或者不銹鋼制成；外側(cè)由高強度矩形鋼管和槽鋼焊接并噴涂高強度防銹材料。

真空系統(tǒng)即抽氣系統(tǒng)，由真空泵和管路組成，現(xiàn)場連接電源和管道后，通過PLC程序控制系統(tǒng)實現(xiàn)全自動化控制。

制冷系統(tǒng)包括匹配的半封閉螺桿壓縮機或活塞壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器以及氣分、油分、儲液器和制冷管路等。真空預(yù)冷中，用水作為制冷劑。因為水的蒸發(fā)潛熱大且不造成污染，滿足環(huán)保的需求，是較為理想的制冷劑。其中，小型真空預(yù)冷裝置制冷機組常選擇水冷、風(fēng)冷壓縮冷凝家族，大型裝置則常采用并機組或按系統(tǒng)。

控制系統(tǒng)包括電氣控制和氣動控制。弗格森真空預(yù)冷機通過壓力傳感器來控制制冷系統(tǒng)和真空系統(tǒng)的壓力。其主要動力設(shè)備配有變頻器或軟啟動器，可以預(yù)設(shè)壓力、溫度、制冷系統(tǒng)開啟點等等參數(shù)，使冷卻過程按預(yù)定的要求自動運行。同時，可自動維持壓力的控制系統(tǒng)，保證了安全降溫。

4、真空預(yù)冷的應(yīng)用

與傳統(tǒng)冷卻方式（對流、導(dǎo)熱）相比，真空冷卻不但快速均勻，且干凈衛(wèi)生，非常適用于果蔬預(yù)冷、鮮切花卉以及熟食品的冷卻。

4.1 果蔬以及鮮切花卉冷鏈保鮮流程：

采摘預(yù)冷冷藏冷藏運輸貨架

新鮮農(nóng)產(chǎn)品采收后仍具有生命力，為維持生命，其呼吸作用及其他生理變化持續(xù)進行，這會加速產(chǎn)品老化，出現(xiàn)萎調(diào)及黃化等現(xiàn)象，與此同時，釋放大量呼吸熱，這也就是常說的“田間熱”。

保鮮的目的是抑制老化，因此，控制果蔬本身的呼吸是關(guān)鍵，而與呼吸zui為密切相關(guān)的就是溫度。溫度升高會加快呼吸作用，而相反低溫可抑制引起產(chǎn)品劣變的生理變化。因此，果蔬在采摘后后必*行預(yù)冷處理，盡早、盡快地除去田間熱，降低呼吸熱。真空預(yù)冷已逐漸成為果蔬采摘后的*道工序。

4.2  熟食品生產(chǎn)流程：

原料加工（蒸、煮、炒、炸以及烘焙等流程）冷卻包裝成品

熟食品加工完畢后必須經(jīng)過冷卻才能包裝。傳統(tǒng)的冷卻方法有室內(nèi)攤涼、強制通風(fēng)冷卻、冷庫冷卻等。這些冷卻方法不但冷卻時間長，周轉(zhuǎn)運輸麻煩，占地空間大，而且冷卻不均勻，表面和中心溫差大，更為重要的是影響食品的衛(wèi)生。

采用真空預(yù)冷對熟食品進行冷卻處理，能避免空氣中的細菌沾染到食品上，造成食品的“二次污染”，的優(yōu)勢在于能夠快速通過細菌高速繁殖區(qū)域（30℃-60℃），控制菌量的增加，提高食品的衛(wèi)生安全性，延長質(zhì)保期。

5、真空預(yù)冷機在保鮮體系中的發(fā)展概況及展望

國內(nèi)真空預(yù)冷技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備制造技術(shù)尚不成熟。相比而言，歐洲國家對于規(guī)模型牧場養(yǎng)殖和農(nóng)場規(guī)模建設(shè)的時間長，對于真空預(yù)冷技術(shù)的研究具有豐富經(jīng)驗。其中，美國、西班牙、澳大利亞等發(fā)達國家在真空預(yù)冷技術(shù)的研究、開發(fā)及應(yīng)用上已具規(guī)模。

二十世紀40年代末，西方國家開始進行真空預(yù)冷技術(shù)的研究。日本從1966年展開對于真空預(yù)冷技術(shù)的研究，并廣泛應(yīng)用于果蔬生產(chǎn)基地。我國從80年代中期開始注意到真空預(yù)冷對于物品保鮮的作用并著手進行真空預(yù)冷技術(shù)和設(shè)備的研究工作。

在歐美、日本等發(fā)達國家，為了獲得高質(zhì)量的速凍產(chǎn)品，把真空預(yù)冷作為果蔬采摘后必須進行的*道工序。在我國，隨著人們生活水平的提高，對于新鮮食品的訴求日漸增強，傳統(tǒng)冷卻的食品無法達到應(yīng)有的保鮮效果。在此情況下，德國弗格森借鑒國內(nèi)外真空預(yù)冷技術(shù)及應(yīng)用經(jīng)驗，設(shè)計制造應(yīng)用廣泛的真空預(yù)冷機。為方便國內(nèi)客戶購買使用，真空預(yù)冷機已在中國弗格森投入生產(chǎn)。

越來越多的專家開始著手于將真空預(yù)冷技術(shù)和其他技術(shù)相結(jié)合的保鮮方法，如花卉果蔬的真空預(yù)冷與氣調(diào)包裝相結(jié)合的保險貯藏，試驗表明配合氣調(diào)包裝可進一步延長保質(zhì)期。

但就真空預(yù)冷技術(shù)的研究而言，還存在些許問題，例如多數(shù)研究都傾向于應(yīng)用，忽視了對真空冷卻機理的基礎(chǔ)研究。對于溫度和壓力準確控制、濕度和物品重量變化規(guī)律、復(fù)壓的準確時間等研究不夠準確和完善。只有待上述問題得到充分研究后，再結(jié)合仿真的模擬實驗，才能進一步優(yōu)化運行管理，設(shè)計出符合冷卻物品的真空預(yù)冷設(shè)備。