單系統(tǒng)風(fēng)冷冰箱防串味技術(shù)研究

闞苗 張啟花 任猛

合肥美菱股份有限公司 安徽合肥 230001

1 引言

冰箱是日常生活中應(yīng)用最普遍的家用電器，也是生鮮食品從產(chǎn)地走上餐桌中的重要一環(huán)。因此，人們對冰箱的保鮮功能越來越重視。冰箱對食物的保鮮效果是其低溫和冷凍環(huán)境使細菌的繁殖與侵害作用得以抑制和延緩的外在體現(xiàn)。隨著貯存時間的延長，食品中的蛋白質(zhì)、糖類、脂肪等物質(zhì)在細菌的作用下被分解，轉(zhuǎn)化成醇、醛、酮、有機酸等低分子物質(zhì)，產(chǎn)生不良氣味。冰箱內(nèi)的異味氣體不僅會引起人們感官上的不快，惡化食物的原味，而且還會在冰箱開啟時污染室內(nèi)的空氣。

單系統(tǒng)風(fēng)冷冰箱，由于其制冷特點，冷藏室與冷凍室只有一個循環(huán)系統(tǒng)，通過風(fēng)扇的作用，氣流會在冷藏室與冷凍室之間循環(huán)流動，這就有可能導(dǎo)致冷凍室與冷藏室串味問題的發(fā)生。目前，冰箱廠家在應(yīng)對串味問題時，多是在冷藏室中安裝除味裝置或模塊，力求去除冷藏室中的異味。白連社等[1]將納米二氧化鈦光催化技術(shù)應(yīng)用于冰箱除異味除菌保鮮裝置中，研究該裝置的除異味除菌效果，經(jīng)檢測，風(fēng)冷冰箱中除異味裝置對異味的去除率在94%以上，對冰箱內(nèi)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的去除率在82%以上。錢梅雙等[2]研究了在冰箱冷藏室中安裝等離子體發(fā)生器能夠有效去除異味，對甲硫醇的去除率為91.2%。

盡管在冷藏室中安裝除異味模塊能有效去除異味，但仍無法避免冷藏室中的異味串至冷凍室，或者冷凍室中的異味串至冷藏室。并且僅靠冰箱制冷循環(huán)的過程，很難將冰箱中的異味清除干凈。本文研究了單系統(tǒng)風(fēng)冷冰箱防串味模塊，安裝方式及測試方法，建立了單系統(tǒng)風(fēng)冷冰箱防串味技術(shù)體系。

2 防串味模塊的建立及安裝方式

2.1 防串味模塊的建立

通過研究發(fā)現(xiàn)，氧化分解催化的方式較其他方式有著整潔、方便、易存放、使用壽命長等優(yōu)點，因此本文采用稀貴金屬作為催化劑，氧化分解異味氣體。貴金屬元素均具有一定的催化、抗菌作用，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鉑金具有優(yōu)異的穩(wěn)定性、抗氧化力、耐高溫和催化效應(yīng)。將鉑金加工為粒徑大小為1～3nm的納米狀態(tài)，鉑金就會具有近似原子的性質(zhì)，因此大大提高了鉑金固有的性能。將納米鉑金催化劑附著在高表面積和多孔隙的蜂窩陶瓷紙上，增加金屬原子暴露于表面的機會，提高催化效能。同時，為了避免陶瓷紙因吸水而影響吸附、催化性能，故將陶瓷紙載體進行了疏水處理，使其不親水。

圖1 防串味模塊細節(jié)圖

從圖1中可以看出，采用高表面積及多孔隙的蜂窩陶瓷紙作為載體，因納米鉑金的粒子非常微小，極易進入到多孔質(zhì)的蜂窩陶瓷紙內(nèi)部，其負載量被最大限度地提高。經(jīng)過處理的蜂窩陶瓷紙即使在水洗、高濕度環(huán)境下使用，均不會使催化劑脫落而影響其性能。納米鉑金粒子作為催化劑，其異味去除機理如圖2所示。

4 實測性能對比

甲硫醇：2CH3SH+1/2 O2→CH3-S-S-CH3（低臭）+H2O

硫化氫：H2S+3/2 O2→S or SO2（無臭或低臭）+H2O

氨：2NH3+7/2 O2→2NO2+3H2O

硫類、氨類的臭味成分在觸媒表面上進行氧化分解反應(yīng)。臭味成分通過載體時被吸附，并與載體上的催化劑接觸。四周空氣中的氧氣參與發(fā)生氧化還原反應(yīng)進而生成無臭或低臭物質(zhì)，并被釋放到空氣中。同時，催化劑保持原有狀態(tài)重新進入下一輪氧化還原反應(yīng)中。

2.2 安裝方式

設(shè)計模塊的目的是為了防止冷藏室與冷凍室之間異味的流通，因此考慮在各個間室的氣流入口處對異味進行阻隔和降解。在冰箱進風(fēng)口處安裝防串味模塊，能夠阻止冷凍室中的異味流通至冷藏室，在冰箱回風(fēng)口處安裝防串味模塊，能夠阻止冷藏室中的異味流通至冷凍室。安裝示意圖如圖3、圖4所示。

3 測試方法

根據(jù)模塊設(shè)計的初衷，通過測試乙硫醇的擴散率來評價其防串味效果。為了使測試方法具有通用性，采用密封試驗箱進行測試。密封試驗箱容積為100L，材質(zhì)為亞克力，內(nèi)含加熱片、循環(huán)風(fēng)扇、閥門等零部件。測試過程如下：

（1）取A、B試驗箱，A、B之間有管道連接，管道中設(shè)置有防串味模塊。其中于B試驗箱中加注5μL的乙硫醇溶液于加熱片上，開啟加熱片，待其完全揮發(fā)后，關(guān)閉加熱片；

（2）5min后，用乙硫醇檢測管檢測試驗箱B內(nèi)的初始濃度C0；

（3）開啟試驗箱A、B及管道中的循環(huán)風(fēng)機，10min后用乙硫醇檢測管檢測試驗箱A內(nèi)的殘余濃度C1；

（4）計算出試驗箱A中乙硫醇擴散率η1；

（5）同時于試驗箱B進樣孔中重新加注5μL的乙硫醇溶液于加熱片上并開啟加熱片，待其完全揮發(fā)后，關(guān)閉加熱片；

（6）重復(fù)步驟（2）和步驟（3），計算出試驗箱A中乙硫醇擴散率η2；

圖2 防串味模塊化學(xué)反應(yīng)示意圖

圖3 冷藏進風(fēng)口處模塊安裝示意圖

圖4 冷藏回風(fēng)口處模塊安裝示意圖

圖5 性能測試示意圖

圖6 乙硫醇擴散率變化曲線圖

（7）重復(fù)以上步驟,整個過程持續(xù)120min，得出試驗箱B中乙硫醇擴散率η3、η4、……ηn；

（8）根據(jù)計算出的乙硫醇擴散率繪制出曲線。

4 結(jié)果分析

測試結(jié)果如圖6所示。從圖6中可以看出，每加注一次乙硫醇，10min后乙硫醇擴散率只有3%～5%，而120min后最終擴散率為1.6%。說明模塊對乙硫醇有很好的去除作用。若將測試時間相對延長，則乙硫醇擴散率遠＜1%，因此模塊的防串味率＞99%。由此可見，模塊的性能非常好，能夠快速防止及去除異味，達到防串味的效果。

5 結(jié)論

本文針對單系統(tǒng)風(fēng)冷冰箱易串味的問題，設(shè)計了一款適合此類冰箱的防串味模塊。詳細介紹了此防串味模塊的設(shè)計原理，安裝方式及測試。研究結(jié)果表明，在冷藏進風(fēng)口處與回風(fēng)口處各安裝防串味模塊，對間室的防串味率能達到99%以上，達到了防串味效果，增強了用戶的體驗感。

[1] 白連社, 魏邦福, 李猛等. 冰箱除異味除菌保鮮技術(shù)研究[J]. 電器, 2012,（1）：108-111.

[2] 錢梅雙, 方茂長, 辛海亞等. 等離子體技術(shù)在冰箱保鮮中的應(yīng)用研究[C]. 2016年中國家用電器技術(shù)大會, 2016.