賈 軍胡偉相俊紅任長青

（天津市農機局天津市農機試驗鑒定站）

摘要：對蓄能制冷技術及理論進行論述，著重于濕冷式蓄冷技術在果蔬保鮮中的應用與研究，闡明其技術的特點、優勢以及應用發展前景。

關鍵詞：濕冷蓄冷保鮮 技術應用

中圖分類號：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

目前我國農產品貯藏保鮮食品加工正處于發展階段，急需大量的各種保鮮貯藏技術和設備，我國食品專家對食品加工市場的預測中指出：我國農產品與食品加工規模等級的大小取決于保鮮貯藏技術與設備的應用的比例、取決于保鮮貯藏庫容量以及庫的周轉期的時間長短。這說明保鮮貯藏技術設備的水平高低，應用的規模大小直接反映出我國農產品及食品加工生產的規模和水平。即：無論果蔬鮮銷或出口還是加工成品，都涉及到貯藏和保鮮，它既是一個基礎條件，也是一個至關重要的環節。

貯藏保鮮技術和方法有許多種，目前已經采用的有：濕冷保鮮技術，氣調技術，微凍技術，減壓技術及輻射處理技術，空氣離子保鮮技術，化學藥劑處理技術等等。本文就蓄能技術的原理重點分析、論述濕冷式（蓄冷）保鮮技術研究應用的前景。

1 蓄能技術

目前采用的蓄能技術主要利用工作介質狀態變化所具有的顯熱潛熱效應或化學反應過程進行能量的儲存。每一種物質都具有一定的熱容，在物質形態不變的情況下，物質會吸收或放出熱量，理論上所有的物質都可以應用于蓄能技術，但實際上應用的是比熱容較大的物質。在蓄能技術的應用初期，應用**廣泛的就是冷、熱水蓄能技術。冷、熱水蓄能是利用價格低廉、使用方便、比熱容大的水作為蓄能介質，利用水的顯冷進行能量儲存。它的優點是：投資少，設備簡單，維修容易。缺點是：蓄能溫差小，密度小，不能夠實現儲存較大的能量。

1.1蓄冷技術

蓄冷技術是利用物質相變時，需要吸收或放出熱量的特性來儲存或釋放能量，目前主要包括冰蓄冷技術和共晶鹽蓄能技術兩種。

冰蓄冷技術是目前使用**廣泛的一項蓄冷技術，它是利用冰的相變潛熱進行冷量的儲存和釋放，由于從固態冰轉變為液態水時，相變潛熱達到335kJ/kg，冰蓄冷的單位質量能量密度遠遠高于水蓄冷。因此冰蓄冷所需的蓄冷槽體積比水蓄冷小得多，也更易于在冷庫內或周圍布置。由于冰水溫度較低，在相同的空壓負荷下可以減少冰水的供應量和空調系統的送風量，采用冰蓄冷的設備系統投資及運行費用均比水蓄冷低。

冰蓄冷系統的缺點是由于水的冰點溫度為０℃，考慮到傳熱溫差，制冷系統的蒸發溫度必須在－８℃以下，對于采用載冷劑間接換熱的冰蓄冷系統，制冷系統的蒸發溫度還要更低些。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露和降低環境熱量的傳入，須增加絕熱層厚度。蓄冰系統的技術要求較高，特別是新近提出的冰泥式蓄冷制冷系統，使得冰蓄冷制冷的設計和控制比水蓄冷制冷要復雜很多。

冰蓄冷制冷技術為了滿足被貯藏物對較低溫度的要求，克服因較低蒸發溫度使制冷的能耗增加，ＣＯＰ值降低的缺點，可以采用固液相變溫度高于或低于水的共晶鹽來蓄能。共晶鹽主要由無機鹽、水、促凝劑和穩定劑構成。目前在蓄冷制冷系統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。采用共晶鹽的缺點是相變潛熱較低，在儲蓄同樣冷量時，共晶鹽蓄冷體積較冰蓄冷大，但比水蓄冷小。

1.2工作原理

當電網負荷處于低谷時（即夜間用電）儲蓄的工作開始，冰蓄冷制冷系統起動，開始蓄冷工作，根據熱工工作循環原理，蓄冷儲存技術由于采用工作介質的不同可分為四種基本循環。圖１中，（a）循環主要是適用于以水或其它高沸點物質為制冷劑蓄冷工作循環。圖１中（b）和(c)適用于以氨或其它低沸點為制冷劑蓄能工作循環。圖１中（d）是將熱能轉換成制冷并儲存的工作循環。

由于蓄冷的密度取決于制冷劑種類和溶液濃度差，蓄冷技術的關鍵在于工作介質的蓄能密度。蓄能密度越大，蓄冷設備越小，投資越少，也易于被采用。對于蓄能密度可以用下式計算：

ＣＤＥ_stor＝Ｃ_p·Δt＋P·L·IPF

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

對于冷水蓄冷，可引用溫差僅為６～１１℃，蓄冷密度僅為２５～４６kJ/kg。對于冰蓄冷，不同的蓄冷系統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 濕冷式蓄冷技術在保鮮貯藏中的應用

濕冷式蓄冷技術即冰蓄冷技術,是國外８０年代未開始推廣使用的新興果蔬保鮮技術，由于該技術比氣調貯藏、普通冷庫等貯藏方式具有更好的適應性，因此在歐美等經濟發達的國家已經得到了廣泛應用。

2.1濕冷式蓄冷保鮮技術的特點和優勢

濕冷式蓄冷保鮮技術集果蔬預冷、高濕、低溫貯藏于一體，采用蓄冷技術，利用峰谷電的差價，將夜間制取的冰，通過熱質交換器、水泵和風機，將高濕度的冷空氣與保鮮庫的氣體進行強制性熱質交換，以實現冷庫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，延長了貨架期。在諸多保鮮技術中，濕冷式蓄冷保鮮技術裝機容量小（裝機容量可比同等的冷庫，保鮮庫減少1/3）、投資少，因為采用了共晶鹽技術可使冰的蓄冷溫度達到–８℃，即滿足了果蔬保鮮對溫度的要求，又不至于受凍傷。

果蔬在高濕的環境中極易產生霉變、腐爛，在入庫前可將其進行臭氧水浸泡處理，達到殺菌、消毒，防止霉變、腐爛的目的。果蔬部分低溫貯藏特性見表1。

表1 果蔬低溫貯藏特性

濕冷式蓄冷保鮮技術的優勢在于：

（1）保持水果、蔬菜、花卉的水份和鮮嫩程度，增加農產品鮮銷價值。水果、蔬菜、花卉含水量高，當水份喪失５％以上就失去了鮮銷價值，因此保持其鮮嫩的質量和外觀是價值的保證。濕冷式蓄冷保鮮技術中的預冷功能可有效地迅速除去田間熱；降低果蔬的呼吸強度，減少水份蒸發。

（2）減少了運營成本，普通冷庫的保鮮成本中有６０％－７０％來自于電能消耗。而濕冷式保鮮技術是采用夜間峰谷差價電力蓄冷，白天只用水泵、風機工作，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是白天的２０％－４０％）。無需除霜作業，減少了除霜停機，人工除霜的環節，節約了開支，又保證了庫內溫濕度的恒定。

（3）濕冷式保鮮技術保證，１９９８年被列為“機械工業基金”資助項目，2001年列為“國家重點技術創新項目計劃”，2002年列為“農業科技成果轉化資金項目”，2003年列為科技部“科技成果重點推廣計劃”。

2.2濕冷式蓄冷技術在果蔬中應用前景分析

據統計，我國農產品產后損失巨大，如：水果產后損失一般為20-25%，蔬菜產后損失一般為25-40%，1999年我國水果總產量達6000萬噸，由于缺少保鮮措施和保鮮不當損失達1200萬噸，以每噸1000元計算，損失為120億元以上。2000年我國水果總產量創記錄達到6850萬噸，比上年增長13%，其中蘋果總產達2340萬噸，比上年增產20%。面對果蔬保鮮的嚴峻形勢，只有大力發展果蔬保鮮業和加工業，才能有效解決我國農業的經濟效益增長問題。

我國蔬菜加工業以速凍、保鮮、脫水為主要出口創匯形式，產品達30多個品種，有近百家企業通過了ISO9000國際質量體系認證，近百家通過HACCP質量體系認證。

我國現有五大農區商品蔬菜生產基地（南菜北運基地，早春菜基地，西菜東調基地，冀魯豫菜基地和晉北夏秋淡季菜基地），這五大基地，現在發揮向國內大城市供菜的作用，每年約提供200多億公斤商品菜。全國蔬菜產區更加集中大縣不斷增加，面積在6667hm²以上的縣由93年的163個，發展到2000年的600個其中2萬hm²以上大縣有55個之多，全國面積1520hm²，總產達4.6億噸以上，總產值達2500多億元。

2000年全國人均蔬菜占有量已達310多公斤，超過世界人均占有量102公斤的水平，東南亞、韓國、日本、美國等從我國進口速凍菜數量**大。

目前，我國果蔬保鮮貯藏有大宗品種主要是：蘋果、梨、葡萄以及一些特色果品。貯藏保鮮技術主要有氣調貯藏、氣調保鮮袋、保鮮劑、簡易窖藏、普通冷庫貯藏等方法，保鮮貯藏成本及效果不盡人意，保鮮技術需要在創新中發展。

有關專家指出：未來的果蔬保鮮市場以降低成本；發展高效率保鮮設備及設施；規模化、集約化經營；不斷推出新技術，走持續發展之路。濕冷保鮮技術具有適應性強、節能、保濕性好、庫溫穩定等特點，符合果蔬貯藏保鮮技術發展方向。具有很大的應用發展空間。

參考文獻

（1） 陳志、李樹君等農產品加工新技術，中國農業科學技術出版社，2002年

（2） 徐士鳴 蓄能技術新概念——制冷/制熱潛能儲存技術，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） 中國農產品加工年鑒，2001年

作者簡介：

賈 軍：1955年6月，天津市農機試驗鑒定站，站長/高級工程師，農機化，天津市和平區興安路144號，300020，022-27213133，022-27304244

胡 偉：1963年8月，天津市農業機械局，副局長/高級工程師，農機化，天津市河西區氣象臺路91號，300000，022-23341522

相俊紅：1966年7月，天津市農機試驗鑒定站，副站長/高級工程師，農機化，天津市和平區興安路144號，300020，022-27213133，022-27304244

任長青：1962年9月，天津市農機試驗鑒定站，副站長/高級工程師，農機化，天津市和平區興安路144號，300020，022-27303174，022-27304244