贾军胡伟相俊红任长青

（天津市农机局天津市农机试验鉴定站）

摘要：对蓄能制冷技术及理论进行论述，着重于湿冷式蓄冷技术在果蔬保鲜中的应用与研究，阐明其技术的特点、优势以及应用发展前景。

关键词：湿冷蓄冷保鲜 技术应用

中图分类号：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

目前我国农产品贮藏保鲜食品加工正处于发展阶段，急需大量的各种保鲜贮藏技术和设备，我国食品专家对食品加工市场的预测中指出：我国农产品与食品加工规模等级的大小取决于保鲜贮藏技术与设备的应用的比例、取决于保鲜贮藏库容量以及库的周转期的时间长短。这说明保鲜贮藏技术设备的水平高低，应用的规模大小直接反映出我国农产品及食品加工生产的规模和水平。即：无论果蔬鲜销或出口还是加工成品，都涉及到贮藏和保鲜，它既是一个基础条件，也是一个至关重要的环节。

贮藏保鲜技术和方法有许多种，目前已经采用的有：湿冷保鲜技术，气调技术，微冻技术，减压技术及辐射处理技术，空气离子保鲜技术，化学药剂处理技术等等。本文就蓄能技术的原理重点分析、论述湿冷式（蓄冷）保鲜技术研究应用的前景。

1蓄能技术

目前采用的蓄能技术主要利用工作介质状态变化所具有的显热潜热效应或化学反应过程进行能量的储存。每一种物质都具有一定的热容，在物质形态不变的情况下，物质会吸收或放出热量，理论上所有的物质都可以应用于蓄能技术，但实际上应用的是比热容较大的物质。在蓄能技术的应用初期，应用**广泛的就是冷、热水蓄能技术。冷、热水蓄能是利用价格低廉、使用方便、比热容大的水作为蓄能介质，利用水的显冷进行能量储存。它的优点是：投资少，设备简单，维修容易。缺点是：蓄能温差小，密度小，不能够实现储存较大的能量。

1.1蓄冷技术

蓄冷技术是利用物质相变时，需要吸收或放出热量的特性来储存或释放能量，目前主要包括冰蓄冷技术和共晶盐蓄能技术两种。

冰蓄冷技术是目前使用**广泛的一项蓄冷技术，它是利用冰的相变潜热进行冷量的储存和释放，由于从固态冰转变为液态水时，相变潜热达到335kJ/kg，冰蓄冷的单位质量能量密度远远高于水蓄冷。因此冰蓄冷所需的蓄冷槽体积比水蓄冷小得多，也更易于在冷库内或周围布置。由于冰水温度较低，在相同的空压负荷下可以减少冰水的供应量和空调系统的送风量，采用冰蓄冷的设备系统投资及运行费用均比水蓄冷低。

冰蓄冷系统的缺点是由于水的冰点温度为０℃，考虑到传热温差，制冷系统的蒸发温度必须在－８℃以下，对于采用载冷剂间接换热的冰蓄冷系统，制冷系统的蒸发温度还要更低些。由于制冷、蓄冰槽及冰水管路温度较低，为了避免冰槽和管路外部结露和降低环境热量的传入，须增加绝热层厚度。蓄冰系统的技术要求较高，特别是新近提出的冰泥式蓄冷制冷系统，使得冰蓄冷制冷的设计和控制比水蓄冷制冷要复杂很多。

冰蓄冷制冷技术为了满足被贮藏物对较低温度的要求，克服因较低蒸发温度使制冷的能耗增加，ＣＯＰ值降低的缺点，可以采用固液相变温度高于或低于水的共晶盐来蓄能。共晶盐主要由无机盐、水、促凝剂和稳定剂构成。目前在蓄冷制冷系统采用的多为相变温度为８℃左右的共晶盐材料。

由于共晶盐相变温度较高的特殊性，在冰蓄冷制冷系统中采用后，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。采用共晶盐的缺点是相变潜热较低，在储蓄同样冷量时，共晶盐蓄冷体积较冰蓄冷大，但比水蓄冷小。

1.2工作原理

当电网负荷处于低谷时（即夜间用电）储蓄的工作开始，冰蓄冷制冷系统起动，开始蓄冷工作，根据热工工作循环原理，蓄冷储存技术由于采用工作介质的不同可分为四种基本循环。图１中，（a）循环主要是适用于以水或其它高沸点物质为制冷剂蓄冷工作循环。图１中（b）和(c)适用于以氨或其它低沸点为制冷剂蓄能工作循环。图１中（d）是将热能转换成制冷并储存的工作循环。

由于蓄冷的密度取决于制冷剂种类和溶液浓度差，蓄冷技术的关键在于工作介质的蓄能密度。蓄能密度越大，蓄冷设备越小，投资越少，也易于被采用。对于蓄能密度可以用下式计算：

ＣＤＥ_stor＝Ｃ_p·Δt＋P·L·IPF

式中：Ｃ_Ｐ为蓄能介质的比热；Δt为显热蓄能可利用温差；P为蓄能介质的密度；L为固/液相变热；IPF原意为制冰率，此处引申为结晶率。

对于冷水蓄冷，可引用温差仅为６～１１℃，蓄冷密度仅为２５～４６kJ/kg。对于冰蓄冷，不同的蓄冷系统IPF值在２０％～７５％之间，可利用温差为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湿冷式蓄冷技术在保鲜贮藏中的应用

湿冷式蓄冷技术即冰蓄冷技术,是国外８０年代未开始推广使用的新兴果蔬保鲜技术，由于该技术比气调贮藏、普通冷库等贮藏方式具有更好的适应性，因此在欧美等经济发达的国家已经得到了广泛应用。

2.1湿冷式蓄冷保鲜技术的特点和优势

湿冷式蓄冷保鲜技术集果蔬预冷、高湿、低温贮藏于一体，采用蓄冷技术，利用峰谷电的差价，将夜间制取的冰，通过热质交换器、水泵和风机，将高湿度的冷空气与保鲜库的气体进行强制性热质交换，以实现冷库降温和果蔬的高湿度保鲜，从而保持了保鲜品的自有水份即果蔬的原有品质，延长了货架期。在诸多保鲜技术中，湿冷式蓄冷保鲜技术装机容量小（装机容量可比同等的冷库，保鲜库减少1/3）、投资少，因为采用了共晶盐技术可使冰的蓄冷温度达到–８℃，即满足了果蔬保鲜对温度的要求，又不至于受冻伤。

果蔬在高湿的环境中极易产生霉变、腐烂，在入库前可将其进行臭氧水浸泡处理，达到杀菌、消毒，防止霉变、腐烂的目的。果蔬部分低温贮藏特性见表1。

表1果蔬低温贮藏特性

湿冷式蓄冷保鲜技术的优势在于：

（1）保持水果、蔬菜、花卉的水份和鲜嫩程度，增加农产品鲜销价值。水果、蔬菜、花卉含水量高，当水份丧失５％以上就失去了鲜销价值，因此保持其鲜嫩的质量和外观是价值的保证。湿冷式蓄冷保鲜技术中的预冷功能可有效地迅速除去田间热；降低果蔬的呼吸强度，减少水份蒸发。

（2）减少了运营成本，普通冷库的保鲜成本中有６０％－７０％来自于电能消耗。而湿冷式保鲜技术是采用夜间峰谷差价电力蓄冷，白天只用水泵、风机工作，电力消耗大为减少，可使保鲜成本降低２０－６０％（北京、天津夜间的峰谷电价是白天的２０％－４０％）。无需除霜作业，减少了除霜停机，人工除霜的环节，节约了开支，又保证了库内温湿度的恒定。

（3）湿冷式保鲜技术保证，１９９８年被列为“机械工业基金”资助项目，2001年列为“国家重点技术创新项目计划”，2002年列为“农业科技成果转化资金项目”，2003年列为科技部“科技成果重点推广计划”。

2.2湿冷式蓄冷技术在果蔬中应用前景分析

据统计，我国农产品产后损失巨大，如：水果产后损失一般为20-25%，蔬菜产后损失一般为25-40%，1999年我国水果总产量达6000万吨，由于缺少保鲜措施和保鲜不当损失达1200万吨，以每吨1000元计算，损失为120亿元以上。2000年我国水果总产量创记录达到6850万吨，比上年增长13%，其中苹果总产达2340万吨，比上年增产20%。面对果蔬保鲜的严峻形势，只有大力发展果蔬保鲜业和加工业，才能有效解决我国农业的经济效益增长问题。

我国蔬菜加工业以速冻、保鲜、脱水为主要出口创汇形式，产品达30多个品种，有近百家企业通过了ISO9000国际质量体系认证，近百家通过HACCP质量体系认证。

我国现有五大农区商品蔬菜生产基地（南菜北运基地，早春菜基地，西菜东调基地，冀鲁豫菜基地和晋北夏秋淡季菜基地），这五大基地，现在发挥向国内大城市供菜的作用，每年约提供200多亿公斤商品菜。全国蔬菜产区更加集中大县不断增加，面积在6667hm²以上的县由93年的163个，发展到2000年的600个其中2万hm²以上大县有55个之多，全国面积1520hm²，总产达4.6亿吨以上，总产值达2500多亿元。

2000年全国人均蔬菜占有量已达310多公斤，超过世界人均占有量102公斤的水平，东南亚、韩国、日本、美国等从我国进口速冻菜数量**大。

目前，我国果蔬保鲜贮藏有大宗品种主要是：苹果、梨、葡萄以及一些特色果品。贮藏保鲜技术主要有气调贮藏、气调保鲜袋、保鲜剂、简易窖藏、普通冷库贮藏等方法，保鲜贮藏成本及效果不尽人意，保鲜技术需要在创新中发展。

有关专家指出：未来的果蔬保鲜市场以降低成本；发展高效率保鲜设备及设施；规模化、集约化经营；不断推出新技术，走持续发展之路。湿冷保鲜技术具有适应性强、节能、保湿性好、库温稳定等特点，符合果蔬贮藏保鲜技术发展方向。具有很大的应用发展空间。

参考文献

（1）陈志、李树君等农产品加工新技术，中国农业科学技术出版社，2002年

（2）徐士鸣 蓄能技术新概念——制冷/制热潜能储存技术，电力需求管理（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）中国农产品加工年鉴，2001年

作者简介：

贾 军：1955年6月，天津市农机试验鉴定站，站长/高级工程师，农机化，天津市和平区兴安路144号，300020，022-27213133，022-27304244

胡 伟：1963年8月，天津市农业机械局，副局长/高级工程师，农机化，天津市河西区气象台路91号，300000，022-23341522

相俊红：1966年7月，天津市农机试验鉴定站，副站长/高级工程师，农机化，天津市和平区兴安路144号，300020，022-27213133，022-27304244

任长青：1962年9月，天津市农机试验鉴定站，副站长/高级工程师，农机化，天津市和平区兴安路144号，300020，022-27303174，022-27304244