CN113331446B - 一种采后果蔬间歇热处理装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采后果蔬间歇热处理装置及其控制方法。本发明利用螺旋式热水喷淋对置于果蔬热处理室的果蔬进行统一的间歇热处理，使间歇热处理过程连续，避免了来回运输果蔬导致的碰擦损伤，节省人力物力；通过控制高压喷嘴的开启数量以及传送带的转速，进而精确控制热激处理时间以及热激后回温时间，应用于不同种类的果蔬；喷淋热水在热激处理室充分放热后，在热处理室底部进行收集，由水泵输送到水箱，再通过热泵重新加热，循环利用，降低运行成本，提高热能利用率；利用蒸发器的冷量配合风机对冷却室内的果蔬进行统一的降温处理，节省运行能耗，且克服了果蔬表面被水膜包裹造成呼吸受阻等问题；本发明减少占地面积，提高空间利用率。
Description
技术领域
本发明涉及果蔬类产品加工保鲜技术，具体涉及一种采后果蔬间歇热处理装置及其控制方法。
背景技术
果蔬营养价值高、脂肪含量低，对于增强人体生理机能具有重要意义。我国作为果蔬第一生产及消费大国，果蔬保鲜技术与方法的落后是造成采后损失的重要原因。热处理是一种采用高温使果蔬产生应激反应，可以提高果蔬贮藏品质的保鲜处理方式。间歇热处理就是把果蔬从高温环境里面移出，采取升温后回温再升温再回温的方式，反复发生的温度变化促进了果蔬热激效应多次产生，从而中断果蔬在原环境里因应力的积累等因素所造成的不可逆损伤，可以在取得较好保鲜效果的同时，降低热伤害发生机率，且达到热效应杀菌的效果。
现有技术的果蔬采后间歇热处理，通常采用恒温水浴箱完成热激过程，其有效温度一般为35～60℃，回温过程有效温度一般为20℃左右。首先通过机械方法把果蔬批量浸入水浴箱中热激，一段时间后取出放入低温环境中回温，回温后再浸入水浴箱中，如此重复几次。但此方法一方面会导致因大量果蔬同时投入水浴箱中，使得实际热水处理温度低于预先所需的处理温度，从而热激处理的温度波动较大，影响处理效果；另一方面会造成不必要的机械损伤，而且消耗大量资源。此外，热水处理后果蔬表面易被水膜包裹造成呼吸受阻。
发明内容
为实现果蔬间歇热处理，同时改善间歇处理时工序繁杂、连续性程度低、装备占地面积大等问题，本发明提出了一种采后果蔬间歇热处理装置及其控制方法。
本发明的一个目的在于提出一种采后果蔬间歇热处理装置。
本发明的采后果蔬间歇热处理装置包括：果蔬热处理系统、热泵系统、果蔬冷却系统和连接装置；
果蔬热处理系统包括果蔬热处理室、第一风机、加热装置、第一测温元件、高压喷嘴、液位传感器、喷淋水回流孔、第二截止阀、循环水泵、水箱、第一截止阀、恒温器、热水管路和第一螺旋式传送带；其中，果蔬热处理室为密封的腔体；在果蔬热处理室内的顶部设置向下排气的第一风机；在果蔬热处理室内且位于第一风机下设置加热装置；在果蔬热处理室内设置第一测温元件；在果蔬热处理室的侧壁上设置有多个均匀分布的高压喷嘴；第一螺旋式传送带位于果蔬热处理室内的加热装置下，果蔬热处理室内的每一个高压喷嘴正对着第一螺旋式传送带的一层；在果蔬热处理室的内侧壁下部设置液位传感器；在果蔬热处理室的底壁上设置喷淋水回流孔；喷淋水回流孔通过管道连接至位于果蔬热处理室外的第二截止阀；第二截止阀通过管道连接至循环水泵的进口；循环水泵的出口通过管道连接至水箱的入口；水箱的出口通过管道连接至第一截止阀；第一截止阀通过管道连接至冷凝器的冷却水入口；冷凝器的冷却水出口连接至恒温器的入口；恒温器的出口连接热水管路；热水管路的末端与多个高压喷嘴相对应，分成多个支路，每一个支路对应连接至相应的位于果蔬热处理室内的高压喷嘴；
热泵系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器、贮液器、电磁阀和热力膨胀阀；其中，蒸发器的出口通过管道连接至位于果蔬冷却室外的压缩机的进口；压缩机的出口通过管道连接至冷凝器的制冷剂入口；冷凝器的制冷剂出口通过管道连接至贮液器的入口；贮液器的出口通过管道连接至电磁阀；电磁阀通过管道连接至热力膨胀阀的入口；热力膨胀阀的出口通过管道连接至连接蒸发器的入口；
果蔬冷却系统包括果蔬冷却室、第二风机、第二测温元件和第二螺旋式传送带；其中，果蔬冷却室为密封的腔体；在果蔬冷却室内的顶部设置向下排气的第二风机；在果蔬冷却室内且位于第二风机下设置向下排气的蒸发器；第二螺旋式传送带位于果蔬冷却室内的蒸发器下；在果蔬冷却室内设置第二测温元件；
连接装置包括顶端连接传送带、底端连接传送带、果蔬进口、果蔬出口以及第一至第四挡板；其中，第一螺旋式传送带与第二螺旋式传送带的顶端和底端分别通过顶端连接传送带和底端连接传送带连接为一体；在底端连接传送带上分别连接果蔬进口和果蔬出口；在果蔬进口与底端连接传送带之间设置第一挡板，在果蔬出口与底端连接传送带之间设置第二挡板，在底端连接传送带靠近第一挡板一侧设置第三挡板，在底端连接传送带靠近第二挡板一侧设置第四挡板；
采后果蔬间歇热处理装置包括两种模式：间歇热处理采用在果蔬热处理系统和果蔬冷却系统中共同完成模式和间歇热处理采用在果蔬热处理系统独立完成模式；
间歇热处理采用在果蔬热处理系统和果蔬冷却系统中共同完成模式：果蔬经由果蔬进口通过第一螺旋式传送带输送至果蔬热处理室内；水箱的水通过第一截止阀进入冷凝器，在冷凝器中吸收热量后变成热水流入恒温器，通过恒温器调节热水的温度，保证为果蔬热处理室提供的热水温度恒定，通过热水管路的各个支路至高压喷嘴；热水从高压喷嘴喷淋至果蔬，从而果蔬被加热升温，为热激过程；热激后的水在果蔬热处理室的底部聚集，由液位传感器监测水位变化，当水位达到阈值时，开启循环水泵，将水通过第二截止阀经循环水泵至水箱，从而构成循环水；同时，通过第一测温元件实时监测果蔬热处理室的温度，当喷淋的热水的余温温度低于最低阈值温度时，则开启加热装置，进行辅助加热，而当喷淋的热水的余温温度高于最高阈值温度时，开启第一风机进行强制对流降温，从而精确控制热激室内的温度；热激后的果蔬经顶端连接传送带通过第二螺旋式传送带进入果蔬冷却室内；贮液器中的制冷剂通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂吸收果蔬冷却室内空气的热量，第二风机使蒸发器的冷量均匀分布在空间中，通过蒸发器与第二风机形成强制对流的冷风，将果蔬的热量以及表面多余水分带走，从而果蔬被冷却降温，为回温过程；贮液器中的制冷剂依次通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂的蒸汽传输至压缩机，在压缩机中制冷剂的蒸汽变成高温高压气体，高温高压气体传输至冷凝器，在冷凝器中高温高压气体冷凝为高压液体释放热量并传递给循环水，多余的液态制冷剂至贮液器中，从而构成制冷剂循环；同时，通过第二测温元件实时监测果蔬冷却室内的温度，与预设温度进行比较，当果蔬冷却室内的温度低于最低预设温度时，减小第二风机风速，当果蔬冷却室内的温度高于最高预设温度时，增加第二风机风速，从而精确控制果蔬冷却室内的温度；回温后的果蔬经底端连接传送带通过第一螺旋式传送带进入果蔬热处理室内，进行再次热激，反复操作热激和回温多次，完成间歇热处理；完成间歇热处理后的果蔬从果蔬出口运输至贮藏；
间歇热处理采用在果蔬热处理系统独立完成模式：果蔬经由果蔬进口通过第一螺旋式传送带输送至果蔬热处理室内；水箱的水通过第一截止阀进入冷凝器，在冷凝器中吸收热量后变成热水流入恒温器，通过恒温器调节热水的温度，保证为果蔬热处理室提供的热水温度恒定，通过热水管路的各个支路至果蔬热处理室一侧的高压喷嘴；热水从果蔬热处理室一侧的高压喷嘴喷淋至果蔬，从而果蔬被加热升温，为热激过程；热激后的水在果蔬热处理室的底部聚集，由液位传感器监测水位变化，当水位达到阈值时，开启循环水泵，将水通过第二截止阀经循环水泵至水箱，从而构成循环水；同时，通过第一测温元件实时监测果蔬热处理室的温度，当喷淋的热水的余温温度低于最低阈值温度时，则开启加热装置，进行辅助加热，而当喷淋的热水的余温温度高于最高阈值温度时，开启第一风机进行强制对流降温，从而精确控制热激室内的温度；热激后的果蔬经第一螺旋式传送带离开果蔬热处理室一侧的高压喷嘴至果蔬热处理室的另一侧，与果蔬热处理室内空气接触被冷却降温，为回温过程；随着第一螺旋式传送带的旋转，反复操作热激和回温多次，完成间歇热处理，果蔬经顶端连接传送带通过第二螺旋式传送带进入果蔬冷却室内；贮液器中的制冷剂通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂吸收果蔬冷却室内空气的热量，第二风机使蒸发器的冷量均匀分布在空间中，通过蒸发器与第二风机形成强制对流的冷风，将果蔬的热量以及表面多余水分带走；贮液器中的制冷剂依次通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂的蒸汽传输至压缩机，在压缩机中制冷剂的蒸汽变成高温高压气体，高温高压气体传输至冷凝器，在冷凝器中高温高压气体冷凝为高压液体释放热量并传递给循环水，多余的液态制冷剂至贮液器中，从而构成制冷剂循环；同时，通过第二测温元件实时监测果蔬冷却室内的温度，与预设温度进行比较，当果蔬冷却室内的温度低于最低预设温度时，减小第二风机风速，当果蔬冷却室内的温度高于最高预设温度时，增加第二风机风速，从而精确控制果蔬冷却室内的温度；间歇热处理完成且清除表面多余水分后的果蔬从果蔬出口运输至贮藏。
进一步包括滤网，在果蔬热处理室底部的喷淋水回流孔上设置滤网。
还包括可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)控制面板和显示器，分别安装在果蔬热处理室的外侧壁上；PLC控制面板连接至显示器；第一和第二测温元件、第一和第二风机、第一和第二螺旋式传送带以及高压喷嘴连接至PLC控制面板，通过PLC控制面板输入传送带转速、喷嘴启闭数及温度参数，并显示在显示器上。
高压喷嘴的喷射方向与热处理室的中心轴的夹角的调节范围为0～90°。
果蔬热处理室和果蔬冷却室的外壳由金属外壳和保温层构成箱体形状，保温层采用隔热保温材料，聚氨酯或聚苯乙烯，保证腔室箱体绝热并具有较好的密封性能。
果蔬热处理室内的喷淋的热水的余温为30～55℃；果蔬冷却室的温度为15～30℃。
加热装置采用电加热丝。第一和第二测温元件采用热电偶。
本发明利用螺旋式传送结构，结合喷淋，使间歇热处理工艺简单易行，处理温度精准可控，能够批量用于各种果蔬；通过控制传送带的转速与喷嘴的数量，能够针对不同果蔬的个性化差异进行热处理，实现精确控制热激处理时间及温度的目的，减少了果蔬因间歇过程需要多次运输导致的碰擦损伤。
本发明的另一个目的在于提出一种采后果蔬间歇热处理装置的控制方法。
本发明的采后果蔬间歇热处理装置的控制方法，间歇热处理采用在果蔬热处理系统和果蔬冷却系统中共同完成，包括以下步骤：
1)将待处理的果蔬在果蔬进口处均匀排放；
2)启动热泵系统，同时依次开启高压喷嘴和第一截止阀，开启果蔬进口，开启第一挡板，关闭第二至第三挡板，果蔬经由果蔬进口通过第一螺旋式传送带输送至果蔬热处理室内；
3)水箱的水通过第一截止阀进入冷凝器，在冷凝器中吸收热量后变成热水流入恒温器，通过恒温器调节热水的温度，保证为果蔬热处理室提供的热水温度恒定，通过热水管路的各个支路至高压喷嘴；热水从高压喷嘴喷淋至果蔬，从而果蔬被加热升温，为热激过程；热激后的水在果蔬热处理室的底部聚集，由液位传感器监测水位变化，当水位达到阈值时，开启循环水泵，将水通过第二截止阀经循环水泵至水箱，从而构成循环水，循环水过程：水箱→第一截止阀→冷凝器→恒温器→果蔬热处理室→第二截止阀→水泵→水箱；同时，通过第一测温元件实时监测果蔬热处理室的温度，当喷淋的热水的余温温度低于最低阈值温度时，则开启加热装置，进行辅助加热，而当喷淋的热水的余温温度高于最高阈值温度时，开启第一风机进行强制对流降温，从而精确控制热激室内的温度；
4)热激后的果蔬经顶端连接传送带通过第二螺旋式传送带进入果蔬冷却室内；
5)制冷剂通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂吸收果蔬冷却室内空气的热量，第二风机使蒸发器的冷量均匀分布在空间中，通过蒸发器与第二风机形成强制对流的冷风，将果蔬的热量以及表面多余水分带走，从而果蔬被冷却降温，为回温过程；贮液器中的制冷剂依次通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂的蒸汽传输至压缩机，在压缩机中制冷剂的蒸汽变成高温高压气体，高温高压气体传输至冷凝器，在冷凝器中高温高压气体冷凝为高压液体，释放热量并传递给循环水，多余的制冷剂至贮液器中，从而构成制冷剂循环，制冷剂循环过程：贮液器→电磁阀→膨胀阀→蒸发器→压缩机→冷凝器→贮液器；同时，通过第二测温元件实时监测果蔬冷却室内的温度，与预设温度进行比较，当果蔬冷却室内的温度低于最低预设温度时，减小第二风机风速，当果蔬冷却室内的温度高于最高预设温度时，增加第二风机风速，从而精确控制果蔬冷却室内的温度；
6)打开第三挡板和第四挡板，将回温后的果蔬经底端连接传送带通过第一螺旋式传送带进入果蔬热处理室内，进行再次热激，重复步骤3)～5)多次，完成间歇热处理；
7)间歇热处理完成后，关闭热泵系统，关闭第一和第二截止阀、第一和第二风机、加热装置以及第一和第二螺旋式传送带，并且开启第二挡板，关闭第一、第三和第四挡板，将果蔬从果蔬出口运输至贮藏。
其中，在步骤3)中，通过控制高压喷嘴的开启数量以及第一螺旋式传送带的转速，进而精确控制热激过程的处理时间。
在步骤5)中，通过控制第二螺旋式传送的转速，精确控制回温过程的处理时间。
在步骤6)中，重复步骤3)～5)3～5次。
本发明的采后果蔬间歇热处理装置的控制方法，间歇热处理采用在果蔬热处理系统独立完成，包括以下步骤：
1)将待处理的果蔬在果蔬进口处均匀排放；
2)启动热泵系统，同时依次开启果蔬热处理室一侧的高压喷嘴和第二截止阀，开启果蔬进口，开启第一挡板，关闭第二至第三挡板，果蔬经由果蔬进口通过第一螺旋式传送带输送至果蔬热处理室内；
3)水箱的水通过第一截止阀进入冷凝器，在冷凝器中吸收热量后变成热水流入恒温器，通过恒温器调节热水的温度，保证为果蔬热处理室提供的热水温度恒定，通过热水管路的各个支路至高压喷嘴；热水从高压喷嘴喷淋至果蔬，从而果蔬被加热升温，为热激过程；热激后的水在果蔬热处理室的底部聚集，由液位传感器监测水位变化，当水位达到阈值时，开启循环水泵，将水通过第二截止阀经循环水泵至水箱，从而构成循环水；同时，通过第一测温元件实时监测果蔬热处理室的温度，当喷淋的热水的余温温度低于最低阈值温度时，则开启加热装置，进行辅助加热，而当喷淋的热水的余温温度高于最高阈值温度时，开启第一风机进行强制对流降温，从而精确控制热激室内的温度；
4)热激后的果蔬经第一螺旋式传送带离开果蔬热处理室一侧的高压喷嘴至果蔬热处理室的另一侧，与果蔬热处理室内空气接触被冷却降温，为回温过程；
5)随着第一螺旋式传送带的旋转，重复步骤3)～4)多次完成间歇热处理后，关闭第一和第二截止阀、第一风机和加热装置，果蔬经顶端连接传送带通过第二螺旋式传送带进入果蔬冷却室内；
6)贮液器中的制冷剂通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂吸收果蔬冷却室内空气的热量，第二风机使蒸发器的冷量均匀分布在空间中，通过蒸发器与第二风机形成强制对流的冷风，将果蔬的热量以及表面多余水分带走；贮液器中的制冷剂依次通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂的蒸汽传输至压缩机，在压缩机中制冷剂的蒸汽变成高温高压气体，高温高压气体传输至冷凝器，在冷凝器中高温高压气体冷凝为高压液体，释放热量并传递给循环水，多余的制冷剂至贮液器中，从而构成制冷剂循环；同时，通过第二测温元件实时监测果蔬冷却室内的温度，与预设温度进行比较，当果蔬冷却室内的温度低于最低预设温度时，减小第二风机风速，当果蔬冷却室内的温度高于最高预设温度时，增加第二风机风速，从而精确控制果蔬冷却室内的温度；
7)间歇热处理完成且清除表面多余水分后，关闭第二风机以及第一和第二螺旋式传送带，关闭启动热泵系统，开启第二挡板，关闭第一、第三和第四挡板，将果蔬从果蔬出口运输至贮藏。
其中，在步骤3)中，通过控制高压喷嘴的开启数量以及第一螺旋式传送带的转速，进而精确控制热激过程的处理时间以及热激后回温过程的处理时间。
在步骤5)中，重复步骤3)～4)3～5次。
本发明的优点：
1.处理工艺简单易行：利用螺旋式热水喷淋对置于果蔬热处理室的果蔬进行统一的间歇热处理，使间歇热处理过程连续，避免了来回运输果蔬导致的碰擦损伤，节省人力物力；
2.处理温度及时间精确可控：利用螺旋式喷淋结构实现间歇式热激处理，通过控制喷嘴的开启数量以及传送带的转速，进而精确控制热激处理时间以及热激后回温时间，可应用于不同种类的果蔬；
3.处理工质循环利用：喷淋热水在热激处理室充分放热后，在热处理室底部进行收集，由水泵输送到水箱，再通过热泵重新加热，循环利用，降低运行成本，提高热能利用率；
4.冷热量充分利用：利用蒸发器的冷量配合风机对冷却室内的果蔬进行统一的降温处理，节省运行能耗，且克服了果蔬表面被水膜包裹造成呼吸受阻等问题；
5.装备占地面积小：螺旋式的结构可减少占地面积，提高空间利用率，解决部分应用场地面积有限的问题，设备构造相对简单，整个间歇热处理过程无需人工干预，处理效率高，且有效避免后期人工操作不当而导致果蔬品质下降。
附图说明
图1为本发明的采后果蔬间歇热处理装置的一个实施例的示意图；
图2为本发明的采后果蔬间歇热处理装置的一个实施例的果蔬热处理室内的示意图；
图3为本发明的采后果蔬间歇热处理装置的一个实施例的果蔬热处理室和果蔬冷却室的俯视的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1所示，本实施例的采后果蔬间歇热处理装置包括：果蔬热处理系统、热泵系统、果蔬冷却系统和连接装置；
果蔬热处理系统包括果蔬热处理室12、第一风机4、加热装置3、第一测温元件2、高压喷嘴6、液位传感器8、喷淋水回流孔24、滤网25、第二截止阀9、循环水泵10、水箱11、第一截止阀7、恒温器5、热水管路23和第一螺旋式传送带1；其中，果蔬热处理室12为密封的腔体；在果蔬热处理室12内的顶部设置第一风机4；在果蔬热处理室12内且位于第一风机4下设置加热装置3；在果蔬热处理室12内设置第一测温元件2；在果蔬热处理室12的侧壁上设置有多个均匀分布的高压喷嘴6；第一螺旋式传送带1位于果蔬热处理室12内的加热装置3下，果蔬热处理室12内的每一个高压喷嘴6正对着第一螺旋式传送带1的一层；在果蔬热处理室12的内侧壁下部设置液位传感器8；在果蔬热处理室12的底壁上设置喷淋水回流孔24，在喷淋水回流孔24上设置滤网2525；喷淋水回流孔24通过管道连接至位于果蔬热处理室12外的第二截止阀9；第二截止阀9通过管道连接至循环水泵10的进口；循环水泵10的出口通过管道连接至水箱11的入口；水箱11的出口通过管道连接至第一截止阀7；第一截止阀7通过管道连接至冷凝器的冷却水入口；冷凝器的冷却水出口连接至恒温器5的入口；恒温器5的出口连接热水管路23；热水管路23的末端与多个高压喷嘴6相对应，分成多个支路，每一个支路对应连接至相应的位于果蔬热处理室12内的高压喷嘴6；
热泵系统包括蒸发器16、压缩机14、冷凝器13、贮液器22、电磁阀21和热力膨胀阀20；其中，蒸发器16的出口通过管道连接至位于果蔬冷却室外的压缩机14的进口；压缩机14的出口通过管道连接至冷凝器13的制冷剂入口；冷凝器13的制冷剂出口通过管道连接至贮液器22的入口；贮液器22的出口通过管道连接至电磁阀21；电磁阀21通过管道连接至热力膨胀阀20的入口；热力膨胀阀20的出口通过管道连接至连接蒸发器16的入口；
果蔬冷却系统包括果蔬冷却室18、第二风机15、第二测温元件19和第二螺旋式传送带17；其中，果蔬冷却室18为密封的腔体；在果蔬冷却室18内的顶部设置向下排气的第二风机15；在果蔬冷却室18内且位于第二风机15下设置向下排气的蒸发器16；第二螺旋式传送带17位于果蔬冷却室18内的蒸发器16下；在果蔬冷却室18内设置第二测温元件19；
连接装置包括顶端连接传送带、底端连接传送带、果蔬进口28、果蔬出口29以及第一至第四挡板a、b、c和d；其中，第一螺旋式传送带1与第二螺旋式传送带17的顶端和底端分别通过顶端连接传送带和底端连接传送带连接为一体；在底端连接传送带上分别连接果蔬进口和果蔬出口；在果蔬进口与底端连接传送带之间设置第一挡板a，在果蔬出口与底端连接传送带之间设置第二挡板b，在底端连接传送带靠近第一挡板一侧设置第三挡板c，在底端连接传送带靠近第二挡板一侧设置第四挡板d；
控制面板27和显示器26，分别安装在果蔬热处理室12的外侧壁上；PLC控制面板连接至显示器；第一和第二测温元件19、第一和第二风机4和15、第一和第二螺旋式传送带1和17以及高压喷嘴6连接至PLC控制面板，通过PLC控制面板输入传送带转速、喷嘴启闭数及温度参数，并显示在显示器上。
在本实施例中，果蔬热处理室12和果蔬冷却室18的外壳由金属外壳和保温层构成箱体形状，保温层采用聚氨酯或聚苯乙烯；加热装置3采用电加热丝；第一和第二测温元件19采用热电偶。
本实施例的采后果蔬间歇热处理装置的控制方法，间歇热处理采用在果蔬热处理系统和果蔬冷却系统中共同完成，包括以下步骤：
1)将待处理的果蔬在果蔬进口处均匀排放；
2)启动热泵系统，同时依次开启高压喷嘴6和第一截止阀7，开启果蔬进口，开启第一挡板a，关闭第二至第三挡板b～d，果蔬经由果蔬进口通过第一螺旋式传送带1输送至果蔬热处理室12内；
3)水箱11的水通过第一截止阀7进入冷凝器13，在冷凝器13中吸收热量后变成热水流入恒温器5，通过恒温器5调节热水的温度，保证为果蔬热处理室12提供的热水温度恒定，通过热水管路23的各个支路至高压喷嘴6；热水从高压喷嘴6喷淋至果蔬，从而果蔬被加热升温，为热激过程；热激后的水在果蔬热处理室12的底部聚集，由液位传感器8监测水位变化，当水位达到阈值时，开启循环水泵10，将水通过第二截止阀9经循环水泵10至水箱11，从而构成循环水，循环水过程：水箱11→第一截止阀7→冷凝器13→恒温器5→果蔬热处理室12→第二截止阀9→水泵→水箱11；同时，通过第一测温元件2实时监测果蔬热处理室12的温度，当喷淋的热水的余温温度低于最低阈值温度时，则开启加热装置3，进行辅助加热，而当喷淋的热水的余温温度高于最高阈值温度时，开启第一风机4进行强制对流降温，从而精确控制热激室内的温度；
4)热激后的果蔬经顶端连接传送带通过第二螺旋式传送带17进入果蔬冷却室18内；
5)制冷剂通过电磁阀21和膨胀阀后至蒸发器16，蒸发器16中的制冷剂吸收果蔬冷却室18内空气的热量，第二风机15使蒸发器16的冷量均匀分布在空间中，通过蒸发器16与第二风机15形成强制对流的冷风，将果蔬的热量以及表面多余水分带走，从而果蔬被冷却降温，为回温过程；贮液器22中的制冷剂依次通过电磁阀21和膨胀阀后至蒸发器16，蒸发器16中的制冷剂的蒸汽传输至压缩机14，在压缩机14中制冷剂的蒸汽变成高温高压气体，高温高压气体传输至冷凝器13，在冷凝器13中高温高压气体冷凝为高压液体，释放热量并传递给循环水，多余的制冷剂至贮液器22中，从而构成制冷剂循环，制冷剂循环过程：贮液器22→电磁阀21→膨胀阀→蒸发器16→压缩机14→冷凝器13→贮液器22；同时，通过第二测温元件19实时监测果蔬冷却室18内的温度，与预设温度进行比较，当果蔬冷却室18内的温度低于最低预设温度时，减小第二风机15风速，当果蔬冷却室18内的温度高于最高预设温度时，增加第二风机15风速，从而精确控制果蔬冷却室18内的温度；
6)打开第三挡板c和第四挡板d，将回温后的果蔬经底端连接传送带通过第一螺旋式传送带1进入果蔬热处理室12内，进行再次热激，反复重复步骤3)～5)4次，完成间歇热处理；
7)间歇热处理完成后，开启第二挡板b，关闭第一、第三和第四挡板a、c和d，将果蔬从果蔬出口运输至贮藏；并且关闭第一和第二截止阀7和9、第一和第二风机4和15、加热装置3以及第一和第二螺旋式传送带1和17。
本实施例的采后果蔬间歇热处理装置的控制方法，间歇热处理采用在果蔬热处理系统独立完成，包括以下步骤：
1)将待处理的果蔬在果蔬进口处均匀排放；
2)启动热泵系统，同时依次开启果蔬热处理室12一侧的高压喷嘴6和第二截止阀9，开启果蔬进口，开启第一挡板a，关闭第二至第三挡板b～d，果蔬经由果蔬进口通过第一螺旋式传送带1输送至果蔬热处理室12内；
3)水箱11的水通过第一截止阀7进入冷凝器13，在冷凝器13中吸收热量后变成热水流入恒温器5，通过恒温器5调节热水的温度，保证为果蔬热处理室12提供的热水温度恒定，通过热水管路23的各个支路至高压喷嘴6；热水从高压喷嘴6喷淋至果蔬，从而果蔬被加热升温，为热激过程；热激后的水在果蔬热处理室12的底部聚集，由液位传感器8监测水位变化，当水位达到阈值时，开启循环水泵10，将水通过第二截止阀9经循环水泵10至水箱11，从而构成循环水；同时，通过第一测温元件2实时监测果蔬热处理室12的温度，当喷淋的热水的余温温度低于最低阈值温度时，则开启加热装置3，进行辅助加热，而当喷淋的热水的余温温度高于最高阈值温度时，开启第一风机4进行强制对流降温，从而精确控制热激室内的温度；
4)热激后的果蔬经第一螺旋式传送带1离开果蔬热处理室12一侧的高压喷嘴6至果蔬热处理室12的另一侧，与果蔬热处理室12内空气接触被冷却降温，为回温过程；
5)如此反复步骤3)～4)4次完成间歇热处理后，关闭第一和第二截止阀7和9、第一风机4和加热装置3，果蔬经顶端连接传送带通过第二螺旋式传送带17进入果蔬冷却室18内；
6)贮液器22中的制冷剂通过电磁阀21和膨胀阀后至蒸发器16，蒸发器16中的制冷剂吸收果蔬冷却室18内空气的热量，第二风机15使蒸发器16的冷量均匀分布在空间中，通过蒸发器16与第二风机15形成强制对流的冷风，将果蔬的热量以及表面多余水分带走；贮液器22中的制冷剂依次通过电磁阀21和膨胀阀后至蒸发器16，蒸发器16中的制冷剂的蒸汽传输至压缩机14，在压缩机14中制冷剂的蒸汽变成高温高压气体，高温高压气体传输至冷凝器13，在冷凝器13中高温高压气体冷凝为高压液体，释放热量并传递给循环水，多余的制冷剂至贮液器22中，从而构成制冷剂循环；同时，通过第二测温元件19实时监测果蔬冷却室18内的温度，与预设温度进行比较，当果蔬冷却室18内的温度低于最低预设温度时，减小第二风机15风速，当果蔬冷却室18内的温度高于最高预设温度时，增加第二风机15风速，从而精确控制果蔬冷却室18内的温度；
7)间歇热处理完成且清除表面多余水分后，关闭第二风机15以及第一和第二螺旋式传送带1和17，关闭启动热泵系统，开启第二挡板b，关闭第一、第三和第四挡板a、c和d，将果蔬从果蔬出口运输至贮藏。
最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种采后果蔬间歇热处理装置，其特征在于，所述采后果蔬间歇热处理装置包括：果蔬热处理系统、热泵系统、果蔬冷却系统和连接装置；
果蔬热处理系统包括果蔬热处理室、第一风机、加热装置、第一测温元件、高压喷嘴、液位传感器、喷淋水回流孔、第二截止阀、循环水泵、水箱、第一截止阀、恒温器、热水管路和第一螺旋式传送带；其中，果蔬热处理室为密封的腔体；在果蔬热处理室内的顶部设置向下排气的第一风机；在果蔬热处理室内且位于第一风机下设置加热装置；在果蔬热处理室内设置第一测温元件；在果蔬热处理室的侧壁上设置有多个均匀分布的高压喷嘴；第一螺旋式传送带位于果蔬热处理室内的加热装置下，果蔬热处理室内的每一个高压喷嘴正对着第一螺旋式传送带的一层；在果蔬热处理室的内侧壁下部设置液位传感器；在果蔬热处理室的底壁上设置喷淋水回流孔；喷淋水回流孔通过管道连接至位于果蔬热处理室外的第二截止阀；第二截止阀通过管道连接至循环水泵的进口；循环水泵的出口通过管道连接至水箱的入口；水箱的出口通过管道连接至第一截止阀；第一截止阀通过管道连接至冷凝器的冷却水入口；冷凝器的冷却水出口连接至恒温器的入口；恒温器的出口连接热水管路；热水管路的末端与多个高压喷嘴相对应，分成多个支路，每一个支路对应连接至相应的位于果蔬热处理室内的高压喷嘴；
热泵系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器、贮液器、电磁阀和热力膨胀阀；其中，蒸发器的出口通过管道连接至位于果蔬冷却室外的压缩机的进口；压缩机的出口通过管道连接至冷凝器的制冷剂入口；冷凝器的制冷剂出口通过管道连接至贮液器的入口；贮液器的出口通过管道连接至电磁阀；电磁阀通过管道连接至热力膨胀阀的入口；热力膨胀阀的出口通过管道连接至连接蒸发器的入口；
果蔬冷却系统包括果蔬冷却室、第二风机、第二测温元件和第二螺旋式传送带；其中，果蔬冷却室为密封的腔体；在果蔬冷却室内的顶部设置向下排气的第二风机；在果蔬冷却室内且位于第二风机下设置向下排气的蒸发器；第二螺旋式传送带位于果蔬冷却室内的蒸发器下；在果蔬冷却室内设置第二测温元件；
连接装置包括顶端连接传送带、底端连接传送带、果蔬进口、果蔬出口以及第一至第四挡板；其中，第一螺旋式传送带与第二螺旋式传送带的顶端和底端分别通过顶端连接传送带和底端连接传送带连接为一体；在底端连接传送带上分别连接果蔬进口和果蔬出口；在果蔬进口与底端连接传送带之间设置第一挡板，在果蔬出口与底端连接传送带之间设置第二挡板，在底端连接传送带靠近第一挡板一侧设置第三挡板，在底端连接传送带靠近第二挡板一侧设置第四挡板；
采后果蔬间歇热处理装置包括两种模式：间歇热处理采用在果蔬热处理系统和果蔬冷却系统中共同完成模式和间歇热处理采用在果蔬热处理系统独立完成模式；
间歇热处理采用在果蔬热处理系统和果蔬冷却系统中共同完成模式：果蔬经由果蔬进口通过第一螺旋式传送带输送至果蔬热处理室内；水箱的水通过第一截止阀进入冷凝器，在冷凝器中吸收热量后变成热水流入恒温器，通过恒温器调节热水的温度，保证为果蔬热处理室提供的热水温度恒定，通过热水管路的各个支路至高压喷嘴；热水从高压喷嘴喷淋至果蔬，从而果蔬被加热升温，为热激过程；热激后的水在果蔬热处理室的底部聚集，由液位传感器监测水位变化，当水位达到阈值时，开启循环水泵，将水通过第二截止阀经循环水泵至水箱，从而构成循环水；同时，通过第一测温元件实时监测果蔬热处理室的温度，当喷淋的热水的余温温度低于最低阈值温度时，则开启加热装置，进行辅助加热，而当喷淋的热水的余温温度高于最高阈值温度时，开启第一风机进行强制对流降温，从而精确控制热激室内的温度；热激后的果蔬经顶端连接传送带通过第二螺旋式传送带进入果蔬冷却室内；贮液器中的制冷剂通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂吸收果蔬冷却室内空气的热量，第二风机使蒸发器的冷量均匀分布在空间中，通过蒸发器与第二风机形成强制对流的冷风，将果蔬的热量以及表面多余水分带走，从而果蔬被冷却降温，为回温过程；贮液器中的制冷剂依次通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂的蒸汽传输至压缩机，在压缩机中制冷剂的蒸汽变成高温高压气体，高温高压气体传输至冷凝器，在冷凝器中高温高压气体冷凝为高压液体释放热量并传递给循环水，多余的液态制冷剂至贮液器中，从而构成制冷剂循环；同时，通过第二测温元件实时监测果蔬冷却室内的温度，与预设温度进行比较，当果蔬冷却室内的温度低于最低预设温度时，减小第二风机风速，当果蔬冷却室内的温度高于最高预设温度时，增加第二风机风速，从而精确控制果蔬冷却室内的温度；回温后的果蔬经底端连接传送带通过第一螺旋式传送带进入果蔬热处理室内，进行再次热激，反复操作热激和回温多次，完成间歇热处理；完成间歇热处理后的果蔬从果蔬出口运输至贮藏；
间歇热处理采用在果蔬热处理系统独立完成模式：果蔬经由果蔬进口通过第一螺旋式传送带输送至果蔬热处理室内；水箱的水通过第一截止阀进入冷凝器，在冷凝器中吸收热量后变成热水流入恒温器，通过恒温器调节热水的温度，保证为果蔬热处理室提供的热水温度恒定，通过热水管路的各个支路至果蔬热处理室一侧的高压喷嘴；热水从果蔬热处理室一侧的高压喷嘴喷淋至果蔬，从而果蔬被加热升温，为热激过程；热激后的水在果蔬热处理室的底部聚集，由液位传感器监测水位变化，当水位达到阈值时，开启循环水泵，将水通过第二截止阀经循环水泵至水箱，从而构成循环水；同时，通过第一测温元件实时监测果蔬热处理室的温度，当喷淋的热水的余温温度低于最低阈值温度时，则开启加热装置，进行辅助加热，而当喷淋的热水的余温温度高于最高阈值温度时，开启第一风机进行强制对流降温，从而精确控制热激室内的温度；热激后的果蔬经第一螺旋式传送带离开果蔬热处理室一侧的高压喷嘴至果蔬热处理室的另一侧，与果蔬热处理室内空气接触被冷却降温，为回温过程；随着第一螺旋式传送带的旋转，反复操作热激和回温多次，完成间歇热处理，果蔬经顶端连接传送带通过第二螺旋式传送带进入果蔬冷却室内；贮液器中的制冷剂通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂吸收果蔬冷却室内空气的热量，第二风机使蒸发器的冷量均匀分布在空间中，通过蒸发器与第二风机形成强制对流的冷风，将果蔬的热量以及表面多余水分带走；贮液器中的制冷剂依次通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂的蒸汽传输至压缩机，在压缩机中制冷剂的蒸汽变成高温高压气体，高温高压气体传输至冷凝器，在冷凝器中高温高压气体冷凝为高压液体释放热量并传递给循环水，多余的液态制冷剂至贮液器中，从而构成制冷剂循环；同时，通过第二测温元件实时监测果蔬冷却室内的温度，与预设温度进行比较，当果蔬冷却室内的温度低于最低预设温度时，减小第二风机风速，当果蔬冷却室内的温度高于最高预设温度时，增加第二风机风速，从而精确控制果蔬冷却室内的温度；间歇热处理完成且清除表面多余水分后的果蔬从果蔬出口运输至贮藏。
2.如权利要求1所述的采后果蔬间歇热处理装置，其特征在于，还包括滤网，所述滤网设置在果蔬热处理室底部的喷淋水回流孔上。
3.如权利要求1所述的采后果蔬间歇热处理装置，其特征在于，还包括可编程逻辑控制器PLC控制面板和显示器，所述PLC控制面板和显示器分别安装在果蔬热处理室的外侧壁上；PLC控制面板连接至显示器；第一和第二测温元件、第一和第二风机、第一和第二螺旋式传送带以及高压喷嘴连接至PLC控制面板，通过PLC控制面板输入传送带转速、喷嘴启闭数及温度参数，并显示在显示器上。
4.如权利要求1所述的采后果蔬间歇热处理装置，其特征在于，所述果蔬热处理室和果蔬冷却室包括外层的金属外壳和内层的保温层，构成箱体形状，保温层采用隔热保温材料，保证腔室箱体绝热并具有较好的密封性能。
5.如权利要求1所述的采后果蔬间歇热处理装置，其特征在于，所述加热装置采用电加热丝。
6.一种如权利要求1所述的采后果蔬间歇热处理装置的控制方法，其特征在于，间歇热处理采用在果蔬热处理系统和果蔬冷却系统中共同完成，所述控制方法包括以下步骤：
1)将待处理的果蔬在果蔬进口处均匀排放；
2)启动热泵系统，同时依次开启高压喷嘴和第一截止阀，开启果蔬进口，开启第一挡板，关闭第二至第三挡板，果蔬经由果蔬进口通过第一螺旋式传送带输送至果蔬热处理室内；
3)水箱的水通过第一截止阀进入冷凝器，在冷凝器中吸收热量后变成热水流入恒温器，通过恒温器调节热水的温度，保证为果蔬热处理室提供的热水温度恒定，通过热水管路的各个支路至高压喷嘴；热水从高压喷嘴喷淋至果蔬，从而果蔬被加热升温，为热激过程；热激后的水在果蔬热处理室的底部聚集，由液位传感器监测水位变化，当水位达到阈值时，开启循环水泵，将水通过第二截止阀经循环水泵至水箱，从而构成循环水，循环水过程：水箱→第一截止阀→冷凝器→恒温器→果蔬热处理室→第二截止阀→水泵→水箱；同时，通过第一测温元件实时监测果蔬热处理室的温度，当喷淋的热水的余温温度低于最低阈值温度时，则开启加热装置，进行辅助加热，而当喷淋的热水的余温温度高于最高阈值温度时，开启第一风机进行强制对流降温，从而精确控制热激室内的温度；
4)热激后的果蔬经顶端连接传送带通过第二螺旋式传送带进入果蔬冷却室内；
5)制冷剂通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂吸收果蔬冷却室内空气的热量，第二风机使蒸发器的冷量均匀分布在空间中，通过蒸发器与第二风机形成强制对流的冷风，将果蔬的热量以及表面多余水分带走，从而果蔬被冷却降温，为回温过程；贮液器中的制冷剂依次通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂的蒸汽传输至压缩机，在压缩机中制冷剂的蒸汽变成高温高压气体，高温高压气体传输至冷凝器，在冷凝器中高温高压气体冷凝为高压液体，释放热量并传递给循环水，多余的制冷剂至贮液器中，从而构成制冷剂循环，制冷剂循环过程：贮液器→电磁阀→膨胀阀→蒸发器→压缩机→冷凝器→贮液器；同时，通过第二测温元件实时监测果蔬冷却室内的温度，与预设温度进行比较，当果蔬冷却室内的温度低于最低预设温度时，减小第二风机风速，当果蔬冷却室内的温度高于最高预设温度时，增加第二风机风速，从而精确控制果蔬冷却室内的温度；
6)打开第三挡板和第四挡板，将回温后的果蔬经底端连接传送带通过第一螺旋式传送带进入果蔬热处理室内，进行再次热激，重复步骤3)～5)多次，完成间歇热处理；
7)间歇热处理完成后，关闭热泵系统，关闭第一和第二截止阀、第一和第二风机、加热装置以及第一和第二螺旋式传送带，并且开启第二挡板，关闭第一、第三和第四挡板，将果蔬从果蔬出口运输至贮藏。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在步骤3)中，通过控制高压喷嘴的开启数量以及第一螺旋式传送带的转速，进而精确控制热激过程的处理时间。
8.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在步骤5)中，通过控制第二螺旋式传送的转速，精确控制回温过程的处理时间。
9.一种如权利要求1所述的采后果蔬间歇热处理装置的控制方法，其特征在于，间歇热处理采用在果蔬热处理系统独立完成，所述控制方法包括以下步骤：
1)将待处理的果蔬在果蔬进口处均匀排放；
2)启动热泵系统，同时依次开启果蔬热处理室一侧的高压喷嘴和第二截止阀，开启果蔬进口，开启第一挡板，关闭第二至第三挡板，果蔬经由果蔬进口通过第一螺旋式传送带输送至果蔬热处理室内；
3)水箱的水通过第一截止阀进入冷凝器，在冷凝器中吸收热量后变成热水流入恒温器，通过恒温器调节热水的温度，保证为果蔬热处理室提供的热水温度恒定，通过热水管路的各个支路至高压喷嘴；热水从高压喷嘴喷淋至果蔬，从而果蔬被加热升温，为热激过程；热激后的水在果蔬热处理室的底部聚集，由液位传感器监测水位变化，当水位达到阈值时，开启循环水泵，将水通过第二截止阀经循环水泵至水箱，从而构成循环水；同时，通过第一测温元件实时监测果蔬热处理室的温度，当喷淋的热水的余温温度低于最低阈值温度时，则开启加热装置，进行辅助加热，而当喷淋的热水的余温温度高于最高阈值温度时，开启第一风机进行强制对流降温，从而精确控制热激室内的温度；
4)热激后的果蔬经第一螺旋式传送带离开果蔬热处理室一侧的高压喷嘴至果蔬热处理室的另一侧，与果蔬热处理室内空气接触被冷却降温，为回温过程；
5)随着第一螺旋式传送带的旋转，重复步骤3)～4)多次完成间歇热处理后，关闭第一和第二截止阀、第一风机和加热装置，果蔬经顶端连接传送带通过第二螺旋式传送带进入果蔬冷却室内；
6)贮液器中的制冷剂通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂吸收果蔬冷却室内空气的热量，第二风机使蒸发器的冷量均匀分布在空间中，通过蒸发器与第二风机形成强制对流的冷风，将果蔬的热量以及表面多余水分带走；贮液器中的制冷剂依次通过电磁阀和膨胀阀后至蒸发器，蒸发器中的制冷剂的蒸汽传输至压缩机，在压缩机中制冷剂的蒸汽变成高温高压气体，高温高压气体传输至冷凝器，在冷凝器中高温高压气体冷凝为高压液体，释放热量并传递给循环水，多余的制冷剂至贮液器中，从而构成制冷剂循环；同时，通过第二测温元件实时监测果蔬冷却室内的温度，与预设温度进行比较，当果蔬冷却室内的温度低于最低预设温度时，减小第二风机风速，当果蔬冷却室内的温度高于最高预设温度时，增加第二风机风速，从而精确控制果蔬冷却室内的温度；
7)间歇热处理完成且清除表面多余水分后，关闭第二风机以及第一和第二螺旋式传送带，关闭启动热泵系统，开启第二挡板，关闭第一、第三和第四挡板，将果蔬从果蔬出口运输至贮藏。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在步骤3)中，通过控制高压喷嘴的开启数量以及第一螺旋式传送带的转速，进而精确控制热激过程的处理时间以及热激后回温过程的处理时间。
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