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一种柑橘防腐保鲜和杀菌的装置及热处理方法

阅读:983发布:2023-01-17

专利汇可以提供一种柑橘防腐保鲜和杀菌的装置及热处理方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及农产品采后加工及贮藏技术领域,具体涉及一种柑橘防腐保鲜和杀菌的 热 泵 装置及 热处理 方法,装置由热泵装置系统、保温 箱体 系统和 温度 检测系统组成;进行热处理时先将柑橘放入保温容器内,启动该热处理装置,热泵装置制成热 水 储存在保温热水箱内,对保温容器进行循环供水,在保温容器设置多个温度采集点,检测柑橘外区平均温度与内区平均温差值小于±0.5℃,计算机检测保温容器内各温度采集点的温度,要得到所有测点最大温差小于±0.5℃;30分钟后,关闭所有工作系统,取出处理后的柑橘,排水至保温热水箱中储存备用,热处理过程结束;此方法能使柑橘防腐保鲜、杀菌,可以延长柑橘贮藏期,提高柑橘抗病性,解决果实热处理产量调节问题。,下面是一种柑橘防腐保鲜和杀菌的装置及热处理方法专利的具体信息内容。

1.一种柑橘防腐保鲜和杀菌的装置,其特征在于:主要由热泵装置系统、保温箱体系统和温度检测系统组成;
所述保温箱体系统,包括搁架装置、搅拌装置以及顶部设有密封盖的保温容器,所述搁架装置主要由多层叠加重合的横向和纵向交叉设置的支撑杆组合而成,在支撑杆组合而成的网格之间设有纱网,所述支撑杆底部设有底座,底座放置在保温容器的底部,整个搁架装置置于保温容器内,所述搅拌装置为放置在保温容器内的耐高温轮机,所述水轮机与用户电源电连接;
所述热泵装置系统,包括保温热水箱、冷凝器盘管、蒸发器Ⅰ、蓄热器Ⅰ、压缩机和节流,所述保温热水箱上的出水端设有连通于保温容器的进水管,所述进水管从密封盖上设置的连接头处连通进保温容器内,进水管上设有流量调节阀,在保温容器的底部还设有连通于保温热水箱的出水管,所述冷凝器盘管盘绕在保温热水箱内壁,所述蒸发器Ⅰ安装在蓄热器Ⅰ上,所述出水管上设有与用户电源连接的循环水泵Ⅰ,所述压缩机与蒸发器Ⅰ之间连接有低压气态管,所述蒸发器Ⅰ与节流阀之间连接有低压液态管,所述节流阀与冷凝器盘管之间连接有高压液态管,所述冷凝器盘管与压缩机之间连接有高压气态管,其中压缩机与用户电源电连接;
所述温度检测系统,包括温度传感器、直流电源以及温度采集器,所述温度传感器置于保温容器内,所述直流电源与用户电源进线端电连接,所述温度采集器与直流电源电连接,所述温度采集器的输入端与温度传感器电连接,所述温度采集器的输出端与计算机连接。
2.根据权利要求1所述的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热泵装置,其特征在于:所述保温容器为三层结构,外层为不锈板,中间层为聚泡沫材料,内层为塑料结构。
3.根据权利要求1所述的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热泵装置,其特征在于:所述保温容器的密封盖边沿设有密封胶条。
4.根据权利要求1所述的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热泵装置,其特征在于:所述温度传感器至少为一个,它均匀地分布在保温容器内。
5.根据权利要求1所述的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热泵装置,其特征在于:所述温度采集器为多路采集器或者无线传感器。
6.根据权利要求1所述的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热泵装置,其特征在于:所述热泵装置系统具体采用的制热装置为太阳能-井水源复合式热泵,它还包括集热器放热盘管、蒸发器Ⅱ、蓄热器Ⅱ、太阳能集热器、井水源,所述集热器放热盘管安装在保温热水箱内壁上,集热器放热盘管与太阳能集热器之间连接有集热器循环水管Ⅰ和集热器循环水管Ⅱ,蒸发器Ⅱ安装在蓄热器Ⅱ上,在蓄热器Ⅱ与集热器循环水管Ⅰ之间连接有水管段A和三通阀Ⅰ,在安装有三通阀Ⅰ至太阳能集热器之间的集热器循环水管Ⅰ上还设有截止阀,在蓄热器Ⅱ与集热器循环水管Ⅱ之间连接有水管段B和三通阀Ⅱ,在安装有三通阀Ⅱ至太阳能集热器之间的集热器循环水管Ⅱ上还设有循环水泵Ⅱ;
在蒸发器Ⅱ、蒸发器Ⅰ和液态低压管三者之间连接有水管段C和三通阀Ⅲ,在蒸发器Ⅱ、蒸发器Ⅰ和低压气态管三者之间连接有水管段D和三通阀Ⅳ,在蓄热器Ⅰ与井水源之间连通有水管段E,在水管段E上还安装有循环水泵Ⅲ。
7.一种利用权利要求1-6任意一项所述装置的热处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、原料选择:选取柑橘且严格控制成熟度和新鲜度,保证柑橘果实无机械伤害、无病虫害、无腐烂;
步骤2、根据不同地区的柑橘耐热特性,打开热泵装置系统,调节温度,依靠调节进水流量来调节温度,将保温热水箱内的水温度控制在30℃ 90℃内;
~
步骤3、将待处理的柑橘果实依次放进搁架装置内,根据保温容器的容积放置搁架装置的叠加层数,并且根据柑橘的大小尺寸调整支撑杆的网格间距;
步骤4、打开进水管上的阀,启动流量调节阀,通过进水管将保温热水箱的水添加到保温容器内,加水至距离保温容器内的上水位线处停止,上水位线位于距保温容器上边缘
5cm处;
步骤5、放入装有柑橘的搁架装置,盖上保温容器的密封盖;
步骤6、热泵装置系统、保温箱体系统和温度检测系统开启后,进水管将保温热水箱内的热水排入保温容器内,水在水轮机作用下形成循环水,快速将局部热源产生的热量均匀分布到保温容器各处,形成强制循环均匀温度场,在保温容器放置多个温度传感器,设置多个温度采集点,检测柑橘外区平均温度与内区平均温差值小于±0.5℃;
步骤7、计算机检测保温容器内各温度采集点的温度,要得到所有测点最大温差小于±
0.5℃;
步骤8、定时到30分钟时间后,关闭热泵装置系统和温度检测系统,打开保温容器的密封盖,取出处理后的柑橘,关闭进水管上的流量调节阀,打开排水管上的循环水泵Ⅰ,将保温容器内的水又通过排水管排入保温热水箱内储存,热处理过程结束。

说明书全文

一种柑橘防腐保鲜和杀菌的装置及热处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及农产品采后加工及贮藏技术领域,具体涉及一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热泵装置及热处理方法。

背景技术

[0002] 果实采后腐烂给世界果生产带来了极大的损失。据不完全统计,水果的采后腐烂一般达20%-30%。热带地区由于环境因素更有利于采后病害的发生,水果采后腐烂率高达50%,热处理是近年来颇受关注的水果采后保鲜方法之一,特别是随着农药残留问题的日益严重,学者们开始注重这种无毒、无农残的水果保鲜方法,相关领域的研究变得相当活跃。热处理在果实上的应用最早是从防治水果腐烂开始。1922年Fawcett首次报道了用热处理方法控制柑桔因炭疽病造成的腐烂。后来,由于各种化学药剂的问世,相比之下热处理因实施难度大,效果不够显著,而被弃置了近30年;随着许多化学保鲜方法相继在各个国家禁用或限用,热处理才又重新引起人们的重视。1953年Akamine等报道了用44-49℃的热水处理番木瓜20分钟,可防治番木瓜炭疽病。1980年以后,我国开始对芒果、香蕉等热带、亚热带水果进行果实采后热处理的试验研究,用热处理方法对芒果的不同品种进行采后处理,一般52-55℃的温水浸泡5-10分钟,均获得有效的防腐保鲜效果,使芒果采后保鲜期达到
15天以上,且色香味无明显变化。1955年,出现了用热水处理来控制芒果采后因炭疽病造成的腐烂,具体方法是:15℃温水浸果15分钟,或54℃浸果5分钟,也可用500×10-6的苯来特、敌克松、1000×10-6多菌灵的52℃热药液浸果5-10分钟。在近半个世纪的研究中,国内外科学家相继用同样的方法在柑桔、苹果、桃、甜瓜、草莓、香蕉等众多水果上实现了采后防腐保鲜。
1999年用热处理对香蕉和芒果上的炭疽病菌进行了致病性测定,结果表明:当热处理温度55℃、时间30分钟以上,对炭疽病的菌丝体有明显的杀伤作用,而当热处理温度达60℃、时间30分钟以上,对炭疽菌的孢子有极显著的杀伤作用。水果热处理保鲜研究正逐渐向更深层次的热处理的病理和生理机制领域拓展。
果实热处理保鲜的生理作用:1、降低采后果实的呼吸强度,许多果实的采后腐烂是由于呼吸峰的到来,使果实进入生理衰老期,大量有毒代谢物的积累使果实的抗病能逐渐减弱,组织解体腐烂。由于热带水果如芒果、香蕉等,大多属呼吸跃变型,在保鲜技术上如何延缓呼吸峰的到来是至关重要的问题。在高温下,番茄等许多果实表现出呼吸强度降低。据此,日本学者小仓长雄等早在20多年前就提出了番茄的高温贮藏方法。韩涛等发现35℃下处理大久果桃果实2天就可明显降低贮藏前期果实的呼吸强度。2、对果实内源乙烯合成的影响。果实成熟几乎与乙烯释放高峰同时出现。呼吸峰到来以前,影响乙烯正常释放的因素除采摘形成的伤口外,最主要的就是温度。当温度高于35℃时,乙烯合成途径中的ACC(基环丙烷基羧酸)化酥酶活性受到显著抑制。韩涛则报道了高温对乙烯产生的抑制主要是通过抑制乙烯形成酶(EFE)来阻止ACC向C2H4转化。科学家们证实了尽管不同形式的EFE具有不同的热阻,但都易受热失活,不论怎么说,热处理的作用很大程度上就是通过降低果实的乙烯释放水平来推迟果实成熟进程的,对延长果实的贮藏期有积极的作用。3、对PG(多聚半乳糖酸酶)等各种酶活性的影响。适宜的热处理能抑制某些果实表面生理失调,使果实在贮藏期保持较高的硬度。首先,果胶分解酶和PG的酶活性水平直接与果实采后的软化进程有关。经适当的热处理,果实的PG酶活性非常低,甚至观察不到。尽管恢复常温后,果实的PG酶活性也有所恢复,但其活性水平相当低。有综述报道,半成熟番木瓜在46℃热水中处理
90分钟,然后在24℃下3天,PG酶活性降低了48%,6天后尽管又净增了25%,但仍是未经热处理果实活性的10%。用同样的方法,有效延缓了苹果的软化,保持较高硬度。其次,热处理可以抑制果胶分解酶等多种细胞壁降解酶活性,减轻后续处理(如低温、辐射等)产生的胁迫所导致的伤害。如对葡萄柚进行热处理可以减轻甚至消除低温诱导的果皮陷点;在热水中加入TBZ(噻苯唑)能有效降低果实的低温伤害,减少低剂量辐射处理诱导的果实陷点的发生。最后,热处理可显著降低酸性磷酸酶的活性。据王殿九报道,香蕉在40℃下热处理,其酸性磷酸酶活性逐渐降低,若处理3天,转回20℃时活性可以恢复,若处理5天以上则不能恢复。4、对蛋白质合成的影响。一些实验表明,果实在热处理期间,其蛋白质的合成发生了改变。Picton等在番茄中发现在35℃下处理期间,标记蛋白质的谱带与25℃下观察到的不同,虽然蛋白质不断合成,但却失去了25℃以下的正常成熟的几种蛋白。对此,他认为果实在热处理期间,蛋白质合成的变化抑制或加速了某些需要合成蛋白质才能得以进行的过程,如PG酶和乙烯的合成依靠蛋白质的合成,它们都受到热处理的抑制,进而使果实热处理后的成熟进程受到抑制,热处理还可以诱发芒果等果实产生热激蛋白,这可能与抗菌作用有关。
果实热处理保鲜的病理作用:1、减轻采后果实的生理病害。虎皮病是苹果贮藏期发生的一种严重的生理病害。据报道,苹果在0℃常规气调贮藏前于38℃条件下热处理4天,虎皮病得到抑制。其主要机制是抑制了贮藏期苹果表皮中α-法呢烯和共轭三烯的积累。另外,热带、亚热带水果用冷藏方法保鲜容易发生生理冷害,如多数芒果在低于10℃时就有冷害发生。有实验指出,在冷处理前贮藏于27℃下热处理7天,可以将柠檬的采后冷害程度减到最低。2、杀菌作用:大量的研究表明,热处理不仅可以杀灭附着在果实表面的病原菌,而且对潜伏侵染菌也有明显的杀伤和抑制作用。刘秀娟等1999年报道了热处理对2种潜伏侵染性的炭疽菌生长和致病性的影响。结果表明,同属不同种的病原菌对热处理的反应不同:当热处理温度55℃、时间30分钟以上,对炭疽菌的菌丝体有明显的杀伤作用;当热处理温度达
60℃、时间30分钟以上,对炭疽菌的孢子有极显著的杀伤作用;55℃以下处理10-20分钟,则明显降低了这2种潜伏菌的致病性。因此,应用热处理控制采后病害,应根据不同果实和病菌种类采用不同的温度范围和处理时间。另据Barkai-Golan等报道,真菌的干孢子耐热,休眠结构也比活动的结构耐热。如70℃以下、1分钟可杀死90%的指状青霉的湿孢子,但相同处理仅杀死10%的干孢子。
[0003] 我国水果采后大多以自然状态投放市场,采后损失十分严重,据统计我国水果的采后损失率高达30%-40%;比如在柑橘的成熟期后,柑橘的成熟快,周期短,成熟后要在最短的时间内运输到各个地方,不经过处理就容易腐烂,不容易保存,现在很多防腐保鲜方法都是放防腐剂和用大量的保鲜袋,既不环保也不能完全无药物污染,所以节能环保的水果果实保鲜技术以及设备对于我国农业经济的发展非常重要。果实热处理方法按其热处理介质的不同,可分为热空气法、热水浸泡法及热蒸汽法等;热水浸泡法具有操作简单、不易造成果实高温热损伤等特点,具有较好的应用潜力。然而,热处理专业设备的匮乏已成为制约果蔬采后热处理技术进行商业化应用的主要障碍,因此,开发一种节能、适用的果实采后热处理设备具有重要意义。
[0004] 在之前的专利中,申请号为201711366782.0(公布号CN 107927145 A,公开日2018.04.20),专利名称为:一种柑橘采后防腐保鲜和杀菌的热处理装置及热处理方法,该专利公开的热处理装置是,主要由温度控制系统、保温箱体系统、给排水系统和温度检测系统组成,其中温度控制系统,包括漏电保护器、温度控制器、加热器以及定时器,所述漏电保护器与用户电源进线端电连接,温度控制器与漏电保护器相连接,所述温度控制器的检测端为热电阻传感器,所述温控器控制器的控制端与加热器连接,所述定时器连接在加热器与温度控制器之间,所述加热器放置在保温箱体系统内。此热处理装置给柑橘采后防腐保鲜和杀菌的热处理方法提供的加热方式是利用加热器直接电加热,相当于“电阻加热器(俗称热得快)”的加热原理,但是此加热方式耗电量高,能耗成本增加。

发明内容

[0005] 为解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种柑橘采后防腐保鲜和杀菌的热处理装置及热处理方法,实现30℃-90℃的均匀液体温度场,可以延长柑橘贮藏期,提高柑橘果实抗病性,解决果实热处理产量调节,热处理温度均匀和热处理节能难题,实现柑橘果实热处理技术节能商业应用。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案为:一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热泵装置,主要由热泵装置系统、保温箱体系统和温度检测系统组成;所述保温箱体系统包括搁架装置、搅拌装置以及顶部设有密封盖的保温容器,所述搁架装置主要由多层叠加重合的横向和纵向交叉设置的支撑杆组合而成,在支撑杆组合而成的网格之间设有纱网,所述支撑杆底部设有底座,底座放置在保温容器的底部,整个搁架装置置于保温容器内,所述搅拌装置为放置在保温容器内的耐高温水轮机,所述水轮机与用户电源电连接;所述热泵装置系统,包括保温热水箱、冷凝器盘管、蒸发器Ⅰ、蓄热器Ⅰ、压缩机和节流,所述保温热水箱上的出水端设有连通于保温容器的进水管,所述进水管从密封盖上设置的连接头处连通进保温容器内,进水管上设有流量调节阀,在保温容器的底部还设有连通于保温热水箱的出水管,所述冷凝器盘管盘绕在保温热水箱内壁,所述蒸发器Ⅰ安装在蓄热器Ⅰ上,所述出水管上设有与用户电源连接的循环水泵Ⅰ,所述压缩机与蒸发器Ⅰ之间连接有低压气态管,所述蒸发器Ⅰ与节流阀之间连接有低压液态管,所述节流阀与冷凝器盘管之间连接有高压液态管,所述冷凝器盘管与压缩机之间连接有高压气态管,其中压缩机与用户电源电连接;所述温度检测系统,包括温度传感器、直流电源以及温度采集器,所述温度传感器置于保温容器内,所述直流电源与用户电源进线端电连接,所述温度采集器与直流电源电连接,所述温度采集器的输入端与温度传感器电连接,所述温度采集器的输出端与计算机连接。
[0007] 采用此设计的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热泵装置与现有技术相比,区别技术是将原有的温度控制系统改为热泵装置系统,利用热泵装置采集热源制热原理制出热水,该区别技术特征所解决的技术问题是“如何更节约能源地制出柑橘所需要的防腐保鲜和杀菌水”,在现有技术中只披露的利用加热器进行加热,没有披露上述区别技术特征,也未给出解决上述技术问题的启示;另外,该热泵装置系统用于食品行业进行杀菌保鲜的作用也不是公知常识,由此可见,该技术方案相对于现有技术是非显而易见的,它具有如下技术效果:热泵装置利用自然热源对保温杀菌水进行加热,再导入保温热水箱中储存备用,相对于加热器来说更节约电能,再加上水轮机旋转,将先排入保温容器内的水和后排入的温度适宜的水快速混合,使温度均匀化,解决了热处理温度均匀问题,使得该技术方案具有显著的进步和突出的实质性特点。
[0008] 进一步限定,所述保温容器为三层结构,外层为不锈板,中间层为聚氨酯泡沫材料,内层为塑料结构,多层密封保温节能设计,解决了热处理节能的问题。
[0009] 进一步限定,所述保温容器的密封盖边沿设有密封胶条,保证在热处理过程不会有热量散失,保证保温容器内的水恒温。
[0010] 进一步限定,所述温度传感器至少为一个,它均匀的分布在保温容器内。
[0011] 进一步限定,所述温度采集器为多路采集器或者无线传感器,多路采集器可以对多个温度传感器同时采集数据,解决了温度实时监测问题。
[0012] 进一步限定,所述热泵装置系统具体采用的制热装置为太阳能-井水源复合式热泵,它还包括集热器放热盘管、蒸发器Ⅱ、蓄热器Ⅱ、太阳能集热器、井水源,所述集热器放热盘管安装在保温热水箱内壁上,集热器放热盘管与太阳能集热器之间连接有集热器循环水管Ⅰ和集热器循环水管Ⅱ,蒸发器Ⅱ安装在蓄热器Ⅱ上,在蓄热器Ⅱ与集热器循环水管Ⅰ之间连接有水管段A和三通阀Ⅰ,在安装有三通阀Ⅰ至太阳能集热器之间的集热器循环水管Ⅰ上还设有截止阀,在蓄热器Ⅱ与集热器循环水管Ⅱ之间连接有水管段B和三通阀Ⅱ,在安装有三通阀Ⅱ至太阳能集热器之间的集热器循环水管Ⅱ上还设有循环水泵Ⅱ;在蒸发器Ⅱ、蒸发器Ⅰ和液态低压管三者之间连接有水管段C和三通阀Ⅲ,在蒸发器Ⅱ、蒸发器Ⅰ和低压气态管三者之间连接有水管段D和三通阀Ⅳ,在蓄热器Ⅰ与井水源之间连通有水管段E,在水管段E上还安装有循环水泵Ⅲ。
[0013] 太阳能源热泵在运行中,蒸发器Ⅱ从太阳热能中吸取热量以蒸发传热工质,工质蒸气经压缩机压缩后压力和温度上升,高温蒸气通过出水管时,集热器放热盘管冷凝成液体放出热量,将热量传递给保温热水箱,使得保温热水箱内的待用杀菌消毒水始终控制在所需的30℃ 90℃温度范围内。~
[0014] 一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理方法,包括以下步骤:步骤1、原料选择:选取柑橘且严格控制成熟度和新鲜度,保证柑橘果实无机械伤害、无病虫害、无腐烂;
步骤2、根据不同地区的柑橘耐热特性,打开热泵装置系统,调节温度,将保温热水箱内的水温度控制在30℃ 90℃内;
~
步骤3、将待处理的柑橘果实依次放进搁架装置内,根据保温容器的容积放置搁架装置的叠加层数,并且根据柑橘的大小尺寸调整支撑杆的网格间距;
步骤4、打开进水管上的阀,启动流量调节阀,通过进水管将保温热水箱的水添加到保温容器内,加水至距离保温容器内的上水位线处停止,上水位线位于距保温容器上边缘
5cm处;
步骤5、放入装有柑橘的搁架装置,盖上保温容器的密封盖;
步骤6、热泵装置系统、保温箱体系统和温度检测系统开启后,进水管将保温热水箱内的热水排入保温容器内,水在水轮机作用下形成循环水,快速将局部热源产生的热量均匀分布到保温容器各处,形成强制循环均匀温度场,在保温容器放置多个温度传感器,设置多个温度采集点,检测柑橘外区平均温度与内区平均温差值小于±0.5℃;
步骤7、计算机检测保温容器内各温度采集点的温度,要得到所有测点最大温差小于±
0.5℃;
步骤8、定时到30分钟时间后,关闭热泵装置系统和温度检测系统,打开保温容器的密封盖,取出处理后的柑橘,关闭进水管上的流量调节阀,打开排水管上的循环水泵Ⅰ,将保温容器内的水又通过排水管和热泵装置系统进行加热,加热后的水排进保温热水箱内定温储存,热处理过程结束。
[0015] 利用此装置的热处理,为热处理方法发挥提供了保障,本发明通过制造30℃-90℃果实热处理液体均匀温度场,可以实现不同温度、时间组合果实热处理加热机制,最终达到柑橘防腐保鲜的目的。附图说明
[0016] 图1为实施例一的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热泵装置的连接平面示意图;图2为实施例二的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热泵装置的连接平面示意图。

具体实施方式

[0017] 为了使本领域的技术人员可以更好地理解,下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明,以下进水口和出水口的名称并不仅限于进水和排水,还可以换位成排水和进水。
[0018] 实施例一:如图1所示的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热泵装置,主要由热泵装置系统1、保温箱体系统2和温度检测系统3组成;所述保温箱体系统2包括搁架装置20、搅拌装置21以及顶部设有密封盖的保温容器22,所述搁架装置20主要由多层叠加重合的横向和纵向交叉设置的支撑杆组合而成,网格间距可以根据果实尺寸进行调整,在支撑杆组合而成的网格之间设有纱网,所述支撑杆底部设有底座,底座放置在保温容器22的底部,整个搁架装置20置于保温容器22内,所述搅拌装置
21为放置在保温容器22内的耐高温水轮机,所述水轮机与用户电源4电连接;
所述热泵装置系统1,包括保温热水箱10、冷凝器盘管11、蒸发器Ⅰ12、蓄热器Ⅰ13、压缩机14和节流阀15,所述保温热水箱10上的出水端101设有连通于保温容器22的进水管16,所述进水管16从密封盖上设置的连接头处连通进保温容器22内,进水管16上设有流量调节阀
161,在保温容器22的底部还设有连通于保温热水箱10的出水管17,所述冷凝器盘管11盘绕在保温热水箱10内壁,所述蒸发器Ⅰ12安装在蓄热器Ⅰ13上,所述出水管17上设有与用户电源4连接的循环水泵Ⅰ171,所述压缩机14与蒸发器Ⅰ12之间连接有低压气态管120,所述蒸发器Ⅰ12与节流阀15之间连接有低压液态管121,所述节流阀15与冷凝器盘管11之间连接有高压液态管122,所述冷凝器盘管11与压缩机14之间连接有高压气态管123,其中压缩机与用户电源4电连接;用户电源4采用交流电源,每个循环水泵、流量调节阀161和压缩机14均连接有直流电源,且分别配有单联控开关,分别控制,人工操作热处理过程中的单联控开关的开、关指令;
所述温度检测系统3,包括温度传感器30、直流电源31以及温度采集器32,所述温度传感器30置于保温容器22内,所述直流电源31与用户电源4进线端电连接,所述温度采集器32与直流电源31电连接,所述温度采集器32的输入端与温度传感器30电连接,所述温度采集器32的输出端与计算机33连接,计算机可以随时读取保温容器22内的水温度,便于监控,也便于可以随时调节热泵装置系统1的制热温度,以满足柑橘等水果在保温容器22内的灭菌保鲜环境。
[0019] 该热泵装置系统1的制热原理同理于空调,结合保温热水箱10构成一套制冷制热系统,开启热泵装置的制热功能,节流阀15转向至热泵工作位置,由压缩机14排出的高压制冷蒸汽,经流节流阀15和高压液态管122后流入冷凝器盘管11,制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热,该热量传导给保温热水箱10,对保温热水箱10内的水加热,因为本热处理方法只需要热泵装置的制热原理,所以只需要从冷凝器盘管11端取热,完成整个热处理过程的热源制杀菌水的工作过程。
[0020] 在本实施例中,所述保温容器22为三层结构,外层为不锈钢板,中间层为聚氨酯泡沫材料,内层为塑料结构,在保温容器22的密封盖边沿设有密封胶条,在密封盖上设有供连接进水管16的连接头162,帮助进水管16快速对接在连接头162上对保温容器进行灌水。
[0021] 在本实施例中,所述温度传感器设置7个,它均匀的分布在保温容器22内,每个温度传感器30采集的数据直接通过线路反馈给温度采集器32,然后计算机连接温度采集器32,可以直观的观察到计算机33上的数据,可根据该数据及时调控热泵装置系统1制热的温度,进入控制杀菌消毒水的温度。
[0022] 在本实施例中,所述温度采集器32为多路采集器,多路采集器可以对多个温度传感器30同时采集数据,解决了温度实时监测问题。温度采集器32还可以使用无线传感器。
[0023] 在本实施例中,一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理方法,包括以下步骤:步骤1、原料选择:选取柑橘且严格控制成熟度和新鲜度,保证柑橘果实无机械伤害、无病虫害、无腐烂;
步骤2、根据不同地区的柑橘耐热特性,打开热泵装置系统1,调节温度,将保温热水箱
10内的水温度控制在30℃ 90℃内;通过打开流量调节阀161和循环水泵Ⅰ来控制水流量,以~
控制保温热水箱10内水的温度,通过进、排水来更换冷热水,达到恒温的目的。
[0024] 步骤3、将待处理的柑橘果实依次放进搁架装置20内,根据保温容器22的容积放置搁架装置20的叠加层数,并且根据柑橘的大小尺寸调整支撑杆的网格间距,一般为12cm;步骤4、打开进水管16上的阀门,启动流量调节阀161,通过进水管16将保温热水箱10的水添加到保温容器22内,加水至距离保温容器22内的上水位线处停止,上水位线位于距保温容器22上边缘5cm处;
步骤5、放入装有柑橘的搁架装置20,盖上保温容器22的密封盖;
步骤6、热泵装置系统1、保温箱体系统2和温度检测系统3开启后,进水管16将保温热水箱10内的热水排入保温容器22内,水在水轮机作用下形成循环水,快速将局部热源产生的热量均匀分布到保温容器22各处,形成强制循环均匀温度场,在保温容器22放置多个温度传感器30,设置多个温度采集点,检测柑橘外区平均温度与内区平均温差小于±0.5℃;
步骤7、计算机检测保温容器22内各温度采集点的温度,要得到所有测点最大温差小于±0.5℃;
步骤8、定时到30分钟时间后,关闭热泵装置系统1和温度检测系统3,打开保温容器22的密封盖,取出处理后的柑橘,关闭进水管16上的流量调节阀161,打开排水管17上的循环水泵Ⅰ171,将保温容器22内的水又通过排水管17排进保温热水箱10内储存,热处理过程结束。
[0025] 实施例二:如图1所示的一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热泵装置,主要由热泵装置系统1、保温箱体系统2和温度检测系统3组成;所述保温箱体系统2包括搁架装置20、搅拌装置21以及顶部设有密封盖的保温容器22,所述搁架装置20主要由多层叠加重合的横向和纵向交叉设置的支撑杆组合而成,在支撑杆组合而成的网格之间设有纱网,所述支撑杆底部设有底座,底座放置在保温容器22的底部,整个搁架装置20置于保温容器22内,所述搅拌装置21为放置在保温容器22内的耐高温水轮机,所述水轮机与用户电源4电连接;
所述热泵装置系统为太阳能-井水源复合式热泵,包括保温热水箱10、冷凝器盘管11、蒸发器Ⅰ12、蓄热器Ⅰ13、压缩机14和节流阀15,所述保温热水箱10上的出水端101设有连通于保温容器22的进水管16,所述进水管16从密封盖上设置的连接头处连通进保温容器22内,进水管16上设有流量调节阀161,在保温容器22的底部还设有连通于保温热水箱10的出水管17,所述冷凝器盘管11盘绕在保温热水箱10内壁,所述蒸发器Ⅰ12安装在蓄热器Ⅰ13上,所述出水管17上设有与用户电源4连接的循环水泵Ⅰ171,所述压缩机14与蒸发器Ⅰ12之间连接有低压气态管120,所述蒸发器Ⅰ12与节流阀15之间连接有低压液态管121,所述节流阀15与冷凝器盘管11之间连接有高压液态管122,所述冷凝器盘管11与压缩机14之间连接有高压气态管123,其中压缩机与用户电源4电连接;用户电源4采用交流电源,每个循环水泵、流量调节阀161和压缩机14均连接有直流电源,且分别配有单联控开关,分别控制,人工操作热处理过程中的单联控开关的开、关指令。
[0026] 太阳能-井水源复合式热泵它还包括集热器放热盘管18、蒸发器Ⅱ19、蓄热器Ⅱ190、太阳能集热器510、井水源511,所述集热器放热盘管18安装在保温热水箱10内壁上,集热器放热盘管18与太阳能集热器510之间连接有集热器循环水管Ⅰ512和集热器循环水管Ⅱ
513,蒸发器Ⅱ19安装在蓄热器Ⅱ190上,在蓄热器Ⅱ190与集热器循环水管Ⅰ512之间连接有水管段A512a和三通阀Ⅰ512b,在安装有三通阀Ⅰ512b至太阳能集热器510之间的集热器循环水管Ⅰ512上还设有截止阀512c,在蓄热器Ⅱ190与集热器循环水管Ⅱ513之间连接有水管段B513a和三通阀Ⅱ513b,在安装有三通阀Ⅱ513b至太阳能集热器510之间的集热器循环水管Ⅱ513上还设有循环水泵Ⅱ513c;在蒸发器Ⅱ19、蒸发器Ⅰ12和液态低压管121三者之间连接有水管段C514和三通阀Ⅲ515,在蒸发器Ⅱ19、蒸发器Ⅰ12和低压气态管120三者之间连接有水管段D516和三通阀Ⅳ517,在蓄热器Ⅰ13与井水源511之间连通有水管段E518,在水管段E518上还安装有循环水泵Ⅲ519;该太阳能-井水源复合式热泵形成两个供热通道,一个是以太阳能为热源,另一个是以井水源提供热源,也可以在太阳能不足的情况下同时开启两个供热通道对保温热水箱同时供热,具体供热情况如下:
1、当太阳能集热器510产生热量满足热处理热量需求时,打开集热器循环水管Ⅰ512上的截止阀512c和启动循环水泵Ⅱ513c,打开三通阀Ⅰ512b和三通阀Ⅱ513b上的S1-S2通道,关闭三通阀Ⅰ512b和三通阀Ⅱ513b上的S3通道,关闭蒸发器Ⅰ12和蒸发器Ⅱ19的制热通道,让集热器放热盘管18、集热器循环水管Ⅰ512、集热器循环水管Ⅱ513和太阳能集热器510四者之间形成制热通道,以太阳能热量作为全部热源供热,热量从集热器放热盘管18传入保温热水箱10。
[0027] 2、当无太阳能时,关闭截止阀512c,关闭太阳能集热器510制热通道和三通阀Ⅰ512b、三通阀Ⅱ513b,打开三通阀Ⅱ513b和三通阀Ⅳ517的S5-S6通道,开启蒸发器Ⅰ12和冷凝器盘管11制热通道回路,同时关闭蒸发器Ⅱ19回路,打开循环水泵Ⅲ519,开启井水源511热泵工作,热量从冷凝器盘管11传导给保温热水箱10。
[0028] 3、当有太阳能但是太阳能集热器510不足以提供热处理所需全部热量时,开启集热器循环水管Ⅰ512上的截止阀512c,打开三通阀Ⅰ512b和三通阀Ⅱ513b上的S1-S3通道,三通阀Ⅰ512b和三通阀Ⅱ513b上的S2通道关闭,三通阀Ⅲ515和三通阀Ⅳ517上的通道S4-S5打开,三通阀Ⅲ515和三通阀Ⅳ517上的通道S6关闭,即可以打开蒸发器Ⅱ19的制热回路,同时关闭蒸发器Ⅰ12的制热回路,热泵以太阳能集热器510加热的水作为低温热源进行工作,热量从冷凝器盘管11传入保温热水箱10。
[0029] 所述温度检测系统3,包括温度传感器30、直流电源31以及温度采集器32,所述温度传感器30置于保温容器22内,所述直流电源31与用户电源4进线端电连接,所述温度采集器32与直流电源31电连接,所述温度采集器32的输入端与温度传感器30电连接,所述温度采集器32的输出端与计算机33连接,计算机可以随时读取保温容器22内的水温度,便于监控,也便于可以随时调节热泵装置系统1的制热温度,以满足柑橘等水果在保温容器22内的灭菌保鲜环境。
[0030] 该太阳能-井水源复合式热泵的蒸发器Ⅰ12和蒸发器Ⅱ19的制热原理同理于空调,节流阀转15向至热泵工作位置,由压缩机14排出的高压蒸汽,经流节流阀15后流入冷凝器盘管11,循环工质冷凝时放出的潜热,该热量传导给保温热水箱10,对保温热水箱10内的水加热,从冷凝器盘管11端取热传导给保温热水箱10,完成整个热处理过程的热源制杀菌水的工作过程。
[0031] 在本实施例中,所述保温容器22为三层结构,外层为不锈钢板,中间层为聚氨酯泡沫材料,内层为塑料结构,在保温容器22的密封盖边沿设有密封胶条,在密封盖上设有供连接进水管16的连接头162,帮助进水管16快速对接在连接头162上对保温容器进行灌水。
[0032] 在本实施例中,所述温度传感器设置7个,它均匀的分布在保温容器22内,每个温度传感器30采集的数据直接通过线路反馈给温度采集器32,然后计算机连接温度采集器32,可以直观的观察到计算机33上的数据,可根据该数据及时调控热泵装置系统1制热的温度,进入控制杀菌消毒水的温度。
[0033] 在本实施例中,所述温度采集器32为多路采集器,多路采集器可以对多个温度传感器30同时采集数据,解决了温度实时监测问题。温度采集器32还可以使用无线传感器。
[0034] 在本实施例中,一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热处理方法,包括以下步骤:步骤1、原料选择:选取柑橘且严格控制成熟度和新鲜度,保证柑橘果实无机械伤害、无病虫害、无腐烂;
步骤2、根据不同地区的柑橘耐热特性,打开太阳能-井水源复合式热泵,调节温度,将保温热水箱内的水温度控制在30℃ 90℃内;
~
步骤3、将待处理的柑橘果实依次放进搁架装置20内,根据保温容器22的容积放置搁架装置20的叠加层数,并且根据柑橘的大小尺寸调整支撑杆的网格间距;
步骤4、打开进水管16上的阀门,启动流量调节阀161,通过进水管16将保温热水箱10的水添加到保温容器22内,加水至距离保温容器22内的上水位线处停止,上水位线位于距保温容器上边缘5cm处;
步骤5、放入装有柑橘的搁架装置20,盖上保温容器22的密封盖;
步骤6、热泵装置系统1、保温箱体系统2和温度检测系统3开启后,进水管16将保温热水箱10内的热水排入保温容器22内,水在水轮机作用下形成循环水,快速将局部热源产生的热量均匀分布到保温容器22各处,形成强制循环均匀温度场,在保温容器22放置多个温度传感器30,设置多个温度采集点32,检测柑橘外区平均温度与内区平均温差小于±0.5℃;
步骤7、计算机检测保温容器22内各温度采集点的温度,要得到所有测点最大温差小于±0.5℃;
步骤8、定时到30分钟时间后,关闭太阳能-井水源复合式热泵和温度检测系统,打开保温容器22的密封盖,取出处理后的柑橘,关闭进水管16上的流量调节阀161,打开排水管17上的循环水泵Ⅰ171,将保温容器22内的水又通过排水管17排进保温热水箱10内储存,之后进行加热,热处理过程结束。
[0035] 需要说明的是两个实施例的热处理方法基本相同,都是利用保温热水箱10内的热水给保温容器22内提供热水,柑橘放置在保温容器22内进行杀菌消毒,只是实施例一和实施例二中给保温热水箱10传导热的制作过程有一定区别,实施例一是同理于空调原理,取用空气热源制成保温热水箱10所需的热量,实施例二也同理于空调原理,只是热源取用于太阳能和井水源,在实施例一的基础上增加集热器放热盘管18和多一组蒸发器Ⅱ19,施行多通道供热,实现节能环保的理念。
[0036] 与现有技术的保鲜技术相比,一方面主要是避免添加各种化学保鲜剂,直接利用物理方法处理柑橘,使得柑橘等果实保持天然的新鲜度,无任何添加剂的污染,符合绿色食品的规定;另一方面将热泵处理技术转用至食品行业,热处理方法对食品的保鲜和杀菌处理效果是非显而易见的,对本领域技术人员来说是一个全新的技术,对食品行业的保鲜和杀菌处理作出突出的贡献,且具有显著的进步。
[0037] 以上对本发明提供一种柑橘防腐保鲜和杀菌的热泵装置及热处理方法进行了详细介绍,具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,比如根据其他果实的耐热性能调节温度控制器,对水进行控温热处理,同样达到热处理方法防腐保鲜、杀菌,延长保存时间,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
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