真空冷卻

真空冷卻，是基于汽態水分子比液態水分子具有更高的能量，因此水在汽化時必須吸收汽化潛熱，而其汽化潛熱又是隨著沸點的下降而升高的這一原理而將處理物放入能耐受一定負壓的、用適當真空系統抽氣的密閉真空箱內，隨著真空箱內真空度不斷提高，水的沸點溫度不斷降低，水就變得容易汽化，水汽化時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，在一個大氣壓（101 325 Pa）下，水在100 ℃時沸騰。但水的沸點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，水的沸點溫度在40 196.6 Pa時是76 ℃，4 kPa時已降到29 ℃，到了1.6 kPa時則降到14 ℃。沸點的降低，使水容易汽化。由于汽態水分子比液態水分子具有更高的能量，因此水在汽化時必須吸收汽化潛熱，而其汽化潛熱又是隨著沸點的下降而升高。根據這一原理，可以將被處理物放入能耐受一定負壓的、用適當真空系統抽氣的密閉真空箱內，隨著真空箱內真空度不斷提高，水的沸點溫度不斷降低，水就變得容易汽化，水汽化時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。

由于真空無處不在，因此，與傳統的傳熱方式（對流、傳導、輻射）相比，真空冷卻不但快速均勻，而且干凈衛生，非常適合熟食品的冷卻和果蔬預冷等。

讓我們先看看熟食品生產的工藝流程：

原料 清洗 加工（蒸煮燒烤等） 冷卻 包裝 成品

毫無疑問，熟食品加工好后都必須經過冷卻才能包裝，傳統的冷卻方法有室內攤涼自然冷卻、強制通風冷卻、空調間冷卻、冷庫冷卻等。這些冷卻方法不但冷卻時間長（幾個—十幾個小時），周轉慢，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生安全。

再看看果蔬冷鏈保鮮的流程：

采摘 整理 預冷 冷藏（包括保鮮庫、氣調庫、減壓庫等） 冷藏運輸 超市冷柜 家庭冰箱

采收后的果蔬，依然是有生命的機體。為了維持生命，仍進行著旺盛的呼吸和蒸發，分解和消耗自身的營養，并放出呼吸熱；同時，新鮮果蔬采摘后還帶來了大量田間熱，鮮度和品質明顯下降，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，而與呼吸關系最密切的因素就是溫度。溫度升高會刺激呼吸。呼吸作用既然釋放了能量，自然會引起品溫升高。反過來又促進了呼吸作用，加快了果蔬的衰老。顯然，如能降低果蔬的品溫和環境溫度，就能有效地控制呼吸進而延緩衰老。因此，果蔬采摘后必須進行預冷處理，盡早、盡快地除去田間熱，降低呼吸熱。就為延長保鮮期創造了條件。

現在一般采用自然攤涼方式冷卻，占地大、時間長，不但難以達到快速預冷的要求，也不適合產業化生產。也有的直接放進冷庫冷卻，那是既不合理又不經濟，并且也做不到快速均勻地冷卻。

采用真空冷卻方式來對熟食品及果蔬進行冷卻或預冷，空氣里的細菌不可避免地會沾到食品上去，造成食品的“二次污染”，特別是在60-30℃之間，那是細菌高速繁殖區域，快速通過這一溫度區間，就可大大減少細菌繁殖世代,菌量容易得到控制，從而有利于提高食品的安全性，延長保質期。這對于貫徹“食品安全法”具有重要意義，由此可見，食品加工行業用樣也需要一種快速冷卻的先進方法和設備。

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方法。

從上個世紀70年代開始到現在，日本、臺灣及美國等地就陸陸續續有了各類真空冷卻機生產和普及使用，其產品分兩類，一是使用水噴射冷凝真空泵的常溫型機組，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力高能耗的蒸汽噴射冷凝真空泵組配置的中溫機組，食品溫度從100°C降到10°C左右。近幾年在這個領域，我國也相繼研發出同類技術更全面的產品，全國范圍內以上海居多，如上海錦立保鮮科技有限公司等。

如今國內已開發出多種型號的真空冷卻設備，現已被各大知名企業投入使用。

（一） 旋片真空泵、捕水器組合系統和果蔬真空預冷機

旋片泵是真空技術中最基本的真空獲得設備之一。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、潤滑及冷卻三種效能。

利用旋片真空泵完全可以達到果蔬預冷所需的真空度（≤660Pa），但是如前所述，真空冷卻的原理正是利用水份汽化時吸熱而造成自身降溫。因此，在冷卻過程中會產生水汽，如果水汽直接進入旋片泵，將引起泵油的乳化，不但影響泵的性能而且會對泵體本身造成損害。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成水而排掉。為此必須再配置制冷系統，讓除去了水汽的空氣再經真空泵排出。

果蔬真空預冷機一般都是根據以上原理而設計制成的，其基本組成是真空箱體、捕水器、制冷機組和旋片式真空泵。

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

（二） 水力噴射真空技術和常溫型真空速冷機

熟食品的冷卻不同于果蔬的預冷，起始溫度很高，一般在90℃以上，冷卻過程中會有大量的水汽逸出，因此，如果還是采用旋片真空泵、捕水器組合系統，勢必捕水器和制冷機組都要配得很大，不但機組龐大而且能耗很高，極不經濟。而將水力噴射真空技術應用于熟食品的快速冷卻，可以取得很好的效果。

該項技術集抽真空、冷凝、排水三種功能予一體。它是利用一定壓力的水流，通過對稱均布成一定側斜度的噴咀高速噴出，聚合在一個焦點上，于是在周圍形成負壓，使與之相通的真空箱內產生真空。另外，由于水蒸汽與噴射水流直接接觸，進行熱交換，絕大部分的蒸汽凝結成水，通過擴壓管被排除，體積大大縮小，這樣又可進一步形成更高的真空 。

其優點是：

（1）抽速大，降溫快

（2）無油真空系統，不怕水汽

（3）無捕水器，結構簡單，價格便宜

（4）運動部件少，故障率低

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

該項技術也有其缺點：

（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換。上海錦立保鮮科技有限公司采用新的材料、新的設計，大大提高了耐用性。

（2） 冷卻溫度與工作水溫有關，因此，隨季節而變化，冬天可冷卻到較低的溫度、夏天只能冷卻到較高的溫度。因為它的工作介質通常是普通的自來水，其溫度隨著氣溫而升降。系統中壓力下降時，水的沸點溫度也隨之下降，當下降到相應水溫時，作為工作介質的水也會汽化，于是壓力就再也降不下去了，這時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，使用這種機型，冷卻的終點溫度要比水溫高2-5℃。這就是為什么把這種機型稱為常溫型真空速冷機，為什么說只能“冷卻至常溫”的原因。

（三） 雙級真空系統和低溫型真空速冷機

一般用戶是沒有地下水或冰水可供利用的，那么有沒有可以不受氣溫影響，將冷卻終點溫度降得更低而又比較穩定的真空冷卻技術設備呢？

如前所述，水力真空系統可將熟食品從90℃以上快速冷卻到常溫，這時水汽已大為減少。但再要往下冷卻確實勉為其難了。而旋片真空泵、捕水器組合系統可將被處理物從30℃左右冷卻到1-5℃。如能把二者結合起來，形成一個雙級真空系統，讓不怕水汽的無油真空系統先開始工作，待被處理物冷卻到較低溫度時啟動第二個系統，自然可以達到很低的冷卻溫度。這種雙級真空系統的配置可以充分發揮兩種系統的長處，又避開了各自的短處。

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。熟食品從90℃以上冷卻到10℃以下，只需30分鐘。

（四） 復合真空冷卻技術和中溫型真空速冷機

上述低溫型真空速冷機，雖然能夠不受氣候限制將被處理物品的溫度降得很低，但機組機構復雜，體積龐大，造價較高。而且難免還會有水汽進入旋片真空泵，須經常更換真空泵油。

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

三、真空技術其它應用

同樣是采用抽真空的技術也可以運用到印刷行業里給印刷品脫除揮發性有機化合物（VOCs），尤其是煙標印刷對異味控制得比較嚴格。