1 前言

預(yù)冷是一項(xiàng)用于預(yù)處理農(nóng)產(chǎn)品和食品的措施。它將農(nóng)產(chǎn)品和食品在運(yùn)輸，儲(chǔ)藏或加工前冷卻，尤其是那些易腐壞的農(nóng)產(chǎn)品。只要處理及時(shí)以及得當(dāng)，預(yù)冷可以減少農(nóng)產(chǎn)品忽然食品的損害并且可以幫助減少其新鮮度和品質(zhì)的損失。預(yù)冷是產(chǎn)品溫度處理的第一步。比如，農(nóng)產(chǎn)品在采摘和預(yù)冷處理之間，在高溫下的耽擱勢(shì)必會(huì)加速農(nóng)產(chǎn)品的損壞。因此，迅速的冷卻達(dá)到要求的低溫可以抑制致腐微生物的生長(zhǎng)，抑制酶的作用和呼吸作用，而且可以減少農(nóng)產(chǎn)品的酒精發(fā)酵作用。而真空冷卻(Vacuum Cooling) 正是一種理想的制冷技術(shù)，它是目前降溫速度最快的一門制冷技術(shù)，它能使蔬菜、果品和鮮花等農(nóng)產(chǎn)品以及肉類，魚(yú)類，烘焙類，熟食等食品在真空狀態(tài)下快速,均勻冷卻，使產(chǎn)品的質(zhì)量，鮮度和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到保證。因此，該技術(shù)已在眾多食品處理加工領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

發(fā)達(dá)國(guó)家為獲得高品質(zhì)的果蔬,真空預(yù)冷已作為果蔬采摘后的第一道工序,并作為果蔬入市前必須進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)之一。美國(guó)，西歐和日本在真空制冷的應(yīng)用方面已經(jīng)比較成熟和完善，真空冷卻技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

2 真空冷卻機(jī)理

在常壓（760 mmHg），水的沸點(diǎn)是100℃。然而，如果壓力降至4.6mmHg，水的沸點(diǎn)將降至0℃。真空冷卻的基本原理就是利用抽真空降壓的方法，使食品內(nèi)水分在低壓狀態(tài)下蒸發(fā)；在吸收自身熱量的同時(shí)，使食品內(nèi)能減少和品溫下降的一種冷卻方式。真空冷卻過(guò)程是食品中自由水在低壓、低溫工況下由液態(tài)到氣態(tài)的相變過(guò)程。在真空冷卻過(guò)程中，食品中水分蒸汽壓與真空冷卻室壓力之差是食品中水分蒸發(fā)的驅(qū)動(dòng)力。

與其他冷卻方法相比真空冷卻有著眾多的優(yōu)勢(shì)，它是迄今最快的一種冷卻方法，而且冷卻過(guò)程均勻、清潔，不會(huì)受到污染，能使食品的品質(zhì)得到很好的保證。而且因?yàn)樘幚頃r(shí)間短，不會(huì)產(chǎn)生局部干燥、脫水現(xiàn)象。由于預(yù)冷過(guò)程時(shí)間短，相應(yīng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)能耗和費(fèi)用明顯降低，另外還可以減少由于預(yù)冷時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致周圍環(huán)境滲透熱量增加的負(fù)荷。真空冷卻不受包裝限制，用紙箱，塑料等包裝的產(chǎn)品在真空冷卻時(shí)，其冷卻速度與不包裝的產(chǎn)品幾乎無(wú)差別，在生產(chǎn)中極為方便。

真空冷卻受到許多因素的影響，包括冷卻物的選擇，被冷物的初溫，真空度的選擇，真空速率的調(diào)節(jié)及水分損失等。通過(guò)對(duì)不同冷卻物體在真空冷卻中的冷卻效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。可以找出適合進(jìn)行真空冷卻的物體，探尋及改善冷卻效果和提高被冷物體品質(zhì)的方法。并通過(guò)對(duì)設(shè)備的能耗進(jìn)行分析，尋找降低設(shè)備能耗，提高能量利用效率的方法。這對(duì)真空制冷技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用和推廣具有較高的指導(dǎo)和實(shí)用價(jià)值。

3 實(shí)驗(yàn)研究

（1）實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)采用VAC-0.2型真空預(yù)冷試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該裝置主要由真空箱、真空泵機(jī)組、捕水器及測(cè)控系統(tǒng)組成。

（2）數(shù)據(jù)分析與討論

我們將實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)作成曲線圖?？梢詮膱D2，圖3中看到葉類蔬菜冷卻到5℃附近時(shí)需20min。而蘿卜30min后，溫度僅下降至12℃。由此可見(jiàn)，葉菜類由于其表面積比大、組織柔軟，其結(jié)構(gòu)十分有利于水分的蒸發(fā)，其預(yù)冷效果顯著且溫降均勻。而蘿卜這類蔬菜表面積比小、表皮厚、組織較致密，從而水分蒸發(fā)困難。且因其中心水分難以蒸發(fā)疏散導(dǎo)致表面與中心溫差較大。

4 制冷裝置的能量分配

圖4為一真空制冷裝置試驗(yàn)數(shù)據(jù)和各主要設(shè)備能量消耗示圖。

圖4 真空制冷各設(shè)備耗能比例

壓縮機(jī)、真空泵和其他設(shè)備的功率消耗約分別占總能耗的68％、18％和14％。制冷壓縮機(jī)的平均能耗約為裝置總能耗的2／3，故降低壓縮機(jī)能耗是真空裝置節(jié)能的關(guān)鍵所在。較冷物品在真空室中從常溫降到終溫通常需30分鐘左右，而從裝置開(kāi)始運(yùn)行到水分“閃發(fā)”約為總冷卻時(shí)間的1／4—1／3，在這段時(shí)間內(nèi)，壓縮機(jī)負(fù)荷極小，處于空載運(yùn)行狀態(tài)。故“閃發(fā)”前，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)部分或全部卸載可得到明顯的節(jié)能效果。試驗(yàn)資料表明，壓縮機(jī)“閃發(fā)”前卸載75％，真空裝置總耗可降低18％?！伴W發(fā)”后數(shù)分鐘內(nèi)，水分大量汽化，壓縮機(jī)投入全負(fù)荷運(yùn)行，及時(shí)將水汽凝結(jié)成液體，保證裝置必要的真空度。否則冷卻時(shí)間將明顯延長(zhǎng)，反而使總功率消耗增加。數(shù)分鐘后，水分“閃發(fā)”明顯減緩，冷凝負(fù)荷也趨于減小。在“閃發(fā)”后約10分鐘，使壓縮機(jī)卸載25％，裝置總能耗可降低8％左右。

而對(duì)于真空泵，當(dāng)真空槽壓力降到一定值，水分突然閃發(fā)，物品開(kāi)始急劇冷卻時(shí)，使三臺(tái)真空泵中的一臺(tái)停止工作，即減少真空抽吸能力30％，其結(jié)果是：總冷卻時(shí)間、終溫?zé)o明顯變化，而真空泵總功耗減少了30％，整個(gè)系統(tǒng)耗功降低了3％，能量利用系數(shù)提高了14％。真空裝置選用多臺(tái)較小容量的真空泵既可在閃發(fā)前全部投入運(yùn)行，加快抽真空速率，使壓縮機(jī)縮短空載運(yùn)行時(shí)間，節(jié)約壓縮機(jī)總能耗，又便于閃發(fā)后減少投入工作的真空泵臺(tái)數(shù)，降低真空泵總能耗。

5 結(jié)論

（1）真空冷卻保鮮是目前降溫速度最快的一門制冷技術(shù)。它的冷卻時(shí)間僅需20-30min即可。與其他冷卻方法相比有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

（2）由于真空冷卻主要是依靠水分從物體中蒸發(fā)吸收潛熱達(dá)到冷卻物體的效果。水分蒸發(fā)的速度對(duì)冷卻效果有著重要影響。而水分的蒸發(fā)與物料的特性有關(guān)。因此不同的物體的真空冷卻降溫曲線有很大不同。表面積比大、組織柔軟的物體冷卻速度快且效果好。

（3）在真空制冷裝置中，壓縮機(jī)和真空泵是其主要的能耗設(shè)備。因此，壓縮機(jī)和真空泵的節(jié)能是真空制冷裝置節(jié)能的主要部分。選擇或設(shè)計(jì)能量調(diào)節(jié)性能良好的制冷壓縮機(jī)和真空泵，合適地降低二者在各自低負(fù)荷時(shí)的功率消耗，盡快使水分“閃發(fā)”是節(jié)能的重要措施。

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