降低真空冷却失水的方法分析

降低真空冷却失水的方法分析真空冷却是利用低压使物体中水的沸点降低，并在沸腾蒸发过程中带走物体的热量而迅速降温，这一技术已在农产品与食品等领域得到日益广泛的应用。

现在人们更加重视冷饮食品的营养价值。由于各人的口味不同，对冷饮食品的制作原料有不同的要求，使冷饮食品在人们日常消费中的地位发生了变化，它已融入了重营养、高品位的层次。对液体食品开展真空冷却具有降温速度快、能根据各人的口味即时调制不同的原料与配比、即食即用、清洁卫生、操作方便等优点，因此，具有很广阔的应用前景。为使真空冷却能有效地应用于液体食品，最大限度地降低液体食品的无效失水是亟待解决的问题。

对液体食品开展真空冷却具有非常明显的降温效果，但会发生液体的剧烈沸腾，导致水分飞溅出盛放液体的容器，造成大量失水，这部分失水对于降温没有作用，称之为无效失水。失水对液体食品的质具有不利的影响。如何降低无效失水成为保持冷却后食品品质的关键。本文提出失水率的判断依据，并且以水作为试验对象，研究降低液体真空冷却过程失水率的方法。1、试验装置及方法1.1、试验装置

真空冷却试验装置如图1所示。该装置包括制冷系统、真空系统、电气控制系统以及构造部分。

真空冷却室为圆筒形，采用不锈钢材料，内壁抛光，内径400mm,长度470mm。上部为玻璃盖板，便于真空冷却过程的实时观察，也可拍照或录像。真空冷却室下部有凝水器，其作用是将蒸发的水汽凝结下来，只有少部分水气以及不可凝气体才由真空泵排出，减少真空泵的负荷。真空冷却过程结束后，凝结水由放水阀排出。凝水器内的低温载冷剂由制冷系统提供，通过循环泵使低温载冷剂循环。

电气控制系统由电脑、可编程逻辑控制器（PLC）以及电气系统组成，用于检测真空冷却室内压力、试样质量、各点温度以及电参量等，系统会自动控制循环泵以及制冷机与真空泵的启停，实时检测压力、温度等参数，并开展试验数据保存及处理。

1.真空冷却室2.玻璃盖3.试样4.电子秤5.凝水器6.放水阀7.真空泵8.压力变送器9.信号接口10.检测控制系统11.制冷系统12.循环泵

图1食品真空冷却试验装置1.2、失水率的判断依据

为了比较真空冷却过程中无效失水的程度，本文提出相对失水率的概念，定义为，实际失水量与理论失水量的比值，表达式如下：

式中Δmp———实际失水量，kg

Δmt———理论失水量，kg

m1———试验前样品质量，kg

ΔT———试验前后样品温差，K

c———水冷却前比热容，kJ/kg·k

γ———水的汽化潜热，kJ/kg

式（1）中的Δmt是仅考虑样品本身降温的理论失水，在真空冷却过程中，由于器材、空气等降温释放热量，甚至液体冻结时释放相变潜热，理论失水量会更大。而Δmp是真空冷却过程中的实际失水量，即包括理论失水与无效失水。

从相对失水率vr的定义可知，这是一个与被冷却样品的质量与降温幅度无关的系数，具有可比照性。vr可作为实际失水量与理论失水量接近程度的判断依据。vr是大于1的数，降低无效失水，就是要使vr接近于1。2、实验与分析

试验以水为样品，将水参加到圆柱形广口容器，容器底部直径为6.5cm、高度为18cm。加水量分别为260g、280g、300g，相应的液面高度约为73mm、81mm、89mm。试验步骤为：将装有水的容器放置在真空室内，安装好热电偶，盖上玻璃盖，开启制冷系统，当凝水器表面降温至0℃时开启真空泵，当水温降至5℃时结束试验。将热电偶固定在容器内测温，由电脑开展温度、压力等数据的采集。通过以下几种不同方法开展失水率的研究：(1)无遮挡物的圆柱形广口容器

无遮挡物的圆柱形广口容器，如图2所示。

图2圆柱形广口容器

真空泵开启后，随着真空室内压力的降低，有小气泡从容器底部上升，并逐渐变成大气泡。气泡在液面处破裂。当真空室内的压力低于水温所对应的饱和蒸气压时,样品中水分大量汽化，液体开始沸腾，剧烈沸腾时有大量的水滴溅到盛水容器外。这时，在真空冷却室的玻璃盖底部也布满水珠。失水是很严重的。（2）带孔容器盖作为遮挡物

带孔容器盖作为遮挡物，如图3所示。

图3带孔容器盖作为遮挡物

容器盖