CN109805077A - 一种舰用果蔬真空保鲜系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种舰用果蔬真空保鲜系统和方法，通过舰用果蔬真空保鲜系统采用制冷、减压、加湿、消毒、换气和气体成分调节等手段实现舰船环境下果蔬的长期保存，提高了果蔬的贮藏质量；且便于舰员存取果蔬，满足了舰员的均衡营养需求，为舰船的长时间航行提供了坚实的基础。

Description

一种舰用果蔬真空保鲜系统和方法

技术领域

本发明属于舰船冷藏系统技术领域，具体涉及一种舰用果蔬真空保鲜方法和系统。

背景技术

果蔬是人摄取各种营养成分的主要来源之一，果蔬中含有的营养成分是人进行和维持正常的生理活动必不可少的；但这些营养物质只在新鲜的果蔬中含量才高，且易于被人体吸收。采收后的果蔬仍然保持着新陈代谢，但由于没有了补充水分和营养的根，长期存放将导致果蔬萎缩、变色、软化、减量以及维生素C减少，最终果蔬的鲜度降低甚至腐烂，造成对人体有用的营养成分被转化、分解而流失，部分营养成分被转变成对人体有毒有害的物质，因此必须采用保鲜措施来保持果蔬的营养成分。

随着我国海军各种训练、演习和护航等军事任务的日益频繁，舰船日趋大型化，提升舰船长期航行期间舰员的生活水平保障日益受到军方的重视。常规舰船的自给力一般为15天，为满足这一要求，舰用果蔬通常采用低温冷藏技术来贮藏，即通过制冷装置为果蔬贮藏舱提供设计温度（2±2）℃范围的大气环境。但这类低温冷藏技术适宜贮藏根茎类蔬菜和水果，对于绿叶类蔬菜只能维持7天左右的新鲜程度。随着舰船的自给力时间提高为30天，采用常规舰船低温冷藏技术来贮藏果蔬已无法满足舰员生活需求。目前在国内舰船上，果蔬长时间保鲜技术至今为止仍属空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种舰用果蔬真空保鲜系统和方法，用于在舰船上延长果蔬贮藏时间，提高果蔬贮藏质量，满足舰员生活需求。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种舰用果蔬真空保鲜系统，包括果蔬库、控制系统和功能系统。

果蔬库包括库体、库门和压力平衡阀；库门可开关式安装在库体上；压力平衡阀固定安装在库体上，用于在不影响果蔬库内温度环境的情况下使果蔬库内气压恢复到与果蔬库外的气压一致的水平。

控制系统包括控制单元、管道电磁阀和传感器；控制单元固定安装在果蔬库外部，用于人机交互和接收传感器数据，以及控制库门和功能系统；管道电磁阀串接在果蔬库与功能系统连接的管道中，用于控制管道的通断；传感器固定安装在果蔬库内部或串接在管道中，用于探测果蔬库内的各种环境状态，并将数据上传给控制单元。

功能系统包括制冷系统、减压系统、加湿系统和气调系统。

制冷系统包括制冷装置和温度交换装置；制冷装置固定安装在果蔬库外部，用于吸收冷媒介质的热量；温度交换装置固定安装在果蔬库内部，用于使冷媒介质在可回收状态下充分接触并吸收果蔬库内空气的热量；制冷装置与温度交换装置之间通过冷媒管道连通，冷媒管道中串接有冷媒膨胀阀，用于使冷媒介质产生相变吸热。

减压系统固定安装在果蔬库外部，与果蔬库通过抽真空管道连通，用于建立果蔬库内的真空环境。

加湿系统固定安装在果蔬库内部，用于在不影响果蔬库内温度环境的情况下增加湿度。

气调系统包括特定气体成分消除装置和气体循环驱动装置；特定气体成分消除装置固定安装在果蔬库外部，与果蔬库通过气调管道连通，用于消除气体中的特定成分，保持果蔬库内气体组分的稳定；气体循环驱动装置串接在气调管道中，用于驱动果蔬库内气体在气体成分调节管道中循环流动。

按上述方案，所述的库门设有观察窗，用于在不打开库门的情况下观察果蔬库内果蔬的存储情况。

按上述方案，所述的传感器包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、氧气浓度传感器、乙烯浓度传感器和气体流量计。

进一步的，所述的压力传感器包括压力变送器和磁助电接点压力表；压力变送器的精度等级为0.005MPa，用于检测果蔬库内外的压力差值，当压差值大于安全值时，向控制单元做超压报警并开启串接在换气管道中的管道电磁阀；磁助电接点压力表用于在减压过程中，如果压力变送器失效导致没有正常报警和开启串接在换气管道中的管道电磁阀，磁助电接点压力表关闭减压系统，保护库体。

按上述方案，所述的功能系统还包括消毒系统；消毒系统固定安装在果蔬库内部，用于释放可降解的消毒杀菌成分，杀灭及抑制霉菌生长，防止果蔬霉烂。

按上述方案，所述的功能系统还包括换气系统；换气系统包括进气装置和排气装置，进气装置和排气装置均固定安装在果蔬库外部，且分别与果蔬库通过换气管道连通，分别用于向果蔬库内送入新鲜空气和排出已有空气，更新果蔬库内气体环境。

基于一种舰用果蔬真空保鲜系统实现的保鲜方法，包括以下步骤：

步骤S1：启动控制系统，将功能系统设置为停机状态，关闭所有管道电磁阀，设置适宜储存果蔬的环境参数。

步骤S2：通过控制单元启动制冷系统，使冷媒介质通过冷媒膨胀阀产生相变，并从冷媒管道进入果蔬库，通过温度交换装置吸收空气热量降低果蔬库内环境温度，再通过冷媒管道循环回到制冷系统放热；控制单元每隔（5s～10s）查询一次传感器发送的数据，用于控制制冷系统的停机和恢复运行，使果蔬库内温度保持在（2±2）℃范围内。

步骤S3：将经过预冷处理的果蔬放入果蔬库的库体内，关闭库门，使果蔬库处于气密状态。

步骤S4：通过控制单元打开抽真空管道中串接的管道电磁阀，启动减压系统，在10～15分钟内对果蔬库完成抽真空处理；控制单元通过实时接收和解析传感器发送的数据，测得果蔬库内气压达到0.07Mpa～0.08Mpa范围内后，依次关闭减压系统和管道电磁阀，保持果蔬库内气压不变；控制单元通过传感器实时监测果蔬库内外的压力差值，当压力差值大于安全值时超压报警，并做排气减压处理或紧急断电处理。

步骤S5：在果蔬储存期间通过控制单元启动加湿系统，使淡水雾化；控制单元每隔（5s～10s）查询一次传感器发送的数据，控制加湿系统的停机和恢复运行，使果蔬库内湿度保持在85%～95%范围内。

步骤S6：在果蔬储存期间通过控制单元每隔（10s～30s）查询一次传感器发送的数据，当检测到特定气体成分浓度超过预设值时，打开串接在气调管道中的管道电磁阀和气体循环驱动装置，使果蔬库内气体在气调管道中循环流动；果蔬库内气体流经特定气体成分消除装置，使特定气体成分浓度降至预设值以下，维持果蔬库内气体组分稳定，然后关闭气体循环驱动装置和气调管道中的管道电磁阀。

步骤S7：启动库体上的压力平衡阀，在不影响果蔬库内温度环境的情况下，使果蔬库内气压恢复到与果蔬库外的气压一致的水平后开启库门。

进一步的，还包括以下步骤为：在果蔬储存期间通过控制单元打开消毒系统，释放可降解的消毒杀菌成分，杀灭及抑制霉菌生长，防止果蔬霉烂。

进一步的，还包括以下步骤为：在果蔬储存期间通过控制单元依次打开串接在换气管道中的管道电磁阀和换气系统，向果蔬库内送入新鲜空气和排出已有空气，更新果蔬库内气体环境；控制单元通过传感器控制进气量，记录进入库体内的空气量，当总进气量达到全库空容积的20倍时，依次关闭换气系统和串接在换气管道中的管道电磁阀。

本发明的有益效果为：

1.本发明的一种舰用果蔬真空保鲜方法，用于在舰船环境下延长果蔬贮藏时间，提高果蔬贮藏质量。

2.本发明满足了舰员的均衡营养需求，为舰船的长时间航行提供了坚实的基础。

4.本发明系统的压力平衡阀及氧气浓度传感器为出入冷库的舰员的安全性提供了保障。

3.本发明的系统开门后在不影响库内环境温度的情况下，在设定时间内再次建立真空保鲜环境。

附图说明

图1为本发明实施例的系统原理图。

其中：1.加湿电磁阀；2.软水器；3.臭氧加湿杀菌装置；4.进气风机；5.进气电磁阀；6.排气电磁阀；7.排气风机；8.冷藏装置；9.氟利昂膨胀阀；10.冷风机；11.抽真空电磁阀；12.真空泵；13.库体；14.压力变送器；15.磁助电接点压力表；16.温度传感器；17.湿度传感器；18.复压开门系统；19.综合电控柜；20.乙烯脱除电磁阀；21.乙烯脱除罐。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步描述。

参见图1，本发明提供了一种舰用果蔬真空保鲜系统，包括低真空果蔬保鲜冷藏库、控制系统和功能系统。

低真空果蔬保鲜冷藏库包括库体13、库门和复压开门系统18；库体13由无氟聚氨酯库板组装而成，内外面用不锈钢板装饰，中间加强筋采用不锈钢U形型材；库门可开关式安装在库体13上，库门上设有双层钢化玻璃组成的观察窗，双层玻璃中间设有防结雾的电热丝，用于在不打开库门的情况下观察库体13内存储的果蔬的情况；复压开门系统18为固定安装在库体13上的、受控于综合电控柜19的压力平衡阀，用于在不影响库体13内温度环境的情况下使库体13内气压恢复到与库体13外的气压一致的水平，便于舰员出入低真空果蔬保鲜冷藏库存取果蔬。

控制系统包括综合电控柜19、管道电磁阀和传感器；综合电控柜19固定安装在库体13外部，设有显示屏，用于人机交互和接收传感器数据，自动记录最近100小时的参数变化情况，控制复压开门系统18和功能系统，实现一键式操作；管道电磁阀串接在库体13与功能系统连接的管道中，用于控制管道的通断；传感器包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、氧气浓度传感器、乙烯浓度传感器和气体流量计，传感器固定安装在库体13内部或串接在管道中，用于探测库体13内各种环境状态，并将数据上传给综合电控柜19。

功能系统包括制冷系统、减压系统、加湿系统、消毒系统、气调系统和换气系统。

制冷系统包括冷藏装置8和冷风机10；冷藏装置8固定安装在库体13外部，用于通过海水泵吸收冷媒介质氟利昂的热量，冷藏装置8设有备用制冷压缩机供系统需要时切换使用；冷风机10固定安装在库体13内部，用于使氟利昂在可回收状态下充分接触并吸收库体13内空气的热量，冷风机10在库体13内部湿度达到一定程度时对自身进行除霜操作；冷藏装置8与冷风机10之间通过氟利昂管道连通，氟利昂管道中串接有氟利昂膨胀阀，用于使氟利昂产生相变吸热。

减压系统包括真空泵12固定安装在库体13外部，用于建立库体13内的真空环境；真空泵12与库体13通过抽真空管道连通，抽真空管道中串接有抽真空电磁阀11；库体13内设有压力传感器，用于监测库体13内的压力状况，压力传感器包括压力变送器14和磁助电接点压力表15；压力变送器14的精度等级为0.005MPa，用于检测库体13内外的压力差值，当压差值大于安全值时，向综合电控柜19做超压报警并开启进气电磁阀5和排气电磁阀6；磁助电接点压力表15用于在减压过程中，如果库体13内外的压力差值大于安全值时，压力变送器14失效导致没有正常报警、开启进气电磁阀5和排气电磁阀6，磁助电接点压力表15断开真空泵12的电源，保护库体。

加湿系统和消毒系统为臭氧加湿杀菌装置3，固定安装在库体13内部，用于在不影响果蔬库内温度环境的情况下增加湿度和消毒杀菌；臭氧加湿杀菌装置3通过淡水管道与库体13外部的淡水源连通，淡水管道中串接有软水器2和加湿电磁阀1，淡水经过软水器2处理，注入臭氧加湿杀菌装置3并雾化增加库体13内湿度；或采用收集冷风机10的冷凝水并使之雾化增加库体13内湿度；臭氧加湿杀菌装置3释放臭氧，杀灭及抑制霉菌生长，分解果蔬自身产生的乙烯，防止果蔬霉烂。

气调系统包括脱除风机和乙烯脱除罐21；脱除风机固定安装在库体13外部，与库体13通过气体成分调节管道连通，用于驱动库体13内气体在气体成分调节管道循环流动；乙烯脱除罐21串接在气体成分调节管道中，用于吸附乙烯，推迟果蔬的后熟。

换气系统包括进气风机4和排气风机7，进气风机4和排气风机7均固定安装在库体13外部，且分别与库体13通过换气管道连通，分别用于向库体13内送入新鲜空气和排出已有空气，更新库体13内气体环境。

本发明提供了基于一种舰用果蔬真空保鲜系统实现的保鲜方法，包括以下步骤：

步骤S1：启动综合电控柜19，将功能系统设置为停机状态，关闭所有管道电磁阀，设置适宜储存果蔬的环境参数。

步骤S2：通过综合电控柜19启动冷藏装置8，使冷媒介质氟利昂通过氟利昂膨胀阀9产生相变，从氟利昂管道进入库体13，通过冷风机10吸收空气热量降低库体13内环境温度，再通过氟利昂管道循环回到冷藏装置8，通过海水泵冷却放热；综合电控柜19每隔（5s～10s）查询一次温度传感器16发送的数据，控制冷藏装置8的停机和恢复运行，使库体13内温度保持在（2±2）℃范围内；冷风机10在库体13内部湿度达到一定程度时对自身进行除霜操作。

步骤S3：将经过预冷处理的果蔬用保鲜袋包装好，放置在库体13内的放置架上，避免堆放；关闭库门，使库体13处于气密状态。

步骤S4：通过综合电控柜19打开抽真空管道中串接的抽真空电磁阀11，启动真空泵12，在10～15分钟内对库体13完成抽真空处理；综合电控柜19通过接收和解析压力变送器14发送的数据，测得库体13内气压达到0.07Mpa～0.08Mpa范围内后，依次关闭真空泵12和抽真空电磁阀11，保持库体13内气压度不变；综合电控柜19通过压力变送器14和磁助电接点压力表15实时监测库体13内的气压状态，压力变送器14的精度等级为0.005MPa，用于检测库体13内外的压力差值，当压差值大于安全值时，向综合电控柜19做超压报警并开启进气电磁阀5和排气电磁阀6；磁助电接点压力表15用于在减压过程中，如果库体13内外的压力差值大于安全值时，压力变送器14失效导致没有正常报警、开启进气电磁阀5和排气电磁阀6，磁助电接点压力表15断开真空泵12的电源，保护库体。

步骤S5：在果蔬储存期间通过综合电控柜19打开加湿电磁阀1，启动臭氧加湿杀菌装置3，使淡水管道中淡水经过软水器2处理，注入臭氧加湿杀菌装置3产生水雾；综合电控柜19每隔（5s～10s）查询一次湿度传感器发送的数据，控制加湿电磁阀1的通断，使库体13内湿度保持在85%～95%范围内；本步骤在不同的实施例中可选用通过收集冷风机10的冷凝水并使之蒸发来增加库体13内湿度。臭氧加湿杀菌装置3，释放臭氧，通过臭氧杀灭及抑制库体13内霉菌的生长，分解果蔬自身产生的乙烯，推迟果蔬的后熟；臭氧最终分解成氧气，对果蔬没有有害残留。

步骤S6：在果蔬储存期间，综合电控柜19每隔（10s～30s）查询一次乙烯浓度传感器发送的数据，当检测到乙烯浓度超过预设值时，打开串接在乙烯脱除管道中的乙烯脱除电磁阀20和脱除风机，使库体13内气体流经乙烯脱除罐21，降低乙烯浓度值到预设值以下，延长保鲜时间，然后关闭脱除风机和乙烯脱除电磁阀20。

步骤S7：在果蔬储存期间通过综合电控柜19打开进气电磁阀5和排气电磁阀，启动进气风机4和排气风机7，向库体13内送入新鲜空气和排出已有空气，更新果蔬库内气体环境；综合电控柜19通过微调阀控制进气量，通过气体流量计记录进入库体13内的空气量，当总进气量达到全库空容积的20倍时，依次关闭排气风机7、进气风机4、进气电磁阀5和排气电磁阀。

步骤S8：需要开启库门时，通过综合电控柜19启动复压开门系统18，通过库体13上的压力平衡阀在10～15分钟内使库体13内气压恢复到与库体13外的气压一致的水平，且不影响库体13内的温度环境，经综合电控柜19接收并解析氧气浓度传感器采集的数据，确认库体13内氧气浓度正常后打开库门。

上述步骤S5至步骤S7在果蔬储存期间循环实施，若进行了步骤S8则需从步骤S4开始实施。

本发明在大型水面舰船上使用，采用绿叶类蔬菜、根茎类蔬菜和水果为样品进行了真空保鲜果蔬特性的实验，保鲜时间最长为30天；样品保鲜30天后色泽、感官良好，失重率小于20%，可食用率大于95%，维生素C存量高，果蔬保鲜品质能够满足使用要求。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种舰用果蔬真空保鲜系统，包括果蔬库、控制系统和功能系统，其特征在于：果蔬库包括库体、库门和压力平衡阀；库门可开关式安装在库体上；压力平衡阀固定安装在库体上；控制系统包括控制单元、管道电磁阀和传感器；控制单元固定安装在果蔬库外部；管道电磁阀串接在果蔬库与功能系统连接的管道中；传感器固定安装在果蔬库内部或串接在管道中；功能系统包括制冷系统、减压系统、加湿系统和气调系统；制冷系统包括制冷装置和温度交换装置；制冷装置固定安装在果蔬库外部；温度交换装置固定安装在果蔬库内部；制冷装置与温度交换装置之间通过冷媒管道连通，冷媒管道中串接有冷媒膨胀阀；减压系统固定安装在果蔬库外部，与果蔬库通过抽真空管道连通；加湿系统固定安装在果蔬库内部；气调系统包括特定气体成分消除装置和气体循环驱动装置；特定气体成分消除装置固定安装在果蔬库外部，与果蔬库通过气调管道连通；气体循环驱动装置串接在气调管道中。

2.根据权利要求1所述的一种舰用果蔬真空保鲜系统，其特征在于：所述的库门设有观察窗。

3.根据权利要求1所述的一种舰用果蔬真空保鲜系统，其特征在于：所述的传感器包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、氧气浓度传感器、乙烯浓度传感器和气体流量计。

4.根据权利要求3所述的一种舰用果蔬真空保鲜系统，其特征在于：所述的压力传感器包括压力变送器和磁助电接点压力表；压力变送器的精度等级为0.005MPa，用于检测果蔬库内外的压力差值，当压差值大于安全值时，向控制单元做超压报警并开启串接在换气管道中的管道电磁阀；磁助电接点压力表用于减压过程中，如果果蔬库内外的压力差值大于安全值时，压力变送器失效导致没有正常报警和开启串接在换气管道中的管道电磁阀，磁助电接点压力表断开减压系统的电源。

5.根据权利要求1所述的一种舰用果蔬真空保鲜系统，其特征在于：所述的功能系统还包括固定安装在果蔬库内部的消毒系统。

6.根据权利要求1所述的一种舰用果蔬真空保鲜系统，其特征在于：所述的功能系统还包括换气系统；换气系统包括进气装置和排气装置，进气装置和排气装置均固定安装在果蔬库外部，且分别与果蔬库通过换气管道连通。

7.根据权利要求1所述的基于一种舰用果蔬真空保鲜系统实现的保鲜方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：启动控制系统，将功能系统设置为停机状态，关闭所有管道电磁阀，设置适宜储存果蔬的环境参数；

步骤S2：通过控制单元启动制冷系统，使冷媒介质通过冷媒膨胀阀产生相变，并从冷媒管道进入果蔬库，通过温度交换装置吸收空气热量降低果蔬库内环境温度，再通过冷媒管道循环回到制冷系统放热；控制单元每隔（5s～10s）查询一次传感器发送的数据，用于控制制冷系统的停机和恢复运行，使果蔬库内温度保持在（2±2）℃范围内；

步骤S3：将经过预冷处理的果蔬放入果蔬库的库体内，关闭库门，使果蔬库处于气密状态；

步骤S4：通过控制单元打开抽真空管道中串接的管道电磁阀，启动减压系统，在10～15分钟内对果蔬库完成抽真空处理；控制单元通过实时接收和解析传感器发送的数据，测得果蔬库内气压达到0.07Mpa～0.08Mpa范围内后，依次关闭减压系统和管道电磁阀，保持果蔬库内气压不变；控制单元通过传感器实时监测果蔬库内外的压力差值，当压力差值大于安全值时超压报警，并做排气减压处理或紧急断电处理；

步骤S5：在果蔬储存期间通过控制单元启动加湿系统，使淡水雾化；控制单元每隔（5s～10s）查询一次传感器发送的数据，控制加湿系统的停机和恢复运行，使果蔬库内湿度保持在85%～95%范围内；

步骤S6：在果蔬储存期间控制单元每隔（10s～30s）查询一次传感器发送的数据，当检测到特定气体成分浓度超过预设值时，打开串接在气调管道中的管道电磁阀和气体循环驱动装置，使果蔬库内气体在气调管道中循环流动；果蔬库内气体流经特定气体成分消除装置，使特定气体成分浓度降至预设值以下，维持果蔬库内气体组分稳定，然后关闭气体循环驱动装置和气调管道中的管道电磁阀；

步骤S7：启动库体上的压力平衡阀，在不影响果蔬库内温度环境的情况下，使果蔬库内气压恢复到与果蔬库外的气压一致的水平后开启库门。

8.根据权利要求7所述的基于一种舰用果蔬真空保鲜系统实现的保鲜方法，其特征在于：还包括以下步骤为：在果蔬储存期间通过控制单元打开消毒系统，释放可降解的消毒杀菌成分，杀灭及抑制霉菌生长，防止果蔬霉烂。

9.根据权利要求7所述的基于一种舰用果蔬真空保鲜系统实现的保鲜方法，其特征在于：还包括以下步骤为：在果蔬储存期间通过控制单元依次打开串接在换气管道中的管道电磁阀和换气系统，向果蔬库内送入新鲜空气和排出已有空气，更新果蔬库内气体环境；控制单元通过传感器控制进气量，记录进入库体内的空气量，当总进气量达到全库空容积的20倍时，依次关闭换气系统和串接在换气管道中的管道电磁阀。