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真空預冷機的保溫時間系統測試

來源:發布時間:2019-12-10300 次瀏覽

真空預冷機技術因具有清潔、快速、高效等眾多優點,在近十幾年的食品行業發展中得到了廣泛的應用

隨著社會的快速發展,人們對真空預冷機技術提出了更高的要求。目前的改進方案主要通過控制終壓、終溫、噴水量等因素對真空預冷機過程的影響,來實現,然而,對真空預冷機初始階段(抽真空之前)的研究卻很少。

由于真空預冷機的有效階段是在真空泵開啟之后,而且,目前的真空預冷機試驗大多采用自動運行模式(在此模式下,當系統檢測到冷凝盤管溫度達到設定值-6℃時,真空泵會在PLC控制下自動開啟),所以,研究并優化真空泵的自動開啟時間對縮短整個真空預冷機周期和提高預冷效率具有重要的意義。實驗一方面分析了真空室空氣的相對濕度和溫度、真空室的空載率對真空泵開啟時間的影響,另一方面,提出了加快真空泵開啟的建議。

1 材料與設備

真空預冷機設備為提供的VCE-15型真空預冷機

實驗方法

1)先將白菜分成7組,每組分成8份,每份3棵,用保鮮膜將每小份封裝在一起,分別放在試驗臺上。

2)打開真空門,先將室溫調至25℃。待室溫恒定時,向真空室內噴水,使其相對濕度達到80%。

3)選取其中一份白菜放在托盤上,揭下保鮮膜,將事先標記好的三根熱電偶(0號、1號、2號)的測溫端分別插在白菜的表面附近、半中心處、中心處。

4)檢查熱電偶與白菜接觸良好后,關上真空門,設置終壓為700Pa,預冷終溫為4℃,選擇自動運行模式,開始預冷。當3根熱電偶測得的溫度均不再有明顯浮動時,關閉預冷機。

5)保持終壓(700Pa),預冷終溫(4℃),相對濕度(80%)不變,將白菜分別在以0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、30℃、35℃為真空室空氣初溫的條件下做真空預冷機處理。

6)分別將真空室的相對濕度處理到40%、50%、60%、70%、90%、。重復各個相對濕度下不同溫度時的真空預冷機實驗。真正開啟時刻。雖然制冷機組的制冷量不變,真空泵的開啟時間在每次試驗中卻都不一樣,而且時間差很大,這很可能是因為真空室空氣狀態不一樣,致使冷凝盤管溫度達到設定值的時間延長,最終造成真空泵的開啟相對于理性情況(理想情況下,冷凝盤管不受環境影響)發生了延遲。

影響真空泵延遲開啟因素的確定真空室內水分的凝結是受到冷凝器表面邊界層的飽和水蒸氣壓力與真空室內水蒸氣分壓之差的驅動,而真空室的溫度基本保持不變,所以,冷凝器表面邊界層的飽和水蒸氣蒸發壓力近似等于真空泵開啟時真空室水蒸氣的分壓。水蒸氣在-6℃時,飽和蒸發壓力為368.74Pa,所以,當真空室內水蒸氣分壓力達到368.74Pa時,將不再有水,在濕空氣焓濕圖上,水蒸氣分壓力為368.74Pa的等壓力線是一條垂直向下的直線B,而各條等溫線是近似水平的直線,因為真空室溫度基本保持不變,所以,若設室溫為18℃,則真空泵開啟前的所有室內空氣狀態點都在線A上,而且,當制冷機組隨真空預冷機機一起啟動后,隨著水蒸氣分壓力的降低,真空室空氣狀態從起始點0逐漸向

左移動,直到與線B相交于點1,真空泵啟動。在此過程中,由于濕空氣的顯熱變化遠小于凝結水的冷凝熱,忽略不計。因為相對濕度一定時,空氣的含濕量會隨著溫度的升高而增加,含濕量的增加導致真空室水蒸氣分壓力升高,要把真空室水蒸氣分壓力降到368.74Pa,需要冷凝盤管提供更多的冷量來凝結多出的水分,冷量的消耗必將減慢冷凝盤管自身的降溫速率,于是真空泵收到開啟指令的時間便隨之延遲。因此,降低真空室空氣的起始溫度有利于縮短真空泵的延遲開啟時間。由于外界空氣主要通過滲氣閥進入真空室,所以,降低真空室空氣的溫度可以從降低滲氣溫度著手。當食品的預冷溫度達到預定溫度時,繼續開啟壓縮機,關閉真空泵,打開滲氣閥,讓外部空氣先經過冷阱,再進入真空室;當真空室壓力恢復到環境壓力時,關閉滲氣閥,待真空室空氣的相對濕度和溫度降到理想值時,關閉壓縮機,取出食品,關閉真空門;利用冷凝盤管的剩余冷量,把操作熱去除。

此方案的優點在于有效防止食品表面在復壓過程中升溫;下次試驗開始之前,降低了真空室空氣的初始溫度與濕度;充分利用蒸發器的剩余冷量。

空氣相對濕度不同相對濕度不同溫度下的真空泵延遲開啟時間圖。在同一溫度下,隨著相對濕度的升高,真空泵延遲開啟時間逐漸增大。這是因為溫度一定時,含濕量與相對濕度成正比關系,因此,相對濕度的增加必將導致冷凝盤管的耗冷量加大。

改善真空室空氣的相對濕度,可以通過控制環境空氣狀態來實現,例如對存放真空預冷機機的房間做除濕處理等??諝怏w積對真空泵延遲開啟的影響實際操作過程中,雖然真空室的有效體積V是一定的,但是,真空室內空氣的實際體積卻會因空載率不同而發生變化。1)真空室內空氣的初始溫度和相對濕度的升高,會增加真空泵的延遲開啟時間;復壓時,讓滲入真空室的空氣先經過捕水器,不僅可以防止食品表面在復壓時升溫,還可以縮短下次真空泵的延遲開啟時間,同時,蒸發器的剩余冷量也能得到充分利用。

2)真空室的空載率與真空泵的延遲開啟時間成正比關系,空載率越大,真空泵開啟越晚。因此,減小真空室空載率可以加快真空泵的開啟。

3)真空預冷機制冷機組的制冷量越大,真空泵開啟越快,所以,適當提高制冷機組的制冷量也可以縮短真空預冷機過程蒸氣流向冷凝器。

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