CN101843276A - 节能型多功能果蔬贮前冷热预处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型多功能果蔬贮前冷热预处理装置，将水温处理室与果蔬预处理室连在一起构成整体水箱，两室之间装有带连通孔的隔板并附加过滤网。果蔬筐置于预处理室内，螺旋管式换热器置于水温处理室，循环冷水或热水通过水泵以并联方式从下部进入果蔬预处理室。回水经滤网、隔板与螺旋管式换热器再次换热后返回水泵。本发明将果蔬预冷、冷激及热激处理集中于一体，在完成果蔬处理的同时，节省了运行能耗；以水作为处理介质与空气相比，除换热效率高外，同时能够抑制果蔬预处理过程中的干耗，而且对果蔬具有清洗效果。控制系统能够根据工况变化及时调整系统运行参数，避免了由于水温过低导致的果蔬冷害、及水温过高导致的果蔬热损伤的发生。

Description

节能型多功能果蔬贮前冷热预处理装置

技术领域

本发明属于果蔬冷藏及保鲜技术，具体涉及一种果蔬或生鲜物品贮藏前预处理装置。

背景技术

目前，随着对健康和环境问题的关注，人们对果蔬品质的要求也越来越高。由于化学保鲜残留的药剂对果蔬造成一定的污染，因此该保鲜方法受到了较大程度的限制。相比而言，物理保鲜以无污染和无毒的特点越来越为人们所接受。果蔬的物理保鲜通常在贮藏前需要进行一定方式的预处理，主要包括：果蔬的预冷、冷激、以及热激处理等。

果蔬预冷是指在果蔬贮运之前迅速将其温度降低到规定的温度，其目的是迅速消除果蔬采摘后的田间热，降低果蔬的呼吸速率，降低其萎蔫、黄化等现象。预冷方法包括：冷风预冷、真空预冷和冷水预冷。果蔬冷激是20世纪70年代末提出的一种贮前预处理方法，采用0℃的冰水混合物处理果蔬，目的在于延缓果蔬的成熟，延长贮藏期。果蔬热激是将采后的果蔬在35～52℃的温度环境下进行加温处理，其主要目的是控制果蔬病虫害、推迟果蔬软化、调节果蔬生理生化。果蔬热激按种类不同可分为，热空气法、热蒸汽法、热水浸泡法等，其中热水浸泡法的应用最为普遍。

近年来我国果蔬产量处于世界前列，当然其损失量也处于前列。据联合国粮农组织(FAO)统计数据显示，发达国家果蔬采后损失率约为5％，而我国的果蔬采后损失高达20％左右，其主要原因是我国冷链产业及果蔬保鲜技术尚不完善，尤其在果蔬贮前预处理的技术方面差距较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种具预冷、冷激和热激处理一体的多功能型果蔬贮前预处理装置，对改善果蔬贮藏品质具有明显效果。

以下参照附图对本发明的技术原理和装置结构进行说明。节能型多功能果蔬贮前冷热预处理装置具有：水温处理室、果蔬预处理室、循环水泵、电加热器、换热器、折流板、热泵机组、过滤网、果蔬筐、变频压缩机、四通换向阀、轴流风机、节流阀以及可编程控制器等。如图1、2所示，其具体组成结构为：水温处理室与果蔬预处理室连在一起构成一个整体水箱，水温处理室与果蔬预处理室之间装有隔板，隔板上开有连通孔，果蔬预处理室与隔板接触的一侧装有过滤网。用来放置果蔬的果蔬筐置于果蔬预处理室的空间内。为了能够制冷或制热，本装置采用了热泵机组。用热泵机组中的螺旋管式换热器与水温处理室中的循环水进行换热，制出的冷水或热水通过循环水泵以及果蔬预处理室进水口以并联供水方式从下部进入果蔬预处理室；果蔬预处理室中的回水经过滤网、隔板返回水温处理室。循环回水与水温处理室中的螺旋管式换热器再次换热，经水温处理室出水口返回循环水泵(如图3、4)。为了使冷水或热水更好的与果蔬换热，在果蔬预处理室内设有折流板。为防止循环水溢出，在果蔬预处理室立面顶部位置处开有溢流口，为了便于清理水温处理室和果蔬预处理室，在这两个工作室的底面开有排污泄水口。水温处理室与果蔬预处理室的四周装有保温层。为了方便调节水温，除了利用热泵机组制热外，在水温处理室内还单独设有辅助电加热器。热泵机组中的螺旋管式换热器置于水温处理室中，机组中的变频压缩机、四通换向阀、轴流风机、翅片管式换热器、节流阀以及循环水泵等置于水温处理室箱体外部。热泵机组的制冷或制热通过四通换向阀来转换，制冷循环如图5所示；制热循环如图6所示。为了使装置的运行达到方便操作和节能(优化运行)的目的，果蔬贮前冷热预处理装置的工况的运行由可编程控制器集中控制(如图7)，控制的工况包括：温度、流量、冷热负荷、制冷制热的转换等。

本发明的优点和积极效果是：

本发明将果蔬预冷、冷激处理及热激处理集中于一体，在完成果蔬处理的同时，节省了运行能耗；可根据果蔬的种类，方便选择预处理方法及最佳的水温及时间。由于本发明装置以水作为预处理的循环介质，与空气作为循环介质相比，除了具有换热效率高的特点外，同时能够抑制果蔬预处理过程中的干耗，而且循环水对果蔬具有清洗效果。本发明采用了压缩机变频技术，控制系统能够根据水温的变化及时调整系统制冷剂的循环流量，避免了循环水在升降温达到设定温度后的较大过冲，有效避免了预处理过程中由于水温过低导致的果蔬冷害、及水温过高导致的果蔬热损伤的发生。

附图说明

图1为本发明装置的立体结构及原理图

图2为图1的俯视图。

图3为图1的主视图

图4为本发明装置的水路循环及水流组织示意图。

图5为本发明中热泵机组制冷运行时的工作原理图。

图6为本发明中热泵机组制热运行时的工作原理图。

图7为本发明中可编程控制器控制逻辑结构简图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。节能型多功能果蔬贮前冷热预处理装置具体组成结构为：水温处理室1与果蔬预处理室2连在一起构成一个整体水箱。水温处理室1与果蔬预处理室2之间装有隔板3，隔板上开有连通孔，果蔬预处理室2与隔板3接触的一侧装有过滤网4。果蔬筐5置于果蔬预处理室2的空间内。热泵机组中的螺旋管式换热器6置于水温处理室中，由螺旋管式换热器6制出的冷水或热水，通过循环水泵7以及果蔬预处理室进水口8以并联供水方式从下部进入果蔬预处理室2。果蔬预处理室中的回水经过滤网4、隔板3进入水温处理室1，回水与螺旋管式换热器6再次换热后经水温处理室出水口9返回循环水泵7。果蔬预处理室2内设有折流板10，果蔬预处理室立面顶部位置处开有溢流口11，水温处理室1和果蔬预处理室2的底面开有排污泄水口12。水温处理室1与果蔬预处理室2的四周装有保温层13，在水温处理室1内设有单独的辅助电加热器14。热泵机组中的变频压缩机15、四通换向阀16、轴流风机17、翅片管式换热器18、节流阀19以及循环水泵7置于水温处理室1箱体外部。果蔬贮前冷热预处理装置的工况的运行由可编程控制器20集中控制，所述的工况包括：温度、流量、冷热负荷、制冷制热的转换。

由水温处理室和果蔬预处理室构成的水箱安装在支架上，热泵机组的外部设备也组装在该支架上。水箱整体由镀锌铁皮焊制，周围装设保温层。为防止果蔬预处理过程中的杂物堵塞循环水泵，在果蔬预处理水箱与隔板连接的一侧安装过滤网。辅助电加热器的位置低于螺旋管式换热器。对于本实施例，节流阀选用了电子膨胀阀。为降低循环水在循环过程中的能量损耗，管路的外部包裹保温层。可编程控制器(PLC)用以采集循环水的温度信号，并实现对包括变频压缩机、四通换向阀、轴流风机、循环水泵及辅助电加热器在内的各设备的控制。用于采集循环水温度的传感器采用PT100热电阻式温度传感器。

(1)预冷处理

根据果蔬不同种类，设定最佳的预冷温度(范围一般在3～5℃)。向果蔬预处理水箱注入自来水，并依次开启循环水泵及热泵机组进行制冷。制冷循环如图5所示的工况运行：制冷剂气体经变频压缩机压缩后，经由四通换向阀进入翅片管式换热器冷却后液化，液化后的高压制冷剂液体经节流阀降压进入螺旋管式换热器，通过吸收螺旋管外循环水的热量，低压制冷剂液体迅速气化并返回变频压缩机，进入下一次循环。待循环水温度降低至果蔬预冷处理的设定温度时，将盛满果蔬的果蔬筐放入果蔬预处理室，果蔬在与循环水的换热的同时，除了将田间热冷却外，也将泥土洗掉(不断开启排污口)。根据果蔬种类确定其最佳的最冷时间。预冷时间达到后，取出果蔬筐，进行下一批次果蔬的预冷处理。

(2)冷激处理

对果蔬进行冷激处理时，设定循环水温度为0℃，向果蔬预处理水箱内注入自来水，并依次开启循环水泵及热泵机组。制冷循环如图5所示的工况运行。待循环水温度降低至0℃时，将盛满果蔬的果蔬筐放入果蔬预处理室内进行果蔬的冷激处理。冷激处理过程中，热泵机组制冷单元不断的向循环水补入冷量，以维持循环水0℃的恒温水平。冷激时间达到后，取出果蔬筐，进行下一批次果蔬的冷激处理。

(3)热激处理

果蔬的热激处理根据种类不同，设定适宜于该类果蔬的最佳的热激处理温度(范围一般为35～52℃)。向果蔬预处理水箱内注入自来水，并依次开启循环水泵、热泵机组以及辅助电加热器。此时，热泵制热循环如图6所示的工况运行：变频压缩机排出的高温高压制冷剂气体，经由四通换向阀进入螺旋管式换热器内释放冷凝潜热，液化后的制冷剂经节流阀节流后进入翅片管式换热器，吸收环境热量后气化并返回至变频压缩机。此运行模式下，翅片管式换热器作为制冷系统的蒸发器，螺旋管式换热器作为制冷系统的冷凝器。循环水在螺旋管式换热器释放的冷凝热及辅助电加热器放热的共同作用下被加热。待循环水温度上升至果蔬热激处理的设定温度时，关闭辅助电加热器，并将盛满果蔬的果蔬筐放入果蔬预处理室内进行热激处理，根据设定的最佳热激处理时间，取出果蔬筐，进行下一批次果蔬的热激处理。

上述果蔬冷热预处理过程中，热泵机组根据PID(比例微分积分)算法控制变频压缩机的输出频率，实现对热泵机组的能量调节，用以及时调整果蔬预冷或冷热激过程中螺旋管式换热器处的制冷或制热量，维持预处理过程中循环水温度的稳定。

Claims (5)

1.节能型多功能果蔬贮前冷热预处理装置，具有循环水泵、电加热器、换热器、折流板、热泵机组、过滤网、果蔬筐、变频压缩机、四通换向阀、轴流风机、节流阀以及可编程控制器，其特征在于水温处理室(1)与果蔬预处理室(2)连在一起构成一个整体水箱，水温处理室(1)与果蔬预处理室(2)之间装有隔板(3)，隔板上开有连通孔，果蔬预处理室(2)与隔板(3)接触的一侧装有过滤网(4)，果蔬筐(5)置于果蔬预处理室(2)的空间内，热泵机组中的螺旋管式换热器(6)置于水温处理室中，由螺旋管式换热器(6)制出的冷水或热水，通过循环水泵(7)以及果蔬预处理室进水口(8)以并联供水方式从下部进入果蔬预处理室(2)，果蔬预处理室中的回水经过滤网(4)、隔板(3)进入水温处理室(1)，回水与螺旋管式换热器(6)再次换热后经水温处理室出水口(9)返回循环水泵(7)。

2.按照权利要求1所述的节能型多功能果蔬贮前冷热预处理装置，其特征在于所述果蔬预处理室(2)内设有折流板(10)，果蔬预处理室立面顶部位置处开有溢流口(11)，所述水温处理室(1)和果蔬预处理室(2)的底面开有排污泄水口(12)。

3.根据权利要求1所述的节能型多功能果蔬贮前冷热预处理装置，其特征在于所述水温处理室(1)与果蔬预处理室(2)的四周装有保温层(13)，在所述水温处理室(1)内设有单独的辅助电加热器(14)。

4.根据权利要求1所述的节能型多功能果蔬贮前冷热预处理装置，其特征在于所述热泵机组中的变频压缩机(15)、四通换向阀(16)、轴流风机(17)、翅片管式换热器(18)、节流阀(19)以及循环水泵(7)置于水温处理室(1)箱体外部。

5.根据权利要求1所述的节能型多功能果蔬贮前冷热预处理装置，其特征在于果蔬贮前冷热预处理装置的工况的运行由可编程控制器(20)集中控制，所述的工况包括：温度、流量、冷热负荷、制冷制热的转换。

Images