CN109874854B - 一种负压式解冻装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种负压式解冻装置，包括箱体，其特征在于：所述箱体内设置有阻隔件，将箱体的内部空间分隔为解冻区域和回温区域，该解冻区域和回温区域通过回风管路相连通，所述回风管路内设置有负压风机，所述解冻区域用于堆垛待解冻产品，所述阻隔件上开设有多个供空气通过的流通孔，所述回温区域连通有冷气发生组件和热蒸汽发生组件。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过在箱体内设置阻隔件，将箱体1的内部空间分隔为解冻区域和回温区域，将待解冻产品阻隔开，实现箱体内部空间的冷热分离，使得待解冻产品进行充分热交换，从而提高了解冻效率。

Description

一种负压式解冻装置及其方法

技术领域

本发明涉及冷冻产品解冻设备技术领域，具体指一种负压式解冻装置及其方法。

背景技术

我国是水产品生产大国，总产量位居世界第一。目前最主要贮藏和运输方式为冷冻，这也是水产类产品进出口贸易与地区之间流通的主要产品形态，且近几年进口的冷冻水产品越来越多。解冻是食品经过冷冻后的必经过程，解冻过程中冰晶体大小与分布及汁液流失均会对水产品肉质产生影响，如色泽劣变、风味下降、脱水、脂肪氧化、蛋白降解及变性等。

空气自然解冻是较为常见的一种解冻方法，就是把冷冻产品放在车间里面，自然升温，经过1～2天时间产品完全解冻开，优点是操作简单、成本低廉，但这种解冻方式解冻速度慢，不稳定，不均匀，冷冻产品一边还在解冻中，另一边已经开始变质了，而且解冻汁液流失率比较高，影响产品质量。

为了避免出现上述情况，出现了新型的低温高湿解冻装置和方法。低温高湿解冻主要利用低压蒸汽直接对冻品进行解冻，蒸汽管道直接进入解冻间，分布在送风管道的下方，由很细的小孔喷出，解冻过程由冷风机送风、吸风保证解冻间的气体循环流动，从而加快解冻速度，提高解冻效率。低温高湿法解冻产品质量高、无滴水现象，比较适用于生鲜配送或制作对品质要求高的产品。如专利申请号为CN201621143779.3(公告号为CN206275066U)的实用新型专利《一种压差低温高湿解冻装置》公开了一种压差低温高湿解冻装置，包括：基体，基体为内部为密封空间，在基体内部两侧设有压差式低温高湿解冻机，在压差式低温高湿解冻机的顶部设有抽气装置，压差式低温高湿解冻机的侧部设有蒸汽出口，蒸汽出口与基体中部的冻肉支承装置位置对应；在基体的内侧铺设有保温材料；在基体的内侧均布有多个温度检测装置以及湿度检测装置。该实用新型专利通过采用蒸汽直接喷射对肉类解冻，大大地降低了解冻损耗，能耗也随之降低，通过循环扇水平或者垂直吹送低压蒸汽到肉的表面实现充分地热交换使肉类快速解冻，同时又保证了解冻肉类的品质，并且减少解冻过程中对周边环境的污染。

但现有低温高湿解冻装置还存在以下问题：(1)气流速度分布不均有死角，温度均匀性差：采用热蒸汽加热，蒸汽出口处温度很高，而装满冷冻产品后，冷冻产品周围温度极低甚至整库库温都会骤然下降，解冻库内冷热分布极不均匀；采用循环风机一定程度上可改善温度均匀性，但由于冷冻产品货架的阻碍，气流速度不均，且宜形成气流死角，致使解冻库温度均匀性差，也会影响解冻速度和解冻一致性；(2)气流热交换距离长，前后解冻时间相差较大：气流从冷库一边的送风机到冷库另一边的吸风机，或从两边到中间，气流需流通整个或半个冷库，气流换热距离长，前后温度湿度相差都很大，导致解冻时间不一致，前面已解冻完全，后面还处于冻结状态；(3)耗能大：反复通过输送热蒸汽和通过冷气机制冷来平衡温度，造成能量极大部分的耗散。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种可以提高解冻效率的负压式解冻装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种可以提高解冻效率的解冻方法。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种负压式解冻装置，包括箱体，其特征在于：所述箱体内设置有阻隔件，将箱体的内部空间分隔为解冻区域和回温区域，该解冻区域和回温区域通过回风管路相连通，所述回风管路内设置有负压风机，所述解冻区域用于堆垛待解冻产品，所述阻隔件上开设有多个供空气通过的流通孔，所述回温区域连通有冷气发生组件和热蒸汽发生组件。

优选地，所述解冻区域内部具有与回风管路相连通的通道。通道的设置可以缩短待解冻产品的热交换距离，减少解冻时间。

进一步，所述通道贯穿设置在解冻区域的中间位置，将解冻区域分隔为第一区和第二区，当待解冻产品堆垛在第一区和第二区时，第一区和第二区形成有背离通道的进风侧和面向通道的出风侧，所述阻隔件的流通孔均匀分布在第一区和第二区的进风侧的对应位置。这样设置可以使待解冻产品各处的热交换距离保持一致，从而使得解冻时间更为一致。

优选地，所述回温区域内还设置有循环风机，从而加速热蒸汽与冷气换热和混匀，增加低温高湿空气在箱体内温湿度的一致性。

优选地，所述阻隔件为帆布、厚塑料膜或隔热防水棉。

优选地，所述流通孔的孔径为3～5cm，相邻流通孔之间的间隔为6～10cm。合适的孔径和间隔可以提高解冻效率。

优选地，所述箱体上开设有与回温区域相连通的热蒸汽进口，该热蒸汽进口处设置有用于控制热蒸汽通断的开关，所述热蒸汽进口和开关组成所述的热蒸汽发生组件。当然也可以直接在回温区域内放置热蒸汽发生器来产生热蒸汽。

本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种采用上述负压式解冻装置的解冻方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将待解冻产品堆垛在解冻区域；

(2)启动负压风机，使得回温区域中的空气经阻隔件的流通孔进入解冻区域，带走待解冻产品的冷量变为冷风，该冷风通过回风管路重新回到回温区域中；

(3)当回温区域中温度降低至t1时，打开热蒸汽发生组件来产生热蒸汽，热蒸汽和回风管路回流的冷风混匀并进行热交换回温，同时产生低温高湿空气，同样地，低温高湿空气经阻隔件的流通孔进入解冻区域中，低温高湿空气对待解冻产品进行解冻，再通过回风管路回到回温区域中；

(4)当回温区域中温度升高至t2时，关闭热蒸汽发生组件；

(5)当回温区域中相对湿度＜n时，启动冷风发生组件产生冷气，该冷气与热蒸汽换热和混匀，维持回温区域中空气低温高湿状态；

(6)当待解冻产品解冻完成时，关闭负压风机和冷风发生组件；

其中，t1＜t2，t1和t2为4～10℃；n为85～100％。

优选地，所述t1和t2为6～8℃，所述n为90～100％。

优选地，所述步骤(2)中，启动负压风机后，经过回风管路的气流速度为0.5～2.5m/s。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过在箱体内设置阻隔件，将箱体1的内部空间分隔为解冻区域和回温区域，将待解冻产品阻隔开，实现箱体内部空间的冷热分离，两次冷热交换，一次在解冻区域内低温高湿空气与待解冻产品，一次在回温区域内热蒸汽与待解冻产品释放的冷气，相互间互不影响；热蒸汽发生组件产生热蒸汽与冷气先混匀，然后在负压风机的作用下，经开设有流通孔的阻隔件流经待解冻产品；冷气发生组件产生冷气与热蒸汽换热和混匀，维持回温区域中空气低温高湿状态；使得待解冻产品进行充分热交换，从而提高了解冻效率。

附图说明

图1为本发明实施例1中负压式解冻装置的结构示意图；

图2为本发明比较例1中解冻装置的结构示意图；

图3为本发明比较例2中解冻装置的结构示意图；

图4为本发明所有实施例和比较例的待解冻产品的解冻时间和中心温度的关系图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例的负压式解冻装置，包括箱体1，箱体1内设置有阻隔件2，将箱体1的内部空间分隔为解冻区域a和回温区域b，该解冻区域a和回温区域b通过回风管路3相连通，回风管路3内设置有负压风机4，解冻区域a用于堆垛待解冻产品，阻隔件2上开设有多个供空气通过的流通孔21，解冻区域a内部具有与回风管路3相连通的通道5，回温区域b连通有冷气发生组件和热蒸汽发生组件。阻隔件2的设置可以将待解冻产品阻隔开，实现箱体1内部空间的冷热分离，两次冷热交换，一次在解冻区域a内低温高湿空气与待解冻产品，一次在回温区域b内热蒸汽与待解冻产品释放的冷气，相互间互不影响；热蒸汽发生组件产生热蒸汽与冷气先混匀，然后在负压风机4的作用下，经开设有流通孔21的阻隔件2流经待解冻产品；冷气发生组件产生冷气与热蒸汽换热和混匀，维持回温区域b中空气低温高湿状态；使得待解冻产品进行充分热交换，从而提高了解冻效率。而通道5的设置可以缩短待解冻产品的热交换距离，减少解冻时间。

通道5的具体位置可根据需求设置。本实施例中，通道5贯穿设置在解冻区域a的中间位置，将解冻区域a分隔为第一区a1和第二区a2，当待解冻产品堆垛在第一区a1和第二区a2时，第一区a1和第二区a2形成有背离通道5的进风侧和面向通道5的出风侧，阻隔件2的流通孔21均匀分布在第一区a1和第二区a2的进风侧的对应位置。这样设置可以使待解冻产品各处的热交换距离保持一致，从而使得解冻时间更为一致。

为了使回温区域b内的空气温湿度保持一致，回温区域b内还设置有循环风机7，从而加速热蒸汽与冷气换热和混匀，增加低温高湿空气在箱体1内温湿度的一致性。

具体地，阻隔件2为帆布、厚塑料膜或隔热防水棉。本实施例中，阻隔件2为隔热防水棉，除了控制气流方向外，同时还可以起到隔热和防水两项功能。流通孔21的孔径为3～5cm，相邻流通孔21之间的间隔为6～10cm，合适的孔径和间隔可以提高解冻效率。本实施例中，待解冻产品堆垛在紧靠箱体1一侧，隔热防水棉覆盖在待解冻产品暴露在外的三个侧面和一个顶面。冷气发生组件、热蒸汽发生组件和循环风机均分布在箱体1另一侧位置处。

另外，冷气发生组件和热蒸汽发生组件的具体结构可根据需求设置，本实施例中，冷气发生组件为设置在回温区域b内部的制冷装置6。箱体1上开设有与回温区域b相连通的热蒸汽进口11，该热蒸汽进口11处设置有用于控制热蒸汽通断的开关12，上述热蒸汽进口11和开关12组成上述热蒸汽发生组件。

解冻方法包括以下步骤：

(1)将冷冻状态的鲳鱼作为待解冻产品堆垛在解冻区域a，解冻区域a内形成有贯穿设置在解冻区域a的中间位置的通道5，然后在待解冻产品外部覆盖隔热防水棉作为阻隔件2；

(2)启动负压风机4，使得回温区域b中的空气经阻隔件2的流通孔21进入解冻区域a，带走待解冻产品的冷量变为冷风，该冷风依次通过通道5和回风管路3重新回到回温区域b中，经过回风管路3的气流速度为1.5m/s；

(3)当回温区域b中温度降低至6℃时，打开开关12和循环风机7，热蒸汽从热蒸汽进口11进入回温区域b中，在循环风机7的作用下，热蒸汽和回风管路3回流的冷风混匀并进行热交换回温，同时产生低温高湿空气，同样地，低温高湿空气经阻隔件2的流通孔21进入解冻区域a中，低温高湿空气对待解冻产品进行解冻，再通过回风管路3回到回温区域b中；

(4)当回温区域b中温度升高至8℃时，关闭开关12；

(5)当回温区域b中相对湿度＜90％时，启动制冷装置6产生冷气，该冷气与热蒸汽换热和混匀，维持回温区域b中空气低温高湿状态；

(6)当待解冻产品解冻完成时，关闭负压风机4、制冷装置6和循环风机7。

整个解冻过程中，持续记录待解冻产品的解冻时间和中心温度。

比较例1：

如图2所示，与实施例1不同的是，本实施例中，箱体1内未设置有阻隔件2。

解冻方法包括以下步骤：

(1)将冷冻状态的鲳鱼作为待解冻产品堆垛在解冻区域a，解冻区域a内形成有贯穿设置在解冻区域a的中间位置的通道5；

(2)启动负压风机4，使得回温区域b中的空气进入解冻区域a，带走待解冻产品的冷量变为冷风，该冷风依次通过通道5和回风管路3重新回到回温区域b中，经过回风管路3的气流速度为1.5m/s；

(3)当回温区域b中温度降低至6℃时，打开开关12和循环风机7，热蒸汽从热蒸汽进口11进入回温区域b中，在循环风机7的作用下，热蒸汽和回风管路3回流的冷风混匀并进行热交换回温，同时产生低温高湿空气，同样地，低温高湿空气进入解冻区域a中，低温高湿空气对待解冻产品进行解冻，再通过回风管路3回到回温区域b中；

(4)当回温区域b中温度升高至8℃时，关闭开关12；

(5)当回温区域b中相对湿度＜90％时，启动制冷装置6产生冷气，该冷气与热蒸汽换热和混匀，维持回温区域b中空气低温高湿状态；

(6)当待解冻产品解冻完成时，关闭负压风机4、制冷装置6和循环风机7。

整个解冻过程中，持续记录待解冻产品的解冻时间和中心温度。

比较例2：

如图3所示，与比较例1不同的是，本实施例中，解冻区域a内部均匀贯通设置有三条通道5，该通道5与比较例1中的通道5垂直，且该通道5不直接与回风管路3连通，而是通过回温区域b间接与回风管路3连通；另外除了负压风机4外，解冻区域a另一侧设置有一台同功率的正压风机4’。

解冻方法包括以下步骤：

(1)将冷冻状态的鲳鱼作为待解冻产品堆垛在解冻区域a，解冻区域a内均匀形成有3条贯穿设置在解冻区域a的通道5；

(2)启动负压风机4和正压风机4’，使得回温区域b中的空气进入解冻区域a，带走待解冻产品的冷量变为冷风，该冷风依次通过通道5和回风管路3重新回到回温区域b中，经过回风管路3的气流速度为1.5m/s；

(3)当回温区域b中温度降低至6℃时，打开开关12和循环风机7，热蒸汽从热蒸汽进口11进入回温区域b中，在循环风机7的作用下，热蒸汽和回风管路3回流的冷风混匀并进行热交换回温，同时产生低温高湿空气，同样地，低温高湿空气进入解冻区域a中，低温高湿空气对待解冻产品进行解冻，再通过回风管路3回到回温区域b中；

(4)当回温区域b中温度升高至8℃时，关闭开关12；

(5)当回温区域b中相对湿度＜90％时，启动制冷装置6产生冷气，该冷气与热蒸汽换热和混匀，维持回温区域b中空气低温高湿状态；

(6)当待解冻产品解冻完成时，关闭负压风机4、正压风机4’、制冷装置6和循环风机7。

整个解冻过程中，持续记录待解冻产品的解冻时间和中心温度。

上述所有实施例和比较例的待解冻产品的解冻时间和中心温度的关系图如图4所示。

由图4可以看出：

(1)以中心温度达到-3℃作为解冻终点，实施例1的解冻时间为6.5h，比较例1的解冻时间为22.5h，比较例2的解冻时间为12h。三种解冻方式解冻时间差异明显。

(2)对比比较例1和实施例1，同样的温度湿度和气流速度下，实施例1的解冻效率优于比较例1。这主要是由于实施例1覆盖隔热防水棉限制气流循环方式，使得气流仅能从两侧隔热防水棉的流通孔21流经冷冻鲳鱼，再进入通道5；而比较例1中，由于未覆盖隔热防水棉，大量的低温高湿空气直接被负压风机4吸走，未经过待解冻产品，无换热过程，导致解冻缓慢。

(3)对于比较例2而言，在正压风机4’的作用下将低温高温空气吹向待解冻产品，是目前常用的低温高湿解冻方式。对比比较例2和比较例1，同样的温度湿度和气流速度下，比较例2的解冻效率优于比较例1。这主要是由于通道5不直接与回风管路3连通，在正压风机4’、负压风机4以及循环风机6的作用下，迫使低温高湿的空气流经冷冻鲳鱼进行解冻，提高热交换效率。

(4)对比比较例2和实施例1，同样的温度湿度和气流速度下，比较例2的解冻效率差于实施例1。这主要是由于通道5通过回温区域b间接与回风管路3连通，气流会绕过待解冻样品障碍，从通道5经由回温区域b进入回风管路3，而这部分的气流无换热过程；而且气流流经后排堆垛的待解冻样品的气流温度湿度都会逐渐下降，其解冻效果相较前一排逐渐下降，致使解冻时间不一致且逐渐延长。

综上所述，流经待解冻样品的气流强度和均匀性是决定解冻速度和效果的重要因素。本实施例改进了待解冻样品的堆垛方式，配合覆盖阻隔件5，形成通道5，在负压风机4的作用下，迫使低温高湿空气流经待解冻产品，从而提高了换热效率和解冻速度。

具体地，本实施例具备以下优点：

(1)解冻效果好，解冻时间较一致：采用阻隔件2将待解冻产品阻隔开，实现箱体1内部空间的冷热分离，两次冷热交换，一次在解冻区域a内低温高湿空气与待解冻产品，一次在回温区域b内热蒸汽与待解冻产品释放的冷气，相互间互不影响；热蒸汽发生组件产生热蒸汽，热蒸汽在循环风机7的作用下与冷气先混匀，然后在负压风机4的作用下，经开设有流通孔21的阻隔件2流经待解冻产品，进入通道5；冷气发生组件产生冷气与热蒸汽换热和混匀，维持回温区域b中空气低温高湿状态，使得待解冻产品进行充分热交换，从而提高了解冻效率；另外，循环风机7和通道5的设置促使流经待解冻产品的温度一致，湿度一致，气流速度一致，使得解冻效果更好，解冻时间更一致；

(2)解冻效率高：低温高湿空气从解冻区域a外侧流经待解冻产品，进入通道5，在此过程中完成冷热交换，待解冻产品热交换距离短，仅为50～80cm；低温高湿空气与待解冻产品可以更以快速的进行冷热交换，解冻效率可以提升40～60％，解冻速度更快，解冻时间可以缩短一半；

(3)更节能：在解冻过程中，热蒸汽加热是最大的能源消耗系统，待解冻产品释放的冷气在负压风机4和回风管路3的作用下集中在一起，在无障碍的空间内与热蒸汽混匀和换热，换热效率更高效节能；由于冷量可单独集中在一起，前期甚至可以将过多的冷量直接外排出箱体1，无需要消耗热蒸汽，从而节约很大程度上节约能耗。

Claims (9)

1.一种负压式解冻装置，包括箱体(1)，其特征在于：所述箱体(1)内设置有阻隔件(2)，将箱体(1)的内部空间分隔为解冻区域(a)和回温区域(b)，该解冻区域(a)和回温区域(b)通过回风管路(3)相连通，所述解冻区域(a)内部具有与回风管路(3)相连通的通道(5)，所述回风管路(3)内设置有负压风机(4)，所述解冻区域(a)用于堆垛待解冻产品，所述阻隔件(2)上开设有多个供空气通过的流通孔(21)，所述回温区域(b)连通有冷气发生组件和热蒸汽发生组件。

2.根据权利要求1所述的负压式解冻装置，其特征在于：所述通道(5)贯穿设置在解冻区域(a)的中间位置，将解冻区域(a)分隔为第一区(a1)和第二区(a2)，当待解冻产品堆垛在第一区(a1)和第二区(a2)时，第一区(a1)和第二区(a2)形成有背离通道(5)的进风侧和面向通道(5)的出风侧，所述阻隔件(2)的流通孔(21)均匀分布在第一区(a1)和第二区(a2)的进风侧的对应位置。

3.根据权利要求1所述的负压式解冻装置，其特征在于：所述回温区域(b)内还设置有循环风机(7)。

4.根据权利要求1所述的负压式解冻装置，其特征在于：所述阻隔件(2)为帆布、厚塑料膜或隔热防水棉。

5.根据权利要求1所述的负压式解冻装置，其特征在于：所述流通孔(21)的孔径为3～5cm，相邻流通孔(21)之间的间隔为6～10cm。

6.根据权利要求1所述的负压式解冻装置，其特征在于：所述箱体(1)上开设有与回温区域(b)相连通的热蒸汽进口(11)，该热蒸汽进口(11)处设置有用于控制热蒸汽通断的开关(12)，所述热蒸汽进口(11)和开关(12)组成所述的热蒸汽发生组件。

7.一种采用权利要求1～6任一项所述的负压式解冻装置的解冻方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将待解冻产品堆垛在解冻区域(a)；

(2)启动负压风机(4)，使得回温区域(b)中的空气经阻隔件(2)的流通孔(21)进入解冻区域(a)，带走待解冻产品的冷量变为冷风，该冷风通过回风管路(3)重新回到回温区域(b)中；

(3)当回温区域(b)中温度降低至t1时，打开热蒸汽发生组件来产生热蒸汽，热蒸汽和回风管路(3)回流的冷风混匀并进行热交换回温，同时产生低温高湿空气，同样地，低温高湿空气经阻隔件(2)的流通孔(21)进入解冻区域(a)中，低温高湿空气对待解冻产品进行解冻，再通过回风管路(3)回到回温区域(b)中；

(4)当回温区域(b)中温度升高至t2时，关闭热蒸汽发生组件；

(5)当回温区域(b)中相对湿度＜n时，启动冷风发生组件产生冷气，该冷气与热蒸汽换热和混匀，维持回温区域(b)中空气低温高湿状态；

(6)当待解冻产品解冻完成时，关闭负压风机(4)和冷风发生组件；

其中，t1＜t2，t1和t2为4～10℃；n为85～100％。

8.根据权利要求7所述的解冻方法，其特征在于：所述t1和t2为6～8℃，所述n为90～100％。

9.根据权利要求7所述的解冻方法，其特征在于：所述步骤(2)中，启动负压风机(4)后，经过回风管路(3)的气流速度为0.5～2.5m/s。

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