真空預(yù)冷機(jī)的原理
1、真空冷卻的基本原理
在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100℃，蒸發(fā)熱為2256KJ/kg。當(dāng)壓力改變時(shí)，水的沸點(diǎn)以及蒸發(fā)潛熱也隨之改變。壓力降低時(shí)，水的沸點(diǎn)降低且蒸發(fā)熱增加。例如，當(dāng)壓力下降到610帕時(shí)，水的沸點(diǎn)是0℃，蒸發(fā)熱為2500KJ/kg。沸點(diǎn)降低使得水易于汽化，水在汽化時(shí)必須吸收熱量。分子預(yù)冷機(jī)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(diǎn)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(dá)到冷卻降溫效果。
2、真空預(yù)冷的特點(diǎn)
與普通降溫冷卻不同，預(yù)冷是指在短時(shí)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(shí)效，通常為數(shù)分鐘或數(shù)小時(shí)。分子預(yù)冷處理是運(yùn)用了真空這一特殊環(huán)境，通過(guò)降低水的沸點(diǎn)，使水汽化吸熱，從而實(shí)現(xiàn)快速降溫的技術(shù)。
分子預(yù)冷機(jī)根據(jù)分子預(yù)冷的技術(shù)設(shè)計(jì)研發(fā)而成的快速冷卻的設(shè)備。其主要優(yōu)勢(shì)如下：
1.冷卻速度快：20-30分鐘即可達(dá)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(dá)到冷卻目的，實(shí)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(xì)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(kuò)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(zhǎng)貨架期。
7. 自動(dòng)化程度高：可通過(guò)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)分子預(yù)冷機(jī)的真空度，并且可遠(yuǎn)程操控，便于監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行和快速解決設(shè)備故障。
8. 高度：配備式數(shù)顯溫度、濕度控制器，控制真空度及濕度。
9. 安全穩(wěn)定：電氣部分采用品牌產(chǎn)品，保證機(jī)器工作穩(wěn)定壽命長(zhǎng)久，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
分子預(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(qiáng)度矩形鋼管和槽鋼焊接并噴涂高強(qiáng)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(chǎng)連接電源和管道后，通過(guò)PLC程序控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制。
制冷系統(tǒng)包括匹配的半封閉螺桿壓縮機(jī)或活塞壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器以及氣分、油分、儲(chǔ)液器和制冷管路等。分子預(yù)冷中，用水作為制冷劑。因?yàn)樗恼舭l(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，小型分子預(yù)冷裝置制冷機(jī)組常選擇水冷、風(fēng)冷壓縮冷凝家族，大型裝置則常采用并聯(lián)系機(jī)組或按系統(tǒng)。
控制系統(tǒng)包括電氣控制和氣動(dòng)控制。弗格森分子預(yù)冷機(jī)通過(guò)壓力傳感器來(lái)控制制冷系統(tǒng)和真空系統(tǒng)的壓力。其主要?jiǎng)恿υO(shè)備配有變頻器或軟啟動(dòng)器，可以預(yù)設(shè)壓力、溫度、制冷系統(tǒng)開(kāi)啟點(diǎn)等等參數(shù)，使冷卻過(guò)程按預(yù)定的要求自動(dòng)運(yùn)行。同時(shí)，可自動(dòng)維持壓力的控制系統(tǒng)，保證了安全降溫。
4、真空預(yù)冷、速冷的應(yīng)用
與傳統(tǒng)冷卻方式（對(duì)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。
果蔬以及鮮切花卉冷鏈保鮮流程：
采摘---預(yù)冷-----冷藏-----冷藏運(yùn)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(jìn)行，這會(huì)加速產(chǎn)品老化，出現(xiàn)萎調(diào)及黃化等現(xiàn)象，與此同時(shí)，釋放大量呼吸熱，這也就是常說(shuō)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，而與呼吸為密切相關(guān)的就是溫度。溫度升高會(huì)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。分子預(yù)冷已逐漸成為果蔬采摘后的道工序。
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(guò)冷卻才能包裝。傳統(tǒng)的冷卻有室內(nèi)攤涼、強(qiáng)制通風(fēng)冷卻、冷庫(kù)冷卻等。這些冷卻不但冷卻時(shí)間長(zhǎng)，周轉(zhuǎn)運(yùn)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。
采用分子預(yù)冷對(duì)熟食品進(jìn)行冷卻處理，能避免空氣中的細(xì)菌沾染到食品上，造成食品的“二次污染"，的優(yōu)勢(shì)在于能夠快速通過(guò)細(xì)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(zhǎng)期。
5、真空預(yù)冷機(jī)在保鮮體系中的發(fā)展概況及展望
國(guó)內(nèi)分子預(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，歐洲對(duì)于規(guī)模型牧場(chǎng)養(yǎng)殖和農(nóng)場(chǎng)規(guī)模建設(shè)的時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)于分子預(yù)冷技術(shù)的研究具有豐富經(jīng)驗(yàn)。其中，美國(guó)、西班牙、澳大利亞等發(fā)達(dá)在分子預(yù)冷技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)及應(yīng)用上已具規(guī)模。
二十世紀(jì)40年代末，西方開(kāi)始進(jìn)行分子預(yù)冷技術(shù)的研究。日本從1966年展開(kāi)對(duì)于分子預(yù)冷技術(shù)的研究，并應(yīng)用于果蔬生產(chǎn)基地。我國(guó)從80年代中期開(kāi)始注意到分子預(yù)冷對(duì)于物品保鮮的作用并著手進(jìn)行分子預(yù)冷技術(shù)和設(shè)備的研究工作。
在歐美、日本等發(fā)達(dá)，為了獲得高質(zhì)量的速凍產(chǎn)品，把分子預(yù)冷作為果蔬采摘后必須進(jìn)行的道工序。在我國(guó)，隨著人們生活水平的提高，對(duì)于新鮮食品的訴求日漸增強(qiáng)，傳統(tǒng)冷卻的食品無(wú)法達(dá)到應(yīng)有的保鮮效果。在此情況下，德國(guó)弗格森借鑒國(guó)內(nèi)外分子預(yù)冷技術(shù)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)制造應(yīng)用的分子預(yù)冷機(jī)。為方便國(guó)內(nèi)客戶購(gòu)買(mǎi)使用，分子預(yù)冷機(jī)已在中國(guó)弗格森投入生產(chǎn)。
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