蘇明強(qiáng) 武衛(wèi)東 任學(xué)銘 李 想
(上海理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院 上海 200093)
近年來,中國每年生鮮農(nóng)產(chǎn)品的總調(diào)運(yùn)量超過3億噸[1],冷鏈物流完善程度低導(dǎo)致每年果蔬采摘后的損失占果蔬總產(chǎn)量20%~30%[2]。有研究表明,如在冷鏈物流中采用專門的預(yù)冷措施,在運(yùn)輸過程中的果蔬損失將減少23%,同時(shí)大幅提升果蔬的品質(zhì)與貨架期[3]。在現(xiàn)有的預(yù)冷方式中,濕冷預(yù)冷對(duì)水分含量高、易失水果蔬的貯藏保鮮具有顯著優(yōu)勢(shì)[4]。濕冷預(yù)冷的原理是庫內(nèi)循環(huán)空氣流經(jīng)濕冷換熱器,與噴淋在填料表面的載冷劑直接接觸進(jìn)行熱質(zhì)交換,降溫增濕后的循環(huán)空氣經(jīng)強(qiáng)制通風(fēng)與庫內(nèi)果蔬換熱,實(shí)現(xiàn)果蔬在高濕環(huán)境下的快速冷卻[5]。
王群等[6]上世紀(jì)90年代建成了我國第一座濕冷商業(yè)冷庫,并展開了對(duì)濕冷系統(tǒng)的研究,后續(xù)相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了芒果、楊桃、草莓、青菜和蘆蒿等果蔬的濕冷預(yù)冷研究,研究結(jié)果顯示濕冷預(yù)冷庫比機(jī)械冷庫冷卻速率大幅提升[7-8]。而相比于以冷水為載冷劑的傳統(tǒng)濕冷預(yù)冷系統(tǒng),以動(dòng)態(tài)冰漿為載冷劑的新型濕冷預(yù)冷系統(tǒng)具有熱負(fù)荷響應(yīng)速度快、儲(chǔ)冷能效高、占地面積小等特點(diǎn)[9],近年來得到學(xué)者們的關(guān)注。王子安等[10]設(shè)計(jì)并搭建了一種冰漿濕冷預(yù)冷模擬庫,進(jìn)行娃娃菜的預(yù)冷速率研究。任學(xué)銘等[11]以蘋果為預(yù)冷對(duì)象,實(shí)驗(yàn)研究了冰漿濕冷預(yù)冷系統(tǒng)的預(yù)冷性能。結(jié)果顯示,相比于冷水系統(tǒng),冰漿濕冷預(yù)冷系統(tǒng)可顯著縮短預(yù)冷時(shí)間,減少果蔬預(yù)冷失重率。食用菌類含水量高且易失水,其中杏鮑菇的經(jīng)濟(jì)價(jià)值高且國內(nèi)年產(chǎn)量超100萬噸[12],有學(xué)者指出低溫高濕的預(yù)冷環(huán)境可以有效延長杏鮑菇的貨架期[13-14],但目前鮮有關(guān)于冰漿式濕冷預(yù)冷系統(tǒng)用于杏鮑菇預(yù)冷的報(bào)道。
冰漿濕冷換熱器是新型濕冷預(yù)冷系統(tǒng)的核心部件[15],冰漿噴淋在濕冷換熱器填料表面,與橫掠填料表面的循環(huán)空氣直接接觸進(jìn)行熱質(zhì)交換。不同類型填料的材質(zhì)、熱工特性和結(jié)構(gòu)形狀會(huì)直接影響濕冷換熱器內(nèi)循環(huán)空氣與冰漿溶液的熱濕交換,填料性能直接影響冰漿濕冷預(yù)冷系統(tǒng)的預(yù)冷效率[16-17]。相關(guān)學(xué)者針對(duì)填料性能進(jìn)行了研究。劉小文等[18]對(duì)比了GLASdek、CELdek、陶瓷、鋁箔、PVC材質(zhì)填料在相同蒸發(fā)冷卻工況下的綜合性能,發(fā)現(xiàn)陶瓷填料的效率高于鋁箔僅次于CELdek。馮勝山等[19]實(shí)驗(yàn)研究了泡沬陶瓷填料傳熱傳質(zhì)性能和阻力性能,發(fā)現(xiàn)泡沫陶瓷填料的傳熱效率高于金屬填料,與紙質(zhì)濕簾的傳熱效率接近。研究結(jié)果表明紙質(zhì)、陶瓷填料更適用于直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)。然而,與常溫區(qū)以冷水為載冷劑的直接蒸發(fā)冷卻不同,以冰漿為載冷劑的低溫濕冷系統(tǒng)熱質(zhì)交換過程受傳熱、傳質(zhì)及焓差驅(qū)動(dòng)力變化的影響更大[20],且在與空氣的熱濕交換過程中,冰漿單位體積冰晶粒子融化所釋放出的潛熱也遠(yuǎn)大于冷水[11],這些因素直接影響冰漿濕冷預(yù)冷系統(tǒng)的運(yùn)行效果。因此,需要進(jìn)行以冰漿為載冷劑的填料性能研究。對(duì)此,王子安等[10,15]對(duì)比了金屬、紙質(zhì)、塑料填料對(duì)空載冰漿濕冷預(yù)冷庫內(nèi)循環(huán)空氣降溫增濕的影響,結(jié)果表明金屬填料的降溫效果最快,適用于冰漿濕冷換熱器。但其未進(jìn)行負(fù)載工況下的不同填料對(duì)預(yù)冷性能影響的研究,且缺少高效填料如陶瓷填料、絲網(wǎng)波紋填料的對(duì)比研究。
本文設(shè)計(jì)并搭建了以-4.8 ℃冰漿為載冷劑的低溫濕冷預(yù)冷實(shí)驗(yàn)臺(tái),選擇杏鮑菇為預(yù)冷對(duì)象,以預(yù)冷庫內(nèi)溫濕度、預(yù)冷降溫時(shí)間、溫度變異系數(shù)、樣品失重率為評(píng)價(jià)指標(biāo),實(shí)驗(yàn)研究了絲網(wǎng)波紋、金屬孔板、塑料S型、紙質(zhì)濕簾和陶瓷波紋填料對(duì)低溫濕冷預(yù)冷實(shí)驗(yàn)臺(tái)預(yù)冷性能的影響,為適用于杏鮑菇的冰漿濕冷預(yù)冷系統(tǒng)的填料選型提供參考。
共選定5種填料:金屬孔板、絲網(wǎng)波紋、紙質(zhì)濕簾、塑料S型、陶瓷波紋填料,如圖1所示,表1為5種填料的關(guān)鍵參數(shù)。
圖1 填料實(shí)物Fig.1 Packing material
表1 填料的關(guān)鍵參數(shù)Tab.1 Key parameters of packing
搭建的低溫濕冷預(yù)冷實(shí)驗(yàn)臺(tái)原理如圖2所示。系統(tǒng)主要裝置為濕冷換熱器、小型模擬預(yù)冷庫、蓄冰槽、攪拌器和循環(huán)水泵等。
圖2 濕冷預(yù)冷系統(tǒng)原理Fig.2 Principle of wet precooling system
預(yù)冷庫內(nèi)部為80 cm×80 cm×90 cm的方形腔體,果蔬在此進(jìn)行降溫冷卻。蓄冰槽有效容積為0.16 m3,用于存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)冰漿溶液,扇葉狀攪拌裝置運(yùn)行可防止冰晶積聚。濕冷換熱器是庫內(nèi)循環(huán)空氣降溫加濕的關(guān)鍵部件,由外殼、軸流變頻風(fēng)機(jī)、增壓式噴淋器、20 cm×20 cm×30 cm填料組成。
系統(tǒng)工作過程及原理:將制冰機(jī)制取的冰晶粒子與一定濃度的冷凍鹽水混合配置成實(shí)驗(yàn)所需冰漿溶液儲(chǔ)存于蓄冰槽中;變頻泵將蓄冰槽中的冰漿溶液泵送至濕冷換熱器上部的噴淋器中,均勻噴淋在填料表面;庫內(nèi)循環(huán)空氣在軸流風(fēng)機(jī)的強(qiáng)制作用下,從填料空隙中通過,與充斥在填料空隙間的冰漿溶液直接進(jìn)行熱質(zhì)交換(冰晶粒子相變吸收循環(huán)空氣熱量、水分蒸發(fā)進(jìn)入循環(huán)空氣);完成熱質(zhì)傳遞的低溫高濕循環(huán)空氣進(jìn)入預(yù)冷庫內(nèi),將庫內(nèi)果蔬降溫后回到風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口,完成循環(huán)。
實(shí)驗(yàn)測(cè)量的參數(shù)主要有:冰漿式濕冷換熱器進(jìn)出風(fēng)口處的空氣溫度和相對(duì)濕度、預(yù)冷庫內(nèi)空氣的溫度和相對(duì)濕度、杏鮑菇的質(zhì)量和中心溫度、冰漿的流量和溫度(各測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示)。測(cè)量所用儀器包括溫濕度傳感器、T型熱電偶、體積流量計(jì)、電子天平,主要參數(shù)如表2所示。
表2 測(cè)量儀器主要參數(shù)Tab.2 Key parameters of measuring instruments
實(shí)驗(yàn)材料的選擇:選取個(gè)頭勻稱、成熟度一致、單菇質(zhì)量約為180 g的杏鮑菇為預(yù)冷對(duì)象(杏鮑菇的最佳貯藏溫度約在2 ℃,相對(duì)濕度約在90%~95%[21])。
實(shí)驗(yàn)周期確定:以負(fù)載濕冷預(yù)冷庫常溫條件下啟動(dòng)至杏鮑菇預(yù)冷結(jié)束為一個(gè)實(shí)驗(yàn)周期[4],進(jìn)行冷、濕負(fù)荷最大工況下,不同填料對(duì)庫內(nèi)循環(huán)空氣降溫增濕速率、杏鮑菇冷卻效果影響的研究。
實(shí)驗(yàn)方法:1)配置足量冰漿溶液儲(chǔ)存于蓄冰槽中。2)將實(shí)驗(yàn)所用杏鮑菇稱取質(zhì)量,選取其中12個(gè)杏鮑菇(如圖2所示)在其中心處布置T型熱電偶,將實(shí)驗(yàn)杏鮑菇置于冷庫內(nèi),關(guān)閉庫門,靜置。3)當(dāng)溫濕度傳感器顯示庫內(nèi)溫度、相對(duì)濕度等參數(shù)波動(dòng)較小后,啟動(dòng)循環(huán)泵,監(jiān)察流量計(jì)示數(shù)并調(diào)節(jié)變頻器,調(diào)節(jié)冰漿流量至需要值。4)啟動(dòng)庫內(nèi)軸流風(fēng)機(jī),設(shè)定送風(fēng)速度,通過安捷倫數(shù)據(jù)采集儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過程中各參數(shù)的變化。5)庫內(nèi)杏鮑菇中心平均溫度穩(wěn)定在約2 ℃時(shí),打開庫門,快速稱取杏鮑菇質(zhì)量,結(jié)束該次實(shí)驗(yàn)。6)依次將濕冷換熱器填料更換為金屬孔板、絲網(wǎng)波紋、紙質(zhì)濕簾、陶瓷波紋和塑料S型填料,重復(fù)三次上述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)工況如表3所示。其中,分散劑相對(duì)質(zhì)量濃度、含冰率、冰漿體積流量和送風(fēng)速度等參數(shù)基于前期優(yōu)化實(shí)驗(yàn)[11]而確定。對(duì)含冰率而言,一定范圍內(nèi)增大冰漿溶液含冰率可以增強(qiáng)其與空氣的潛熱交換能力,但含冰率過高會(huì)造成濕冷換熱器冰堵風(fēng)險(xiǎn)。
表3 實(shí)驗(yàn)工況Tab.3 Experimental conditions
采用預(yù)冷降溫時(shí)間、庫內(nèi)最終穩(wěn)定溫濕度、溫度變異系數(shù)和失重率為主要指標(biāo),評(píng)價(jià)濕冷預(yù)冷系統(tǒng)對(duì)杏鮑菇預(yù)冷性能的影響。
1)預(yù)冷降溫時(shí)間是指果蔬從初始溫度降至預(yù)冷所需最終溫度所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。本文取杏鮑菇的預(yù)冷最終溫度為2.0 ℃[14]。
2)降溫速率表示果蔬降溫速率的大小,為果蔬從初始溫度降至預(yù)冷終溫的差值與其所對(duì)應(yīng)時(shí)間的比值[22],計(jì)算式如下:
(1)
式中:v為果蔬平均降溫速率,℃/h;τ為負(fù)載降溫時(shí)間,h;T0為負(fù)載初始溫度,℃;T∞為負(fù)載預(yù)冷結(jié)束時(shí)溫度,℃。
3)溫度變異系數(shù)指在任意時(shí)刻不同果蔬之間溫度的差異性[23]。計(jì)算式如下:
(2)
溫度變異系數(shù)HI的值越小,則溫度分布越均勻,越有利于果蔬的儲(chǔ)存。HI值越大,則溫度越離散,會(huì)引起果蔬出現(xiàn)局部冷害或預(yù)冷不完全的現(xiàn)象[23]。
4)失重率是指果蔬預(yù)冷前后的水分流失質(zhì)量與預(yù)冷前果蔬質(zhì)量的比值,計(jì)算式如下:
(3)
式中:L為負(fù)載預(yù)冷過程中的失重率,%;m0為負(fù)載預(yù)冷開始時(shí)的質(zhì)量,kg;m為負(fù)載預(yù)冷結(jié)束時(shí)的質(zhì)量,kg。
實(shí)驗(yàn)臺(tái)中各關(guān)鍵參數(shù)的不確定度主要由測(cè)量儀表的準(zhǔn)確度引起,不確定度的計(jì)算和分析參考Moffat[24-25]準(zhǔn)則,實(shí)驗(yàn)中各直接測(cè)量參數(shù)的不確定度由式(4)計(jì)算,預(yù)冷性能相關(guān)參數(shù)的相對(duì)不確定度由式(5)和式(6)計(jì)算:
(4)
R=f(x1,x2,…,xN)
(5)
(6)
經(jīng)計(jì)算得到預(yù)冷庫內(nèi)溫度、相對(duì)濕度、負(fù)載中心溫度、負(fù)載質(zhì)量的測(cè)量不確定度分別為0.11 ℃、0.86%、0.11 ℃、0.03 g。負(fù)載降溫速率、失重率、溫度變異系數(shù)的合成相對(duì)不確定度分別為2.68%、4.24%、3.81%。
使用SPSS 17.0軟件中單因素方差分析法(analysis of variance,ANOVA)分析各性能指標(biāo),數(shù)據(jù)均值間差異顯著性采用Duncan法進(jìn)行檢驗(yàn),數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。P代表檢驗(yàn)特征與預(yù)測(cè)變量之間的相關(guān)性,P<0.05表明差異顯著。
本文在預(yù)冷庫的四周壁面上布置溫濕度測(cè)點(diǎn),測(cè)得預(yù)冷過程中庫內(nèi)溫度和相對(duì)濕度的變化。不同填料時(shí)預(yù)冷庫內(nèi)空氣溫度隨時(shí)間的變化如圖3所示,庫內(nèi)循環(huán)空氣終溫均在(-1.0±1.0)℃附近。
圖3 不同填料類型時(shí)預(yù)冷庫內(nèi)空氣溫度隨時(shí)間的變化Fig.3 Variation of air temperature in the precooling room with time under different packing types
圖4所示為不同填料類型時(shí)預(yù)冷庫內(nèi)循環(huán)空氣溫度降至0 ℃所需的時(shí)間和降溫速率。由圖4可知,填料類型分別為絲網(wǎng)波紋、金屬孔板、塑料S型、紙質(zhì)濕簾和陶瓷波紋時(shí),預(yù)冷庫內(nèi)循環(huán)空氣從約23.0 ℃降至0 ℃所需的時(shí)間以及降溫速率依次為:55.8 min(0.42 ℃/min)、71.0 min(0.31 ℃/min)、78.4 min(0.31 ℃/min)、82.9 min(0.29 ℃/min)和105.0 min(0.22 ℃/min),不同填料類型是影響預(yù)冷庫內(nèi)循環(huán)空氣降溫速率的重要因素。
圖4 不同填料時(shí)預(yù)冷庫內(nèi)空氣溫度降至0 ℃的時(shí)間和降溫速率Fig.4 Time and cooling rate of air temperature in the precooling room reduced to 0 ℃ with different packing
對(duì)比5種填料的降溫速率可知,采用絲網(wǎng)波紋填料時(shí)庫內(nèi)循環(huán)空氣的降溫速率最快,而采用陶瓷波紋填料時(shí)最慢。這是由于不同填料類型本身的結(jié)構(gòu)特性和材料,使冰漿溶液中冰晶顆粒與循環(huán)空氣換熱效果不同,因而庫內(nèi)循環(huán)空氣降溫速率不同。采用絲網(wǎng)波紋填料時(shí),庫內(nèi)空氣的降溫速率最快,這是因?yàn)榻z網(wǎng)波紋填料具有較大比表面積以及良好布液能力,使循環(huán)空氣與冰漿的接觸面積增大,換熱效果得到強(qiáng)化,空氣降溫速率最快。而采用陶瓷波紋填料時(shí),庫內(nèi)空氣降溫速率最慢,這是因?yàn)樘沾商盍媳旧砭哂幸欢ǖ暮穸群捅葻幔陬A(yù)冷初期時(shí),由于陶瓷本身的溫度,使冰漿噴淋在陶瓷表面需要先對(duì)陶瓷填料本身進(jìn)行降溫,即在預(yù)冷初期過程中,循環(huán)空氣不能得到有效的冷卻,因而空氣降溫速率相對(duì)緩慢。
圖5所示為不同填料類型時(shí)預(yù)冷庫內(nèi)循環(huán)空氣的平均相對(duì)濕度隨時(shí)間的變化。由圖5可知,預(yù)冷庫內(nèi)空氣的相對(duì)濕度均隨時(shí)間先快速降低后逐漸增大,但增幅不同。預(yù)冷過程中庫內(nèi)循環(huán)空氣相對(duì)濕度的增長速率和最終穩(wěn)定值的大小關(guān)系為:絲網(wǎng)波紋(92.1%)>塑料S型(90.5%)>金屬孔板(90.2%)>紙質(zhì)濕簾(90.1%)>陶瓷波紋(90.1%)。這是因?yàn)楸鶟{溶液在填料表面的分布受材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等因素的影響,使不同填料表面的液體分布情況不同,布液情況越好,接觸面積越大,傳質(zhì)系數(shù)越高,空氣可獲得更高的濕度。
圖5 不同填料類型時(shí)預(yù)冷庫內(nèi)空氣平均相對(duì)濕度隨時(shí)間的變化Fig.5 Variation of average relative humidity of the air in the precooling room with time under different packing types
濕冷換熱器采用絲網(wǎng)波紋填料時(shí),庫內(nèi)相對(duì)濕度的增長速率大是因?yàn)榻z網(wǎng)波紋填料比表面積大且具有較好的毛細(xì)效果,使冰漿溶液在噴淋至填料表面時(shí),能快速浸潤填料表面,同時(shí)冰漿溶液在毛細(xì)作用下,快速布滿絲網(wǎng)的孔隙,有效增大循環(huán)空氣與冰漿溶液的接觸面積,使循環(huán)風(fēng)與冰漿溶液的傳熱傳質(zhì)效果得到強(qiáng)化。濕冷換熱器采用陶瓷波紋填料時(shí),預(yù)冷初期陶瓷的相對(duì)濕度升高緩慢,可能是因?yàn)樵陬A(yù)冷初期,陶瓷填料尚未被充分浸潤,冰漿在陶瓷表面分布不均勻,此時(shí)循環(huán)空氣與冰漿溶液的液膜接觸面積較小,傳質(zhì)效率較低,因而相對(duì)濕度升高緩慢。在預(yù)冷中期過程中,庫內(nèi)相對(duì)濕度快速升高,可能是因?yàn)樘沾杀旧砭哂休^好的親水性,能夠在填料形成極薄的水層,促進(jìn)循環(huán)風(fēng)與填料的傳質(zhì)性能,因此,在預(yù)冷中期相對(duì)濕度能夠快速升高。
圖6所示為不同填料類型時(shí),杏鮑菇的中心平均溫度隨時(shí)間的變化。由圖6可知,5種不同填料類型時(shí)杏鮑菇預(yù)冷從23.0 ℃降至2.0 ℃時(shí)間的大小關(guān)系為:絲網(wǎng)波紋(70.2 min)<金屬孔板(77.4 min)<塑料S波形(89.7 min)<紙質(zhì)濕簾(97.9 min)<陶瓷波紋填料(108.1 min)。說明不同填料類型會(huì)影響杏鮑菇的預(yù)冷降溫時(shí)間,并且濕冷換熱器采用絲網(wǎng)波紋填料時(shí),更有利于杏鮑菇的快速降溫預(yù)冷,而采用陶瓷波紋填料時(shí),杏鮑菇的預(yù)冷降溫過程相對(duì)較緩慢。這是因?yàn)椴煌奶盍项愋?,?huì)影響循環(huán)空氣與冰漿溶液在濕冷換熱器內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過程,進(jìn)而影響循環(huán)風(fēng)出口溫度和庫內(nèi)空氣的降溫速率。采用陶瓷波紋填料時(shí),其本身具有一定的厚度和溫度,預(yù)冷開始時(shí)冰漿主要對(duì)填料本身進(jìn)行冷卻消耗冷量,預(yù)冷庫內(nèi)循環(huán)空氣的降溫速率相對(duì)較緩慢,使杏鮑菇預(yù)冷時(shí)間相對(duì)最長。而采用絲網(wǎng)波紋填料時(shí)比外表積大且孔隙率高,使冰漿與庫內(nèi)循環(huán)空氣的熱濕交換得到強(qiáng)化而空氣降溫速率最快,因而杏鮑菇的預(yù)冷降溫時(shí)間最短。
圖6 不同填料時(shí)杏鮑菇中心平均溫度隨時(shí)間的變化Fig.6 Variation of the average temperature of the center of pleurotus eryngii with time with different packing
圖7所示為不同填料類型時(shí),杏鮑菇中心溫度的變異系數(shù)隨時(shí)間的變化。由圖7可知,采用不同填料類型時(shí),杏鮑菇中心溫度的整體變異系數(shù)大小關(guān)系為:絲網(wǎng)波紋(0.42%)>金屬孔板(0.40%)>塑料(0.33%)>紙質(zhì)(0.28%)>陶瓷(0.26%)。這是因?yàn)樵谘b載量一定時(shí),庫內(nèi)流場(chǎng)情況不變,此時(shí)采用絲網(wǎng)填料的濕冷換熱器時(shí)預(yù)冷庫內(nèi)循環(huán)空氣的降溫速率越快(由圖6可知),靠近濕冷換熱器出風(fēng)口的杏鮑菇相比于其他位置的杏鮑菇冷卻速度更快,使杏鮑菇彼此溫差快速增大、溫度離散度增大,溫度變異系數(shù)達(dá)到較高的水平。而采用陶瓷或紙質(zhì)填料時(shí),由于循環(huán)空氣降溫速率相對(duì)緩慢,使杏鮑菇整體溫度下降速度變慢,杏鮑菇彼此溫差變化較小,溫度離散程度小,即溫度變異系數(shù)小。
圖7 不同填料類型時(shí)溫度變異系數(shù)隨時(shí)間的變化Fig.7 Variation of temperature coefficient of variation with time for different packing types
圖8所示為不同填料類型時(shí)杏鮑菇的預(yù)冷前后質(zhì)量差和失重率。由圖8可知,采用不同填料類型時(shí),杏鮑菇失重率的大小關(guān)系依次為:絲網(wǎng)波紋(2.65%)<金屬孔板(2.85%)<塑料S型(3.07%)<紙質(zhì)濕簾(3.26%)<陶瓷波紋(3.42%)。
圖8 不同填料類型時(shí)杏鮑菇的質(zhì)量差和失重率的變化Fig.8 Variation law of weight loss and weight loss rate of pleurotus eryngii with different packing types
循環(huán)空氣在冷卻果蔬的過程中會(huì)帶走果蔬的水分,使果蔬失去質(zhì)量,增大循環(huán)空氣的相對(duì)濕度或縮短果蔬預(yù)冷降溫時(shí)間,果蔬的失重率均相應(yīng)減小。綜合圖5和圖6可知,相比于其他填料,采用絲網(wǎng)波紋填料的濕冷預(yù)冷庫內(nèi)循環(huán)空氣相對(duì)濕度增加速度最快、杏鮑菇預(yù)冷降溫時(shí)間最短,有利于杏鮑菇失重率的減小,因而杏鮑菇失重率最小,為2.65%。而采用陶瓷波紋填料時(shí),循環(huán)空氣相對(duì)濕度增加速度最慢且杏鮑菇預(yù)冷降溫時(shí)間最長,杏鮑菇失重率最大,為3.42%。
表4所示為填料類型對(duì)冰漿濕冷預(yù)冷庫性能影響的顯著性分析。由表4可知,以絲網(wǎng)波紋為填料時(shí),庫內(nèi)降溫速率及最終相對(duì)濕度顯著大于其他填料(P<0.05);5種填料下杏鮑菇降溫時(shí)間顯著不同(P<0.05);以陶瓷波紋和紙質(zhì)濕簾為填料時(shí),杏鮑菇溫度變異系數(shù)顯著小于其他填料(P<0.05);以絲網(wǎng)波紋和金屬孔板為填料時(shí),杏鮑菇失重率顯著小于其他填料(P<0.05)。
表4 填料類型對(duì)冰漿濕冷預(yù)冷庫性能影響的顯著性分析Tab.4 Significance analysis of the effect of different packings on the performance of ice-slurry wet precooling storage
本文以預(yù)冷庫內(nèi)溫濕度、預(yù)冷降溫時(shí)間、溫度變異系數(shù)、樣品失重率為評(píng)價(jià)指標(biāo),采用杏鮑菇為預(yù)冷對(duì)象,改變填料類型進(jìn)行了冰漿預(yù)冷系統(tǒng)負(fù)載預(yù)冷實(shí)驗(yàn),得到如下結(jié)論:
1)5種填料下的冷庫循環(huán)空氣終溫均趨于-1 ℃,且濕度最終均穩(wěn)定在90%以上,滿足杏鮑菇的預(yù)冷最佳條件。用絲網(wǎng)波紋填料的冷庫循環(huán)空氣的降溫速率和相對(duì)濕度均顯著高于其他填料(P<0.05),分別為0.42 ℃/min和92.1%。
2)在預(yù)冷降溫時(shí)間方面,以絲網(wǎng)波紋為填料冷庫的預(yù)冷時(shí)間顯著短于其他填料(P<0.05),為70.2 min,使用絲網(wǎng)波紋填料降溫時(shí)間優(yōu)勢(shì)顯著。
3)在預(yù)冷均勻性方面,以陶瓷波紋、紙質(zhì)濕簾為填料冷庫的溫度變異系數(shù)顯著小于其他冷庫(P<0.05),分別為0.26%、0.28%,預(yù)冷較均勻。
4)在杏鮑菇預(yù)冷前后質(zhì)量變化方面,使用絲網(wǎng)波紋、金屬孔板填料的冷庫失重率顯著小于其他填料(P<0.05),分別為2.65%、2.85%。以絲網(wǎng)波紋或金屬孔板為濕冷系統(tǒng)填料可有效減少杏鮑菇預(yù)冷前后質(zhì)量差。