直冷冷柜抗菌凈味技術(shù)研究

作為常用電器，冷柜應(yīng)用于各行各業(yè)。其分類方法各種各樣，根據(jù)用途，冷柜主要分為商用冷柜以及家用冷柜[1]；根據(jù)功能可分為電控冷柜和溫控冷柜；根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為風(fēng)冷冷柜和直冷冷柜?？傊?，結(jié)構(gòu)及用途不同，分類的方法也不盡相同。目前冷柜的發(fā)展整體趨勢(shì)為：智能化、節(jié)能化、多元化[2]。

隨著消費(fèi)者生活水平的提高，對(duì)于家用電器功能的需求也不斷提高。傳統(tǒng)的冷柜多為溫控直冷冷柜，其缺點(diǎn)是溫度均勻性較差，霜含量高，異味及細(xì)菌問(wèn)題嚴(yán)重。但由于價(jià)格低，直冷冷柜仍占據(jù)著市場(chǎng)較大份額。直冷冷柜內(nèi)復(fù)雜的食材及藥品儲(chǔ)存環(huán)境，導(dǎo)致食材間的串味、細(xì)菌的繁殖代謝現(xiàn)象較為嚴(yán)重。區(qū)別于風(fēng)冷冰柜，直冷冷柜內(nèi)無(wú)風(fēng)循環(huán)，導(dǎo)致抗菌凈味技術(shù)在冷柜內(nèi)難以直接使用，串味及細(xì)菌問(wèn)題不斷積累，食材可食用性以及所藏物品的價(jià)值直接受到影響。在冷凍條件下，細(xì)菌活性較低，繁殖代謝受到抑制，因此，冷柜內(nèi)異味及細(xì)菌問(wèn)題產(chǎn)生的主要環(huán)境取決于冷藏條件。

1 模塊安裝方式確定

抗菌凈味裝置模塊結(jié)構(gòu)如圖1、2所示?？紤]到冷柜的結(jié)構(gòu)，暫定模塊安裝在冷柜的門體上，通過(guò)CFD模擬模塊風(fēng)機(jī)在冷柜內(nèi)的運(yùn)行情況，如圖4所示，確定模塊安裝優(yōu)化方式，最終確定將模塊安裝的位置固定在冷柜門體中心位置。見圖3。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，風(fēng)最難達(dá)到的冷柜拐角區(qū)域風(fēng)量分別為0.0658m3/s、0.0864m3/s，進(jìn)一步證明模塊在冷柜內(nèi)能夠形成有效的風(fēng)循環(huán)。

2 模塊結(jié)構(gòu)及運(yùn)行規(guī)則

2.1 模塊結(jié)構(gòu)及組成

抗菌凈味裝置，主要包括風(fēng)機(jī)、風(fēng)罩、抗菌凈味塊以及線束等組成。

2.2 模塊作用原理

利用風(fēng)機(jī)在直冷冷柜內(nèi)形成風(fēng)循環(huán)，結(jié)合抗菌凈味塊實(shí)現(xiàn)直冷冷柜抗菌凈味，同時(shí)提高直冷冷柜溫度均勻性。其中風(fēng)罩邊緣設(shè)有出風(fēng)口，風(fēng)罩中心位置為回風(fēng)口，風(fēng)機(jī)通過(guò)線束與控制板連接或與壓縮機(jī)連接。其原理是，風(fēng)機(jī)受控的打開或關(guān)閉，風(fēng)機(jī)打開，風(fēng)罩邊緣出風(fēng)，回風(fēng)口進(jìn)風(fēng)，形成四周出風(fēng)、中間回風(fēng)的環(huán)抱式風(fēng)循環(huán)，而抗菌凈味模塊為附加銅離子的蜂窩陶瓷塊，安裝在風(fēng)罩出風(fēng)口與回風(fēng)口位置，在風(fēng)循環(huán)的作用下實(shí)現(xiàn)冷柜內(nèi)異味及細(xì)菌的清除。

3 凈味效果研究

3.1 測(cè)試方法

冷柜異味產(chǎn)生的主要環(huán)境為低溫冷藏，考慮冷柜暫無(wú)異味測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及方法，暫參照GB 21551.4-2010《家用和類似用途電器的抗菌、抗菌、凈化功能》（電冰箱的特殊要求）測(cè)試方法進(jìn)行相關(guān)研究。

3.2 測(cè)試步驟

（1）樣機(jī)處理：將模塊安裝在冷柜門體上，在冷柜門上取孔，運(yùn)行冷柜，溫度控制在5℃；

圖1 模塊裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖2 模塊外觀及風(fēng)口設(shè)計(jì)

圖3 模塊安裝位置示意圖

（2）臭氣注入：將三甲胺按照國(guó)標(biāo)量注入冷柜內(nèi)，運(yùn)行模塊，計(jì)時(shí)；

（3）初始值測(cè)量：三甲胺注入5min后，使用手持測(cè)試儀測(cè)量冷柜內(nèi)異味濃度，作為初始濃度；

（4）最終值測(cè)量：三甲胺注入2h后，使用測(cè)試儀測(cè)量冷柜內(nèi)異味最終濃度；

（5）凈味率的計(jì)算：對(duì)比測(cè)量前后冷柜內(nèi)異味濃度，計(jì)算模塊除味率，計(jì)算公式如下：

式中：

A—?dú)怏w分解及吸附率；

C1—試驗(yàn)開始時(shí)氣體濃度，單位為千克每升（kg/L）；

C2—試驗(yàn)結(jié)束時(shí)氣體濃度，單位為千克每升（kg/L）。

3.3 測(cè)試結(jié)果

通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：空白樣機(jī)的三甲胺清除率為15%左右，而安裝抗菌凈味模塊樣機(jī)異味清除率為99%以上，模塊異味清除功能明顯。

4 抗菌效果研究

4.1 測(cè)試方法

根據(jù)GB 21551.1-2008《家用和類似用途電器的抗菌、抗菌、凈化功能》（電冰箱的特殊要求）測(cè)試方法，進(jìn)行模塊抗菌試驗(yàn)驗(yàn)。

4.2 測(cè)試步驟

參照GB 21551.1-2008《家用和類似用途電器的抗菌、抗菌、凈化功能》（電冰箱的特殊要求）測(cè)試方法。

4.3 測(cè)試結(jié)果

通過(guò)測(cè)試，模塊對(duì)于測(cè)試菌種（大腸桿菌、金黃色葡萄球菌）抑菌效果均在99.99%以上，遠(yuǎn)高于90%的國(guó)標(biāo)要求，結(jié)果如圖6所示。

5 溫度均勻性效果研究

5.1 溫度均勻性概念

38℃環(huán)溫下，冷柜設(shè)定溫度為-18℃，根據(jù)國(guó)標(biāo)在冷柜內(nèi)布點(diǎn)，待冷柜內(nèi)溫度運(yùn)行到穩(wěn)態(tài)后繼續(xù)運(yùn)行24h，測(cè)量并計(jì)算穩(wěn)態(tài)條件下各點(diǎn)的運(yùn)行平均溫度，各點(diǎn)運(yùn)行平均溫度最大值與最小值之間差值大小作為溫度均勻性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 測(cè)試步驟

（1）準(zhǔn)備兩臺(tái)180L左右的冷柜（型號(hào)相同，性能相似），將模塊安裝在一臺(tái)冷柜上，模塊線束與冷柜壓縮機(jī)連接，標(biāo)記為A，另外一臺(tái)標(biāo)記為對(duì)照；

（2）根據(jù)國(guó)標(biāo)布點(diǎn)，測(cè)量各點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度；

表1 模塊溫度均勻性測(cè)試對(duì)比數(shù)據(jù)

圖4 CFD模擬模塊冷柜內(nèi)各點(diǎn)風(fēng)量

（3）記錄觀察各點(diǎn)溫度變化，計(jì)算溫度差值。

5.3 測(cè)試結(jié)果

A冷柜溫度均勻性在0.65℃以內(nèi)，對(duì)照溫度差為1.0℃左右，A冷柜對(duì)比普通對(duì)照冷柜，溫度均勻性能提升35%。

6 結(jié)果分析

臭氣打入冷柜內(nèi)，在無(wú)模塊的條件下，冷柜內(nèi)無(wú)風(fēng)循環(huán)，密閉空間內(nèi)異味氣體在冷柜內(nèi)無(wú)法排除，只能借助開關(guān)門時(shí)溢出。模塊條件下，模塊風(fēng)機(jī)在冷柜內(nèi)形成風(fēng)循環(huán)，臭氣在冷柜內(nèi)呈流動(dòng)性。模塊中的抗菌凈味塊中添加抑菌成分，低溫條件對(duì)于模塊催化劑活性影響較小，在低溫環(huán)境下發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生負(fù)離子或氧負(fù)離子等活性成分，對(duì)于細(xì)菌以及異味具有較強(qiáng)的清除能力。

實(shí)現(xiàn)抗菌、凈味以及提升溫度均勻性的前提是提升模塊的運(yùn)行時(shí)間，保證在冷柜內(nèi)能夠形成有效的風(fēng)循環(huán)。否則，運(yùn)行時(shí)間太短，風(fēng)機(jī)在冷柜內(nèi)無(wú)法形成風(fēng)循環(huán)，異味及細(xì)菌無(wú)法與抗菌凈味模塊接觸。前期，通過(guò)模塊與壓縮機(jī)連接，通過(guò)壓縮機(jī)的開?？刂骑L(fēng)機(jī)的運(yùn)行率。常溫條件下，冷柜壓縮機(jī)運(yùn)行率較低，16℃條件下，壓機(jī)運(yùn)行率為20%左右；而32℃環(huán)溫下，運(yùn)行率為40%～50%之間，無(wú)法保證抗菌凈味效果。本文試驗(yàn)在環(huán)溫38℃下進(jìn)行，壓機(jī)運(yùn)行率較高（76%左右），能夠很好實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。后期可將模塊與冷柜控制板連接，利用程序控制模塊的運(yùn)行規(guī)則。

7 小結(jié)

在保障冷柜其他功能正常的前提下，所述模塊能夠有效解決直冷冷柜使用的三大痛點(diǎn)：（1）異味清除難度大；（2）抗菌效果差；（3）溫度均勻性較差。提高了直冷冷柜的質(zhì)量與功能，提升產(chǎn)品檔次。

圖5 模塊異味清除效果示意圖（左為空白值，右為模塊效果測(cè)試）

圖6 模塊權(quán)威檢測(cè)報(bào)告圖

圖7 冷柜內(nèi)溫度測(cè)量布點(diǎn)位置示意圖

參考文獻(xiàn)

[1] 葉閩平. 直冷冷柜節(jié)能技術(shù)研究[J]. 直冷,2009(3):43-46.

[2] 姚冰冰. 商用冷柜發(fā)展趨勢(shì)：智能化、節(jié)能化、多元化[N]. 中國(guó)食品報(bào),2014-5-16.