真空冷卻的技術(shù)原理 水的物理特性：在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的狀態(tài)下，即：1.01325X105Pa,水的沸點(diǎn)：100°C，水的蒸發(fā)潛熱為：538.8Kcal/Kg;水在6626.10Pa時(shí)，水的沸點(diǎn)：38°C，水的蒸發(fā)潛熱為：575.7Kcal/Kg;水在610.61Pa時(shí)，水的沸點(diǎn)：0°C，水的蒸發(fā)潛熱為：597.1Kcal/Kg； 可見，在一定的狀態(tài)下，隨著環(huán)境壓力的降低，水的沸點(diǎn)也在降低，其蒸發(fā)單位質(zhì)量的水所消耗的熱量卻在增加。而真空冷卻就是依靠人為地來實(shí)現(xiàn)低氣壓的真空狀態(tài)，使真空冷卻槽的食品物料內(nèi)的水份在低氣壓的狀態(tài)下迅速蒸發(fā)，水分子大量遷移是由于吸收了自身熱量，就使食品物料的內(nèi)能大大的降低，也就是說，水分子迅速遷移的同時(shí)，也迅速帶走了食品物料內(nèi)部的熱量，從而實(shí)現(xiàn)了食品物料迅速冷卻的目的。 真空冷卻速度快的成因： 水在相態(tài)不變的情況下，1k溫度升高1℃所吸收的熱量 Q1＝c·m·Δt＝4.186×1×1＝4.186Kj＝1Kcal 而真空冷卻食品物料中的水分發(fā)生相態(tài)的變化，水變成水蒸氣，此時(shí)的水要吸收蒸發(fā)潛熱。 水在不同溫度下的蒸發(fā)潛熱如下表：（表1） 沸點(diǎn)(℃) (Pa) 蒸發(fā)潛熱(Kcal/Kg) 沸點(diǎn)(℃) (Pa) 蒸發(fā)潛熱(Kcal/Kg) 0 610.61 597.1 18 2066.49 587.0 1 657.28 596.6 20 2333.14 585.9 2 705.27 596.0 22 2639.78 584.8 3 757.27 595.4 24 2986.41 583.6 4 813.26 594.9 26 3359.71 582.5 5 871.93 594.3 28 3773.01 581.4 6 934.59 593.8 29 3999.66 580.8 8 1071.91 592.6 38 6626.10 575.7 10 1266.56 591.5 52 13612.2 567.6 12 1399.88 590.4 76 40196.6 553.5 14 1599.86 589.3 83 53422.1 549.3 16 1813.18 588.1 100 101325 538.8 水在相態(tài)發(fā)生的情況下，1k在38℃發(fā)生汽化所吸收的熱量，如上表， Q2＝m·r＝1×575.7 Kcal/Kg＝575.7 Kcal 比較Q2與Q1： Q2/ Q1=575.7 Kcal /1Kcal =575.7 這就是告訴我們：水發(fā)生汽化時(shí)吸收的熱量是水在液態(tài)下升高1℃時(shí)所吸收熱量的近600倍。所以相對(duì)其它食品物料冷卻方法作比較，真空冷卻是能夠在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)急速降溫的首選制冷方式。 綜上所述，我們也可以看出真空冷卻過程的所消耗的能量（功率）是相當(dāng)小的。實(shí)踐告訴我們，真空制冷是基于直接蒸發(fā)原理，使得真空制冷系統(tǒng)所消耗的能量（功率）只有最常用的氨制冷系統(tǒng)、氟制冷系統(tǒng)1/3到1/5（氨制冷、氟制冷系統(tǒng)是通過制冷介質(zhì)經(jīng)壓縮→蒸發(fā)膨脹吸熱→再壓縮→再蒸發(fā)的相變循環(huán)過程，同時(shí)其需要比較大的輔助動(dòng)力消耗，才能實(shí)現(xiàn)制冷目的的。）。所以說，真空制冷是一種目前相當(dāng)節(jié)能的制冷方式。 真空冷卻的作用和機(jī)制 真空冷卻實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品和食品冷卻過程中溫度均勻、清潔，不會(huì)受到污染，能使食品的品質(zhì)得到很好的保證。而且由于處理時(shí)間短，不產(chǎn)生局部干燥、脫水現(xiàn)象。同時(shí)又由于預(yù)冷過程時(shí)間短，相應(yīng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)能耗和費(fèi)用與傳統(tǒng)的制冷設(shè)備明顯降低，另外還可以大大的減少由于預(yù)冷時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致周圍環(huán)境滲透的熱量所增加的負(fù)荷。真空冷卻且不受食品包裝承載物材料、尺寸、結(jié)構(gòu)等限制，其冷卻速度與不包裝的產(chǎn)品幾乎沒有差別，在生產(chǎn)實(shí)踐使用中極為方便快捷，所以已被廣大農(nóng)產(chǎn)品和食品生產(chǎn)以及研究的企事業(yè)單位大量使用。 事實(shí)上，真空冷卻系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)受到許多因素的影響，包括被冷卻食品物料的選擇，被冷食品物料的初溫和終溫設(shè)定，真空獲得的能力選擇，真空抽速的調(diào)節(jié)及水分損失補(bǔ)償控制調(diào)節(jié)等。 真空冷卻根據(jù)系統(tǒng)不同的要求，現(xiàn)在大致分為六類真空冷卻機(jī)，即：真空（果蔬）預(yù)冷機(jī)、高溫真空急速冷卻機(jī)、常溫真空急速冷卻機(jī)、中溫真空冷卻機(jī)、真空冷凍機(jī)（又稱低溫真空冷卻機(jī)）及真空間接冷卻機(jī)。通過對(duì)不同冷卻食品物料在真空冷卻中的冷卻效果進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)分析研究，人們目前已找出了大量適合進(jìn)行真空冷卻的食品物料，同時(shí)也改善了不同真空冷卻系統(tǒng)的冷卻效果以及提高了不同被冷食品物料品質(zhì)的方法。 我國(guó)雖然在20世紀(jì)80年代中后期才開始有真空冷卻的技術(shù)研究和設(shè)備生產(chǎn)，然而時(shí)至今日，國(guó)內(nèi)已由上海有洽愛納公司、盈翔公司，深圳有萬保琨公司、源洲公司等企業(yè)已長(zhǎng)期從事著真空果蔬預(yù)冷設(shè)備的研究開發(fā)和生產(chǎn)，同時(shí)國(guó)內(nèi)也有了大量的關(guān)于真空果蔬預(yù)冷設(shè)備實(shí)踐和理論方面的研究著作。 真空冷卻設(shè)備的特點(diǎn) 一．真空冷卻的優(yōu)點(diǎn)： ①冷卻速度快。烘培類食品從160℃冷卻到30℃需6~8分鐘，一般食品物料從100℃冷卻到常溫也僅需10~15分鐘，冷卻到0°C以下需25~28分鐘左右，冷卻到-18°C以下需35分鐘左右，可見具有極高的生產(chǎn)效率； ②冷卻溫度均勻。由于食品冷卻溫度取決于箱內(nèi)真空度，而真空冷卻箱內(nèi)真空度（壓力值）處處相等，所以食品溫度非常均勻； ③避免環(huán)境對(duì)食品的二次污染。真空冷卻完成后對(duì)箱體復(fù)壓進(jìn)氣，其空氣是經(jīng)過食品安全級(jí)過濾的氣體，充入冷卻箱內(nèi)的氣體是幾乎不含懸浮塵埃物的空氣，所以完全避免了空氣中塵埃懸浮物對(duì)食品的二次污染; ④提高熟食制品質(zhì)量。由于冷卻時(shí)間短，可最大限度地避免食品物料在高溫是產(chǎn)生的油脂氧化，淀粉糊化等生物化學(xué)反應(yīng)；同時(shí)也極大限度地避免了高溫食品物料在65°C～30°C所產(chǎn)生的生物發(fā)酵（細(xì)菌繁殖），以及提高回鍋口感度，為食品長(zhǎng)期保鮮從根本上保障了其生理?xiàng)l件；這樣，大量的熟食品就可避免添加防腐劑，從而使熟食制品成為真正的“綠色食品”有了根本保障。 ⑤提高熟食制品品味?；谡婵战n的原理，可以使得食品外部因失水而濃縮的湯汁（調(diào)料調(diào)味品）很方便迅速地進(jìn)入到食品內(nèi)部中去，從而提高了食品的口（風(fēng)）味； ⑥能耗省，運(yùn)行費(fèi)用低。以DV－100CS型為例，機(jī)組功率為7.35Kw，選擇快速冷卻方式，每批冷卻裝置量為100Kg,每小時(shí)可至少冷卻6次，即每小時(shí)可冷卻600Kg，僅用掉7.35Kw電費(fèi)。 ⑦設(shè)備使用安全、方便。因設(shè)備真空冷卻設(shè)備全部采用R304不銹鋼材料制造，其運(yùn)行過程不產(chǎn)生任何污染物，故可以直接安置在食品加工制作生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)使用，安全衛(wèi)生，方便快捷。 二．真空冷卻的缺點(diǎn)： ① 工作原理的先天性缺陷。 1. 真空冷卻的工作過程，換一種說法，就是讓食品物料在真空狀態(tài)下，重新低溫蒸煮了一次。所以說象“油面筋”、“腐竹”等已經(jīng)經(jīng)過高溫膨化后的食品，再經(jīng)過真空冷卻處理，使得食品淀粉骨架結(jié)構(gòu)發(fā)生了嚴(yán)重的塌變，就對(duì)食品整個(gè)形態(tài)造成了致命的破壞； 2. 對(duì)于不宜或能失水，同時(shí)又不能添加水份的一些物料也不適用，比如，藥物膏脂，化妝品，皮鞋油膏等； 3. 由于水蒸發(fā)的原因，純液態(tài)的食品（果汁、飲料、八寶粥、各種醬品糊裝調(diào)料等）會(huì)造成嚴(yán)重的飛濺和外溢，所以用真空冷卻方法冷卻純液態(tài)的食品，就會(huì)造成液態(tài)食品產(chǎn)品流失或浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)污染真空冷卻機(jī)的冷卻處理槽以及食品物料包裝盛放物。 4. 也有一定數(shù)量的食品產(chǎn)品需要在冷卻過程中實(shí)現(xiàn)形態(tài)固化（凝固）定型，就不適合使用真空冷卻，原因是真空冷卻會(huì)在食品內(nèi)部產(chǎn)生氣孔，或是造成食品結(jié)構(gòu)組織疏松以及外部形態(tài)不規(guī)整（如馬蹄糕、涼粉、果凍、草凍等）。 5. 不能冷卻水份較少的食品。真空冷卻是靠食品物料失水（水蒸氣低壓蒸發(fā)原理）來達(dá)到制冷的目的。也就是說食品物料失水相對(duì)越多，食品物料的溫度就下降得越多。然而，如餅干、桃酥、油炸脆片等，是由于這類食品物料本身不能提供實(shí)現(xiàn)真空冷卻所需要的蒸發(fā)用水，所以不能采用真空冷卻。 ② 對(duì)于組織密實(shí)的食品物料，冷卻速度較慢。例如，雞蛋、粽子、芋頭、馬鈴薯、大塊牛肉等； ③ 造價(jià)較高，一次性設(shè)備投資較大。所以對(duì)于食品物料的內(nèi)在品質(zhì)要求不高或食品衛(wèi)生安全要求檔次較低的一些產(chǎn)品，以及產(chǎn)品本身附加值不高或食品貨架（保鮮貯藏）期不作要求較短的熟食制品廠家一般不宜采用。 真空冷卻過程中的失水量估算方法 農(nóng)產(chǎn)品和及農(nóng)產(chǎn)品加工后的各種熟食制品物料中大多數(shù)都含有大量的水，而以水和食品物料的結(jié)合形式，食品中的水又可以分為兩類：一類為游離水，或叫自由水，其與食品物料的結(jié)合，僅僅是愛德華力附著作用，是很容易失去的；另一類為約束水，或叫束縛水，是以強(qiáng)氫鏈的結(jié)構(gòu)形式和食品物料結(jié)合，要去除這部分水，就必須有較大的外力作用，使得這類水沖破食品物料細(xì)胞結(jié)構(gòu)組織，所以，要去除這類水較難。 真空冷卻過程中的失水和失水量，會(huì)直接影響到我們工廠企業(yè)食品產(chǎn)品工藝和食品產(chǎn)品的計(jì)量，所以正確認(rèn)識(shí)真空失水和控制失水量的意義就很重要。