多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫的制作方法
【專利摘要】本發明公開多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫，包括果蔬貯藏間、第一換熱器、庫內側拉門、第二換熱器、果蔬處理室、第一控制閥、第二控制閥、節流裝置、第三換熱器、第三控制閥、第四控制閥和壓縮機，以第二換熱器為蒸發器，制冷劑蒸發吸熱將果蔬處理室內空氣冷卻至果蔬冷激處理所需的溫度進行冷激處理；以第二換熱器為冷凝器，制冷劑冷凝放熱將果蔬處理室內空氣加熱至果蔬熱激處理所需的溫度進行熱激處理；果蔬冷激處理或熱激處理結束后，通過隔斷結構上的側拉門直接將果蔬移入貯藏間存儲。當無果蔬需要進行處理時，四個控制閥關閉，系統以常規冷庫模式運行。與現有技術相比，本發明節約整體設備成本投入，有效提高系統的一次能源利用率。
【專利說明】多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫
【技術領域】
[0001]本發明屬于果蔬預處理與冷藏領域，更加具體地說，具體涉及一種利用制冷系統額外換熱器及控制閥實現果蔬冷激處理、熱激處理和貯藏功能的微型冷庫。
【背景技術】
[0002]目前，冷藏是各國最主要的果蔬保鮮方法之一，我國的冷庫總容量也在逐年增加。然而，果蔬單獨冷藏往往無法達到最佳保鮮效果，需結合一定的果蔬預處理方法才能達要求。隨著人們對食品安全及自身健康的日益重視，具有無毒、無污染等優點的物理預處理方法日益受到重視，冷激處理和熱激處理便是兩種常見方法。據了解，目前冷激處理和熱激處理相關專用設備匱乏且往往單獨實施，果蔬處理結束后需再次轉移至冷庫貯藏。然而，果蔬冷激處理或熱激處理后，若處理場地離冷庫較遠，可能引起已處理果蔬組織溫度恢復至常溫，除影響后期保鮮效果外還會消耗部分額外能量用以將果蔬組織降至貯藏溫度。因此，提供一種高效節能，集果蔬冷激處理、熱激處理及貯藏功能為一體的設備，成為果蔬保鮮領域的迫切需求。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于多換熱器和控制閥，能夠同時實現果蔬冷激處理、熱激處理及貯藏功能的微型冷庫，以克服果蔬冷激處理或熱激處理后再轉運至冷庫帶來的費時費力、額外耗能及降低果蔬保鮮效果等問題。
[0004]本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現:
[0005]多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫，包括果蔬貯藏間、第一換熱器、庫內側拉門、第二換熱器、果蔬處理室、第一控制閥、第二控制閥、節流裝置、第三換熱器、第三控制閥、第四控制閥和壓縮機，其中:
[0006]多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫由果蔬貯藏間和果蔬處理室組成，兩者之間由庫內側拉門隔斷，所述果蔬貯藏間和果蔬處理室選用冷庫使用材料進行制備，能夠保持各自溫度恒定(不產生大幅度波動，一般控制在設定溫度的上下0.5— I攝氏度。C)，所述果蔬貯藏間和果蔬處理室之間設置格擋和庫內側拉門，根據實際使用時選擇隔熱保溫材料(例如聚氨酯、聚苯乙烯)，厚度選擇10 — 20cm，以實現果蔬貯藏間和果蔬處理室之間熱隔絕，保持各自溫度的恒定；第一換熱器設置在果蔬貯藏間中，并選擇設置在果蔬貯藏間的上部空間，第二換熱器設置在果蔬處理室中，并選擇設置在果蔬處理室的上部空間。
[0007]第一換熱器與節流裝置通過第一管路相連，第一換熱器與壓縮機吸氣口通過第二管路相連。第三換熱器與壓縮機排氣口通過第三管路相連，第三換熱器與節流裝置通過第四管路相連。第二換熱器通過第一支路與第一管路相連，并在第一支路設置上第二控制閥。第二換熱器通過第二支路與第四管路相連，并在第二支路上設置第二控制閥。第二換熱器通過第三支路與第二管路相連，并在第三支路設置上第四控制閥。第二換熱器通過第四支路與第三管路相連，并在第四支路上設置第三控制閥。[0008]所述第一換熱器和第二換熱器選擇帶有一個進口、一個出口的換熱器，優選帶有吹風裝置的換熱器，以使冷庫中空氣和換熱器進行熱量交換的同時，將熱量(或冷量)均勻分散到整個冷庫空間之中；在果蔬貯藏間和果蔬處理室中分別設置溫度傳感器，采集各自空間內的溫度，與預設的溫度進行判斷，以控制系統中壓縮機及四個控制閥(即第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥和第四控制閥)的開啟和關閉，以實現對溫度的精確控制和運行模式的轉化。
[0009]本發明的技術方案按照下述工作原理進行運行:通過4個控制閥開關狀態的不同組合，實現以第二換熱器為制冷系統蒸發器或冷凝器。以第二換熱器為蒸發器時，其內制冷劑蒸發吸熱將果蔬處理室內空氣冷卻至果蔬冷激處理所需的溫度以進行冷激處理；以第二換熱器為冷凝器時，其內制冷劑冷凝放熱將果蔬處理室內空氣加熱至果蔬熱激處理所需的溫度以進行熱激處理。果蔬冷激處理或熱激處理結束后，通過隔斷結構上的側拉門直接將果蔬移入貯藏間存儲。當無果蔬需要進行冷激處理或熱激處理時，4個控制閥全部關閉，系統以常規冷庫模式運行。
[0010]與現有技術相比，由于在系統中加入了額外換熱器及控制閥，本發明技術方案所帶來的有益效果如下:
[0011](I)通過四個控制閥開關狀態的不同組合，第二換熱器可作為冷凝器或蒸發器，能夠實現果蔬冷激處理和熱激處理兩個功能，節約了整體設備成本投入。
[0012](2)通過四個控制閥開關狀態的不同組合，熱激處理時以第二換熱器為冷凝器，吸收了空氣中的部分能量作為熱源，有效提高了系統的一次能源利用率。
[0013](3)果蔬處理室與貯藏間緊鄰，果蔬處理后可直接通過隔斷結構上的側拉門移入冷庫，避免了處理后果蔬組織溫度受到環境的影響，提高了保鮮效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發明多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫的系統結構及果蔬冷激處理模式示意圖。
[0015]圖2為本發明多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫的系統結構及果蔬熱激處理模式示意圖。
[0016]圖3為本發明多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫的系統結構及單獨貯藏模式示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例進一步說明本發明的技術方案。
[0018]如附圖1一3所示為本發明的多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫的系統結構示意圖，并分別為冷激處理模式、熱激處理模式和單獨貯藏模式的原理圖，其中:1為果蔬貯藏間、2為第一換熱器、3為庫內側拉門、4為第二換熱器、5為果蔬處理室、6為第一控制閥、7為第二控制閥、8為節流裝置、9為第三換熱器、10為第三控制閥、11為第四控制閥、12為壓縮機。
[0019]本發明的多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫由果蔬貯藏間和果蔬處理室組成，兩者之間由庫內側拉門隔斷，所述果蔬貯藏間和果蔬處理室選用冷庫使用材料進行制備，能夠保持各自溫度恒定(不產生大幅度波動，一般控制在設定溫度的上下0.5— I攝氏度。C)，所述果蔬貯藏間和果蔬處理室之間設置格擋和庫內側拉門，根據實際使用時選擇隔熱保溫材料(例如聚氨酯、聚苯乙烯)，厚度選擇10 — 20cm，以實現果蔬貯藏間和果蔬處理室之間熱隔絕，保持各自溫度的恒定；第一換熱器設置在果蔬貯藏間中，并選擇設置在果蔬貯藏間的上部空間，第二換熱器設置在果蔬處理室中，并選擇設置在果蔬處理室的上部空間。
[0020]第一換熱器與節流裝置通過第一管路相連，第一換熱器與壓縮機吸氣口通過第二管路相連。第三換熱器與壓縮機排氣口通過第三管路相連，第三換熱器與節流裝置通過第四管路相連。第二換熱器通過第一支路與第一管路相連，并在第一支路設置上第二控制閥。第二換熱器通過第二支路與第四管路相連，并在第二支路上設置第二控制閥。第二換熱器通過第三支路與第二管路相連，并在第三支路設置上第四控制閥。第二換熱器通過第四支路與第三管路相連，并在第四支路上設置第三控制閥。
[0021]所述第一換熱器和第二換熱器選擇帶有一個進口、一個出口的換熱器，優選帶有吹風裝置的換熱器，以使冷庫中空氣和換熱器進行熱量交換的同時，將熱量均勻分散到整個冷庫空間之中；在果蔬貯藏間和果蔬處理室中分別設置溫度傳感器，采集各自空間內的溫度，與預設的溫度進行判斷，以控制系統中壓縮機及四個控制閥(即第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥和第四控制閥)的開啟和關閉，以實現對溫度的精確控制和運行模式的轉化。
[0022]多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫通過調節控制閥以冷激處理、熱激處理和常規貯藏三種模式運行:
[0023]常規貯藏模式(即正常使用模式):將第一控制閥6、第二控制閥7、第三控制閥10、第四控制閥11關閉，此時壓縮機12排出的高溫高壓制冷劑蒸汽僅進入第三換熱器9內冷凝放熱，經節流裝置8節流后流入第一換熱器2控制貯藏間溫度，制冷劑蒸發后回流至壓縮機吸氣口，第二換熱器和果蔬處理室不進行工作，僅僅由第一換熱器和果蔬貯藏間提供果蔬貯藏。針對果蔬貯藏間的溫度需要，往往根據不同種類的果蔬對溫度的敏感程度并保證水分不進行結冰，設置果蔬貯藏間的溫度Tl，選擇O — 12°C，例如針對溫度敏感的果蔬，選擇7 — 12°C ;針對溫度不敏感的果蔬，選擇O — 5°C。
[0024]冷激處理模式:將第一控制閥6、第三控制閥10關閉，第二控制閥7、第四控制閥11開啟，此時壓縮機12排出的高溫高壓制冷劑蒸汽僅進入第三換熱器9 (作冷凝器用)冷凝放熱，經節流裝置8節流后:一部分直接進入第一換熱器2蒸發吸熱冷卻果蔬貯藏間I內的空氣，將果蔬貯藏間I內的空氣溫度降至所需貯藏溫度，制冷劑自第一換熱器2流出后回流至壓縮機12 ;另一部分經自動控閥門7進入第二換熱器4蒸發吸熱，將果蔬處理室5內空氣冷卻至所需冷激處理溫度，隨后經第四控制閥11回流至壓縮機12吸氣口，完成整個循環過程。果蔬冷激處理結束后，由庫內隔斷結構上的側拉門3移入貯藏間I內長期貯藏。在上述處理過程中，通過各個管路內流量的控制實現功能:第一換熱器2對果蔬貯藏間內溫度進行降溫(以達到常規貯藏模式的溫度要求)，根據不同種類的果蔬對溫度的敏感程度并保證水分不進行結冰，設置果蔬貯藏間的溫度Tl，選擇O — 12°C，例如針對溫度敏感的果蔬，選擇7 — 12°C ;針對溫度不敏感的果蔬，選擇O — 5°C ;同時利用第二換熱器對果蔬處理室進行降溫，達到冷激處理溫度T2 (小于果蔬貯藏間的溫度Tl)，選擇在O — 3°C，整個冷激處理的時間根據待處理的果蔬情況進行選擇，例如0.5—3h,也可長達24h。
[0025]熱激處理模式:第二控制閥7、第四控制閥11關閉，第一控制閥6、第三控制閥10開啟，此時壓縮機12排出的高溫高壓制冷劑蒸汽一部分直接送入第三換熱器9 (作冷凝器用)內冷凝放熱，之后流出；另一部分制冷劑經第三控閥門10進入第二換熱器4冷凝放熱將果蔬處理室5內空氣加熱至所需熱激處理溫度，隨后經第一控制閥6后與第三換熱器9泠凝放熱后流出的制冷劑匯合，經節流裝置8節流后流入第一換熱器2控制貯藏間溫度，第一換熱器2內制冷劑蒸發后回流至壓縮機12吸氣口。果蔬熱激處理結束后，由庫內隔斷結構上側拉門3移入貯藏間I內長期貯藏。在上述處理過程中，通過各個管路內流量的控制實現功能:第一換熱器2對果蔬貯藏間內溫度進行降溫(以達到常規貯藏模式的溫度要求)，根據不同種類的果蔬對溫度的敏感程度并保證水分不進行結冰，設置果蔬貯藏間的溫度Tl，選擇O — 12°C，例如針對溫度敏感的果蔬，選擇7 — 12°C ;針對溫度不敏感的果蔬，選擇O—5°C ;同時利用第二換熱器對果蔬處理室進行升溫，達到熱激處理溫度T3 (高于果蔬貯藏間的溫度Tl )，選擇在30—50°C，優選35—40°C，整個熱激處理的時間根據待處理的果蔬情況進行選擇，例如0.5 — 3h，也可長達24h。
[0026]以上對本發明做了示例性的描述，應該說明的是，在不脫離本發明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領域技術人員能夠不花費創造性勞動的等同替換均落入本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫，其特征在于，包括果蔬貯藏間、第一換熱器、庫內側拉門、第二換熱器、果蔬處理室、第一控制閥、第二控制閥、節流裝置、第三換熱器、第三控制閥、第四控制閥和壓縮機，其中: 多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫由果蔬貯藏間和果蔬處理室組成，所述果蔬貯藏間和果蔬處理室之間設置格擋和庫內側拉門，所述果蔬貯藏間和果蔬處理室能夠保持各自溫度恒定，所述格擋和庫內側拉門使用隔熱保溫材料，以實現果蔬貯藏間和果蔬處理室之間熱隔絕； 第一換熱器設置在果蔬貯藏間中，第二換熱器設置在果蔬處理室中；第一換熱器與節流裝置通過第一管路相連，第一換熱器與壓縮機吸氣口通過第二管路相連；第三換熱器與壓縮機排氣口通過第三管路相連，第三換熱器與節流裝置通過第四管路相連；第二換熱器通過第一支路與第一管路相連，并在第一支路設置上第二控制閥；第二換熱器通過第二支路與第四管路相連，并在第二支路上設置第二控制閥；第二換熱器通過第三支路與第二管路相連，并在第三支路設置上第四控制閥；第二換熱器通過第四支路與第三管路相連，并在第四支路上設置第三控制閥。
2.根據權利要求1所述的多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫，其特征在于，所述格擋和庫內側拉門為隔熱保溫材料，厚度為10 — 20cm。
3.根據權利要求1所述的多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫，其特征在于，所述格擋和庫內側拉門為聚氨酯或者聚苯乙烯。
4.根據權利要求1所述的多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫，其特征在于，第一換熱器設置在果蔬貯藏間的上部空間，第二換熱器設置在果蔬處理室的上部空間。
5.根據權利要求1所述的多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫，其特征在于，所述第一換熱器和第二換熱器為帶有一個進口、一個出口的換熱器。
6.根據權利要求1所述的多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫，其特征在于，所述第一換熱器和第二換熱器為帶有吹風裝置的換熱器，以使冷庫中空氣和換熱器進行熱量交換的同時，將熱量(或冷量)均勻分散到整個冷庫空間之中。
7.根據權利要求1所述的多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫，其特征在于，在果蔬貯藏間和果蔬處理室中分別設置溫度傳感器，采集各自空間內的溫度，與預設的溫度進行判斷，以控制系統中壓縮機及第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥和第四控制閥的開啟和關閉，以實現對溫度的精確控制和運行模式的轉化。
8.如權利要求1一7之一所述的多功能微型果蔬溫度激化處理與貯藏冷庫的運行方法，其特征在于，通過四個控制閥開關狀態的不同組合，實現以第二換熱器為制冷系統蒸發器或冷凝器，以實現冷激處理、熱激處理和常規貯藏三種模式運行: 常規貯藏模式:將第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥、第四控制閥關閉，此時壓縮機排出的高溫高壓制冷劑蒸汽僅進入第三換熱器內冷凝放熱，經節流裝置節流后流入第一換熱器控制貯藏間溫度，制冷劑蒸發后回流至壓縮機吸氣口，第二換熱器和果蔬處理室不進行工作，僅僅由第一換熱器和果蔬貯藏間提供果蔬貯藏； 冷激處理模式:將第一控制閥、第三控制閥關閉，第二控制閥、第四控制閥開啟，此時壓縮機排出的高溫高壓制冷劑蒸汽僅進入第三換熱器冷凝放熱，經節流裝置節流后:一部分直接進入第一換熱器蒸發吸熱冷卻果蔬貯藏間內的空氣，將果蔬貯藏間內的空氣溫度降至所需貯藏溫度，制冷劑自第一換熱器流出后回流至壓縮機；另一部分經自動控閥門進入第二換熱器蒸發吸熱，將果蔬處理室內空氣冷卻至所需冷激處理溫度，隨后經第四控制閥回流至壓縮機吸氣口，完成整個循環過程，果蔬冷激處理結束后，由庫內隔斷結構上的側拉門移入貯藏間內長期貯藏； 熱激處理模式:第二控制閥、第四控制閥關閉，第一控制閥、第三控制閥開啟，此時壓縮機排出的高溫高壓制冷劑蒸汽一部分直接送入第三換熱器內冷凝放熱，之后流出；另一部分制冷劑經第三控閥門進入第二換熱器冷凝放熱將果蔬處理室內空氣加熱至所需熱激處理溫度，隨后經第一控制閥后與第三換熱器泠凝放熱后流出的制冷劑匯合，經節流裝置節流后流入第一換熱器控制貯藏間溫度，第一換熱器內制冷劑蒸發后回流至壓縮機吸氣口，果蔬熱激處理結束后，由庫內隔斷結構上側拉門移入貯藏間內長期貯藏。
9.根據權利要求8所述的運行方法，其特征在于，在所述常規貯藏模式中，針對果蔬貯藏間的溫度需要，往往根據不同種類的果蔬對溫度的敏感程度并保證水分不進行結冰，設置果蔬貯藏間的溫度Tl ;在所述冷激處理模式中，通過各個管路內流量的控制實現功能:第一換熱器對果蔬貯藏間內溫度進行降溫，以達到常規貯藏模式的溫度要求；同時利用第二換熱器對果蔬處理室進行降溫，達到冷激處理溫度T2，所述T2小于果蔬貯藏間的溫度Tl ;在所述熱激處理模式中，通過各個管路內流量的控制實現功能:第一換熱器2對果蔬貯藏間內溫度進行降溫，以達到常規貯藏模式的溫度要求；同時利用第二換熱器對果蔬處理室進行升溫，達到熱激處理溫度T3，所述T3高于果蔬貯藏間的溫度Tl。
10.根據權利要求9所述的運行方法，其特征在于，在所述常規貯藏模式中，設置果蔬貯藏間的溫度Tl，選擇O — 12°C，例如針對溫度敏感的果蔬，選擇7 — 12°C;針對溫度不敏感的果蔬，選擇O — 5°C ;在所述冷激處理模式中，所述T2選擇在O — 3°C，整個冷激處理的時間根據待處理的果蔬情況進行選擇，例如0.5 — 3h，也可長達24h ;在所述熱激處理模式中，所述T3選擇在30—50°C，優選35—40°C，整個熱激處理的時間根據待處理的果蔬情況進行選擇，例如0.5 — 3h，也可長達24h。
【文檔編號】A23B7/04GK103644692SQ201310635020
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2013年12月2日
【發明者】楊昭, 陳愛強, 張娜, 趙松松, 陳明鋒 申請人:天津大學