真空预冷机、真空冷却的应用、原理及特点

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1、1、真 空 预 冷 、 真 空 冷 却 的 原 理 及 特 点 1002003004005001000200040006000/每次处理大昌速冷设备日 常 生 活 中 ， 在 一 个 大 气 压 （ 101 325 Pa） 下 ， 水 在 100 时 沸腾 。 但 水 的 沸 点 温 度 不 是 一 成 不 变 的 ， 随 着 压 力 的 降 低 （ 或 升 高 ） 而 降 低（ 或 升 高 ） 。 例 如 ， 水 的 沸 点 温 度 在 40 196.6 Pa 时 是 76 ， 4 kPa 时 已降 到 29 ， 到 了 1.6 kPa 时 则 降 到 14 。 沸 点 的 降 低 ， 使

2、水 容 易 汽 化 。 由于 汽 态 水 分 子 比 液 态 水 分 子 具 有 更 高 的 能 量 ， 因 此 水 在 汽 化 时 必 须 吸 收 汽 化潜 热 ， 而 其 汽 化 潜 热 又 是 随 着 沸 点 的 下 降 而 升 高 。 根 据 这 一 原 理 ， 可 以 将 被处 理 物 放 入 能 耐 受 一 定 负 压 的 、 用 适 当 真 空 系 统 抽 气 的 密 闭 真 空 箱 内 ， 随 着真 空 箱 内 真 空 度 不 断 提 高 ， 水 的 沸 点 温 度 不 断 降 低 ， 水 就 变 得 容 易 汽 化 ， 水汽 化 时 只 能 从 被 处 理 物 自 身 吸 收

3、 热 量 ， 被 处 理 物 便 可 得 到 快 速 的 冷 却 。 二 、 真 空 预 冷 的 应 用 由 于 真 空 无 处 不 在 ， 因 此 ， 与 传 统 的 传 热 方 式 （ 对 流 、 传 导 、 辐 射 ）相 比 ， 真 空 冷 却 不 但 快 速 均 匀 ， 而 且 干 净 卫 生 ， 非 常 适 合 熟 食 品 的 冷 却 和 果蔬 预 冷 等 。 让 我 们 先 看 看 熟 食 品 生 产 的 工 艺 流 程 ： 原 料 清 洗 加 工 （ 蒸 煮 烧 烤 等 ） 冷 却 包 装 成 品 毫 无 疑 问 ， 熟 食 品 加 工 好 后 都 必 须 经 过 冷 却 才 能

4、 包 装 ， 传 统 的 冷 却方 法 有 室 内 摊 凉 自 然 冷 却 、 强 制 通 风 冷 却 、 空 调 间 冷 却 、 冷 库 冷 却 等 。 这 些冷 却 方 法 不 但 冷 却 时 间 长 （ 几 个 十 几 个 小 时 ） ， 周 转 慢 ， 占 地 多 ， 而 且 冷却 不 均 匀 ， 表 面 和 中 心 温 差 大 ， 更 重 要 的 是 影 响 食 品 卫 生 安 全 。 再 看 看 果 蔬 冷 链 保 鲜 的 流 程 ： 采 摘 整 理 预 冷 冷 藏 （ 包 括 保 鲜 库 、 气 调 库 、 减 压 库 等 ） 冷 藏运 输 超 市 冷 柜 家 庭 冰 箱 采 收

5、 后 的 果 蔬 ， 依 然 是 有 生 命 的 机 体 。 为 了 维 持 生 命 ， 仍 进 行 着 旺盛 的 呼 吸 和 蒸 发 ， 分 解 和 消 耗 自 身 的 营 养 ， 并 放 出 呼 吸 热 ； 同 时 ， 新 鲜 果 蔬采 摘 后 还 带 来 了 大 量 田 间 热 ， 鲜 度 和 品 质 明 显 下 降 ， 加 速 成 熟 衰 老 。 保 鲜 的 目 的 就 是 延 缓 衰 老 ， 因 此 ， 控 制 呼 吸 就 十 分 必 要 ， 而 与 呼 吸关 系 最 密 切 的 因 素 就 是 温 度 。 温 度 升 高 会 刺 激 呼 吸 。 呼 吸 作 用 既 然 释 放 了

6、能量 ， 自 然 会 引 起 品 温 升 高 。 反 过 来 又 促 进 了 呼 吸 作 用 ， 加 快 了 果 蔬 的 衰 老 。显 然 ， 如 能 降 低 果 蔬 的 品 温 和 环 境 温 度 ， 就 能 有 效 地 控 制 呼 吸 进 而 延 缓 衰 老 。因 此 ， 果 蔬 采 摘 后 必 须 进 行 预 冷 处 理 ， 尽 早 、 尽 快 地 除 去 田 间 热 ， 降 低 呼 吸热 。 就 为 延 长 保 鲜 期 创 造 了 条 件 。 现 在 一 般 采 用 自 然 摊 凉 方 式 冷 却 ， 占 地 大 、 时 间 长 ， 不 但 难 以 达 到快 速 预 冷 的 要 求 ，

7、 也 不 适 合 产 业 化 生 产 。 也 有 的 直 接 放 进 冷 库 冷 却 ， 那 是 既不 合 理 又 不 经 济 ， 并 且 也 做 不 到 快 速 均 匀 地 冷 却 。 采 用 真 空 冷 却 方 式 来 对 熟 食 品 及 果 蔬 进 行 冷 却 或 预 冷 ， 空 气 里 的 细菌 不 可 避 免 地 会 沾 到 食 品 上 去 ， 造 成 食 品 的 “二 次 污 染 ”， 特 别 是 在 60-30 之 间 ， 那 是 细 菌 高 速 繁 殖 区 域 ， 快 速 通 过 这 一 温 度 区 间 ， 就 可 大 大 减 少细 菌 繁 殖 世 代 ,菌 量 容 易 得 到

8、 控 制 ， 从 而 有 利 于 提 高 食 品 的 安 全 性 ， 延 长 保质 期 。 这 对 于 贯 彻 “食 品 安 全 法 ”具 有 重 要 意 义 ， 由 此 可 见 ， 食 品 加 工 行 业用 样 也 需 要 一 种 快 速 冷 却 的 先 进 方 法 和 设 备 。 真 空 冷 却 就 是 可 以 满 足 以 上 要 求 的 比 较 理 想 的 快 速 冷 却 技 术 方 法 。 从 上 个 世 纪 70年 代 开 始 到 现 在 ， 日 本 、 台 湾 及 美 国 等 地 就 陆 陆 续 续有 了 各 类 真 空 冷 却 机 生 产 和 普 及 使 用 ， 其 产 品 分

9、两 类 ， 一 是 使 用 水 喷 射 冷 凝真 空 泵 的 常 温 型 机 组 ， 即 食 品 温 度 从 100C 降 到 常 温 ； 再 一 种 是 以 锅 炉 高压 蒸 汽 为 动 力 高 能 耗 的 蒸 汽 喷 射 冷 凝 真 空 泵 组 配 置 的 中 温 机 组 ， 食 品 温 度 从100C 降 到 10C 左 右 。 近 几 年 在 这 个 领 域 ， 我 国 也 相 继 研 发 出 同 类 技 术 更全 面 的 产 品 ， 全 国 范 围 内 以 江西居 多 ， 如 江 西 省 赣 州 市 大 昌 制 冷 设 备 限 公司 等 。 如 今 国 内 已 开 发 出 多 种 型

10、 号 的 真 空 冷 却 设 备 ， 现 已 被 各 大 知 名 企 业投 入 使 用 。 （ 一 ） 旋 片 真 空 泵 、 捕 水 器 组 合 系 统 和 果 蔬 真 空 预 冷 机 旋 片 泵 是 真 空 技 术 中 最 基 本 的 真 空 获 得 设 备 之 一 。 这 是 一 种 抽 速 大 、体 积 小 、 极 限 真 空 度 高 、 工 作 噪 音 低 的 油 封 式 机 械 真 空 泵 。 在 这 种 真 空 泵 中 ，油 起 着 重 要 的 作 用 ， 它 兼 具 密 封 、 润 滑 及 冷 却 三 种 效 能 。 利 用 旋 片 真 空 泵 完 全 可 以 达 到 果 蔬

11、预 冷 所 需 的 真 空 度 （ 660Pa） ，但 是 如 前 所 述 ， 真 空 冷 却 的 原 理 正 是 利 用 水 份 汽 化 时 吸 热 而 造 成 自 身 降 温 。因 此 ， 在 冷 却 过 程 中 会 产 生 水 汽 ， 如 果 水 汽 直 接 进 入 旋 片 泵 ， 将 引 起 泵 油 的乳 化 ， 不 但 影 响 泵 的 性 能 而 且 会 对 泵 体 本 身 造 成 损 害 。 解 决 的 办 法 是 在 泵 的前 面 增 加 一 套 捕 水 器 ， 利 用 低 温 将 水 汽 凝 结 成 水 而 排 掉 。 为 此 必 须 再 配 置 制冷 系 统 ， 让 除 去

12、了 水 汽 的 空 气 再 经 真 空 泵 排 出 。 果 蔬 真 空 预 冷 机 一 般 都 是 根 据 以 上 原 理 而 设 计 制 成 的 ， 其 基 本 组 成是 真 空 箱 体 、 捕 水 器 、 制 冷 机 组 和 旋 片 式 真 空 泵 。 大 昌 冷 气 设 备 工 程 有 限 公 司 生 产 的 果 蔬 真 空 预 冷 机 ， 将 一 般 果 蔬 从30 左 右 冷 却 到 3 以 下 ， 只 需 30分 钟 。 （ 二 ） 水 力 喷 射 真 空 技 术 和 常 温 型 真 空 速 冷 机熟 食 品 的 冷 却 不 同 于 果 蔬 的 预 冷 ， 起 始 温 度 很 高

13、， 一 般 在 90 以上 ， 冷 却 过 程 中 会 有 大 量 的 水 汽 逸 出 ， 因 此 ， 如 果 还 是 采 用 旋 片 真 空 泵 、 捕水 器 组 合 系 统 ， 势 必 捕 水 器 和 制 冷 机 组 都 要 配 得 很 大 ， 不 但 机 组 庞 大 而 且 能耗 很 高 ， 极 不 经 济 。 而 将 水 力 喷 射 真 空 技 术 应 用 于 熟 食 品 的 快 速 冷 却 ， 可 以取 得 很 好 的 效 果 。 该 项 技 术 集 抽 真 空 、 冷 凝 、 排 水 三 种 功 能 予 一 体 。 它 是 利 用 一 定 压力 的 水 流 ， 通 过 对 称 均

14、布 成 一 定 侧 斜 度 的 喷 咀 高 速 喷 出 ， 聚 合 在 一 个 焦 点 上 ，于 是 在 周 围 形 成 负 压 ， 使 与 之 相 通 的 真 空 箱 内 产 生 真 空 。 另 外 ， 由 于 水 蒸 汽与 喷 射 水 流 直 接 接 触 ， 进 行 热 交 换 ， 绝 大 部 分 的 蒸 汽 凝 结 成 水 ， 通 过 扩 压 管被 排 除 ， 体 积 大 大 缩 小 ， 这 样 又 可 进 一 步 形 成 更 高 的 真 空 。 其 优 点 是 ： （ 1） 抽 速 大 ， 降 温 快 （ 2） 无 油 真 空 系 统 ， 不 怕 水 汽 （ 3） 无 捕 水 器 ，

15、结 构 简 单 ， 价 格 便 宜 （ 4） 运 动 部 件 少 ， 故 障 率 低 赣 州 市 大 昌 冷 气 设 备 工 程 有 限 公 司 利 用 该 项 技 术 制 成 常 温 型 的 真 空速 冷 机 ， 熟 食 品 从 90 以 上 冷 却 至 常 温 一 般 只 需 12分 钟 。 该 项 技 术 也 有 其 缺 点 ： （ 1） 高 速 水 流 冲 击 力 大 ， 一 些 部 件 容 易 腐 蚀 ， 一 般 半 年 左 右 需 要调 换 。 赣 州 市 大 昌 冷 气 设 备 工 程 有 限 公 司 采 用 新 的 材 料 、 新 的 设 计 ， 大 大提 高 了 耐 用 性

16、。 （ 2） 冷 却 温 度 与 工 作 水 温 有 关 ， 因 此 ， 随 季 节 而 变 化 ， 冬 天 可 冷却 到 较 低 的 温 度 、 夏 天 只 能 冷 却 到 较 高 的 温 度 。 因 为 它 的 工 作 介 质 通 常 是 普通 的 自 来 水 ， 其 温 度 随 着 气 温 而 升 降 。 系 统 中 压 力 下 降 时 ， 水 的 沸 点 温 度 也随 之 下 降 ， 当 下 降 到 相 应 水 温 时 ， 作 为 工 作 介 质 的 水 也 会 汽 化 ， 于 是 压 力 就再 也 降 不 下 去 了 ， 这 时 被 冷 却 物 品 的 温 度 也 就 很 难 再 降 低 了 。 如 果 有 温 度 比较 均 衡 的 地 下 水 或 冰 水 可 供 使 用 ， 当 然 也 可 得 到 比 较 低 而 恒 定 的 冷 却 温 度 。 一 般 而 言 ， 使 用 这 种 机 型 ， 冷 却 的 终