賈 軍胡偉相俊紅任長(zhǎng)青

（天津市農(nóng)機(jī)局天津市農(nóng)機(jī)試驗(yàn)鑒定站）

摘要：對(duì)蓄能制冷技術(shù)及理論進(jìn)行論述，著重于濕冷式蓄冷技術(shù)在果蔬保鮮中的應(yīng)用與研究，闡明其技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及應(yīng)用發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：濕冷蓄冷保鮮 技術(shù)應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：S37;TB6

Research and application of humidity cold with energy storage refrigeration technology in fresh fruit and vegetable holds

Jia jun Hu wei Xiang junhong Ren changqing

(Tianjin Farm Machine Bureau, Farm Machine Test & Appraisal Station Tianjin)

Abstract: The paper showed detail of humidity cold with energy storage refrigeration technology and theory, to lay stress on the technology research and application in fresh fruit and vegetable holds, explain the technology characteristic, advantage and the expanding application in future.

Key words：Humidity cold, Energy storage, Cold storage technology

引言

目前我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮食品加工正處于發(fā)展階段，急需大量的各種保鮮貯藏技術(shù)和設(shè)備，我國(guó)食品專(zhuān)家對(duì)食品加工市場(chǎng)的預(yù)測(cè)中指出：我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品與食品加工規(guī)模等級(jí)的大小取決于保鮮貯藏技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用的比例、取決于保鮮貯藏庫(kù)容量以及庫(kù)的周轉(zhuǎn)期的時(shí)間長(zhǎng)短。這說(shuō)明保鮮貯藏技術(shù)設(shè)備的水平高低，應(yīng)用的規(guī)模大小直接反映出我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品及食品加工生產(chǎn)的規(guī)模和水平。即：無(wú)論果蔬鮮銷(xiāo)或出口還是加工成品，都涉及到貯藏和保鮮，它既是一個(gè)基礎(chǔ)條件，也是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

貯藏保鮮技術(shù)和方法有許多種，目前已經(jīng)采用的有：濕冷保鮮技術(shù)，氣調(diào)技術(shù)，微凍技術(shù)，減壓技術(shù)及輻射處理技術(shù)，空氣離子保鮮技術(shù)，化學(xué)藥劑處理技術(shù)等等。本文就蓄能技術(shù)的原理重點(diǎn)分析、論述濕冷式（蓄冷）保鮮技術(shù)研究應(yīng)用的前景。

1 蓄能技術(shù)

目前采用的蓄能技術(shù)主要利用工作介質(zhì)狀態(tài)變化所具有的顯熱潛熱效應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行能量的儲(chǔ)存。每一種物質(zhì)都具有一定的熱容，在物質(zhì)形態(tài)不變的情況下，物質(zhì)會(huì)吸收或放出熱量，理論上所有的物質(zhì)都可以應(yīng)用于蓄能技術(shù)，但實(shí)際上應(yīng)用的是比熱容較大的物質(zhì)。在蓄能技術(shù)的應(yīng)用初期，應(yīng)用**廣泛的就是冷、熱水蓄能技術(shù)。冷、熱水蓄能是利用價(jià)格低廉、使用方便、比熱容大的水作為蓄能介質(zhì)，利用水的顯冷進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存。它的優(yōu)點(diǎn)是：投資少，設(shè)備簡(jiǎn)單，維修容易。缺點(diǎn)是：蓄能溫差小，密度小，不能夠?qū)崿F(xiàn)儲(chǔ)存較大的能量。

1.1蓄冷技術(shù)

蓄冷技術(shù)是利用物質(zhì)相變時(shí)，需要吸收或放出熱量的特性來(lái)儲(chǔ)存或釋放能量，目前主要包括冰蓄冷技術(shù)和共晶鹽蓄能技術(shù)兩種。

冰蓄冷技術(shù)是目前使用**廣泛的一項(xiàng)蓄冷技術(shù)，它是利用冰的相變潛熱進(jìn)行冷量的儲(chǔ)存和釋放，由于從固態(tài)冰轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)水時(shí)，相變潛熱達(dá)到335kJ/kg，冰蓄冷的單位質(zhì)量能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水蓄冷。因此冰蓄冷所需的蓄冷槽體積比水蓄冷小得多，也更易于在冷庫(kù)內(nèi)或周?chē)贾谩Ｓ捎诒疁囟容^低，在相同的空壓負(fù)荷下可以減少冰水的供應(yīng)量和空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量，采用冰蓄冷的設(shè)備系統(tǒng)投資及運(yùn)行費(fèi)用均比水蓄冷低。

冰蓄冷系統(tǒng)的缺點(diǎn)是由于水的冰點(diǎn)溫度為０℃，考慮到傳熱溫差，制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度必須在－８℃以下，對(duì)于采用載冷劑間接換熱的冰蓄冷系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度還要更低些。由于制冷、蓄冰槽及冰水管路溫度較低，為了避免冰槽和管路外部結(jié)露和降低環(huán)境熱量的傳入，須增加絕熱層厚度。蓄冰系統(tǒng)的技術(shù)要求較高，特別是新近提出的冰泥式蓄冷制冷系統(tǒng)，使得冰蓄冷制冷的設(shè)計(jì)和控制比水蓄冷制冷要復(fù)雜很多。

冰蓄冷制冷技術(shù)為了滿足被貯藏物對(duì)較低溫度的要求，克服因較低蒸發(fā)溫度使制冷的能耗增加，ＣＯＰ值降低的缺點(diǎn)，可以采用固液相變溫度高于或低于水的共晶鹽來(lái)蓄能。共晶鹽主要由無(wú)機(jī)鹽、水、促凝劑和穩(wěn)定劑構(gòu)成。目前在蓄冷制冷系統(tǒng)采用的多為相變溫度為８℃左右的共晶鹽材料。

由于共晶鹽相變溫度較高的特殊性，在冰蓄冷制冷系統(tǒng)中采用后，可使其制冷能力提高25％～30％，COP值可提高15％左右，制冷能耗大幅降低。采用共晶鹽的缺點(diǎn)是相變潛熱較低，在儲(chǔ)蓄同樣冷量時(shí)，共晶鹽蓄冷體積較冰蓄冷大，但比水蓄冷小。

1.2工作原理

當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷處于低谷時(shí)（即夜間用電）儲(chǔ)蓄的工作開(kāi)始，冰蓄冷制冷系統(tǒng)起動(dòng)，開(kāi)始蓄冷工作，根據(jù)熱工工作循環(huán)原理，蓄冷儲(chǔ)存技術(shù)由于采用工作介質(zhì)的不同可分為四種基本循環(huán)。圖１中，（a）循環(huán)主要是適用于以水或其它高沸點(diǎn)物質(zhì)為制冷劑蓄冷工作循環(huán)。圖１中（b）和(c)適用于以氨或其它低沸點(diǎn)為制冷劑蓄能工作循環(huán)。圖１中（d）是將熱能轉(zhuǎn)換成制冷并儲(chǔ)存的工作循環(huán)。

由于蓄冷的密度取決于制冷劑種類(lèi)和溶液濃度差，蓄冷技術(shù)的關(guān)鍵在于工作介質(zhì)的蓄能密度。蓄能密度越大，蓄冷設(shè)備越小，投資越少，也易于被采用。對(duì)于蓄能密度可以用下式計(jì)算：

ＣＤＥ_stor＝Ｃ_p·Δt＋P·L·IPF

式中：Ｃ_Ｐ為蓄能介質(zhì)的比熱；Δt為顯熱蓄能可利用溫差；P為蓄能介質(zhì)的密度；L為固/液相變熱；IPF原意為制冰率，此處引申為結(jié)晶率。

對(duì)于冷水蓄冷，可引用溫差僅為６～１１℃，蓄冷密度僅為２５～４６kJ/kg。對(duì)于冰蓄冷，不同的蓄冷系統(tǒng)IPF值在２０％～７５％之間，可利用溫差為１０～１２℃，蓄冷密度在１１０～２９５kJ/kg。其它蓄冷方式的蓄冷密度目前均低于冰蓄冷密度。

2 濕冷式蓄冷技術(shù)在保鮮貯藏中的應(yīng)用

濕冷式蓄冷技術(shù)即冰蓄冷技術(shù),是國(guó)外８０年代未開(kāi)始推廣使用的新興果蔬保鮮技術(shù)，由于該技術(shù)比氣調(diào)貯藏、普通冷庫(kù)等貯藏方式具有更好的適應(yīng)性，因此在歐美等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。

2.1濕冷式蓄冷保鮮技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

濕冷式蓄冷保鮮技術(shù)集果蔬預(yù)冷、高濕、低溫貯藏于一體，采用蓄冷技術(shù)，利用峰谷電的差價(jià)，將夜間制取的冰，通過(guò)熱質(zhì)交換器、水泵和風(fēng)機(jī)，將高濕度的冷空氣與保鮮庫(kù)的氣體進(jìn)行強(qiáng)制性熱質(zhì)交換，以實(shí)現(xiàn)冷庫(kù)降溫和果蔬的高濕度保鮮，從而保持了保鮮品的自有水份即果蔬的原有品質(zhì)，延長(zhǎng)了貨架期。在諸多保鮮技術(shù)中，濕冷式蓄冷保鮮技術(shù)裝機(jī)容量小（裝機(jī)容量可比同等的冷庫(kù)，保鮮庫(kù)減少1/3）、投資少，因?yàn)椴捎昧斯簿}技術(shù)可使冰的蓄冷溫度達(dá)到–８℃，即滿足了果蔬保鮮對(duì)溫度的要求，又不至于受凍傷。

果蔬在高濕的環(huán)境中極易產(chǎn)生霉變、腐爛，在入庫(kù)前可將其進(jìn)行臭氧水浸泡處理，達(dá)到殺菌、消毒，防止霉變、腐爛的目的。果蔬部分低溫貯藏特性見(jiàn)表1。

表1 果蔬低溫貯藏特性

濕冷式蓄冷保鮮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：

（1）保持水果、蔬菜、花卉的水份和鮮嫩程度，增加農(nóng)產(chǎn)品鮮銷(xiāo)價(jià)值。水果、蔬菜、花卉含水量高，當(dāng)水份喪失５％以上就失去了鮮銷(xiāo)價(jià)值，因此保持其鮮嫩的質(zhì)量和外觀是價(jià)值的保證。濕冷式蓄冷保鮮技術(shù)中的預(yù)冷功能可有效地迅速除去田間熱；降低果蔬的呼吸強(qiáng)度，減少水份蒸發(fā)。

（2）減少了運(yùn)營(yíng)成本，普通冷庫(kù)的保鮮成本中有６０％－７０％來(lái)自于電能消耗。而濕冷式保鮮技術(shù)是采用夜間峰谷差價(jià)電力蓄冷，白天只用水泵、風(fēng)機(jī)工作，電力消耗大為減少，可使保鮮成本降低２０－６０％（北京、天津夜間的峰谷電價(jià)是白天的２０％－４０％）。無(wú)需除霜作業(yè)，減少了除霜停機(jī)，人工除霜的環(huán)節(jié)，節(jié)約了開(kāi)支，又保證了庫(kù)內(nèi)溫濕度的恒定。

（3）濕冷式保鮮技術(shù)保證，１９９８年被列為“機(jī)械工業(yè)基金”資助項(xiàng)目，2001年列為“國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目計(jì)劃”，2002年列為“農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目”，2003年列為科技部“科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃”。

2.2濕冷式蓄冷技術(shù)在果蔬中應(yīng)用前景分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后損失巨大，如：水果產(chǎn)后損失一般為20-25%，蔬菜產(chǎn)后損失一般為25-40%，1999年我國(guó)水果總產(chǎn)量達(dá)6000萬(wàn)噸，由于缺少保鮮措施和保鮮不當(dāng)損失達(dá)1200萬(wàn)噸，以每噸1000元計(jì)算，損失為120億元以上。2000年我國(guó)水果總產(chǎn)量創(chuàng)記錄達(dá)到6850萬(wàn)噸，比上年增長(zhǎng)13%，其中蘋(píng)果總產(chǎn)達(dá)2340萬(wàn)噸，比上年增產(chǎn)20%。面對(duì)果蔬保鮮的嚴(yán)峻形勢(shì)，只有大力發(fā)展果蔬保鮮業(yè)和加工業(yè)，才能有效解決我國(guó)農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)問(wèn)題。

我國(guó)蔬菜加工業(yè)以速凍、保鮮、脫水為主要出口創(chuàng)匯形式，產(chǎn)品達(dá)30多個(gè)品種，有近百家企業(yè)通過(guò)了ISO9000國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證，近百家通過(guò)HACCP質(zhì)量體系認(rèn)證。

我國(guó)現(xiàn)有五大農(nóng)區(qū)商品蔬菜生產(chǎn)基地（南菜北運(yùn)基地，早春菜基地，西菜東調(diào)基地，冀魯豫菜基地和晉北夏秋淡季菜基地），這五大基地，現(xiàn)在發(fā)揮向國(guó)內(nèi)大城市供菜的作用，每年約提供200多億公斤商品菜。全國(guó)蔬菜產(chǎn)區(qū)更加集中大縣不斷增加，面積在6667hm²以上的縣由93年的163個(gè)，發(fā)展到2000年的600個(gè)其中2萬(wàn)hm²以上大縣有55個(gè)之多，全國(guó)面積1520hm²，總產(chǎn)達(dá)4.6億噸以上，總產(chǎn)值達(dá)2500多億元。

2000年全國(guó)人均蔬菜占有量已達(dá)310多公斤，超過(guò)世界人均占有量102公斤的水平，東南亞、韓國(guó)、日本、美國(guó)等從我國(guó)進(jìn)口速凍菜數(shù)量**大。

目前，我國(guó)果蔬保鮮貯藏有大宗品種主要是：蘋(píng)果、梨、葡萄以及一些特色果品。貯藏保鮮技術(shù)主要有氣調(diào)貯藏、氣調(diào)保鮮袋、保鮮劑、簡(jiǎn)易窖藏、普通冷庫(kù)貯藏等方法，保鮮貯藏成本及效果不盡人意，保鮮技術(shù)需要在創(chuàng)新中發(fā)展。

有關(guān)專(zhuān)家指出：未來(lái)的果蔬保鮮市場(chǎng)以降低成本；發(fā)展高效率保鮮設(shè)備及設(shè)施；規(guī)模化、集約化經(jīng)營(yíng)；不斷推出新技術(shù)，走持續(xù)發(fā)展之路。濕冷保鮮技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng)、節(jié)能、保濕性好、庫(kù)溫穩(wěn)定等特點(diǎn)，符合果蔬貯藏保鮮技術(shù)發(fā)展方向。具有很大的應(yīng)用發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

（1） 陳志、李樹(shù)君等農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2002年

（2） 徐士鳴 蓄能技術(shù)新概念——制冷/制熱潛能儲(chǔ)存技術(shù)，電力需求管理（POWER DSM）,2003(1):43-48

（3） Hasnain S M,Alabbadi N M.Need for thermal-storage air-conditioning in Saudi Arabia[J].Applied Energy,2000,65:153-164

（4） 中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品加工年鑒，2001年

作者簡(jiǎn)介：

賈 軍：1955年6月，天津市農(nóng)機(jī)試驗(yàn)鑒定站，站長(zhǎng)/高級(jí)工程師，農(nóng)機(jī)化，天津市和平區(qū)興安路144號(hào)，300020，022-27213133，022-27304244

胡 偉：1963年8月，天津市農(nóng)業(yè)機(jī)械局，副局長(zhǎng)/高級(jí)工程師，農(nóng)機(jī)化，天津市河西區(qū)氣象臺(tái)路91號(hào)，300000，022-23341522

相俊紅：1966年7月，天津市農(nóng)機(jī)試驗(yàn)鑒定站，副站長(zhǎng)/高級(jí)工程師，農(nóng)機(jī)化，天津市和平區(qū)興安路144號(hào)，300020，022-27213133，022-27304244

任長(zhǎng)青：1962年9月，天津市農(nóng)機(jī)試驗(yàn)鑒定站，副站長(zhǎng)/高級(jí)工程師，農(nóng)機(jī)化，天津市和平區(qū)興安路144號(hào)，300020，022-27303174，022-27304244