真空冷卻

真空冷卻，是基于汽態(tài)水分子比液態(tài)水分子具有更高的能量，因此水在汽化時(shí)必須吸收汽化潛熱，而其汽化潛熱又是隨著沸點(diǎn)的下降而升高的這一原理而將處理物放入能耐受一定負(fù)壓的、用適當(dāng)真空系統(tǒng)抽氣的密閉真空箱內(nèi)，隨著真空箱內(nèi)真空度不斷提高，水的沸點(diǎn)溫度不斷降低，水就變得容易汽化，水汽化時(shí)只能從被處理物自身吸收熱量，被處理物便可得到快速的冷卻。

日常生活中，在一個(gè)大氣壓（101 325 Pa）下，水在100 ℃時(shí)沸騰。但水的沸點(diǎn)溫度不是一成不變的，隨著壓力的降低（或升高）而降低（或升高）。例如，水的沸點(diǎn)溫度在40 196.6 Pa時(shí)是76 ℃，4 kPa時(shí)已降到29 ℃，到了1.6 kPa時(shí)則降到14 ℃。沸點(diǎn)的降低，使水容易汽化。由于汽態(tài)水分子比液態(tài)水分子具有更高的能量，因此水在汽化時(shí)必須吸收汽化潛熱，而其汽化潛熱又是隨著沸點(diǎn)的下降而升高。根據(jù)這一原理，可以將被處理物放入能耐受一定負(fù)壓的、用適當(dāng)真空系統(tǒng)抽氣的密閉真空箱內(nèi)，隨著真空箱內(nèi)真空度不斷提高，水的沸點(diǎn)溫度不斷降低，水就變得容易汽化，水汽化時(shí)只能從被處理物自身吸收熱量，被處理物便可得到快速的冷卻。

由于真空無(wú)處不在，因此，與傳統(tǒng)的傳熱方式（對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射）相比，真空冷卻不但快速均勻，而且干凈衛(wèi)生，非常適合熟食品的冷卻和果蔬預(yù)冷等。

讓我們先看看熟食品生產(chǎn)的工藝流程：

原料 清洗 加工（蒸煮燒烤等） 冷卻 包裝 成品

毫無(wú)疑問(wèn)，熟食品加工好后都必須經(jīng)過(guò)冷卻才能包裝，傳統(tǒng)的冷卻方法有室內(nèi)攤涼自然冷卻、強(qiáng)制通風(fēng)冷卻、空調(diào)間冷卻、冷庫(kù)冷卻等。這些冷卻方法不但冷卻時(shí)間長(zhǎng)（幾個(gè)—十幾個(gè)小時(shí)），周轉(zhuǎn)慢，占地多，而且冷卻不均勻，表面和中心溫差大，更重要的是影響食品衛(wèi)生安全。

再看看果蔬冷鏈保鮮的流程：

采摘 整理 預(yù)冷 冷藏（包括保鮮庫(kù)、氣調(diào)庫(kù)、減壓庫(kù)等） 冷藏運(yùn)輸 超市冷柜 家庭冰箱

采收后的果蔬，依然是有生命的機(jī)體。為了維持生命，仍進(jìn)行著旺盛的呼吸和蒸發(fā)，分解和消耗自身的營(yíng)養(yǎng)，并放出呼吸熱；同時(shí)，新鮮果蔬采摘后還帶來(lái)了大量田間熱，鮮度和品質(zhì)明顯下降，加速成熟衰老。

保鮮的目的就是延緩衰老，因此，控制呼吸就十分必要，而與呼吸關(guān)系最密切的因素就是溫度。溫度升高會(huì)刺激呼吸。呼吸作用既然釋放了能量，自然會(huì)引起品溫升高。反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了呼吸作用，加快了果蔬的衰老。顯然，如能降低果蔬的品溫和環(huán)境溫度，就能有效地控制呼吸進(jìn)而延緩衰老。因此，果蔬采摘后必須進(jìn)行預(yù)冷處理，盡早、盡快地除去田間熱，降低呼吸熱。就為延長(zhǎng)保鮮期創(chuàng)造了條件。

現(xiàn)在一般采用自然攤涼方式冷卻，占地大、時(shí)間長(zhǎng)，不但難以達(dá)到快速預(yù)冷的要求，也不適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。也有的直接放進(jìn)冷庫(kù)冷卻，那是既不合理又不經(jīng)濟(jì)，并且也做不到快速均勻地冷卻。

采用真空冷卻方式來(lái)對(duì)熟食品及果蔬進(jìn)行冷卻或預(yù)冷，空氣里的細(xì)菌不可避免地會(huì)沾到食品上去，造成食品的“二次污染”，特別是在60-30℃之間，那是細(xì)菌高速繁殖區(qū)域，快速通過(guò)這一溫度區(qū)間，就可大大減少細(xì)菌繁殖世代,菌量容易得到控制，從而有利于提高食品的安全性，延長(zhǎng)保質(zhì)期。這對(duì)于貫徹“食品安全法”具有重要意義，由此可見(jiàn)，食品加工行業(yè)用樣也需要一種快速冷卻的先進(jìn)方法和設(shè)備。

真空冷卻就是可以滿足以上要求的比較理想的快速冷卻技術(shù)方法。

從上個(gè)世紀(jì)70年代開(kāi)始到現(xiàn)在，日本、臺(tái)灣及美國(guó)等地就陸陸續(xù)續(xù)有了各類真空冷卻機(jī)生產(chǎn)和普及使用，其產(chǎn)品分兩類，一是使用水噴射冷凝真空泵的常溫型機(jī)組，即食品溫度從100°C降到常溫；再一種是以鍋爐高壓蒸汽為動(dòng)力高能耗的蒸汽噴射冷凝真空泵組配置的中溫機(jī)組，食品溫度從100°C降到10°C左右。近幾年在這個(gè)領(lǐng)域，我國(guó)也相繼研發(fā)出同類技術(shù)更全面的產(chǎn)品，全國(guó)范圍內(nèi)以上海居多，如上海錦立保鮮科技有限公司等。

如今國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)出多種型號(hào)的真空冷卻設(shè)備，現(xiàn)已被各大知名企業(yè)投入使用。

（一） 旋片真空泵、捕水器組合系統(tǒng)和果蔬真空預(yù)冷機(jī)

旋片泵是真空技術(shù)中最基本的真空獲得設(shè)備之一。這是一種抽速大、體積小、極限真空度高、工作噪音低的油封式機(jī)械真空泵。在這種真空泵中，油起著重要的作用，它兼具密封、潤(rùn)滑及冷卻三種效能。

利用旋片真空泵完全可以達(dá)到果蔬預(yù)冷所需的真空度（≤660Pa），但是如前所述，真空冷卻的原理正是利用水份汽化時(shí)吸熱而造成自身降溫。因此，在冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生水汽，如果水汽直接進(jìn)入旋片泵，將引起泵油的乳化，不但影響泵的性能而且會(huì)對(duì)泵體本身造成損害。解決的辦法是在泵的前面增加一套捕水器，利用低溫將水汽凝結(jié)成水而排掉。為此必須再配置制冷系統(tǒng)，讓除去了水汽的空氣再經(jīng)真空泵排出。

果蔬真空預(yù)冷機(jī)一般都是根據(jù)以上原理而設(shè)計(jì)制成的，其基本組成是真空箱體、捕水器、制冷機(jī)組和旋片式真空泵。

上海錦立保鮮科技有限公司生產(chǎn)的果蔬真空預(yù)冷機(jī)，將一般果蔬從30℃左右冷卻到3℃以下，只需30分鐘。

（二） 水力噴射真空技術(shù)和常溫型真空速冷機(jī)

熟食品的冷卻不同于果蔬的預(yù)冷，起始溫度很高，一般在90℃以上，冷卻過(guò)程中會(huì)有大量的水汽逸出，因此，如果還是采用旋片真空泵、捕水器組合系統(tǒng)，勢(shì)必捕水器和制冷機(jī)組都要配得很大，不但機(jī)組龐大而且能耗很高，極不經(jīng)濟(jì)。而將水力噴射真空技術(shù)應(yīng)用于熟食品的快速冷卻，可以取得很好的效果。

該項(xiàng)技術(shù)集抽真空、冷凝、排水三種功能予一體。它是利用一定壓力的水流，通過(guò)對(duì)稱均布成一定側(cè)斜度的噴咀高速噴出，聚合在一個(gè)焦點(diǎn)上，于是在周圍形成負(fù)壓，使與之相通的真空箱內(nèi)產(chǎn)生真空。另外，由于水蒸汽與噴射水流直接接觸，進(jìn)行熱交換，絕大部分的蒸汽凝結(jié)成水，通過(guò)擴(kuò)壓管被排除，體積大大縮小，這樣又可進(jìn)一步形成更高的真空 。

其優(yōu)點(diǎn)是：

（1）抽速大，降溫快

（2）無(wú)油真空系統(tǒng)，不怕水汽

（3）無(wú)捕水器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜

（4）運(yùn)動(dòng)部件少，故障率低

上海錦立保鮮科技有限公司利用該項(xiàng)技術(shù)制成常溫型的真空速冷機(jī)，熟食品從90℃以上冷卻至常溫一般只需12分鐘。

該項(xiàng)技術(shù)也有其缺點(diǎn)：

（1） 高速水流沖擊力大，一些部件容易腐蝕，一般半年左右需要調(diào)換。上海錦立保鮮科技有限公司采用新的材料、新的設(shè)計(jì)，大大提高了耐用性。

（2） 冷卻溫度與工作水溫有關(guān)，因此，隨季節(jié)而變化，冬天可冷卻到較低的溫度、夏天只能冷卻到較高的溫度。因?yàn)樗墓ぷ鹘橘|(zhì)通常是普通的自來(lái)水，其溫度隨著氣溫而升降。系統(tǒng)中壓力下降時(shí)，水的沸點(diǎn)溫度也隨之下降，當(dāng)下降到相應(yīng)水溫時(shí)，作為工作介質(zhì)的水也會(huì)汽化，于是壓力就再也降不下去了，這時(shí)被冷卻物品的溫度也就很難再降低了。如果有溫度比較均衡的地下水或冰水可供使用，當(dāng)然也可得到比較低而恒定的冷卻溫度。

一般而言，使用這種機(jī)型，冷卻的終點(diǎn)溫度要比水溫高2-5℃。這就是為什么把這種機(jī)型稱為常溫型真空速冷機(jī)，為什么說(shuō)只能“冷卻至常溫”的原因。

（三） 雙級(jí)真空系統(tǒng)和低溫型真空速冷機(jī)

一般用戶是沒(méi)有地下水或冰水可供利用的，那么有沒(méi)有可以不受氣溫影響，將冷卻終點(diǎn)溫度降得更低而又比較穩(wěn)定的真空冷卻技術(shù)設(shè)備呢？

如前所述，水力真空系統(tǒng)可將熟食品從90℃以上快速冷卻到常溫，這時(shí)水汽已大為減少。但再要往下冷卻確實(shí)勉為其難了。而旋片真空泵、捕水器組合系統(tǒng)可將被處理物從30℃左右冷卻到1-5℃。如能把二者結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)雙級(jí)真空系統(tǒng)，讓不怕水汽的無(wú)油真空系統(tǒng)先開(kāi)始工作，待被處理物冷卻到較低溫度時(shí)啟動(dòng)第二個(gè)系統(tǒng)，自然可以達(dá)到很低的冷卻溫度。這種雙級(jí)真空系統(tǒng)的配置可以充分發(fā)揮兩種系統(tǒng)的長(zhǎng)處，又避開(kāi)了各自的短處。

上海錦立保鮮科技有限公司采用這種配置，制成了低溫型真空速冷機(jī)。熟食品從90℃以上冷卻到10℃以下，只需30分鐘。

（四） 復(fù)合真空冷卻技術(shù)和中溫型真空速冷機(jī)

上述低溫型真空速冷機(jī)，雖然能夠不受氣候限制將被處理物品的溫度降得很低，但機(jī)組機(jī)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，造價(jià)較高。而且難免還會(huì)有水汽進(jìn)入旋片真空泵，須經(jīng)常更換真空泵油。

針對(duì)上述缺點(diǎn)，也考慮到一般用戶只需冷卻到20℃以下的實(shí)際需要，上海錦立保鮮科技有限公司開(kāi)發(fā)了復(fù)合真空冷卻專利技術(shù)。并在此基礎(chǔ)上制成了中溫型熟食品真空速冷機(jī)，使熟食品從90℃以上冷卻到20℃以下只需25分鐘。這也是一種無(wú)油真空系統(tǒng)。抽速大、真空度高，而且造價(jià)較低，已被著名的美國(guó)上市公司“通用磨坊”上海工廠和廣州工廠先后采用，效果很好。

三、真空技術(shù)其它應(yīng)用

同樣是采用抽真空的技術(shù)也可以運(yùn)用到印刷行業(yè)里給印刷品脫除揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs），尤其是煙標(biāo)印刷對(duì)異味控制得比較嚴(yán)格。