國(guó)內(nèi)外真空冷卻的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　建筑環(huán)境與設(shè)備工程</b></p><p>　　國(guó)內(nèi)外真空冷卻的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用</p><p>　　摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的日益提高，人們對(duì)與物質(zhì)生活的要求也愈加提高，果蔬采摘后立即預(yù)冷，可有效降低其呼吸強(qiáng)度、抑制自身養(yǎng)分消耗，大大延長(zhǎng)有效

2、貯存期，對(duì)果蔬保鮮和提高人們的生活水平具有極為重要的意義。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：真空冷卻；研究；應(yīng)用</p><p><b>　　1 真空預(yù)冷的原理</b></p><p>　　在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下。水的沸點(diǎn)是100℃[1] ，蒸發(fā)熱為2256kJ／kg，而當(dāng)壓力下降到610Pa時(shí)，水的沸點(diǎn)是0℃ ， 蒸發(fā)熱為2500kJ／kg。可見(jiàn)，

3、隨著壓力的降低，水的沸點(diǎn)溫度降低，蒸發(fā)單位質(zhì)量的水所消耗的熱量反而增加。真空預(yù)冷就是在真空條件下，使水迅速在真空處理室內(nèi)以較低的溫度蒸發(fā)， 水在蒸發(fā)過(guò)程中要消耗較多的熱量，在沒(méi)有外界熱源的情況下，便會(huì)在真空室內(nèi)產(chǎn)生制冷效果。</p><p><b>　　2 真空預(yù)冷的作用</b></p><p>　　要保持果蔬的鮮度，防止維生素的損失，首先應(yīng)抑制其呼吸，減弱其代謝。根

4、據(jù)經(jīng)驗(yàn)，降低溫度是一種普遍采用的有效方法。果蔬收獲后，如何迅速消除田間熱，使其中心溫度降至接近所需貯藏溫度，是關(guān)鍵的一步。真空預(yù)冷正是實(shí)現(xiàn)這種目的的一種好方法。我國(guó)由于受設(shè)備條件及成本的限制，果蔬及其它食品加工中很少采用真空預(yù)冷工藝， 而在歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家，為獲得高品質(zhì)的果蔬，已把真空預(yù)冷作為果蔬采摘后的第一道工序。與之相比，我國(guó)還有一定的差距。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，人們生活的不斷提高，對(duì)果蔬等食物保鮮品質(zhì)的要求也會(huì)越來(lái)越高， 真空預(yù)冷工藝將

5、被提到議事日程。</p><p>　　3 真空預(yù)冷技術(shù)研究現(xiàn)狀</p><p>　　蔣其斌[2]等人：以六種不同類(lèi)型的固體類(lèi)熟食品在專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行了真空冷卻技術(shù)的應(yīng)用研究。結(jié)果表明，在真空冷卻過(guò)程中，熟食品內(nèi)部孔隙中溶質(zhì)水的蒸發(fā)是一質(zhì)量傳遞過(guò)程，利用質(zhì)量傳遞系數(shù)的預(yù)測(cè)性無(wú)量綱方程算出預(yù)期的質(zhì)量傳遞值，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較其誤差僅為4％，說(shuō)明所提出模型的正確性，從理論上探討了真空冷卻后，產(chǎn)品失

6、水量的評(píng)估和感官質(zhì)量問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)表明，真空冷卻技術(shù)用于食品，特別是肉類(lèi)熟制品的冷卻是一種行之有效的冷卻工藝。該實(shí)驗(yàn)的核心是解決了真空冷卻后產(chǎn)品由于失水、失重造成的不良反應(yīng)。</p><p>　　陳兒同、王艷[3]等人，提出了無(wú)效失水、無(wú)效失水率以及當(dāng)量失水率的概念來(lái)研究食品在真空冷卻中的失水問(wèn)題，從數(shù)量上評(píng)判食品真空冷卻效果及失水程度. 利用食品真空冷卻實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以水作為樣品，采用不同形狀的盛水容器及遮擋物進(jìn)行真空冷

7、卻降溫實(shí)驗(yàn)。 結(jié)果表明，用廣口杯進(jìn)行真空冷卻具有很好的降溫效果，甚至能結(jié)冰，但是失水非常嚴(yán)重；而采用較大空隙的遮擋物或細(xì)長(zhǎng)的容器，不論降溫還是降低無(wú)效失水，同樣能獲得理想的結(jié)果?！?lt;/p><p>　　周冰、陳兒同、王雪芹、徐波[4]，從凝水器入手對(duì)真空冷卻過(guò)程及裝置能耗進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析， 以期探索出真空冷卻的節(jié)能途徑。以水為對(duì)象作了多組實(shí)驗(yàn)， 由大量實(shí)驗(yàn)可知， 在真空冷卻過(guò)程中， 水的溫度并不是很均勻的下降。通常

8、情況下， 在開(kāi)啟真空泵初期真空室內(nèi)氣體、盛水的容器壁面、水表面的溫度首先會(huì)有一個(gè)很小幅度的下降， 然后是水的中部、底部溫度開(kāi)始降低。隨著壓力的不斷降低， 水的飽和溫度 也在降低， 當(dāng)水面的溫度與飽和ts 溫度近似相等時(shí)， 水的中部和底部已經(jīng)有一定的過(guò)熱度出現(xiàn)， 這時(shí)可以觀察到零星的氣泡冒出； 氣泡的產(chǎn)生、長(zhǎng)大以及由水底到水面的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與水發(fā)生熱質(zhì)傳遞， 導(dǎo)致水的溫度降低。由于真空泵的不斷抽取， 過(guò)熱度增大， 當(dāng)過(guò)熱度增大到一定值時(shí)，

9、沸騰狀態(tài)變?yōu)楹藨B(tài)沸騰， 熱流密度增大， 樣品溫降明顯。當(dāng)樣品溫度降低到一定值時(shí)， 由于此時(shí)間段壓力變化極小， 過(guò)熱度變得很小， 這時(shí)氣泡產(chǎn)生和生長(zhǎng)速率明顯放緩， 換熱形式又回到了自然對(duì)流狀態(tài)， 與此相對(duì)應(yīng)的樣品溫降速率變小。沸騰條件下， 大量水由液態(tài)變成氣態(tài)， 凝水器盤(pán)管所要捕集的水蒸氣量隨之大幅增加。加之水蒸氣氣化潛熱較大， 這時(shí)盤(pán)管的熱負(fù)荷</p><p>　　預(yù)冷是蔬菜冷鏈的首要環(huán)節(jié)，對(duì)蔬菜保鮮至關(guān)重要。申

10、江、劉洋、鄒同華、劉峻[5]以大白菜、黃瓜、生菜和香菇四種蔬菜作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，蔬菜不與真空室底部接觸，用鐵絲網(wǎng)罩隔開(kāi)。大白菜、黃瓜、生菜平放于鐵絲網(wǎng)罩上，香菇的體積小個(gè)數(shù)多，因此要均勻的擺放。蔬菜經(jīng)簡(jiǎn)單處理后，放人真空室內(nèi)等待真空預(yù)冷。試驗(yàn)過(guò)程：首先檢查設(shè)備和測(cè)試系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)，啟動(dòng)制冷系統(tǒng)將蒸發(fā)器冷卻至要求的溫度，并啟動(dòng)電源使測(cè)試系統(tǒng)預(yù)熱半小時(shí)以上；其次把熱電偶放置到蔬菜的測(cè)試點(diǎn)，試驗(yàn)中使用四對(duì)熱電偶，布置于蔬菜的中心點(diǎn)、距中心1

11、／3、距中心2／3和表面，罩上試驗(yàn)框架，壓力傳感器放置到真空室固定位置；最后蔬菜堆積排放，關(guān)閉預(yù)冷室門(mén)，開(kāi)啟計(jì)算機(jī)測(cè)試程序，啟動(dòng)抽真空系統(tǒng)的同時(shí)開(kāi)始測(cè)試采集。過(guò)程中從計(jì)算機(jī)屏幕觀察蔬菜各點(diǎn)參數(shù)的變化，預(yù)冷結(jié)束時(shí)停止抽真空并打開(kāi)放氣閥，壓力恢復(fù)至常壓后打開(kāi)預(yù)冷室門(mén)，停止數(shù)據(jù)采集，試驗(yàn)結(jié)束。得到了這幾種蔬菜的真空預(yù)冷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，（1)對(duì)于體面積比較大和多孔結(jié)構(gòu)的蔬菜，如生菜和香菇，冷卻速度非?？?，溫度均勻，非常適合于農(nóng)產(chǎn)品基地大批量的處理。表

12、皮帶有角質(zhì)的蔬菜， 如黃瓜，即使噴淋水分，預(yù)冷效果也不是太好，可以考慮應(yīng)</p><p>　　4 真空預(yù)冷技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　4.1真空預(yù)冷技術(shù)在果蔬的應(yīng)用</p><p>　　現(xiàn)在真空預(yù)冷技術(shù)主要應(yīng)用于果蔬的真空(預(yù))冷卻方面。在對(duì)果蔬真空(預(yù))冷卻時(shí)，將果蔬放入真空處理室內(nèi)，然后用真空泵抽去里面的空氣，當(dāng)壓力下降到一定時(shí)， 果蔬中所含的一部分自由水

13、便蒸發(fā)吸熱汽化為水蒸氣排出，結(jié)果使果蔬本身溫度下降。真空預(yù)冷是迄今最快的一種制冷方式， 它能迅速而均勻地除去采后果蔬和鮮花中的田間熱。</p><p>　　Noble[6]認(rèn)為果蔬的外表面積與其體積之比、果蔬本身組織構(gòu)造的粗密、自由水含量的多少?zèng)Q定了其真空冷卻的效果。也就是說(shuō)，外表面積與體積之比越大，組織構(gòu)造越粗糙，自由水含量越高，就越適合于用真空冷卻。真空冷卻果蔬的研究還表明， 一般大部分水都在外表面蒸發(fā)，但也

14、有可能一部分水(自由水)在細(xì)胞之間蒸發(fā)。重量每損失1％ ，溫度下降5.5～6C。當(dāng)果蔬水分蒸發(fā)掉5％ 以上時(shí)， 它的商品價(jià)值將下降，因此在真空冷卻過(guò)程中必須對(duì)真空度加以控制， 同時(shí)這還可以避免因真空度過(guò)低而引起果蔬的凍傷。為了防止水分的過(guò)多減少，提高冷卻效率，在真空冷卻前可以事先弄濕果蔬表面， 這種工序稱(chēng)為預(yù)濕潤(rùn)(pre-wetting)，也可以采用在抽真空時(shí)加水的方法。國(guó)外研究人員經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后， 認(rèn)為以下果蔬適合真空預(yù)冷：草莓、西瓜、卷

15、心菜、菠蘿、稻谷、蘿卜、黃瓜、蘑菇、萵苣等。</p><p>　　4.2肉類(lèi)食品在真空預(yù)冷中的應(yīng)用</p><p>　　由于肉類(lèi)容易在自然環(huán)境中損壞和腐敗， 尤其是在溫度7～60℃時(shí)， 微生物組織體容易繁殖， 雖然可以通過(guò)煮熟來(lái)破壞病原體微生物，但是為了提高肉的品質(zhì)和保證肉的安全性， 應(yīng)盡快冷卻以通過(guò)這個(gè)危險(xiǎn)區(qū)，減少熟肉被微生物重新感染的機(jī)會(huì)。如愛(ài)爾蘭食品安全咨詢(xún)委員會(huì)規(guī)定大塊熟肉從74℃

16、冷卻到4℃不能超過(guò)2.5h。為了使熟肉能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)冷卻， 真空預(yù)冷被應(yīng)用到熟肉的快速冷卻過(guò)程中。對(duì)于相同質(zhì)量（5～6㎏）的熟肉，溫度從70℃降低到4℃時(shí)，真空預(yù)冷的時(shí)間為1.9h，比強(qiáng)制風(fēng)冷少用9.8h，比自然冷卻的時(shí)間少用12．9h，充分證明了真空預(yù)冷能保證大塊熟肉在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過(guò)危險(xiǎn)區(qū)。</p><p>　　McDonald [7]等人研究了真空預(yù)冷過(guò)程中不同鹽水注射量對(duì)熟肉質(zhì)量的影響， 隨著鹽水注射量

17、的增加而冷卻時(shí)間在逐漸減少； McDonald， Sun 等人研究發(fā)現(xiàn)在真空預(yù)冷過(guò)程中熟牛肉的導(dǎo)熱系數(shù)與產(chǎn)品的含水量和孔隙率有很大的關(guān)系，導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)隨著產(chǎn)品的表觀密度降低而減小。金聽(tīng)祥等人以熟肉為試驗(yàn)材料，對(duì)真空預(yù)冷過(guò)程中熟肉內(nèi)部溫度場(chǎng)、水分蒸發(fā)速率以及含水率變化進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果顯示經(jīng)過(guò)真空冷卻處理的熟肉中心和表面的肌肉組織形態(tài)沒(méi)有發(fā)生大的變化，只是真空冷卻后的肌肉纖維之間形成了更大的孔隙。</p><p>

18、　　4.3花卉在真空預(yù)冷中的應(yīng)用</p><p>　　花卉采收后通過(guò)有效調(diào)節(jié)環(huán)境溫度可延長(zhǎng)其貯存期保持花卉的優(yōu)良品質(zhì)。其中重要措施之一是降溫?；ɑ懿墒蘸笥捎诤粑涌?， 產(chǎn)生大量熱量， 即所謂的田間熱， 這種田間熱必須迅速除去， 否則對(duì)花卉的貯藏及運(yùn)輸極為不利。實(shí)驗(yàn)表明， 花卉采收后如不迅速除去田間熱而在常溫( 20℃) 下放置1 天， 相當(dāng)減少花卉適宜存貯溫度( 如0℃) 的條件下5～7 天的存貯壽命。所以采收的

19、花卉應(yīng)立即進(jìn)行快速降溫處理， 即預(yù)冷。采收后的花卉如果不經(jīng)過(guò)預(yù)冷就直接進(jìn)入貯藏庫(kù)或運(yùn)輸車(chē)， 不僅需要貯藏庫(kù)或運(yùn)輸車(chē)提供很大的冷量， 而且由于貯藏庫(kù)及運(yùn)輸車(chē)都不是為應(yīng)付滿(mǎn)載大量田間熱的花卉而設(shè)計(jì)的， 未經(jīng)預(yù)冷花卉直接進(jìn)入庫(kù)內(nèi)或車(chē)內(nèi)很長(zhǎng)時(shí)間溫度降不下來(lái)， 內(nèi)部與外部溫差又很難平衡。此外，貨溫與庫(kù)溫相差較大， 易在庫(kù)頂凝結(jié)大量水滴， 這些水滴易掉到包裝箱或花卉上， 對(duì)產(chǎn)品十分有害； 如果用塑料袋包裝， 由于溫差原因， 袋子表面會(huì)凝結(jié)水滴， 浸

20、潤(rùn)花卉， 會(huì)引起腐爛?；ɑ苓M(jìn)入貯藏庫(kù)或運(yùn)輸車(chē)之前進(jìn)行預(yù)冷處理， 消除田間熱， 既可避免這些現(xiàn)象， 又使花卉進(jìn)入貯藏庫(kù)或運(yùn)輸車(chē)后只需較小的冷量， 采用一定的保冷防熱措施冷卻效率也高。從生物和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)上</p><p>　　花卉的預(yù)冷保鮮方法比較多，其中最有效的方法是真空預(yù)冷保鮮。真空預(yù)冷保鮮是依據(jù)真空條件下可加快水分蒸發(fā)的特性， 把花卉放置在真空預(yù)冷槽內(nèi)進(jìn)行真空處理， 在真空條件下， 花卉中的部分水分向外蒸騰，其中

21、的潛熱隨水蒸氣釋放體外，從而使花卉迅速降溫， 從而達(dá)到預(yù)冷目的。真空預(yù)冷與其它預(yù)冷方法相比， 有以下幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)。（1）效率高?；ɑ茉诿荛]的真空預(yù)冷槽內(nèi)進(jìn)行真空處理， 降溫時(shí)間很短， 每一次預(yù)冷一般只需20～30 min 就能完成， 工作效率高； 此外花卉采收時(shí)間不受影響， 可隨時(shí)收采， 隨時(shí)進(jìn)行處理。（2）效果好?；ɑ苷婵疹A(yù)冷不受包裝方式影響，冷卻均勻。（3）清潔、衛(wèi)生?；ɑ苁欠旁谡婵疹A(yù)冷槽內(nèi)進(jìn)行真空處理，有效防止了二次污染。（4）有

22、效保證品質(zhì)?；ɑ苷婵疹A(yù)冷時(shí)降低了氣壓，使花卉組織的O2 濃度降低，同時(shí)乙烯釋放及產(chǎn)生的濃度也降低， 可有效地保持花卉的新鮮度和延長(zhǎng)貯存期。也便于花卉的長(zhǎng)途運(yùn)輸。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 鄧東泉，孫恒，肖尤明，徐 烈.真空預(yù)冷技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J]. 上海交通大學(xué)制冷與低溫工程研究所，上海：2000（3）</p

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24、;<p>　　[5] 申江、劉洋、鄒同華、劉峻，幾種蔬菜真空預(yù)冷的對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究[J]. 制冷學(xué)報(bào). 天津商學(xué)院制冷與空調(diào)工程系 天津</p><p>　　[6] Noble.R A review of vacuum cooling of mushrooms[J]．Mushroom Journa1．1985， 149 168～l70</p><p>　　[7] Karl Mc