專利名稱：果蔬溫度激化處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于果蔬保鮮預處理技術(shù)，更加具體地說，涉及一種利用熱力學逆循環(huán)實現(xiàn)對果蔬進行冷激處理和熱激處理的裝置。
背景技術(shù)：
長期以來，化學保鮮方法一直廣泛應用于果蔬保鮮領(lǐng)域。隨著人們對健康和食品安全的日益重視，具有無毒、無污染、無殘留等優(yōu)點的物理保鮮方法正成為果蔬保鮮領(lǐng)域的熱點。其中，果蔬溫度激化處理(包括冷激處理和熱激處理)因具有保鮮效果優(yōu)良、易于實現(xiàn)、操作簡便等諸多優(yōu)點而日益受到人們的關(guān)注。據(jù)了解，冷激處理主要以冰水混合物為處理介質(zhì)，通過人工按一定比例冰塊和冷水混合實現(xiàn)，操作較為繁瑣。此外，冰水混合物中冰塊所占比重較大，嚴重減少了果蔬存儲裝置的有效使用體積，且所含冰塊容易劃傷果蔬表面，導致微生物入侵引發(fā)腐爛，造成經(jīng)濟損失。熱激處理主要通過電加熱水來實現(xiàn)，耗費大量高品位電能。目前，未見果蔬溫度激化處理專用設備的相關(guān)報道，因此設計一種高效節(jié)能、兼具冷激處理和熱激處理功能的果蔬溫度激化處理系統(tǒng)，成為我國果蔬保鮮領(lǐng)域的迫切需求之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于熱力學逆循環(huán)原理，能夠?qū)崿F(xiàn)冷激處理和熱激處理兩種功能的果蔬溫度激化處理系統(tǒng)，以解決我國果蔬溫度激化處理過程中缺乏節(jié)能高效的專用裝置的問題，促進果蔬溫度激化處理的研究與應用。本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn):果蔬溫度激化處理系統(tǒng)，包括由壓縮機、四通換向閥、換熱器、節(jié)流裝置和第一板式換熱器組成的熱力學逆循環(huán)系統(tǒng)；由第一循環(huán)泵、第一板式換熱器及第二板式換熱器依次連接組成的載流劑系統(tǒng)；由第二板式換熱器、過冷解除器、果蔬存儲裝置、過濾器和第二循環(huán)泵依次連接組成的果蔬處理系統(tǒng)。本發(fā)明技術(shù)方案中，壓縮機吸氣口與排氣口均與四通換向閥連接，四通換向閥其余兩接口分別與換熱器和第一板式換熱器一側(cè)通道相連接，上述兩換熱器另外一端由節(jié)流裝置連接，構(gòu)成熱力學逆循環(huán)系統(tǒng)；載流劑系統(tǒng)分別與逆循環(huán)系統(tǒng)和果蔬處理系統(tǒng)共用的板式換熱器(第一板式換熱器和第二板式換熱器)而連接，兩板式換熱器間設有循環(huán)泵；果蔬處理系統(tǒng)由果蔬存儲裝置、過濾器、第二循環(huán)泵、與載流劑系統(tǒng)共用的第二板式換熱器、過冷解除器通過管道依次連接組成。本發(fā)明的工作原理是:通過四通換向閥的切換實現(xiàn)熱力學逆循環(huán)系統(tǒng)以板式換熱器為蒸發(fā)器或冷凝器，從而冷卻或加熱載冷劑系統(tǒng)中流經(jīng)的載流劑，被冷卻或加熱后的載流劑通過另外一共用板式換熱器將冷量或熱量傳遞給流經(jīng)的水。制冷運行時，將果蔬處理系統(tǒng)內(nèi)的水冷卻至低溫或過冷狀態(tài)，經(jīng)過過冷解除器作用后得到低溫冷水或冰水混合物，進行冷激處理。制熱運行時，將果蔬處理系統(tǒng)內(nèi)的水加熱至所需溫度，進行熱激處理。水管路入口設有過濾器以防止雜質(zhì)進入。本發(fā)明系統(tǒng)的技術(shù)方案整體上為熱力學逆循環(huán)系統(tǒng)通過第一板式換熱器與載流劑系統(tǒng)連接，第一板式換熱器一側(cè)為制冷劑，另一側(cè)為載流劑。載流劑系統(tǒng)通過第二板式換熱器與果蔬處理系統(tǒng)連接，第二板式換熱器一側(cè)為載流劑，另一側(cè)為水。由于采用熱力學逆循環(huán)系統(tǒng)提供冷量和熱量，并通過過冷法制取冰水混合物，所帶來的效果是:(I)通過四通換向閥的轉(zhuǎn)換，可使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)果蔬熱激處理和冷激處理兩個功能，能源利用率高、節(jié)能環(huán)保并有效的減少了設備投入。(2)采用過冷法制取冰水混合物用于果蔬冷激處理，所產(chǎn)生冰晶微小，從而有效避免了常規(guī)方法中冰塊對果蔬表面的劃傷，提高了果蔬品質(zhì)。(3)系統(tǒng)不僅可制取冰水混合物，還可制取不同溫度低溫冷水，克服了常規(guī)冰水混合物冷激溫度為O °c的局限，拓寬了果蔬冷激處理的溫度范圍。


圖1本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及冷激運行模式原理圖。圖2本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及熱激運行模式原理圖。其中I為四通換向閥，2為壓縮機，3為換熱器，4為節(jié)流裝置，5為第一板式換熱器，6為第一循環(huán)泵，7為第二板式換熱器，8為過冷解除器，9為第二循環(huán)泵，10為過濾器，11為果蔬存儲裝置。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步對本發(fā)明的技術(shù)方案進行說明。如附圖1-2所示，本發(fā)明的果蔬溫度激化處理系統(tǒng)，包括由壓縮機2、四通換向閥
1、換熱器3、節(jié)流裝置4和第一板式換熱器5組成的熱力學逆循環(huán)系統(tǒng)；由第一循環(huán)泵6、第一板式換熱器5及第二板式換熱器7依次連接組成的載流劑系統(tǒng)；由第二板式換熱器7、過冷解除器8、果蔬存儲裝置11、過濾器10和第二循環(huán)泵9依次連接組成的果蔬處理系統(tǒng)。其中所述第一板式換熱器5及第二板式換熱器7選用兩進兩出式的換熱器，以便于組成上述三個處理系統(tǒng)；所述過冷解除器8，用于將過冷水制備成冰漿(即冰水混合物(TC)。在熱力學逆循環(huán)系統(tǒng)中，利用第一板式換熱器5的一個進口和一個出口分別與節(jié)流裝置4和四通換向閥I相連，節(jié)流裝置4與換熱器3相連，換熱器3與四通換向閥I相連，壓縮機2的進氣口和排氣口與四通換向閥I相連，這樣以來通過調(diào)整四通換向閥I的狀態(tài)，以實現(xiàn)該系統(tǒng)中制冷劑的不同方向的循環(huán)，所述制冷劑選用本領(lǐng)域普通制冷劑即可。在載流劑系統(tǒng)中，第一板式換熱器5的另一組進口和出口分別與第二板式換熱器7的一組進口和出口相連，構(gòu)成載流劑循環(huán)管路，并在管路中設置第一循環(huán)泵6，所述載流劑選用乙二醇。在果蔬處理系統(tǒng)中，第二板式換熱器7的另一組進口和出口分別與第二循環(huán)泵9、過冷解除器8相連，過冷解除器8與果蔬存儲裝置11相連，以使利用過冷水制備的冰漿流入果蔬存儲裝置11中，所述果蔬存儲裝置11中設置有過濾器10，用于過濾冰晶和冰漿中的成核物質(zhì)，以避免其對第二板式換熱器的影響；所述過濾器10與第二循環(huán)泵9相連，以實現(xiàn)果蔬存儲裝置中融化的冰水循環(huán)的目的；為進一步保證冰晶和冰漿中的成核物質(zhì)的過濾，可選擇在第二循環(huán)泵9和第二板式換熱器7之間的管路中再設置過濾器，用于過濾冰晶和冰漿中的成核物質(zhì)，以避免其對第二板式換熱器的影響；該系統(tǒng)中選擇水作為循環(huán)介質(zhì)。利用上述果蔬溫度激化處理系統(tǒng)，通過四通換向閥轉(zhuǎn)換以兩種模式運行:第一種模式(冷激處理模式):設置四通換向閥1，使壓縮機2排氣口與換熱器3連通，吸氣口與第一板式換熱器5連接，以第一板式換熱器5為蒸發(fā)器冷卻流經(jīng)的載流劑，即從壓縮機排氣口出來的高溫高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)過換熱器換熱后，經(jīng)節(jié)流裝置后進入第一板式換熱器對載流劑進行降溫，經(jīng)過壓縮機進氣口流回。在第一循環(huán)泵6的作用下，冷卻后的載流劑流入第二板式換熱器7。制取冰水混合物為冷激處理介質(zhì)時，果蔬存儲裝置11內(nèi)的水在第二循環(huán)泵9的作用下經(jīng)過濾器10、第二循環(huán)泵9送入第二板式換熱器7冷卻至過冷狀態(tài)，經(jīng)過冷解除器8破壞水的過冷狀態(tài)而產(chǎn)生冰漿流入果蔬存儲裝置11對果蔬進行冷激處理；制取低溫冷水為冷激處理介質(zhì)時，過冷解除器8不動作，果蔬存儲裝置11內(nèi)的水在第二循環(huán)泵9的作用下經(jīng)過濾器10、第二循環(huán)泵9送入第二板式換熱器7冷卻至所需溫度，經(jīng)過冷解除器8流入果蔬存儲裝置11對果蔬進行冷激處理。第二種模式(熱激處理模式):設置四通換向閥I，使壓縮機2排氣口與第一板式換熱器5連通，吸氣口與換熱器3連接，以第一板式換熱器5為冷凝器加熱流經(jīng)載流劑，即從壓縮機排氣口出來的高溫高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)過第一板式換熱器冷凝放熱后，經(jīng)節(jié)流裝置后，再經(jīng)過換熱器進行蒸發(fā)，最后經(jīng)過壓縮機進氣口流回。在第一循環(huán)泵6的作用下，升溫后的載流劑流入第二板式換熱器7。果蔬存儲裝置11內(nèi)的水在第二循環(huán)泵9的作用下經(jīng)過濾器10、第二循環(huán)泵9送入第二板式換熱器7加熱至所需溫度，經(jīng)過冷解除器8流入果蔬存儲裝置11對果蔬進行熱激處理，在此過程中過冷解除器8不動作。在實施過程中，可通過微機系統(tǒng)對果蔬存儲裝置11的溫度實行監(jiān)控，并通過控制壓縮機功率、節(jié)流裝置(控制流量)、第一和第二循環(huán)泵(控制流量)，以實現(xiàn)第一板式換熱器和第二板式換熱器中熱交換的效果，實現(xiàn)對果蔬存儲裝置11溫度的時時控制。以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.果蔬溫度激化處理系統(tǒng)，其特征在于，包括由壓縮機、四通換向閥、換熱器、節(jié)流裝置和第一板式換熱器組成的熱力學逆循環(huán)系統(tǒng)；由第一循環(huán)泵、第一板式換熱器及第二板式換熱器依次連接組成的載流劑系統(tǒng)；由第二板式換熱器、過冷解除器、果蔬存儲裝置、過濾器和第二循環(huán)泵依次連接組成的果蔬處理系統(tǒng)，所述第一板式換熱器及第二板式換熱器選用兩進兩出式的換熱器，所述過冷解除器，用于將過冷水制備成冰漿； 所述壓縮機吸氣口與排氣口均與四通換向閥連接，所述四通換向閥其余兩接口分別與換熱器和第一板式換熱器一側(cè)通道相連接，上述兩換熱器另外一端由節(jié)流裝置連接，構(gòu)成熱力學逆循環(huán)系統(tǒng)；載流劑系統(tǒng)分別與熱力學逆循環(huán)系統(tǒng)和果蔬處理系統(tǒng)共用的第一板式換熱器和第二板式換熱器而連接，所述兩個板式換熱器間設有循環(huán)泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果蔬溫度激化處理系統(tǒng)，其特征在于，在所述熱力學逆循環(huán)系統(tǒng)中，利用第一板式換熱器的一個進口和一個出口分別與節(jié)流裝置和四通換向閥相連，節(jié)流裝置與換熱器相連，換熱器與四通換向閥相連，壓縮機的進氣口和排氣口與四通換向閥相連，這樣以來通過調(diào)整四通換向閥的狀態(tài)，以實現(xiàn)該系統(tǒng)中制冷劑的不同方向的循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果蔬溫度激化處理系統(tǒng)，其特征在于，在所述載流劑系統(tǒng)中，第一板式換熱器的另一組進口和出口分別與第二板式換熱器的一組進口和出口相連，構(gòu)成載流劑循環(huán)管路，并在管路中設置第一循環(huán)泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果蔬溫度激化處理系統(tǒng)，其特征在于，在所述果蔬處理系統(tǒng)中，第二板式換熱器的另一組進口和出口分別與第二循環(huán)泵、過冷解除器相連，過冷解除器與果蔬存儲裝置相連，以使利用過冷水制備的冰漿流入果蔬存儲裝置中，所述果蔬存儲裝置中設置有過濾器，用于過濾冰晶和冰漿中的成核物質(zhì)，以避免其對第二板式換熱器的影響；所述過濾器與第二循環(huán)泵相連，以實現(xiàn)果蔬存儲裝置中融化的冰水循環(huán)的目的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的果蔬溫度激化處理系統(tǒng)，其特征在于，在所述果蔬處理系統(tǒng)中，為進一步保證冰晶和冰漿中的成核物`質(zhì)的過濾，選擇在第二循環(huán)泵和第二板式換熱器之間的管路中再設置過濾器，用于過濾冰晶和冰漿中的成核物質(zhì)，以避免其對第二板式換熱器的影響。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果蔬溫度激化處理系統(tǒng)，其特征在于，在所述熱力學逆循環(huán)系統(tǒng)中，所述制冷劑選用普通制冷劑；在所述載流劑系統(tǒng)中，所述載流劑選用乙二醇；在所述果蔬處理系統(tǒng)中，選擇水作為循環(huán)介質(zhì)。
7.如權(quán)利要求1所述的果蔬溫度激化處理系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，通過四通換向閥轉(zhuǎn)換以下述兩種模式運行: 第一種模式，即冷激處理模式:設置四通換向閥，使壓縮機排氣口與換熱器連通，吸氣口與第一板式換熱器連接，以第一板式換熱器為蒸發(fā)器冷卻流經(jīng)的載流劑，在第一循環(huán)泵的作用下，冷卻后的載流劑流入第二板式換熱器，制取冰水混合物為冷激處理介質(zhì)時，果蔬存儲裝置內(nèi)的水在第二循環(huán)泵的作用下經(jīng)過濾器、第二循環(huán)泵送入第二板式換熱器冷卻至過冷狀態(tài)，經(jīng)過冷解除器破壞水的過冷狀態(tài)而產(chǎn)生冰漿流入果蔬存儲裝置對果蔬進行冷激處理；制取低溫冷水為冷激處理介質(zhì)時，過冷解除器不動作，果蔬存儲裝置內(nèi)的水在第二循環(huán)泵的作用下經(jīng)過濾器、第二循環(huán)泵送入第二板式換熱器冷卻至所需溫度，經(jīng)過冷解除器流入果蔬存儲裝置對果蔬進行冷激處理； 第二種模式，即熱激處理模式:設置四通換向閥，使壓縮機排氣口與第一板式換熱器連通，吸氣口與換熱器連接，以第一板式換熱器為冷凝器加熱流經(jīng)載流劑，在第一循環(huán)泵的作用下，升溫后的載流劑流入第二板式換熱器，果蔬存儲裝置內(nèi)的水在第二循環(huán)泵的作用下經(jīng)過濾器、第二循環(huán)泵送入第二板式換熱器加熱至所需溫度，經(jīng)過冷解除器流入果蔬存儲裝置對果蔬進行熱激處理，在此過程中過冷解除器不動作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的果蔬溫度激化處理系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，在實施過程中，通過微機系統(tǒng)對果蔬存儲裝置的溫度實行監(jiān)控，并通過控制壓縮機功率、節(jié)流裝置、第一和第二循環(huán)泵，以實現(xiàn)第一板式換熱器和第二板式換熱器中熱交換的效果，實現(xiàn)對果蔬存儲裝置溫 度的時時控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了果蔬溫度激化處理系統(tǒng)，包括由壓縮機、四通換向閥、換熱器、節(jié)流裝置和第一板式換熱器組成的熱力學逆循環(huán)系統(tǒng)；由第一循環(huán)泵、第一板式換熱器及第二板式換熱器依次連接組成的載流劑系統(tǒng)；由第二板式換熱器、過冷解除器、果蔬存儲裝置、過濾器和第二循環(huán)泵依次連接組成的果蔬處理系統(tǒng)。本發(fā)明通過四通換向閥的轉(zhuǎn)換，可使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)果蔬熱激處理和冷激處理兩個功能，能源利用率高、節(jié)能環(huán)保并有效的減少了設備投入。
文檔編號A23B7/005GK103168834SQ20131011169
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者楊昭, 陳愛強, 張娜, 趙松松 申請人:天津大學