CN110973227A - 一种基于土壤源的可变容积式果蔬热处理、预冷、贮藏一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于土壤源的可变容积式果蔬热处理、预冷、贮藏一体机，属于果蔬类产品加工保鲜领域。装置主要包括冷热源***、土壤源换热***、果蔬处理箱。其中所述冷热源***中制冷剂工质换热回路与所述土壤源换热***中土壤侧循环水换热回路并联，与果蔬处理箱中空气流动换热回路串联；所述土壤源换热***中土壤侧循环水换热回路与果蔬处理箱中空气流动换热回路串联。所述果蔬处理箱中通过压差风机使空气强制掠过换热器进行热量交换后进入箱体内部，满足果蔬热处理、预冷、贮藏需求，所述果蔬处理箱箱体可根据处理量进行调节，容积可变，特定情况下，可单独开启土壤源换热***，通过利用土壤侧冷量进行低能耗预冷及贮藏处理。
Description
技术领域
本发明涉及果蔬类产品加工保鲜领域，特别是涉及一种基于土壤源的可变容积式果蔬热处理、预冷、贮藏一体装置。
背景技术
目前，人们对果蔬贮藏保鲜时生理特性品质研究逐渐兴起，研究方法主要包含热处理、施蜡作用、臭氧熏蒸、生物防治、协同保鲜等，涵盖了物理、化学、生物等众多领域。但如今果蔬处理较多使用化学试剂进行杀菌保鲜，有大量有害化学物质残留于果蔬表面，影响食用者健康。为满足公众对新鲜无化学残留果蔬的需求，减少果蔬从收获到食用过程因受病原微生物侵害造成的巨大经济损失。本发明通过阐述一种简单可行的物理处理手段，结合土壤源，提出一种节能，环境友好型果蔬热处理、预冷、贮藏一体装置，减少果蔬在处理过程中因繁杂工序造成的机械损伤，提高果蔬保鲜贮藏品质。
发明内容
为了克服上述现有果蔬处理手段不足，本发明提供了一种基于土壤源的可变容积式果蔬热处理、预冷、贮藏一体机。装置通过有效整合热处理、预冷、贮藏功能模块，在基于稳定土壤源条件下，来满足果蔬处理过程中热处理、预冷、贮藏需求，并可根据果蔬处理体量大小，自动调节装置箱体体积，可解决果蔬处理步骤分离复杂、能源消耗多，水资源损耗大，机器占地面积大等问题。
本发明所采用的技术方案为：处理装置主要由冷热源***、土壤源换热***、果蔬处理箱三个板块构成。
所述冷热源***可将冷量和热量转移至箱体内部或外部环境土壤中，对果蔬进行热处理时，通过制冷剂工质循环，制冷剂工质吸收土壤中热量，释放至所述果蔬处理箱体内部；对果蔬进行预冷及贮藏时，通过四通换向阀，切换制冷剂流向，使得制冷剂工质吸收土壤中冷量，再释放至所述果蔬处理箱体内部。
所述土壤源换热***提供果蔬热处理所需热量，预冷及贮藏条件下所需冷量。通过循环水于土壤侧换热回路中流动，热处理时，将所述土壤源***中土壤热量转移至所述冷热源***及果蔬处理箱中；预冷及贮藏处理时，将所述冷热源***和所述果蔬处理***中热量转移至大地土壤。
所述果蔬处理箱提供果蔬热处理、预冷和贮藏所需空间，并可由处理果蔬体量大小，自动调节箱体内部体积。
所述冷热源***包含变频压缩机、第一相变换热器、电子膨胀阀、第二相变换热器、四通换向阀构件。
所述土壤源换热***由螺旋埋管土壤换热器、水泵、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、换热器组成。
所述果蔬处理箱包括可变容积式箱体、压差风机、送风口。
进一步，所述冷热源***包含制冷循环和制热循环，制冷循环回路为变频压缩机→四通换向阀→第二相变换热器→电子膨胀阀→换热器→变频压缩机。进行热处理时，所述冷热源***内部仅需通过四通换向阀切换制冷剂工质流向，从变频压缩机→四通换向阀→换热器→电子膨胀阀→第二相变换热器→变频压缩机完成制热循环，向所述果蔬处理箱内部释放热量。
进一步，所述土壤源换热***分为两个部分，一是由螺旋埋管土壤换热器→第二截止阀→第二相变换热器→第一截止阀→水泵→螺旋埋管土壤换热器构成地下换热侧回路；二则是在某些特定情况下，可仅开启所述土壤源换热部分***，由螺旋埋管土壤换热器→第三截止阀→换热器→第四截止阀→水泵→螺旋埋管土壤换热器，此时利用土壤中的冷量实现低能耗预冷或贮藏。
进一步，所述果蔬处理箱内部，由空气掠过换热器后进行热量交换，空气流动回路为送风口→可变容积式箱体→压差风机。
本发明具有以下优势特点：
a、可根据需求实现果蔬热处理、预冷、贮藏三种模式，功能齐全；
b、可根据果蔬处理量的多少，改变处理箱体容积，节省占地；
c、可根据果蔬处理量的多少，改变处理箱体容积，相对应的压缩机通过变频实现冷量或热量的调节，节能效果明显；
d、在预冷模式或贮藏模式在特定环境下，只需开启土壤源换热部分利用土壤中的冷量实现低能耗预冷或贮藏，节能效果明显；
e、冷热源***部分可根据需求开启制冷或制热模式，相应的会向土壤中传递热量或冷量，冷热量中和，可减少常规土壤源***冷量或热量易失衡的弊端；
f、由于地下土壤常年会保持一个相对较稳定的温度，相比如空气源而言，冷热源***会有一个较稳定的运行工况、机组使用寿命长，同时也具有较高的制冷制热效率；
附图说明。
图1为发明原理结构示意图。
图中：1—变频压缩机，2—第一相变换热器，3—电子膨胀阀，4—第二相变换热器，5—四通换向阀，6—螺旋埋管土壤换热器，7—水泵，8—第一截止阀，9—第二截止阀，10—第三截止阀，11—第四截止阀，12—换热器，13—可变容积式箱体，14—压差风机，15—送风口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步解释说明，但下列所描述的具体实施方式仅为本发明部分内容，而非全部。基于本发明中所阐述的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有相关内容实施例，都属于本发明的保护范围。
本装置可以实现果蔬热处理、预冷、贮藏功能。
首先对果蔬进行热处理时，所述冷热源***开启第二相变换热器4、四通换向阀5、变频压缩机1、第一相变换热器2、电子膨胀阀3。制冷剂工质流向为第二相变换热器4→四通换向阀5→变频压缩机1→第一相变换热器2→电子膨胀阀3→第二相变换热器4，液态制冷剂工质在第二相变换热器4中蒸发，吸收所述土壤源换热***中循环水携带热量后变为气态制冷剂工质，再流经四通换向阀5后进入变频压缩机1中压缩，而后进入第一相变换热器2中被空气冷凝，被冷凝的制冷剂工质再通过电子膨胀阀节流降压，完成制热循环过程。所述土壤源换热***开启螺旋埋管土壤换热器6、水泵7、第一截止阀8、第二截止阀9；在所述土壤侧换热回路中，循环水流经螺旋埋管土壤换热器6→第二截止阀9→第二相变换热器4→第一截止阀8→水泵7→螺旋埋管土壤换热器6；所述冷热源***中制冷剂工质在第二相变换热器4中吸收循环水热量后流经至第一相变换热器2将热量释放给空气，所述果蔬处理箱中热空气在压差风机14作用下经送风口15进入箱体内部对果蔬进行热处理，所述土壤源***中释放热量后的循环水则返回至螺旋埋管土壤换热器6与大地土壤进行热量交换。
其次对果蔬进行预冷及贮藏处理时，所述冷热源***中开启四通换向阀5、变频压缩机1、第一相变换热器2、电子膨胀阀3，在第二相变换热器4中，制冷剂工质释放热量后流经电子膨胀阀3→第一相变换热器2→四通换向阀5→变频压缩机1→第二相变换热器4，液态制冷剂工质在电子膨胀阀3中节流降压，而后通过第一相变换热器2中蒸发与掠过的空气进行强制对流换热，带走空气热量，再经过四通换向阀5后进入变频压缩机压缩，完成制冷循环过程。被冷却空气在压差风机14驱动下，经送风口15进入箱体内部对果蔬进行预冷及贮藏处理。此时，所述土壤源换热***开启第一截止阀8、第二截止阀9，水泵7，所述土壤源换热***中螺旋埋管土壤换热器6与所述冷热源***第二相变换热器4相连，在水泵7驱动下，水在回路螺旋埋管土壤换热器6→第二截止阀9→第二相变换热器4→第一截止阀8→水泵7→螺旋埋管土壤换热器6中循环往复，吸收第二相变换热器4中制冷剂携带的热量，再通过螺旋土壤埋管换热器6传入大地。
此外，在某些特定环境下，关闭所述冷热源***，仅开启所述土壤源换热***中螺旋埋管土壤换热器6、水泵7、第三截止阀10、第四截止阀11、换热器12。通过螺旋埋管土壤换热器6与换热器12相连，所述土壤侧换热回路中循环水吸收换热器12中掠过空气热量后流经第四截止阀11→水泵7→螺旋埋管土壤换热器6→第三截止阀10→换热器12，可仅通过利用土壤中冷量实现低能耗预冷及贮藏，减少能源消耗。
Claims (10)
1.一种基于土壤源的可变容积式果蔬热处理、预冷、贮藏一体机，其特征在于：包括冷热源***、土壤源换热***、果蔬处理箱三部分，所述冷热源***包含变频压缩机（1）、第一相变换热器（2）、电子膨胀阀（3）、第二相变换热器（4）、四通换向阀（5）构件；所述土壤源换热***包含螺旋埋管土壤换热器（6）、水泵（7）、第一截止阀（8）、第二截止阀（9）、第三截止阀（10）、第四截止阀（11）、换热器（12）构件；所述果蔬处理箱包含可变容积式箱体（13）、压差风机（14）、送风口（15）构件。
2.根据权利要求1所述的一种基于土壤源的可变容积式果蔬热处理、预冷、贮藏一体机，其特征在于：对果蔬进行热处理时，所述土壤源换热***中循环水通过螺旋埋管土壤换热器（6）吸收土壤中热量，与所述冷热源***中第二相变换热器（4）相连将热量释放给制冷剂工质，制冷剂工质再经第一相变换热器（2）将热量释放给进入所述果蔬处理箱内空气。
3.对果蔬进行预冷及贮藏处理时，所述冷热源***中制冷及工质通过第一相变换热器（2）吸收所述果蔬处理箱内空气热量，由第二相变换热器（4）将热量释放给循环水，循环水再通过所述土壤源换热***中螺旋埋管土壤换热器（6）将热量释放至大地土壤。
4.在特定情况下，仅开启所述土壤源换热***，循环水在换热器（12）中吸收空气热量后进入螺旋埋管土壤换热器（6）将热量释放给土壤，进行低能耗模式下果蔬预冷和贮藏。
5.根据权利要求1所述的一种基于土壤源的可变容积式果蔬热处理、预冷、贮藏一体机，其特征在于：所述土壤源换热***由第一截止阀（8）、第二截止阀（9）、第三截止阀（10）、第四截止阀（11）控制***水流量大小及流向，水泵（7）提供循环水动力。
6.根据权利要求1所述的一种基于土壤源的可变容积式果蔬热处理、预冷、贮藏一体机，其特征在于：所述冷热源***中电子膨胀阀（3）对制冷剂工质进行节流降压，调节进入换热器中制冷剂流量。
7.根据权利要求1所述的一种基于土壤源的可变容积式果蔬热处理、预冷、贮藏一体机，其特征在于：所述冷热源***中四通换向阀（5）对制冷剂工质进行流向切换，满足制冷循环和制热循环不同处理过程。
8.根据权利要求1所述的一种基于土壤源的可变容积式果蔬热处理、预冷、贮藏一体机，其特征在于：所述冷热源***中变频压缩机（1）通过变频实现冷量及热量调节，满足节能要求。
9.根据权利要求1所述的一种基于土壤源的可变容积式果蔬热处理、预冷、贮藏一体机，其特征在于：所述果蔬处理箱中压差风机（14）使空气强制对流掠过换热器表面进行换热。
10.根据权利要求1所述的一种基于土壤源的可变容积式果蔬热处理、预冷、贮藏一体机，其特征在于：所述果蔬处理箱中可变容积式箱体（13）可调节箱体积大小，在不同处理量情况下，节约使用空间。
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