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真空预冷原理
发布日期：2012-07-28

1、真空预冷原理：水在大气压下的沸点为100℃，若水处于真空环境中，其沸点将随着压力的降低而下降。当压力降到2334.6pa时，温度为20℃的水就能沸腾。若压力继续降低608.2pa时，水的沸点近似于0℃。真空预冷的基本原理是将果蔬置于真空容器中，并抽真空。当压力达2660~2000pa时，果蔬表面水分开始蒸发，水分蒸发随压力下降而加剧。在蒸发过程中，水所需要的气化热由果蔬来提供，其本身得到了冷却。通常在20min左右就可冷到3℃左右。此时，果蔬失去的水分只占其质量的1%~3%，不影响其鲜度。在减压过程中水分愈容易蒸发的蔬菜，冷却效果愈高。而水分蒸发的速度，取决于体积与表面积之比。与萎体结构、组织密度、蜡质等也有一定关系。水从果蔬体内向表面移动的速度也影响水的蒸发。因此，不同果蔬真空预冷的速度是不同的。蔬菜按真空预冷的速度不同可分为三类： a.类蔬菜冷却到0℃附近时大约需10~20min。几乎都是叶菜类，表面积比大、组织柔软，其结构有利于水分的蒸发。 b.类蔬菜冷却速度较慢，如黄豆。表面积比小，组织坚硬。草莓与菜花也属于此类，在真空冷却需较长时间。 c.类蔬菜包括黄瓜、番茄等，在真空预冷中效果最差。这类蔬菜表面积比小，表皮厚，组织较致密，从而水分节发困难。马铃薯、胡萝卜等蔬菜也不适于真空预冷。 2、真空预冷装置真空预冷装置主要有三大部件，即真空室、捕水器及真空抽气机组。 (1)真空抽气机组真空预冷保鲜适宜的工作压力范围在600~700pa，以果蔬不受冻伤的温度为限。在此工作压力下，真空预冷保鲜适用的真空泵或真空机组有：旋片式真空泵及滑阀式真空泵；罗茨泵-罗茨泵-双级水环泵机组；罗茨泵-旋片式真空泵机组；罗茨泵-滑阀泵机组。油封式机械真空泵不适宜抽除含有大量水蒸气的气体，因水气会溶于机械泵油中，使油乳化，油的性能变坏，影响真空泵的性能。罗茨泵-罗茨泵-双级水环泵机组可抽水气，但抽大量水气，机组相当庞大，亦不适用，故通常均需要配置换热器，用以捕食大量果蔬蒸发水气，使进入泵中的水气尽可能减少。真空机组的气体负荷由四部分组成，即真空室及换热器容积中所含的大气压气体、装置的漏气量、物料所含的气体、以及换热器未能捕集的水蒸气。通常粗略计算只考虑真空室及换热器所含气体，其可以忽略。 (2)换热器换热器用于冷凝物料蒸发出来的水气。本身相当于一个热交换器，其管程走制冷剂工质，壳程走空气及水蒸气。壳体材料为不锈钢，蒸发器为铜管制成。壳体外部有保温层。设计换热器时，需考虑气体通过时有较大的流导；同时又需考虑捕获水蒸气效率。一般设计中，捕集水蒸气效率应在95%以上。换热器中的压力比工作压力低半个到一个数量级，并由此值确定换热器的温度。换热器的耗冷量包括三个部分： ① 换热器中蒸发器材料降温耗冷量Q1； ② 蒸发器结构支撑材料热传导及蒸发器辐射热损失Q2； ③ 物料蒸发出来的水蒸气凝结耗冷量Q3；在确定换热器所耗冷量时，应比较预冷耗冷量Q1 Q2和工作耗冷量Q2 Q3，取两者中较大值。制冷机选用单级压缩机即可，制冷剂选用R22。罗茨水环真空机组由罗茨真空泵和水环真空泵按一定的抽速比例关系组合而成，它具有抽速大、极限真空泵高、消耗功率低等优点，与往复式真空泵、旋片真空泵相比它省油、噪音低、污染小，在保持抽气量不变的情况下，罗茨水环真空机组比往复式真空泵和液环式真空泵节电60-80% 罗茨水环真空机组用了高效节能的2BA水环式真空泵作为前级泵，所以罗茨水环真空机组比罗茨液环真空机组具有效率高、结构紧凑、无泄露(为机械密封标准设计，不同的盘根密封)、耐腐蚀(采用不锈钢叶轮)、防护等级高的优点。罗茨水环真空机组的前级泵的工作液多采用水，也可采用有机溶剂(可用甲醇、乙醇、二甲苯、丙酮等有机溶剂)或其它液体，将前级泵作为闭路循环系统使用，大大减少了对环境的污染，同时大大提高了对有机溶剂的回收。其极限真空度由工作液的饱和蒸汽压决定。

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