CN108913099A - 一种蓄冷剂的制备方法、蓄冷剂、蓄冷块及其应用 - Google Patents

一种蓄冷剂的制备方法、蓄冷剂、蓄冷块及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蓄冷剂的制备方法、蓄冷剂、蓄冷块及其应用，所述蓄冷剂的制备方法，包括以下步骤：将所述蓄冷剂的制备原料混合后置于温度低于‑5℃的环境中，所述制备原料包括氯化物、水溶性甲壳素、醇类溶剂和水；所述蓄冷块内填充有上述蓄冷剂的蓄冷块，将上述蓄冷剂或蓄冷块可广泛应用于货物运输中。与现有技术相比，本发明方案制得的蓄冷剂具有相变潜热高且性能稳定等优点；本发明制备的蓄冷剂可广泛应用于食品或药品的运输过程中。

Description

一种蓄冷剂的制备方法、蓄冷剂、蓄冷块及其应用
技术领域
本发明涉及低温冷冻技术领域，具体涉及一种蓄冷剂的制备方法、蓄冷剂、蓄冷块及其应用。
背景技术
食品及药品(如生物制品、血液制品及疫苗等)等货物在生产、贮藏运输、销售及到客户端的各个环节中始终需处于规定的低温环境下，因此，在食品或药品运输过程中，保证运输设备的低温条件是确保食品及药品生产使用的重要因素。
蓄冷剂也称蓄冷工质，它是以低温或高温形式将热量蓄存，是节能的更高形式。因此，蓄冷剂常被作为一种优选的冷源用于货物低温运输中。相变材料是指随着温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质，转变物理性质的过程称为相变过程，在此过程中相变材料将吸收或释放大量的潜热，因此，通常利用相变材料来制备蓄冷剂。相变材料可分为有机相变材料、无机相变材料及复合相变材料，由于无机相变材料易腐蚀设备，有机相变材料密度小体积大等缺点，复合相变材料越来越受到青睐，然而，现有技术中的复合相变材料由于其设计不佳，可能会带来相变潜热下降，或在长期相变过程中容易变性不稳定等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供一种相变潜热高且性能稳定的蓄冷剂的制备方法、蓄冷剂、蓄冷块及其应用。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种蓄冷剂的制备方法，包括以下步骤：将所述蓄冷剂的制备原料混合后置于温度低于-5℃的环境中，所述制备原料包括氯化物、水溶性甲壳素、醇类溶剂和水。
本发明的有益效果在于：本发明将有机相变材料与无机相变材料混合制备蓄冷剂，既避免了由单纯的无机相变材料制得的蓄冷剂易于腐蚀设备等缺陷，又避免了传统有机物制得的蓄冷剂体积大等不足；本发明方案制得的蓄冷剂通过浸液式速冻充冷装置为冷链运输时提供冷源，通过载冷介质浸没本发明方案制得的蓄冷剂可实现超快速充冷；本发明方案通过将氯化盐与水溶性甲壳素混合溶解后，制得蓄冷剂，利用所述蓄冷剂的相变过程中散发的冷量提供稳定可靠的冷源；本发明方案制得的蓄冷剂所占空间体积小，使得运输设备的空间利用率更高，从而节约物流成本；本发明方案制得的蓄冷剂固液相变潜热大可达240～278KJ/kg，适用范围广，性能稳定可循环反复利用；利用水溶性甲壳素作为有机相变材料，既经济环保又能保证蓄冷剂能更长久稳定的循环使用；本发明蓄冷剂可根据作用需要在任意温度下蓄冷相变，可根据需要灵活选择；如对于蔬果等只需在零上4～5度左右温度保鲜，则可将制备原料制于-5℃下，以确保放冷时温差在10℃即可；而当需要用于药物运输过程中的制冷，如需-20℃，则可将制备原料制于-30℃下相变。
本发明还包括一种采用上述制备方法制备而成的蓄冷剂。
本发明还包括一种填充有上述蓄冷剂的蓄冷块。
本发明的益效果在于：将蓄冷剂制备成蓄冷块，既便于安装换取，又便于当蓄冷剂放冷完毕后，从站点或移动式充冷车中更换蓄冷块，蓄冷块内的蓄冷剂可重复多次相变利用，经济实惠。
本发明还包括将上述蓄冷剂或蓄冷块应用于货物运输中。
本发明的有益效果在于：采用本发明方案的蓄冷剂制冷，代替传统的车载制冷压缩机制冷，仅需通过低功率风机将蓄冷块散发的冷量对流到车厢中，即可达到冷藏车运输低温货物的需求，可广泛应用于食品及需要低温保藏的药品中。
附图说明
图1所示为本发明实施例1的蓄冷块在货物运输过程中的应用的流程示意图。
附图标记：1、低温机械式制冷压缩机；2、蒸发器；3、载冷介质；4、蓄冷块；5、浸液式蓄冷充冷槽；6、散热装置；7、电源；8、冷藏车厢；9、冷风机；10、温控及开关装置；11、温控探头。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合附图说明对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
一种蓄冷剂的制备方法，包括以下步骤：将所述蓄冷剂的制备原料混合后置于温度低于-5℃的环境中，所述制备原料包括氯化物、水溶性甲壳素、醇类溶剂和水。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明将有机相变材料与无机相变材料混合制备蓄冷剂，既避免了由单纯的无机相变材料制得的蓄冷剂易于腐蚀设备等缺陷，又避免了传统有机物制得的蓄冷剂体积大等不足；本发明方案制得的蓄冷剂通过浸液式速冻充冷装置为冷链运输时提供冷源，通过载冷介质浸没本发明方案制得的蓄冷剂可实现超快速充冷；本发明方案通过将氯化盐与水溶性甲壳素混合溶解后，制得蓄冷剂，利用所述蓄冷剂的相变过程中散发的冷量提供稳定可靠的冷源；本发明方案制得的蓄冷剂所占空间体积小，使得运输设备的空间利用率更高，从而节约物流成本；本发明方案制得的蓄冷剂固液相变潜热大可达240～278KJ/kg，适用范围广，性能稳定可循环反复利用；利用甲壳素作为有机相变材料，既经济环保又能保证蓄冷剂能更长久稳定的循环使用；采用氯化物作为无机相变剂，增加了制备原料的整体密度，使用醇类溶剂降低液体密度，减少蓄冷剂的体积，提升整体的比热容，降低相变温度，结合有机相变剂水溶性甲壳素进一步降低蓄冷剂的整体相变温度；本发明蓄冷剂可根据作用需要在任意温度下蓄冷相变，可根据需要灵活选择；如对于蔬果等只需在零上4～5度左右温度保鲜，则可将制备原料制于-5℃下，以确保放冷时温差在10℃即可；而当需要用于药物运输过程中的制冷，如需-20℃，则可将制备原料制于-30℃下相变。
进一步地，所述制备方法具体操作如下：S1、将水和水溶性甲壳素混合形成凝胶后，再依次加入氯化物、醇得到混合物；S2、将所述步骤S1得到的混合物置于温度低于-5℃的环境中。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：将各物料按顺序添加，避免形成络合物。
优选地，相变过程的环境温度为-5～-35℃。
进一步地，所述制备方法中，将蓄冷剂的制备原料混合后置于温度低于-5℃的环境中45～75min，优选为60min。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：采用本发明方案的原料制备时，1小时左右即可完成蓄冷，相对于传统方法需要8h，可提升了93.75％。
进一步地，所述氯化物、水溶性甲壳素和醇类溶剂的重量份数之比为5～36:0.2～2:10～45。
优选地，所述氯化物、水溶性甲壳素和醇类溶剂的重量份数为15～20:0.5～2:40～45。
进一步地，所述制备原料还包括其他助剂，如缓蚀剂和/或成核剂，优选地，所述缓蚀剂或成核剂的质量百分数均为0.5％～3％。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在制备原料中添加缓蚀剂，减缓蓄冷剂对装载容器的腐蚀程度，延长其使用寿命；添加成核剂，以便于相变过程中迅速成核，加快蓄冷剂的储冷效率。
其中，可应用于冷冻技术领域的所有常规缓蚀剂均可应用于本专利中，所述成核剂为硼砂、淀粉和滑石粉中的一种或几种。
进一步地，所述氯化物为氯化钠、氯化钾、氯化铵或氯化钙中的一种或几种，优选地，所述氯化物为氯化钙。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明的氯化物优选使用氯化钙，氯化钙腐蚀性低，当采用氯化钙时可减少或者避免使用缓蚀剂。
优选地，所述醇类溶剂为含有1～2个羟基的醇类溶剂，优选地，所述醇类溶剂为乙醇、乙二醇或丙醇中的一种或几种，更优选地，所述醇类溶剂为乙醇。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明所使用的醇类溶剂为含有1～2个羟基的液态醇类物质，优选为乙醇、乙二醇或丙醇，甲醇因会对人体造成损害，不适用于食品及部分药品使用。
优选地，所述制备原料由氯化钙、水溶性甲壳素、乙醇、缓蚀剂和水组成，所述氯化钙、水溶性甲壳素、乙醇和缓蚀剂的重量份数之比为5～36:0.2～2:10～45:0.1～10。
本发明还包括一种采用上述制备方法制备而成的蓄冷剂。
本发明还包括一种填充有上述蓄冷剂的蓄冷块。
优选地，所述蓄冷块包括箱体和蓄冷剂，所述箱体优选为密封的金属箱体。
从上述描述可知，本发明的益效果在于：将蓄冷剂制备成蓄冷块，既便于安装换取，又便于当蓄冷剂放冷完毕后，从站点或移动式充冷车中更换蓄冷块，蓄冷块内的蓄冷剂可重复多次相变利用，经济实惠。
本发明还包括将上述蓄冷剂或蓄冷块应用于货物运输中。
优选地，所述货物运输为食品或药品。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：采用本发明方案的蓄冷剂制冷，代替传统的车载制冷压缩机制冷，仅需通过低功率风机将蓄冷块散发的冷量对流到车厢中，即可达到冷藏车运输低温货物的需求，可广泛应用于食品及需要低温保藏的药品中。
进一步地，所述应用，包括以下步骤：将所述蓄冷剂或蓄冷块安装在所述车厢内两侧上部和顶部，并加装风机。
优选地，所述蓄冷块包括箱体和蓄冷剂，所述箱体优选为密封的金属箱体。
从上述描述可知，本发明的益效果在于：将蓄冷块安装在车厢内两侧上部和顶部，并加装车用低功率风机，具有直冷车厢降温和风温车厢的降温的双重效果。
请参照图1，本发明的实施例1为一种蓄冷剂的制备方法、蓄冷剂、蓄冷块及其应用，所述蓄冷剂的制备方法，包括以下步骤：将所述蓄冷剂的制备原料混合后置于-20℃的环境下反应45min制得所述蓄冷剂，所述制备原料由氯化钙、水溶性甲壳素、乙醇和水组成。将上述方法制得的蓄冷剂填充于箱体中，制得蓄冷块。将上述蓄冷块应用于食品货物运输中。
如图1所示，蓄冷块4在食品货物运输中的应用流程如下：将填充有蓄冷剂、外壳为密封金属箱体的蓄冷块4，当蓄冷块4在浸液式速冻充冷槽5中达到-20℃时，待蓄冷剂相变为固体后，再整体搬运至冷藏车厢8中，所述冷藏车厢8中设置有用于固定所述蓄冷块4的支架；当蓄冷块4在冷藏车厢8中持续一段时间后，放冷结束、车厢内温控及开关装置10检测到温度回升到不能继续给冷藏车厢8提供冷源时，再在充冷站点卸下，更换浸液式蓄冷充冷槽5中备用的已蓄冷的蓄冷块4，如此反复交替。其中，所述浸液式速冻充冷装置包括低温机械式制冷压缩机1、蒸发器2、载冷介质3、浸液式蓄冷充冷槽5、散热装置6和电源7，所述低温机械式制冷压缩机1与蒸发器2相连，所述载冷介质3位于所述浸液式蓄冷充冷槽5中，所述散热装置6位于所述浸液式速冻充冷装置的顶部，所述低温机械式制冷压缩机1、蒸发器2、散热装置6均与所述电源7相连。所述冷藏车厢内侧壁上安装有冷风机9和温控开关11。
本发明的实施例2为一种蓄冷剂的制备方法，包括以下步骤：将所述蓄冷剂的制备原料混合后置于-28℃的环境下反应1h制得所述蓄冷剂，所述制备原料由CaCl2、水溶性甲壳素、乙醇、缓蚀剂、成核剂和水组成，所述CaCl2、水溶性甲壳素、乙醇、缓蚀剂、成核剂和水的重量百分比依次为18％、1％、40％、0.5％、0.5％和40％，所述缓蚀剂为钼酸钠，所述成核剂为硼砂。
本发明的实施例3为一种蓄冷剂的制备方法，包括以下步骤：将所述蓄冷剂的制备原料混合后置于-35℃的环境下反应75min制得所述蓄冷剂，所述制备原料由KCl、水溶性甲壳素、乙醇、缓蚀剂和水组成，所述缓蚀剂为钼酸锂，所述KCl、水溶性甲壳素、乙二醇、缓蚀剂和水的重量百分比依次为5％、0.2％、10％、0.1％和84.7％。
本发明的实施例4为一种蓄冷剂的制备方法，包括以下步骤：将所述蓄冷剂的制备原料混合后置于-30℃的环境下反应45min制得所述蓄冷剂，所述制备原料由NaCl、水溶性甲壳素、醇类溶剂、成核剂、缓蚀剂和水组成，所述NaCl、水溶性甲壳素、醇类溶剂、缓蚀剂和成核剂的重量百分比依次为5％、0.2％、10％、10％和3％，余量为水；所述醇类溶剂为乙醇和乙二醇按体积比1:1混合；所述缓蚀剂为聚天冬氨酸；所述成核剂为淀粉和滑石粉按重量比为1:1混合物。
本发明的实施例5为一种蓄冷剂的制备方法，包括以下步骤：将所述蓄冷剂的制备原料混合后置于-5℃的环境下反应1h制得所述蓄冷剂，所述制备原料由CaCl2、水溶性甲壳素、丙醇、缓蚀剂和水，所述缓蚀剂为钨酸锂，所述CaCl2、水溶性甲壳素、丙醇、缓蚀剂的重量百分比依次为36％、2％、45％、0.5％，余量为水。
本发明方案的制备原料也可在低于-35℃的环境下制备蓄冷剂，然而因无实际使用需求，本发明方案未列举相应实施例，但并不表明在低于此温度时，无法制得相应的蓄冷剂。
综上所述，本发明提供的一种蓄冷剂的制备方法、蓄冷剂、蓄冷块及其应用，该蓄冷剂的制备过程操作简便、操作灵活性大，制备的蓄冷剂及蓄冷块相变潜热高、性能稳定可靠且可循环反复利用，能广泛应用于食品药品等冷链运输过程中。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种蓄冷剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将所述蓄冷剂的制备原料混合后置于温度低于-5℃的环境中，所述制备原料包括氯化物、水溶性甲壳素、醇类溶剂和水。
2.根据权利要求1所述的蓄冷剂的制备方法，其特征在于：所述氯化物、水溶性甲壳素和醇类溶剂的重量份数之比为5～36:0.2～2:10～45。
3.根据权利要求2所述的蓄冷剂的制备方法，其特征在于：所述氯化物、水溶性甲壳素和醇类溶剂的重量份数之比为15～20:0.5～2:40～45。
4.根据权利要求1所述的蓄冷剂的制备方法，其特征在于：所述制备原料还包括缓蚀剂和/或成核剂。
5.根据权利求1所述的蓄冷剂的制备方法，其特征在于：所述氯化物为氯化钠、氯化铵、氯化钾或氯化钙中的一种或几种。
6.根据权利求1所述的蓄冷剂的制备方法，其特征在于：所述醇类溶剂为含有1～2个OH的醇类溶剂。
7.根据权利要求1所述的蓄冷剂的制备方法，其特征在于：所述制备原料由氯化钙、水溶性甲壳素、乙醇、缓蚀剂和水组成，所述氯化钙、水溶性甲壳素、乙醇和缓蚀剂的重量份数之比为5～36:0.2～2:10～45:0.1～10。
8.一种蓄冷剂，其特征在于：所述蓄冷剂采用如权利要求1～7任一项所述的制备方法制备而成。
9.一种蓄冷块，其特征在于：所述蓄冷块内填充有如权利要求8所述的蓄冷剂。
10.一种如权利要求8所述的蓄冷剂或如权利要求9所述的蓄冷块在货物运输中的应用。
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