一、真空預冷、真空冷卻的原理及特點

日常生活中，在一個大氣壓（101325 Pa）下，水在100℃時沸騰。但水的沸點溫度不是一成不變的，隨著壓力的降低而降低,壓力的升高而升高。沸點的降低，使水容易汽化。由于汽態(tài)水分子比液態(tài)水分子具有更高的能量，因此水在汽化時吸收汽化潛熱，而其汽化潛熱又是隨著沸點的下降而升高。根據(jù)這一原理，可以將被處理物放入能耐受一定負壓的、用適當真空系統(tǒng)抽氣的密閉真空箱內(nèi)，隨著真空箱內(nèi)真空度不斷提高，水的沸點溫度不斷降低，水就變得容易汽化，水汽化時只能從被處理物自身吸收熱量，被處理物便可得到快速的冷卻。

二、真空預冷的應用

由于真空無處不在，因此，與傳統(tǒng)的傳熱方式（對流、傳導、輻射）相比，真空冷卻不但快速均勻，而且干凈衛(wèi)生，非常適合熟食品的冷卻和果蔬預冷等。

現(xiàn)在一般采用自然攤涼方式冷卻，占地大、時間長，不但難以達到快速預冷的要求，也不適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。也有的直接放進冷庫冷卻，那是既不合理又不經(jīng)濟，并且也做不到快速均勻地冷卻。

采用真空冷卻方式來對熟食品及果蔬進行冷卻或預冷，空氣里的細菌不可避免地會沾到食品上去，造成食品的“二次污染”，特別是在60-30℃之間，那是細菌高速繁殖區(qū)域，快速通過這一溫度區(qū)間，就可大大減少細菌繁殖世代,菌量容易得到控制，從而有利于提高食品的安全性，延長保質(zhì)期。這對于貫徹“食品安全法”具有重要意義，由此可見，食品加工行業(yè)用樣也需要一種快速冷卻的先進方法和設(shè)備。



真空冷卻就是可以滿足以上要求的比較理想的快速冷卻技術(shù)方法。

從上個世紀70年代開始到現(xiàn)在，日本、臺灣及美國等地就陸陸續(xù)續(xù)有了各類真空冷卻機生產(chǎn)和普及使用，其產(chǎn)品分兩類，一是使用水噴射冷凝真空泵的常溫型機組，即食品溫度從100°C降到常溫；再一種是以鍋爐高壓蒸汽為動力高能耗的蒸汽噴射冷凝真空泵組配置的中溫機組，食品溫度從100°C降到10°C左右。

（一） 旋片真空泵、捕水器組合系統(tǒng)和果蔬真空預冷機

旋片泵是真空技術(shù)中基本的真空獲得設(shè)備之一。這是一種抽速大、體積小、真空度高、工作噪音低的油封式機械真空泵。在這種真空泵中，油起著重要的作用，它兼具密封、潤滑及冷卻三種效能。

利用旋片真空泵完全可以達到果蔬預冷所需的真空度（≤660Pa），但是如前所述，真空冷卻的原理正是利用水份汽化時吸熱而造成自身降溫。因此，在冷卻過程中會產(chǎn)生水汽，如果水汽直接進入旋片泵，將引起泵油的乳化，不但影響泵的性能而且會對泵體本身造成損害。解決的辦法是在泵的前面增加一套捕水器，利用低溫將水汽凝結(jié)成水而排掉。為此需再配置制冷系統(tǒng)，讓除去了水汽的空氣再經(jīng)真空泵排出。

果蔬真空預冷機一般都是根據(jù)以上原理而設(shè)計制成的，其基本組成是真空箱體、捕水器、制冷機組和旋片式真空泵。

（二） 水力噴射真空技術(shù)和常溫型真空速冷機

熟食品的冷卻不同于果蔬的預冷，起始溫度很高，一般在90℃以上，冷卻過程中會有大量的水汽逸出，因此，如果還是采用旋片真空泵、捕水器組合系統(tǒng)，勢必捕水器和制冷機組都要配得很大，不但機組龐大而且能耗很高，不經(jīng)濟。而將水力噴射真空技術(shù)應用于熟食品的快速冷卻，可以取得很好的效果。

該項技術(shù)集抽真空、冷凝、排水三種功能予一體。它是利用一定壓力的水流，通過對稱均布成一定側(cè)斜度的噴咀高速噴出，聚合在一個焦點上，于是在周圍形成負壓，使與之相通的真空箱內(nèi)產(chǎn)生真空。另外，由于水蒸汽與噴射水流直接接觸，進行熱交換，絕大部分的蒸汽凝結(jié)成水，通過擴壓管被排除，體積大大縮小，這樣又可進一步形成更高的真空。

（1）抽速大，降溫快

（2）無油真空系統(tǒng)，不怕水汽

（3）無捕水器，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜

（4）運動部件少，故障率低

（1） 高速水流沖擊力大，一些部件容易腐蝕，一般半年左右需要調(diào)換。

（2） 冷卻溫度與工作水溫有關(guān)，因此，隨季節(jié)而變化，冬天可冷卻到較低的溫度、夏天只能冷卻到較高的溫度。因為它的工作介質(zhì)通常是普通的自來水，其溫度隨著氣溫而升降。系統(tǒng)中壓力下降時，水的沸點溫度也隨之下降，當下降到相應水溫時，作為工作介質(zhì)的水也會汽化，于是壓力就再也降不下去了，這時被冷卻物品的溫度也就很難再降低了。如果有溫度比較均衡的地下水或冰水可供使用，當然也可得到比較低而恒定的冷卻溫度。

一般而言，使用這種機型，冷卻的終點溫度要比水溫高2-5℃。這就是為什么把這種機型稱為常溫型真空速冷機，為什么說只能“冷卻至常溫”的原因。

（三） 雙級真空系統(tǒng)和低溫型真空速冷機

一般用戶是沒有地下水或冰水可供利用的，那么有沒有可以不受氣溫影響，將冷卻終點溫度降得更低而又比較穩(wěn)定的真空冷卻技術(shù)設(shè)備呢？

如前所述，水力真空系統(tǒng)可將熟食品從90℃以上快速冷卻到常溫，這時水汽已大為減少。但再要往下冷卻確實勉為其難了。而旋片真空泵、捕水器組合系統(tǒng)可將被處理物從30℃左右冷卻到1-5℃。如能把二者結(jié)合起來，形成一個雙級真空系統(tǒng)，讓不怕水汽的無油真空系統(tǒng)先開始工作，待被處理物冷卻到較低溫度時啟動第二個系統(tǒng)，自然可以達到很低的冷卻溫度。這種雙級真空系統(tǒng)的配置可以充分發(fā)揮兩種系統(tǒng)的長處，又避開了各自的短處。

（四） 復合真空冷卻技術(shù)和中溫型真空速冷機

上述低溫型真空速冷機，雖然能夠不受氣候限制將被處理物品的溫度降得很低，但機組機構(gòu)復雜，體積龐大，造價較高。而且難免還會有水汽進入旋片真空泵，須經(jīng)常更換真空泵油。

針對上述缺點，也考慮到一般用戶只需冷卻到20℃以下的實際需要，開發(fā)了復合真空冷卻專利技術(shù)。并在此基礎(chǔ)上制成了中溫型熟食品真空速冷機，使熟食品從90℃以上冷卻到20℃以下只需25分鐘。這也是一種無油真空系統(tǒng)。抽速大、真空度高，而且造價較低，已被廣泛采用，效果很好。

三、真空技術(shù)其它應用

同樣是采用抽真空的技術(shù)也可以運用到印刷行業(yè)里給印刷品脫除揮發(fā)性有機化合物（VOCs），尤其是煙標印刷對異味控制得比較嚴格。

真空脫異味設(shè)備的原理就是使產(chǎn)品處于真空動壓狀態(tài)下，產(chǎn)品中的異味物質(zhì)在波動的壓差作用下迅速脫離吸附表面，被真空泵排至室外，從而達到脫味的效果。真空脫味機脫味快速、均勻，與傳統(tǒng)方法相比可顯著縮短散味時間，大大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。另外也適用于食品包裝紙、餐具、人造板、家具等所含苯、甲苯、甲醛、乙苯、丁酮等多種揮發(fā)性有機化合物。