真空預冷機的原理

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。分子預冷機就是根據這一原理，利用真空泵抽取真空槽內空氣以降低真空箱體內氣壓，使真空槽內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、真空預冷的特點

與普通降溫冷卻不同，預冷是指在短時間內的急速降溫，根據被冷卻物的性質確定預冷時效，通常為數分鐘或數小時。分子預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，從而實現快速降溫的技術。

分子預冷機根據分子預冷的技術設計研發(fā)而成的快速冷卻的設備。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：產品表面自由水汽化帶走自身熱量達到冷卻目的，實現從內到外均勻降溫。

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：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，方便調節(jié)分子預冷機的真空度，并且可遠程操控，便于監(jiān)控設備運行和快速解決設備故障。

8. 高度：配備式數顯溫度、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品，保證機器工作穩(wěn)定壽命長久，操作安全。

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

3、真空預冷裝置的主體部件

分子預冷裝置基本構成：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。內側材質根據冷卻物品性質決定，一般由碳鋼或者不銹鋼制成；外側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，現場連接電源和管道后，通過PLC程序控制系統(tǒng)實現全自動化控制。

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。分子預冷中，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，小型分子預冷裝置制冷機組常選擇水冷、風冷壓縮冷凝家族，大型裝置則常采用并聯(lián)系機組或按系統(tǒng)。

控制系統(tǒng)包括電氣控制和氣動控制。弗格森分子預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。其主要動力設備配有變頻器或軟啟動器，可以預設壓力、溫度、制冷系統(tǒng)開啟點等等參數，使冷卻過程按預定的要求自動運行。同時，可自動維持壓力的控制系統(tǒng)，保證了安全降溫。

4、真空預冷、速冷的應用

與傳統(tǒng)冷卻方式（對流、導熱）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---預冷-----冷藏-----冷藏運輸------貨架

新鮮農產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，這會加速產品老化，出現萎調及黃化等現象，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鍵，而與呼吸為密切相關的就是溫度。溫度升高會加快呼吸作用，而相反低溫可抑制引起產品劣變的生理變化。因此，果蔬在采摘后后必行預冷處理，盡早、盡快地除去田間熱，降低呼吸熱。分子預冷已逐漸成為果蔬采摘后的道工序。

熟食品生產流程：

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過冷卻才能包裝。傳統(tǒng)的冷卻有室內攤涼、強制通風冷卻、冷庫冷卻等。這些冷卻不但冷卻時間長，周轉運輸麻煩，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。

采用分子預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，延長期。

5、真空預冷機在保鮮體系中的發(fā)展概況及展望

國內分子預冷技術應用于設備制造技術尚不成熟。相比而言，歐洲對于規(guī)模型牧場養(yǎng)殖和農場規(guī)模建設的時間長，對于分子預冷技術的研究具有豐富經驗。其中，美國、西班牙、澳大利亞等發(fā)達在分子預冷技術的研究、開發(fā)及應用上已具規(guī)模。

二十世紀40年代末，西方開始進行分子預冷技術的研究。日本從1966年展開對于分子預冷技術的研究，并應用于果蔬生產基地。我國從80年代中期開始注意到分子預冷對于物品保鮮的作用并著手進行分子預冷技術和設備的研究工作。

在歐美、日本等發(fā)達，為了獲得高質量的速凍產品，把分子預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有的保鮮效果。在此情況下，德國弗格森借鑒國內外分子預冷技術及應用經驗，設計制造應用的分子預冷機。為方便國內客戶購買使用，分子預冷機已在中國弗格森投入生產。