CN111647388A - 一种低温复合相变蓄冷剂及其制备方法 - Google Patents

一种低温复合相变蓄冷剂及其制备方法 Download PDF

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刘广海
谢如鹤
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Abstract

本发明公开了一种冷链用相变蓄冷剂及其制备方法。所述冷链用相变蓄冷剂含正十六烷、52#石蜡和铜纳米粒子。该冷链蓄冷剂制备工艺简单，稳定性强，传热性能好，蓄冷潜热大。本发明应用范围广，特别适用于温度不能过高的易腐食品(如巧克力、红酒等)、化工用品、生物药品等在运输中的冷藏保鲜，也可作为恒温蓄冷冷库的蓄冷剂。

Description

一种低温复合相变蓄冷剂及其制备方法
技术领域
本发明专利涉及蓄冷技术领域，具体涉及一种冷链用相变蓄冷剂及其制备方法。
背景技术
在生鲜易腐食品物流各环节中，冷藏运输因外界环境复杂，被公认为保障食品质量安全和延长易腐食品保质期的关键环节之一。作为冷藏运输的重要载体，全球约有各类在用冷藏车400万辆，且仍以2.5％/年的速度持续增长；近年来我国冷藏运输得到快速发展，截至2019年底，冷藏车已达20万辆。但是也应看到，目前所使用的冷藏车中90％以上均使用机械式制冷系统，该种制冷方式能源利用率仅为35％-40％，能源利用率低，成本高，导致部分商贩转而使用土保温的形式运输食品，而忽视食品品质，食品腐损严重。
相较于机械式冷藏运输，蓄冷运输利用相变材料高潜热特性，使用夜间富余电力为蓄冷装置充冷、白天工作放冷降温的方式，从而达到节约能源、降低成本的目的。在蓄冷运输中，而提供能够持续放冷的蓄冷材料是蓄冷式冷藏运输技术的关键。在蓄冷材料的选择方面，既需考虑合理的相变温度，又要有足够的相变潜热。目前，国内外在使用的低温复合相变材料有很多，但各类冷链用相变蓄冷剂的相变温度多为10℃以下，对于巧克力、红酒等运输温度不能过高的易腐食品、化工用品、生物药品等，过低的温度能耗较高，使用的经济性受限。
发明内容
本发明目的为了克服原有技术的不足，提供一种具有制备工艺简单的冷链用相变蓄冷剂。
本发明的另一目的在于提供一种传热性能好的冷链用相变蓄冷剂。
本发明的另一目的在于提供一种蓄冷潜热大的高效型的冷链用相变蓄冷剂。
本发明的冷链用相变蓄冷剂适用于生鲜食品、化工用品、生物药品等等需要在15℃-20℃条件下贮运的产品。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种冷链用相变蓄冷剂，按照重量百分比计算，其包括60.9％-68％的正十六烷，31.9％-39％的52#石蜡，以及0.1％-2％的铜纳米粒子。
在一些实施方式中，其中，所述铜纳米粒子粒径为40nm-50nm。
在一些实施方式中，所述冷链用相变蓄冷剂还含有15℃-20℃有机可逆感温变色材料。
在一些实施方式中，所述有机可逆感温变色材料选自三芳甲烷苯酞类。
在一个实施方式中，所述有机可逆感温变色材料的添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.1-1.0g。
在一些实施方式中，所述冷链用相变蓄冷剂还含有食用香精和/或食用色素。
在一些实施方式中，所述食用香精的添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.01-0.02g。
在一些实施方式中，所述食用色素的添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.02-0.06g。
另一方面，本发明还提供了上述冷链用相变蓄冷剂的制备方法，其包含以下步骤：
(1)先将正十六烷、52#石蜡混合，置于恒温水浴中熔化；
(2)加入铜纳米粒子、有机可逆感温变色材料、食用香精和食用色素，在60℃-70℃搅拌混匀，之后冷却至室温即可。
在一个示范性的实施方式中，所述方法包含以下步骤:
(1)先将正十六烷、52#石蜡混合，并置于60℃-70℃恒温水浴中熔化至少15min以上；
(2)依次加入铜纳米粒子、有机可逆感温变色材料、食用香精、食用色素后，在60℃-70℃下搅拌1-2h，之后冷却至室温即可。
本发明含正十六烷、52#石蜡、铜纳米粒子混合而成，或者可选地，还可包含食用香精、食用色素、有机可逆感温变色材料等物质中的一种或多种。其中，铜纳米粒子粒径为40nm-50nm，各成分的重量百分比含量如下，正十六烷为61％-68％，52#石蜡为32％-39％，铜纳米粒子0.1％-2％；所述食用香精的添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.01-0.02g；所述食用色素的添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.02-0.06g；所述有机可逆感温变色材料添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.1-1.0g。
所述冷链用相变蓄冷剂在制备时，先将正十六烷、52#石蜡按适当比例混合并置于60℃-70℃恒温水浴中熔化15min以上，依次加入铜纳米粒子、有机可逆感温变色材料、食用香精、食用色素后，在60℃-70℃条件下用磁力搅拌器搅拌1-2h，之后冷却至室温即可。
本发明蓄冷剂制备工艺简单可行，易操作，经济价值高；制备出来的蓄冷剂具有稳定的相变温度和较大的相变潜热，经过实验证明，本材料的相变温度为16.3℃-17.6℃，相变潜热为191J/g～210J/g。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果如下：
(1)在一个实施方式中，本发明加入了52#石蜡，比正十六烷的制备成本低，且性能相似。
(2)在另一个实施方式中，本发明加入了铜纳米粒子，有效增强了材料的导热性能。
(3)在另一个实施方式中，本发明可加入了食用香精和/或食用色素，避免误食。
(4)在另一个实施方式中，包含15℃-20℃有机可逆感温变色材料，可帮助用户确认蓄冷剂是否预冷充分。
(5)本发明的冷链用相变蓄冷剂制备工艺简单，稳定性强，传热性能好，蓄冷潜热大。特别适用于温度不能过高的某些易腐食品(如巧克力、红酒等)、化工用品、生物药品等在运输中的冷藏保鲜，也可作为恒温蓄冷冷库的蓄冷剂。
具体实施方式
以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案，具体实施例不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明理念所做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。
有机可逆感温变色材料选自三芳甲烷苯酞类。
本发明中，有机可逆感温变色材料无特别限制，现有技术中的有机可逆感温变色材料即可。作为一种示范性的实施方式，所述有机可逆感温变色材料购买自深圳市丽盈塑化生产开发销售。
本发明所采用的测试方法：
冷链用相变蓄冷剂的相变温度、相变潜热测试方法参考：DSC测试法
实施例1
本实施例中，一种冷链用相变蓄冷剂，按照重量百分比计算，包括正十六烷、52#石蜡、铜纳米粒子、食用香精、食用色素、有机可逆感温变色材料，各成分的重量百分比含量如下，正十六烷为61％，52#石蜡为38.9％，铜纳米粒子0.1％；食用香精的添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.01g；所述食用色素的添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.02g；所述有机可逆感温变色材料添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.1g。
所述的复合相变蓄冷剂在配制时，先将正十六烷、52#石蜡按适当比例混合并置于60℃-70℃恒温水浴中熔化15min以上，依次加入铜纳米粒子、有机可逆感温变色材料、食用香精、食用色素后，在60℃-70℃条件下用磁力搅拌器搅拌1-2h，之后冷却至室温即可。
冷链用相变蓄冷剂的相变温度为16.7℃，相变潜热为198.3J/g。
实施例2
本实施例中，一种冷链用相变蓄冷剂，按照重量百分比计算，包括正十六烷、52#石蜡、铜纳米粒子、食用香精、食用色素、有机可逆感温变色材料，各成分的重量百分比含量如下，正十六烷为67.9％，52#石蜡为32％，铜纳米粒子0.1％；食用香精的添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.01g；所述食用色素的添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.02g；所述有机可逆感温变色材料添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.1g。
所述的复合相变蓄冷剂在配制时，先将正十六烷、52#石蜡按适当比例混合并置于60℃-70℃恒温水浴中熔化15min以上，依次加入铜纳米粒子、有机可逆感温变色材料、食用香精、食用色素后，在60℃-70℃条件下用磁力搅拌器搅拌1-2h，之后冷却至室温即可。
冷链用相变蓄冷剂的相变温度为16.9℃，相变潜热为207.6J/g。
实施例3：
本实施例中，一种冷链用相变蓄冷剂，按照重量百分比计算，包括正十六烷、52#石蜡、铜纳米粒子，各成分的重量百分比含量如下，正十六烷为64.5％，52#石蜡为35.4％，铜纳米粒子0.1％。
所述的复合相变蓄冷剂在配制时，先将正十六烷、52#石蜡按适当比例混合并置于60℃-70℃恒温水浴中熔化15min以上，依次加入铜纳米粒子、有机可逆感温变色材料、食用香精、食用色素后，在60℃-70℃条件下用磁力搅拌器搅拌1-2h，之后冷却至室温即可。
冷链用相变蓄冷剂的相变温度为16.8℃，相变潜热为203.2J/g。
实施例4
本实施例中，一种冷链用相变蓄冷剂，按照重量百分比计算，包括正十六烷、52#石蜡和铜纳米粒子，各成分的重量百分比含量如下，正十六烷为65％，52#石蜡为34.5％，铜纳米粒子0.5％。
所述的复合相变蓄冷剂在配制时，先将正十六烷、52#石蜡按适当比例混合并置于60℃-70℃恒温水浴中熔化15min以上，然后加入铜纳米粒子，在60℃-70℃条件下用磁力搅拌器搅拌1-2h，之后冷却至室温即可。
冷链用相变蓄冷剂的相变温度为16.6℃，相变潜热为209.6J/g。
实施例5
本实施例中，一种冷链用相变蓄冷剂，按照重量百分比计算，包括正十六烷、52#石蜡和铜纳米粒子，各成分的重量百分比含量如下，正十六烷为60.9％，52#石蜡为37.3％，铜纳米粒子1.8％。
所述的复合相变蓄冷剂在配制时，先将正十六烷、52#石蜡按适当比例混合并置于60℃-70℃恒温水浴中熔化15min以上，然后加入铜纳米粒子，在60℃-70℃条件下用磁力搅拌器搅拌1-2h，之后冷却至室温即可。
冷链用相变蓄冷剂的相变温度为17.3℃，相变潜热为191.4J/g。
对比例1
本实施例中，一种冷链用相变蓄冷剂，按照重量百分比计算，包括正十六烷、52#石蜡、铜纳米粒子，各成分的重量百分比含量如下，正十六烷为20％，52#石蜡为79.9％，铜纳米粒子0.1％。
所述的复合相变蓄冷剂在配制时，先将正十六烷、52#石蜡按适当比例混合并置于60℃-70℃恒温水浴中熔化15min以上，依次加入铜纳米粒子、有机可逆感温变色材料、食用香精、食用色素后，在60℃-70℃条件下用磁力搅拌器搅拌1-2h，之后冷却至室温即可。
冷链用相变蓄冷剂的相变温度为47.3℃，相变潜热为181.6J/g。
对比例2
本实施例中，一种冷链用相变蓄冷剂，按照重量百分比计算，包括正十六烷、52#石蜡、铜纳米粒子，各成分的重量百分比含量如下，正十六烷为40％，52#石蜡为59.9％，铜纳米粒子0.1％。
所述的复合相变蓄冷剂在配制时，先将正十六烷、52#石蜡按适当比例混合并置于60℃-70℃恒温水浴中熔化15min以上，依次加入铜纳米粒子、有机可逆感温变色材料、食用香精、食用色素后，在60℃-70℃条件下用磁力搅拌器搅拌1-2h，之后冷却至室温即可。
冷链用相变蓄冷剂的相变温度为29.1℃，相变潜热为193.8J/g。

Claims (10)

1.一种冷链用相变蓄冷剂，其特征在于，按照重量百分比计算，包括60.9％-68％的正十六烷，31.9％-39％的52#石蜡，以及0.1％-2％的铜纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的冷链用相变蓄冷剂，其特征在于，所述铜纳米粒子粒径为40nm-50nm。
3.根据权利要求1所述的冷链用相变蓄冷剂，其特征在于，还包含15℃-20℃有机可逆感温变色材料。
4.根据权利要求3所述的冷链用相变蓄冷剂，其特征在于，所述有机可逆感温变色材料选自三芳甲烷苯酞类材料。
5.根据权利要求3所述的冷链用相变蓄冷剂，其特征在于，所述有机可逆感温变色材料的添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.1-1.0g。
6.根据权利要求1所述的冷链用相变蓄冷剂，其特征在于，还包含食用香精和/或食用色素。
7.根据权利要求6所述的冷链用相变蓄冷剂，其特征在于，所述食用香精的添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.01-0.02g。
8.根据权利要求6所述的冷链用相变蓄冷剂，其特征在于，所述食用色素的添加量为每千克冷链用相变蓄冷剂添加0.02-0.06g。
9.根据权利要求1-8任一所述的蓄冷剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)先将正十六烷、52#石蜡混合，置于恒温水浴中熔化；
(2)加入铜纳米粒子、有机可逆感温变色材料、食用香精和食用色素，在60℃-70℃搅拌混匀，之后冷却至室温即可。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)先将正十六烷、52#石蜡混合，并置于60℃-70℃恒温水浴中熔化至少15min以上；
(2)依次加入铜纳米粒子、有机可逆感温变色材料、食用香精、食用色素后，在60℃-70℃下搅拌1-2h，之后冷却至室温即可。
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