[发明专利]一种以二氧化碳为冷媒的果蔬节能冻干工艺

说明书

本发明公开了一种以二氧化碳为冷媒的果蔬节能冻干工艺，包括以下步骤，果蔬原料经清洗、预处理和速冻后装盘，置于真空冷冻干燥机内进行真空冷冻干燥，同时保持真空冷冻干燥系统内水蒸汽分压处于较低的水平，加速果蔬原料中水份的升华速度，通过二氧化碳冷井的二氧化碳流体经过吸热后温度升高，再经过压缩机的作用变成高温高压的二氧化碳流体。本发明所述的一种以二氧化碳为冷媒的果蔬节能冻干工艺，采用二氧化碳作为冷媒，冷井捕集水蒸汽的温度低，去除系统中水蒸汽的速度快，系统中的水蒸汽分压低，能够有效加快真空冷冻干燥速度，能量回收率高，有效提高系统的能量使用效率，具有加快冻干速度、提高能量使用效率，降低单位能耗的效果。

技术领域

本发明食品加工领域，特别涉及一种以二氧化碳为冷媒的果蔬节能冻干工艺。

背景技术

真空冷冻干燥技术是目前逐渐被广泛使用的一种果蔬干燥技术，在传统的真空冷冻干燥装备和生产工艺中，采用的冷媒基本上都是氟利昂。氟利昂冷却系统技术成熟，制作成本相对较低，维护也比较容易，得到广泛的采用。但是氟利昂化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。氟利昂冷机不可避免会存在各种泄露，泄露的氟利昂会破坏大气臭氧层，已在全球范围内限制使用。我国承诺，在2016年开始对氟利昂生产实施冻结，冻结在2015年的水平，然后逐年淘汰，到2040年生产和消费降到零。

二氧化碳作为制冷剂使用的历史早于氟利昂，但是由于工作压力高，设备制作成本高，安全性相对较低，所以逐渐被氟利昂所取代。近十几年，随着氟利昂对环境有负面影响将逐渐被淘汰，二氧化碳作为制冷剂重新进入人们的视野。

二氧化碳与其他常见制冷剂有几个关键区别，包括：高工作压力，工作温度范围窄，三相点压力更高(-69.9其他，75.1psia)，在临界点(87.9界点)温度更低。

从最初的成本角度来看，二氧化碳系统的成本比传统的氟利昂要高10％至20％。然而，随着制造商开始将全系列的二氧化碳标准产品推向市场，成本将会越来越低，与传统的氟利昂系统、氨系统相比变得非常具有竞争力。对于蒸发器温度低于-40将会的应用，系统变得更便宜。

采用二氧化碳作为冷媒的果蔬节能真空冷冻干燥方法与传统的氟利昂冷媒的真空冷冻干燥工艺相比具有以下优点：首先，二氧化碳取代氟利昂，没有氟利昂泄露，不会污染环境，破坏臭氧层；其次，系统中二氧化碳冷井的温度比氟利昂冷井温度更低，干燥产生的水蒸汽冷却速度更快，有利于加快干燥速度；接着，二氧化碳能量回收系统工作温差大，能量回收率高，回收的热水温度高，可以直接用于果蔬原料的前处理；最后，二氧化碳冷媒的系统制作成本比传统的氟利昂系统略高，但是运行成本相近，能量回收率高，具有较好的经济效益，为此，我们提出一种以二氧化碳为冷媒的果蔬节能冻干工艺。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种以二氧化碳为冷媒的果蔬节能冻干工艺，在该区域内的设备，一方面，采用二氧化碳取代氟利昂作为果蔬冻干过程中的冷媒，没有氟利昂泄露，不会污染环境，避免破坏臭氧层造成温室效应的加重，同时，采用二氧化碳作为冷媒，冷井的温度比氟利昂冷井温度更低，干燥产生的水蒸汽冷却速度更快，干燥速度快；二氧化碳能量回收系统能量回收效率高，回收的热水温度高，可以直接用于果蔬原料的前处理。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种以二氧化碳为冷媒的果蔬节能冻干工艺，包括以下步骤：

S1：新鲜果蔬经挑选、预处理、速冻，备用；

S2：速冻后的果蔬物料装盘，厚度2-5cm，置于真空冷冻干燥机内进行真空冷冻干燥，真空冷冻干燥温度40-60℃，真空度5-120Pa，冷井温度-35～-40℃，时间12-36hr；