CN105145797A - 一种高湿变风量压差预冷的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能、果蔬失重率低、预冷效果好、能够提高果蔬预冷品质的高湿变风量压差预冷的方法及装置，将制冷系统和压差通风系统合二为一，大大缩小了维护结构隔热厢体内设备占据的空间。同时，预冷过程中，随着调控冷风风机的风量与隔热结构厢体内的热负荷处于动态匹配隔热结构厢体内温度的变化以及待预冷果蔬的温度的变化。内置的用于测量隔热结构厢体内部的温度和湿度的温度传感器、湿度传感器以及用于探测待预冷果蔬内部温度的针式温度传感器，能够达到准确测量准确预冷，使待预冷果蔬的预冷效果达到最佳。

Description

一种高湿变风量压差预冷的方法及装置

技术领域

本发明属于果蔬冷链物流领域，具体涉及一种高湿变风量压差预冷的方法及装置。

背景技术

预冷是利用低温处理方法，将采摘后的果蔬迅速降温至工艺要求温度的操作过程。果蔬预冷不仅有利于减少果蔬贮运过程中的质与量的损失，而且可实现冷藏装置的节能运行。压差预冷是利用包装箱一侧的轴流风机使包装箱两侧形成一定的压力差，让冷风强制通过包装箱，并与内部果蔬进行热交换的冷却方式。压差预冷能实现快速、均匀预冷，减少果蔬水分蒸发，是保持新鲜果蔬品质最有效的方法。

现有的果蔬高湿压差预冷主要由冷库来完成，冷库由库体、置于保温库房内的分体式压差预冷设备、高湿压差预冷装置等组成，通过高湿压差预冷装置上的喷雾加湿器产生的水雾与分体式压差预冷设备产生的低温空气混合形成高湿低温空气，使预冷库内的相对湿度大大提高，从而解决了常规果蔬预冷过程中被冷却果蔬干耗失水严重的问题。但这种果蔬高湿压差预冷库中的压差通风装置中风机的转速是恒定的，在预冷后期，容易导致果蔬表面失水，不利于保证果蔬的品质。

参考文献1，中国专利，201210532409.9公开了一种水果压差预冷方法和装置，该装置包括进风通道、雾化装置、冰水系统、水位水温测控系统、雾化冰水与空气混合通道、水果预冷箱、压差风机、出风通道和主测控系统。本发明在传统压差预冷方法基础上，引入雾化冷水环节，增大了冷却空气比热，增强了预冷效果，缩短了预冷时间，提高了水果品质。

一种水果压差预冷方法，是先雾化低温水得到雾化冰水，然后使低温的雾化冰水与空气混合，作用于水果表面以使水果温度快速降低。水果采摘后放置在水果预冷箱中；雾化装置将冰水系统中的低温水雾化，与进风通道中的空气混合后，进入雾化冰水与空气混合通道，压差风机为上述通道提供压力差，使混合气体通过水果预冷箱，与水果进行热交换，然后混合气体经压差风机由出风通道排出。

该装置中增设了雾化冷水装置，预防水果在压差预冷过程中产生失水。但是，在进行具体地压差预冷操作时，仍然只是简单地将物品放入冷库，开启设备待其预冷，实际上只是粗放型的预冷，并未对各种类型的食材进行细分化的区别考虑，而且也未对能源利用率和预冷效果进行调控，预冷效果未达到最佳。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种节能、果蔬失重率低、预冷效果好、能够提高果蔬预冷品质的高湿变风量压差预冷的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种高湿变风量压差预冷装置。

为了达到上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种果蔬高湿变风量压差预冷装置，包括：隔热结构厢体以及维护结构厢体，所述隔热保温厢体与所述维护结构厢体并列设置，二者之间通过隔热保温板隔开；

所述隔热结构厢体是封闭厢体，其内部靠近所述维护结构厢体的一侧设有制冷系统的分体式压差预冷设备，所述分体式压差预冷设备内部设有制冷系统的冷风风机和蒸发器，朝向所述隔热结构厢体内部空间的侧壁上设有冷风风口，所述待预冷果蔬包装箱的标准托盘放置在所述冷风风口两侧；所述维护结构厢体内设有冷媒压缩机和冷凝器。

进一步地，所述隔热结构厢体内设有用于测定该隔热结构厢体内温度和湿度的温度传感器、湿度传感器以及用于探测待预冷果蔬内部温度的针式温度传感器。

进一步地，所述隔热结构厢体上设有量子超导材料制成的传热部件，所述传热部件环绕设在所述隔热结构厢体的内壁上。

进一步地，还包括加湿系统，所述维护结构厢体内设有加湿系统的水箱和水泵，在所述分体式压差预冷设备上设有加湿系统的加湿口，所述加湿口与所述冷风风口设在同一侧壁上，所述水泵通过管路与所述加湿口连通。

进一步地，所述加湿口内设有加湿喷嘴和轴流风机，所述加湿喷嘴为超声波加湿喷嘴，所述轴流风机为变频轴流风机。

进一步地，所述隔热结构厢体与维护结构厢体设在同一个底座上，所述底座上设有滑动机构。

本发明提供的果蔬高湿变风量压差预冷装置，与目前已有的压差预冷装置相比，将制冷系统和压差通风系统合二为一，大大缩小了维护结构隔热厢体内设备占据的空间，同时，将分体式压差预冷设备设在隔热结构厢体内，待预冷的果蔬也被封闭在隔热结构厢体内，整个封闭空间，减少了冷能的损耗，提高了冷能的利用率，预冷效率高，效果好。同时，内置的温度传感器、湿度传感器以及用于探测待预冷果蔬内部温度的针式温度传感器，能够准确测量隔热结构厢体内部的温度和湿度以及果蔬本体的温度，能够达到准确预冷，使待预冷果蔬的预冷状态达到最佳。

在不带孔的包装箱预冷时，冷风通过包装箱之间的间隙在冷风道和回风道之间循环，而且需要首先与包装箱之间产生热交换，之后再包装箱与其内的果蔬进行热交换，对果蔬进行预冷。而带孔的包装箱能够促使冷风直接接触果蔬，提高预冷效率。

研究发现，果蔬的摆放方向也是影响预冷效果的重要因素之一，而根据本发明提供的摆放果蔬的方法，相比以往无规律的摆放方式，能够极大提高果蔬的预冷效果。加盖苫布能够进一步提高果蔬两边冷风道和回风道之间的压差，提高预冷效果。

本发明还提供了果蔬高湿变风量压差预冷方法，包括以下步骤：

a.将待预冷的果蔬置于带孔的包装箱内，等待预冷；

b.启动制冷系统，预冷隔热结构厢体降温至设定温度时，将内置有待预冷果蔬的包装箱放置在标准托盘上，并在待预冷果蔬内插入针式温度传感器开始对待预冷果蔬进行预冷；

c.预冷过程中，随着隔热结构厢体内温度的变化以及待预冷果蔬的温度的变化，调控冷风风机的风量与隔热结构厢体内的热负荷处于动态匹配；

d.被预冷果蔬的内部温度达到预设温度时，结束预冷，将预冷后的果蔬包装箱移出隔热结构厢体，并记录该批次预冷果蔬的数量和出货温度。

进一步地，步骤b中，将内置有待预冷果蔬的包装箱放置在标准托盘上时，长条形果蔬的包装箱，摆放的方向以果蔬的长度方向和冷风风向一致的标准摆放。

进一步地，还包括卷帘机构，将码放有待预冷果蔬的包装箱放置在标准托盘上之后，将所述卷帘机构中的苫布拉伸覆盖在所述堆垛包装箱表面，同时苫布周围紧贴堆垛端面下垂。

进一步地，步骤c中，随着隔热结构厢体内温度以及待预冷果蔬的温度的变化，调控所述冷风风机的风量，具体包括：

所述冷风风机为变频冷风风机，预冷开始后，调控变频冷风风机的转速为最大值；随着隔热结构厢体内部温度的变化，变频冷风风机内的变频控制器线性调节变频冷风风机的转数逐渐减小，待预冷果蔬的温度达到预设温度时，停止预冷。

本发明提供的果蔬高湿变风量压差预冷方法，启动制冷系统，预冷隔热结构厢体降温至设定温度时再将果蔬包装箱放入进行预冷，这样能够提高预冷速度，不需要降温的过渡阶段。待预冷果蔬的包装箱放置在标准托盘上，标准托盘位于冷风风口的两侧，并在待预冷果蔬内插入针式温度传感器，在隔热结构厢体内设置用于测量其内部温度和湿度的温度传感器和湿度传感器，从分体式压差预冷设备吹出的冷风在包装箱的一侧形成高压并强行穿过待预冷果蔬包装箱，与包装箱内部的待预冷果蔬进行热交换，待预冷果蔬被冷却。在不断预冷的过程中，在正常预冷情况下，内部的温度和湿度呈下降趋势，此时根据测得的温度参数，降低冷风风机的风量或提高冷风风机的风量，调控冷风风机的风量与隔热结构厢体内的热负荷处于动态匹配，使隔热结构厢体内的温度更加均匀，具有非常显著的节能效果。在该过程中，不仅预冷速度快，效果好，而且加湿系统能够减少果蔬的水分蒸发，保持果蔬的品质新鲜。

附图说明

图1为本发明提供的内置有堆垛包装箱的果蔬高湿变风量压差预冷装置剖面图；

图2为本发明提供的内置有堆垛包装箱的果蔬高湿变风量压差预冷装置俯视图；

图3为不同方向摆放的韭菜的预冷温度随时间变化的曲线图；

1.隔热结构厢体，2.维护结构厢体，3.包装箱，4.标准托盘，5.变频式压缩机，6.变频式冷凝器，6-1.变频式冷凝器风机，7.节流阀，8.分体式压差预冷设备，8-1.换热器，8-2.接水盘，8-3.变频式轴流风机，8-4.卷帘机构，9.水箱，10.柱塞泵，11.超声波加湿喷嘴，12.苫布，13.冷风风机。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的实时方式进行说明。

图1为本发明提供的内置有堆垛包装箱的果蔬高湿变风量压差预冷装置剖面图，图2为本发明提供的内置有堆垛包装箱的果蔬高湿变风量压差预冷装置俯视图。

如图1和图2所示，一种果蔬高湿变风量压差预冷装置，由维护结构厢体2和隔热结构厢体1组成，其中隔热结构厢体1起隔热保温的作用，维护结构厢体2作为加湿设备和制冷设备的安装维护框架，维护结构厢体2和隔热结构厢体1并列设置，二者之间用隔热保温板隔开。

变频式压缩机5、变频式冷凝器6、分体式压差预冷设备8、节流阀7组成该装置中的制冷系统。其中的变频式压缩机5和变频式冷凝器6以及提高变频式冷凝器6的冷凝速率的变频式冷凝风机6-1均设置在围护结构厢体2内，分体式压差预冷设备8和节流阀7设在隔热结构厢体1内。

水箱9、柱塞泵10、超声波加湿喷嘴11、变频轴流风机8-3和接水盘8-2组成该装置的加湿系统。其中的柱塞泵10和水箱9置于维护结构厢体2内，柱塞泵10和水箱9置于维护结构厢体2中，易于补水，便于柱塞泵10的维护保养，便于水箱9水位的观测，喷射的是环境温度水雾。超声波加湿喷嘴11和接水盘8-2置于隔热结构厢体1内，超声波加湿喷嘴11置于变频式轴流风机8-3的送风口，有利于湿度均匀，同时能够保证喷出水雾的方向与送风方向一致，喷出的水雾与冷风混合形成高湿冷空气。

为了提高隔热结构厢体1内的热量传递速率，可以在其内壁上设置量子超导材料制成的传热部件，所述传热部件环绕设在所述隔热结构厢体1的内壁上，能在最短时间内进行热量传送，使隔热结构厢体1内部的热传递达到平衡。该量子超导材料的传热效率≥100％，其当量传热系数是银的30000倍。

由于该压差预冷装置由两个封闭的厢体构成，完全可以使其移动使用，因此，可以使二者共用同一底座，该底座上设有滑动机构，比如滑轮，在使用时便于挪动。

同时，为了便于远程监控，可以设置一个远程控制终端，该远程控制终端上设有终端显示器，用于显示隔热结构厢体内的压差预冷画面、隔热结构厢体内部的温度和湿度以及果蔬内部的温度。该远程控制终端与所述隔热结构厢体内的温度传感器、湿度传感器以及插入果蔬内部的针式温度传感器分别连接，实时接收显示隔热结构厢体内的温度和湿度以及果蔬内部的温度，同时，远程控制终端通过既定程序和无线信号遥控调节冷风风机13的转速以及加湿喷嘴的加湿速率。

同时，为了便于监控每个果蔬高湿变风量压差预冷装置的当前位置和当前状况，以对其进行实时监控和紧急处理，可以在压差预冷装置上安装北斗导航定位装置或者GPS定位装置，该北斗导航定位装置能够实时接收显示所述压差预冷装置的所在位置信息和时间信息，同时能够将该信息传送给远程控制终端并在远程控制终端的终端显示屏上显示，使得远程控制终端的工作人员能够及时了解每个压差预冷装置的位置信息和时间信息。同时，当使用GPS定位装置时，该定位装置能够实时显示所在压差预冷装置的所在位置信息。为了便于远程监控，优选使用北斗导航定位装置。

进行压差预冷前，将内置有待预冷果蔬的包装箱3堆码到标准托盘4上，启动制冷系统，预冷隔热结构厢体1降温至设定温度时，将码放有待预冷果蔬的包装箱3放置在排列在冷风风口两侧的标准托盘4上，在果蔬内插入针式温度传感器，在隔热结构厢体1内设置用于测量其内部温度和湿度的温度传感器和湿度传感器，从冷风风机13的冷风风口来的冷风穿过所述待预冷果蔬包装箱并通过包装箱表面的孔与包装箱3内的果蔬接触对其降温冷却。

在向标准托盘4上摆放码放有待预冷果蔬的包装箱3时，摆放时以果蔬形状为准：圆形果蔬的包装箱3，摆放的方向为平行排列或者交叉排列；长条形果蔬的包装箱3，摆放的方向以果蔬的长度方向和冷风风向一致的标准摆放。

在不断预冷的过程中，在正常预冷情况下，隔热结构厢体1内的温度呈下降趋势，此时根据温度传感器测得的参数，降低冷风风机13的风量或提高冷风温度，调控冷风风机13的风量与隔热结构厢体1内的热负荷处于动态匹配。

随着隔热结构厢体1内温度以及待预冷果蔬的温度的降低，逐渐降低冷风风机13的风量时，优选冷风风机13为变频冷风风机13，预冷开始后，调控变频冷风风机13的转速为最大值；随着隔热结构厢体1内部温度和湿度变化，变频冷风风机13内的变频控制器线性调节变频冷风风机13的转数逐渐减小；待预冷果蔬的温度达到预设温度时，停止预冷。

或者当需要调节隔热结构厢体1内湿度时，可以随着隔热结构厢体1内湿度的降低，逐渐降低加湿系统的加湿速率，具体包括：所述加湿口内设有超声波加湿喷嘴11和变频式轴流风机8-3，通过降低所述超声波加湿喷嘴11的水雾喷量或者降低所述变频式轴流风机8-3的转速来降低加湿系统的加湿速率。

被预冷果蔬的内部温度达到预冷目标温度时，结束预冷，将预冷后的果蔬包装箱3移出隔热结构厢体1，并记录该批次预冷果蔬的数量和出货温度。

为了提高压差预冷装置的预冷效率，还可以通过以下方式实施：

在所述分体式压差预冷设备8的冷风风口上方设置卷帘机构8-4，该卷帘机构8-4中的苫布12拉伸覆盖在堆垛表面，堆垛高度不高于分体式压差预冷设备8中卷帘机构8-4的高度，同时苫布12周围紧贴堆垛端面下垂。

图3为不同方向摆放的韭菜的预冷温度随时间变化的曲线图。

如图3所示，韭菜摆放方向的不同，导致预冷效果有较大差异。实验韭菜初温34.5℃，使用本发明提供的压差预冷方法及装置，将实验韭菜分为两组，一组是，摆放韭菜的长度方向与风向一致，另一组，摆放韭菜的长度方向与方向垂直。

两组韭菜在相同的预冷装置内，摆放韭菜的长度方向与风向一致的一组，预冷60min后，其预冷温度降至6.1℃；摆放韭菜的长度方向与方向垂直的一组，预冷160min后，其预冷温度降至15.5℃。

从上述结果可以清楚地看到，长条形的果蔬，其摆放的长度方向与风向一致时，不仅预冷速度快，同时预冷效果好。

以上，虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式只是作为例子提出的，并非用于限定本发明的范围。对于这些新的实施方式，能够以其他各种方式进行实施，在不脱离本发明的要旨的范围内，能够进行各种省略、置换、及变更。这些实施方式和其变形，包含于本发明的范围和要旨中的同时，也包含于权利要求书中记载的发明及其均等范围内。

Claims (10)

1.一种果蔬高湿变风量压差预冷装置，其特征在于，包括：隔热结构厢体以及维护结构厢体，所述隔热保温厢体与所述维护结构厢体并列设置，二者之间通过隔热保温板隔开；

所述隔热结构厢体是封闭厢体，其内部靠近所述维护结构厢体的一侧设有制冷系统的分体式压差预冷设备，所述分体式压差预冷设备内部设有制冷系统的冷风风机和蒸发器，朝向所述隔热结构厢体内部空间的侧壁上设有冷风风口，所述待预冷果蔬包装箱的标准托盘放置在所述冷风风口两侧；所述维护结构厢体内设有冷媒压缩机和冷凝器。

2.根据权利要求1所述的一种果蔬高湿变风量压差预冷装置，其特征在于，所述隔热结构厢体内设有用于测定该隔热结构厢体内温度和湿度的温度传感器、湿度传感器以及用于探测待预冷果蔬内部温度的针式温度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种果蔬高湿变风量压差预冷装置，其特征在于，所述隔热结构厢体上设有量子超导材料制成的传热部件，所述传热部件环绕设在所述隔热结构厢体的内壁上。

4.根据权利要求1所述的一种果蔬高湿变风量压差预冷装置，其特征在于，还包括加湿系统，所述维护结构厢体内设有加湿系统的水箱和水泵，在所述分体式压差预冷设备上设有加湿系统的加湿口，所述加湿口与所述冷风风口设在同一侧壁上，所述水泵通过管路与所述加湿口连通。

5.根据权利要求4所述的一种果蔬高湿变风量压差预冷装置，其特征在于，所述加湿口内设有加湿喷嘴和轴流风机，所述加湿喷嘴为超声波加湿喷嘴，所述轴流风机为变频轴流风机。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种果蔬高湿变风量压差预冷装置，其特征在于，所述隔热结构厢体与维护结构厢体设在同一个底座上，所述底座上设有滑动机构。

7.根据权利要求1所述的果蔬高湿变风量压差预冷装置进行压差预冷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将待预冷的果蔬置于带孔的包装箱内，等待预冷；

b.启动制冷系统，预冷隔热结构厢体降温至设定温度时，将内置有待预冷果蔬的包装箱放置在标准托盘上，并在待预冷果蔬内插入针式温度传感器开始对待预冷果蔬进行预冷；

c.预冷过程中，随着调控冷风风机的风量与隔热结构厢体内的热负荷处于动态匹配隔热结构厢体内温度的变化以及待预冷果蔬的温度的变化；

d.被预冷果蔬的内部温度达到预设温度时，结束预冷，将预冷后的果蔬包装箱移出隔热结构厢体，并记录该批次预冷果蔬的数量和出货温度。

8.根据权利要求7所述的一种果蔬高湿变风量压差预冷方法，其特征在于，

步骤b中，将内置有待预冷果蔬的包装箱放置在标准托盘上时，长条形果蔬的包装箱，摆放的方向以果蔬的长度方向和冷风风向一致的标准摆放。

9.根据权利要求7所述的一种果蔬高湿变风量压差预冷方法，其特征在于，还包括卷帘机构，将码放有待预冷果蔬的包装箱放置在标准托盘上之后，将所述卷帘机构中的苫布拉伸覆盖在所述堆垛包装箱表面，同时苫布周围紧贴堆垛端面下垂。

10.根据权利要求7所述的一种果蔬高湿变风量压差预冷方法，其特征在于，步骤c中，随着隔热结构厢体内温度以及待预冷果蔬的温度的变化，调控所述冷风风机的风量，具体包括：

所述冷风风机为变频冷风风机，预冷开始后，调控变频冷风风机的转速为最大值；随着隔热结构厢体内部温度的变化，变频冷风风机内的变频控制器线性调节变频冷风风机的转数逐渐减小；待预冷果蔬的温度达到预设温度时，停止预冷。