脉冲式果蔬真空雾化促渗设备及其真空雾化促渗方法与流程

本发明属于果蔬保鲜技术领域，尤其涉及一种脉冲式果蔬真空雾化促渗设备及其真空雾化促渗方法。

背景技术：

2014年我国水果的年产量为2.4亿吨左右，蔬菜年产量超过7亿吨。蔬菜、水果已成为继粮食之后的第二和第三大产业。目前中国蔬菜水果的产销量占全球市场的比重均在50%以上，且呈逐渐升高趋势。

然而果蔬采后其生命活动仍在进行，不适的保鲜技术或贮藏运输环节使得果蔬类农产品极易腐败变质，影响其鲜度和品质，给广大生产者和经营者造成巨大的经济损失。有关资料显示我国果蔬流通腐损率高达20-30%，每年造成经济损失高达1000多亿元。因此，加强果蔬保鲜技术及设备的研究和开发，对果蔬产业健康持续发展具有重要意义。

目前国内外应用的果蔬贮藏保鲜方法主要有物理法和化学法。物理法又分冷藏、窖藏、气调、辐射和调压等方法，但是由于往往需要大型机械设备，投资大不适合基层小规模生产模式的普通农户使用；化学法是指利用化学涂层、熏蒸剂、防腐剂、保鲜剂等对果蔬进行涂抹、浸泡、熏蒸等处理，以达到防腐保鲜的目的，化学保鲜方法成本低，操作简单易行，因此化学保鲜一直以来是国内外广泛采用的一种果蔬贮藏保鲜方法。目前化学保鲜剂通常采用的常压雾化法，由于此方法保鲜剂的有效成分难以均匀快速地到达组织内部，表面容易形成高残留保鲜剂和对环境的污染，因此在一定程度上影响了其保鲜效果。在食品安全与健康问题已经成为食品行业的新常态的背景下，在提高保鲜剂的药效和效果的同时，降低残留和对环境、人体健康的影响，是亟待解决的关键技术所在。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作快速简便、成本低、减少对环境污染的脉冲式果蔬真空雾化促渗设备及其真空雾化促渗方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：脉冲式果蔬真空雾化促渗设备，包括左支架、右支架、雾化促渗罐、真空泵和盛装有保鲜剂的储液罐，左支架和右支架支架通过横梁连接，雾化促渗罐的外型呈圆柱形结构，雾化促渗罐的中心线沿左右方向水平设置，左支架顶部和右支架顶部分别设有一个轴承座，雾化促渗罐左端和右端的中心处均同轴线设有一个与雾化促渗罐内部连通的空心轴，左侧的空心轴伸入到左侧的轴承座内，右侧的空心轴伸入到右侧的轴承座内，同侧的空心轴外壁通过外滚珠轴承与同侧的轴承座转动连接；

雾化促渗罐上设有投料门和进气管，投料门上设有玻璃窗，进气管上设有手动阀；

储液罐的出液口通过输液管与雾化促渗罐左端的空心轴连接，输液管上沿液体流动方向依次设有第一电磁阀、脉冲智能控制液体泵和第二电磁阀，真空泵的抽真空口通过抽真空管与雾化促渗罐右端的空心轴连接，抽真空管上设有真空表和第三电磁阀；

输液管与雾化促渗罐左端的空心轴之间以及抽真空管与雾化促渗罐右端的空心轴之间均通过转动密封结构连接；输液管伸入到雾化促渗罐内，输液管的出口封堵，输液管侧部沿长度方向均匀设有雾化喷头。

输液管与雾化促渗罐左端的空心轴之间的转动密封结构包括在空心轴内轴向开设的台阶槽和设在输液管外壁上的定位套，台阶槽与输液管外壁之间形成左端敞口的轴承室，轴承室内由右向左依次设有第一推力轴承、内滚珠轴承、第二推力轴承和密封圈，第一推力轴承、第二推力轴承和密封圈套设在输液管上，内滚珠轴承的内圈套设在定位套上，第一推力轴承与内滚珠轴承之间设有套设在定位套上的第一支撑圈，第二推力轴承与内滚珠轴承之间设有套设在定位套上的第二支撑圈；空心轴内壁与输液管外壁之间设有位于第一推力轴承右侧的密封环；

外滚珠轴承设有两个，两个外滚珠轴承之间设有套设在空心轴上的支撑套，轴承座左端和空心轴左端设有一个轴承压盖，轴承压盖通过螺钉分别与轴承座左端和空心轴左端紧固连接。

横梁上设有位于雾化促渗罐下方的支座，支座上设有电机，电机的主轴上设有齿轮，雾化促渗罐的圆周表面设有齿圈，齿轮与齿圈啮合。

脉冲式果蔬真空雾化促渗设备的真空雾化促渗方法，包括以下步骤，

（1）、原料预处理：首先用流动水清洗新鲜果蔬，除去表面的尘土、泥沙杂物，洗净后捞起置于漏网中控水；然后于2±1℃下预冷24h，待原料表面无水后，选用大小均一、无虫害与机械损伤的果蔬备用；

（2）、真空雾化促渗：首先打开投料门，将预处理后的果蔬放入雾化促渗罐内，关闭投料门和进气管上的手动阀，打开第三电磁阀，抽至真空表读数至所需真空度；然后打开第一电磁阀和第二电磁阀，在脉冲智能控制系统面板上设置脉冲时间及间隔时间，然后启动脉冲智能控制液体泵，使储液罐中的雾化溶液依次通过脉冲智能控制液体泵、输液管和雾化喷头，由雾化喷头向果蔬表面进行喷淋作业，对果蔬进行保鲜剂的真空雾化促渗，通过玻璃窗对雾化促渗罐内部进行观测；然后关闭第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，打开进气管上的手动阀，雾化促渗罐内恢复常压后，完成真空雾化促渗；同时根据处理果蔬的不同，可调节雾化促渗罐内的真空度、处理时间及处理循环；

（3）、促渗后处理：促渗结束后，打开投料门，将完成雾化促渗的果蔬取出，采用低温3-7℃的冷风吹干后转入冷库内贮藏。

步骤（2）中在雾化喷头喷淋过程中，同时开启电机，电机通过齿轮驱动大齿圈转动，与大齿圈固定连接的雾化促渗罐也随之转动，由于空心轴与雾化促渗罐两端固定连接，且空心轴外圆周通过外滚珠轴承与轴承座转动连接，空心轴内壁通过第一推力轴承、内滚珠轴承、第二推力轴承分别与输液管及抽真空管转动连接，在空心轴转动过程中，轴承座、输液管及抽真空管均不动，果蔬在雾化促渗罐内翻转，这样使果蔬表面得到的喷淋液更加均匀。

采用上述技术方案，本发明的原理如下：真空雾化是在真空条件下，首先利用负压效应将果蔬内微孔及植物细胞间的空气及部分水分抽吸排出，然后将雾化液加于雾化容器中, 利用大的压力差使液体快速雾化并扩散到果蔬组织表皮层。与传统的常压浸泡方法相比，真空雾化渗透处理大大缩短处理时间，从而能够减少常压浸泡对果蔬组织充水伤害，产品的营养成分损失少，有利于保持果蔬原有的色泽与风味；另外采用雾化处理保鲜剂，可形成极小颗粒，易于快速、均匀穿通果蔬表皮进入内部组织，提高工作效率，节省了生产成本；目前真空雾化促渗技术在香椿、双孢蘑菇等果蔬保鲜中应用，并取得较好效果。

高压喷头通过输液管与脉冲智能控制液体泵相连，脉冲智能控制系统可实现间歇式喷雾处理，脉冲时间可以根据不同果蔬特性进行调节。

在雾化喷头对果蔬喷淋过程中，雾化促渗罐转动，这样可提高保鲜剂能更均匀地接触到果蔬表面，起到更好、更均匀的真空雾化促渗效果。

第一推力轴承和第二推力轴承起到避免有左右方向的推力使内滚珠轴承损坏。密封圈和密封环起到良好的密封，确保雾化促渗罐的密封效果。

本发明根据保鲜剂的接触反应机理开发的脉冲式果蔬真空雾化促渗设备，具有增加有效保鲜剂的使用量，减少表面粘附造成的过量污染的特点。可将本发明中的脉冲式真空雾化促渗设备、保鲜剂、蓄冷剂及对应的保鲜箱装置集成，可最大限度减少果蔬在贮、运过程中造成的失水、脱叶、机械损失、腐烂等品质劣变现象，有效提升保鲜效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中转动密封结构的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的脉冲式果蔬真空雾化促渗设备，包括左支架1、右支架2、雾化促渗罐3、真空泵4和盛装有保鲜剂的储液罐5，左支架1和右支架2支架通过横梁6连接，雾化促渗罐3的外型呈圆柱形结构，雾化促渗罐3的中心线沿左右方向水平设置，左支架1顶部和右支架2顶部分别设有一个轴承座35，雾化促渗罐3左端和右端的中心处均同轴线设有一个与雾化促渗罐3内部连通的空心轴36，左侧的空心轴36伸入到左侧的轴承座35内，右侧的空心轴36伸入到右侧的轴承座35内，同侧的空心轴36外壁通过外滚珠轴承34与同侧的轴承座35转动连接。

雾化促渗罐3上设有投料门7和进气管8，投料门7上设有玻璃窗9，进气管8上设有手动阀10。

储液罐5的出液口通过输液管11与雾化促渗罐3左端的空心轴36连接，输液管11上沿液体流动方向依次设有第一电磁阀12、脉冲智能控制液体泵13和第二电磁阀14，真空泵4的抽真空口通过抽真空管15与雾化促渗罐3右端的空心轴36连接，抽真空管15上设有真空表16和第三电磁阀17。

输液管11与雾化促渗罐3左端的空心轴36之间以及抽真空管15与雾化促渗罐3右端的空心轴36之间均通过转动密封结构连接；输液管11伸入到雾化促渗罐3内，输液管11的出口封堵，输液管11侧部沿长度方向均匀设有雾化喷头18。

输液管11与雾化促渗罐3左端的空心轴36之间的转动密封结构包括在空心轴36内轴向开设的台阶槽和设在输液管11外壁上的定位套19，台阶槽与输液管11外壁之间形成左端敞口的轴承室，轴承室内由右向左依次设有第一推力轴承20、内滚珠轴承21、第二推力轴承22和密封圈23，第一推力轴承20、第二推力轴承22和密封圈23套设在输液管11上，内滚珠轴承21的内圈套设在定位套19上，第一推力轴承20与内滚珠轴承21之间设有套设在定位套19上的第一支撑圈24，第二推力轴承22与内滚珠轴承21之间设有套设在定位套19上的第二支撑圈25；空心轴36内壁与输液管11外壁之间设有位于第一推力轴承20右侧的密封环26。

外滚珠轴承34设有两个，两个外滚珠轴承34之间设有套设在空心轴36上的支撑套27，轴承座35左端和空心轴36左端设有一个轴承压盖28，轴承压盖28通过螺钉29分别与轴承座35左端和空心轴36左端紧固连接。

横梁6上设有位于雾化促渗罐3下方的支座30，支座30上设有电机31，电机31的主轴上设有齿轮32，雾化促渗罐3的圆周表面设有齿圈33，齿轮32与齿圈33啮合。

脉冲式果蔬真空雾化促渗设备的真空雾化促渗方法，包括以下步骤，

（1）、原料预处理：首先用流动水清洗新鲜果蔬，除去表面的尘土、泥沙杂物，洗净后捞起置于漏网中控水；然后于2±1℃下预冷24h，待原料表面无水后，选用大小均一、无虫害与机械损伤的果蔬备用；

（2）、真空雾化促渗：首先打开投料门7，将预处理后的果蔬放入雾化促渗罐3内，关闭投料门7和进气管8上的手动阀10，打开第三电磁阀17，抽至真空表16读数至所需真空度；然后打开第一电磁阀12和第二电磁阀14，在脉冲智能控制系统面板上设置脉冲时间及间隔时间，然后启动脉冲智能控制液体泵13，使储液罐5中的雾化溶液依次通过脉冲智能控制液体泵13、输液管11和雾化喷头18，由雾化喷头18向果蔬表面进行喷淋作业，对果蔬进行保鲜剂的真空雾化促渗，通过玻璃窗9对雾化促渗罐3内部进行观测；然后关闭第一电磁阀12、第二电磁阀14和第三电磁阀17，打开进气管8上的手动阀10，雾化促渗罐3内恢复常压后，完成真空雾化促渗；同时根据处理果蔬的不同，可调节雾化促渗罐3内的真空度、处理时间及处理循环；

（3）、促渗后处理：促渗结束后，打开投料门7，将完成雾化促渗的果蔬取出，采用低温3-7℃的冷风吹干后转入冷库内贮藏。

步骤（2）中在雾化喷头18喷淋过程中，同时开启电机31，电机31通过齿轮32驱动大齿圈33转动，与大齿圈33固定连接的雾化促渗罐3也随之转动，由于空心轴36与雾化促渗罐3两端固定连接，且空心轴36外圆周通过外滚珠轴承34与轴承座35转动连接，空心轴36内壁通过第一推力轴承20、内滚珠轴承21、第二推力轴承22分别与输液管11及抽真空管15转动连接，在空心轴36转动过程中，轴承座35、输液管11及抽真空管15均不动，果蔬在雾化促渗罐3内翻转，这样使果蔬表面得到的喷淋液更加均匀。

下面列举几个实施例对不同果蔬的真空雾化促渗方法的具体实施进行详细介绍：

实施例1：以双孢蘑菇为例。

（1）原料预处理：新鲜双孢蘑菇采后首先用流动水清洗，除去表面的尘土、泥沙等杂物，洗净后捞起置于漏网中控水。于2±1℃下预冷24h，选用大小均一、无开伞、无虫害与机械损伤并且菇盖直径在3-4cm的双孢蘑菇进行试验。

（2）真空雾化促渗：首先打开投料门7，将每组100个双孢蘑菇放入雾化促渗罐3中，关闭进气管8上的手动阀10，打开第三电磁阀17，将雾化促渗罐3内部抽至真空度至0.04 MPa，保持10s。然后打开第一电磁阀12和第二电磁阀14，在脉冲智能控制系统面板上设置脉冲时间为10s，间隔为10s，然后启动脉冲智能控制液体泵13，对果蔬进行保鲜剂的真空雾化促渗，恢复常压后，按上述操作再循环一次。最后关闭第一电磁阀12、第二电磁阀14和第三电磁阀17，打开手动阀10，完成真空雾化促渗。

（3）促渗后处理：促渗结束后，关闭真空雾化促渗设备，将双孢蘑菇从真空雾化设备中取出，于低温5℃左右的冷风吹干后转入冷库内贮藏。

实施例2：本实施中，以香椿为例。

（1）原料预处理：新鲜香椿采后首先用流动水清洗，除去表面的尘土、泥沙等杂物，洗净后捞起置于漏网中控水。于2±1℃下预冷24h，选用成熟度相对一致、无病虫害与机械损伤且长度在15cm左右的香椿枝条进行试验。

（2）真空雾化促渗：首先打开投料门7，将每组2kg香椿放入雾化促渗罐3中，关闭进气管8上的手动阀10，打开第三电磁阀17，抽至真空度至0.03 MPa，保持10s。然后打开第一电磁阀12和第二电磁阀14，在脉冲智能控制系统面板上设置脉冲时间为10s，间隔为10s。然后启动脉冲智能控制液体泵13，对果蔬进行保鲜剂的真空雾化促渗。长度在15cm的头茬嫩芽香椿促渗一次即可，长度在25cm左右的香椿需按上述操作再循环一次。最后关闭第一电磁阀12、第二电磁阀14和第三电磁阀17，打开手动阀10，完成真空雾化促渗。

（3）促渗后处理：促渗结束后，关闭真空雾化促渗设备，将香椿从真空雾化设备中取出，于低温5℃左右冷风吹干后转入冷库内贮藏。

实施例3：本实施中，以苹果为例。

（1）原料预处理：新鲜苹果采后首先用流动水清洗，除去表面的尘土、泥沙等杂物，洗净后捞起置于漏网中控水。于2±1℃下预冷24h，选用大小、成熟度相对一致、无病虫害与机械损伤的苹果进行试验。

（2）真空雾化促渗：打开投料门7，将每组50个苹果放入雾化促渗罐3中，关闭进气管8上的手动阀10，打开第三电磁阀17，抽至真空度至0.05 MPa，保持1min。然后打开第一电磁阀12和第二电磁阀14，在脉冲智能控制系统面板上设置脉冲时间为1min，间隔为30s，然后启动脉冲智能控制液体泵13，对果蔬进行保鲜剂的真空雾化促渗。恢复常压后，按上述操作再循环一次。最后关闭第一电磁阀12、第二电磁阀14和第三电磁阀17，打开手动阀10，完成真空雾化促渗。

（3）促渗后处理：促渗结束后，关闭真空雾化促渗设备，将苹果从真空雾化设备中取出，于低温5℃左右冷风吹干后转入冷库内贮藏。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。