一种保鲜方法与流程

1.本发明属于食品保鲜技术领域，尤其涉及一种保鲜方法。


背景技术：

2.粮食安全不仅仅是经济问题，还密切关系到国家安全。目前保障粮食安全的主要方式是通过粮食储存，粮食储存主要通过氮气调节法以及其它辅助手段进行，常用制氮方法有深冷空气制氮法和氮气吸附脱附法，这两种方法均有如下缺点：能耗高、噪音大、系统效率低、设备体积大。
3.此外，大多数蔬菜水果的保鲜期一般只有三到七天，目前蔬菜水果的保鲜主要是通过冷冻保鲜的方式来实现，但这种方式保鲜的时间不够长，不能满足运输和存储要求。
4.有鉴于此，本发明旨在提供一种保鲜方法，其通过制氢设备制氢，然后用氢气通过化学方法对空气中的氧气进行脱除，得到氮气混合气，由于该混合气中基本不含氧气，因此能够大大延长对粮食和水果的保鲜时间，而且氢气本身具有进入细胞进行锁水和抗氧化的效果，可以保重，氢气还可以减少粮食、蔬菜和水果的新陈代谢。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种保鲜方法，其通过制氢设备制氢，然后用氢气通过化学方法对空气中的氧气进行脱除，得到氮气混合气，由于该混合气中基本不含氧气，因此能够大大延长对粮食和水果的保鲜时间，而且氢气本身具有进入细胞进行锁水和抗氧化的效果，可以保重，氢气还可以减少粮食、蔬菜和水果的新陈代谢。
6.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种保鲜方法，至少包括如下步骤：第一步，采用制氢机将甲醇和水蒸汽转化为氢气和二氧化碳，得到氢气混合气；第二步，将空气通入除氧机中，同时将氢气混合气通入所述除氧机中，在催化剂的作用下燃烧，得到包含水蒸汽、氮气、二氧化碳和微量氢气的混合气体；第三步，混合气体经过冷凝系统的冷凝后得到低温气体，再经过缓冲罐减速后进入到仓房中。对二级冷凝后的气体压力进行调节，防止过大或者波动对仓房气压产生波动；作为本发明保鲜方法的一种改进，第一步中，甲醇和水蒸汽的质量比为（40%-70%）：（60%-30%），所述制氢机内的反应温度为190-320℃。
7.作为本发明保鲜方法的一种改进，第一步中，所述氢气混合气中，氢气和二氧化碳的体积比为（1.5-4）：1。
8.作为本发明保鲜方法的一种改进，第二步所述催化剂为除氧型催化剂，所述除氧型催化剂为铂催化剂或钯催化剂；第二步中空气和氢气混合气的流量比25：1~5：2；第二步的混合气体中氢气的质量百分比含量为0.2%-2.7%。
9.作为本发明保鲜方法的一种改进，所述冷凝系统包括一级冷凝系统和二级冷凝系
统，第二步所述混合气体的温度为180℃-250℃，经过所述一级冷凝系统冷凝后温度降至80℃-120℃，经过二级冷凝系统冷凝后温度降至10℃-20℃，冷凝后剩下氮气、二氧化碳、氢气和水蒸气，二氧化碳、氢气和水蒸气的体积之和不高于冷凝后气体总体积的10%，其中，氢气的体积不高于冷凝后气体总体积的3%，水蒸汽的体积不高于冷凝后气体总体积的1%。除氧机出来的气体有一定温度，粮食储存需要在一定温度下进行，必须要做冷凝。
10.作为本发明保鲜方法的一种改进，低温气体经过所述缓冲罐后、进入仓房以前还包括成分检测步骤，对成分含量、温度等进行监测，并以此监测对系统各部分进行调控；作为本发明保鲜方法的一种改进，第二步中，空气通过风机送入到所述除氧机中。
11.作为本发明保鲜方法的一种改进，所述保鲜方法还包括将所述仓房内的气体通过所述风机抽至所述除氧机内的步骤。
12.作为本发明保鲜方法的一种改进，所述风机入口连接有电磁阀。
13.作为本发明保鲜方法的一种改进，所述制氢机包括依次连接的储液系统、输送系统、重整反应器系统和气体缓冲系统，所述重整反应器系统包括制气结构和设置于所述制气结构外围的保温结构。
14.作为本发明保鲜方法的一种改进，所述制气结构包括外管和设置于所述外管内的内管，所述内管内设置有第一加热体，所述外管和所述内管之间设置有第二加热体、第一反应室、第二反应室和第三反应室，所述第一反应室的进液口与所述输送系统连接，所述第一反应室的入口处设置有气化室，所述第二反应室的出气口与所述气体缓冲系统连接，所述制气结构还设置有热交换室，所述第三反应室与所述第一反应室和所述第二反应室连通，所述第一反应室、所述第二反应室和所述第三反应室内均设置有催化剂。
15.相对于现有技术，本发明通过化学方式对甲醇进行重整制氢后，将重整气中的氢气同空气中的氧气进行催化燃烧，燃烧后的高温气体经一级冷凝系统、二级冷凝系统和缓冲罐后排入仓房，进入仓房的气体包含氮气、微量二氧化碳、微量氢气和少量水蒸气的混合气体，由于该混合气体中基本不含氧气，因此能够大大延长对粮食和水果的保鲜时间，而且氢气本身具有进入细胞进行锁水和抗氧化的效果，可以保重，氢气还可以减少粮食、蔬菜和水果的新陈代谢，进一步延长对粮食和水果的保鲜时间。
附图说明
16.图1是本发明的流程示意图。
17.图2为本发明中制氢器的结构示意图。
18.图3为图2的部分放大图。
19.图4为本发明中固定架的立体结构示意图（带加热体）。
20.图5为本发明中固定架的分解结构示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
) 仅用于解释某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
23.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围内。
24.如图1所示，本发明提供了一种保鲜方法，至少包括如下步骤：第一步，采用制氢机10将甲醇和水蒸汽转化为氢气和二氧化碳，其中，甲醇和水蒸汽的质量比为（40%-70%）：（60%-30%），制氢机10内的反应温度为190-320℃，得到氢气混合气；氢气混合气中，氢气和二氧化碳的体积比为（1.5-4）：1。
25.第二步，将空气通入除氧机20中，同时将氢气混合气通入除氧机20中，在催化剂的作用下燃烧，得到包含微量水蒸汽、氮气、微量二氧化碳和微量氢气的混合气体；其中，催化剂为除氧型催化剂，优选为铂催化剂或钯催化剂；空气和氢气混合气的流量比25：1~5：2；得到的混合气体中氢气的质量百分比含量为0.2%-2.7%。
26.第三步，混合气体经过冷凝系统的冷凝后得到低温气体，再经过缓冲罐40减速后进入到仓房中。缓冲罐40对二级冷凝后的气体压力进行调节，防止过大或者波动对仓房60气压产生波动。
27.冷凝系统30包括一级冷凝系统70和二级冷凝系统80，第二步混合气体的温度为180℃-250℃，经过一级冷凝系统70冷凝后温度降至80℃-120℃，经过二级冷凝系统80冷凝后温度降至10℃-20℃，冷凝后剩下氮气、微量二氧化碳、微量氢气和少量水蒸气，二氧化碳、氢气和水蒸气的体积之和不高于冷凝后气体总体积的10%，其中，氢气的体积不高于冷凝后气体总体积的3%，水蒸汽的体积不高于冷凝后气体总体积的1%。除氧机20出来的气体有一定温度，粮食储存需要在一定温度下进行，必须要做冷凝。
28.低温气体经过缓冲罐40后、进入仓房60以前还包括成分检测步骤（使用的结构为成分检测结构90），以对成分含量、温度等进行监测，并据此对系统各部分进行调控。
29.保鲜方法还包括将仓房60内的气体通过抽气管道100、风机50抽至除氧机20内的步骤，以实现气体的循环。
30.第二步中，空气通过风机50送入到除氧机20中。风机50入口连接有电磁阀110，以控制进风量。
31.如图2-5所示，制氢机包括依次连接的储液系统1、输送系统2、重整反应器系统3和气体缓冲系统4，重整反应器系统3包括制气结构31和设置于制气结构31外围的保温结构32。本发明中，重整反应器系统3为高度集成型，该系统具有冷启动时间短、热量利用率高、制气效率高等优点；该重整反应器系统3在最优状态下甲醇转化率可达96%，氢气选择性可达95%。
32.其中，储液系统1包括储液容器11和设置于储液容器11上的液位报警器12。储液容器11的材质为塑料，成本低，重量轻。
33.输送系统2包括输送管道21和依次设置于输送管道21上的过滤器22、电磁阀23和单向阀24，输送管道21的一端与储液系统1连接，输送管道21的另一端与重整反应器系统3连接，输送管道21还连接有齿轮泵25，齿轮泵25位于电磁阀23和单向阀24之间。输送系统2可以确保液体精确、干净的输送到制气结构31中；制气结构31包括外管311和设置于外管311内的内管312，内管312内设置有第一加热体313，外管311和内管312之间设置有第二加热体314、第一反应室315、第二反应室316和第三反应室317，第一反应室315的进液口与输送系统2连接，第一反应室315的入口处设置有气化室318。第二反应室316的出气口与气体缓冲系统4连接，制气结构31还设置有热交换室319，第三反应室317与第一反应室315和第二反应室连通316，第一反应室315、第二反应室316和第三反应室317内均设置有催化剂320。使用时，甲醇从一反应室315的进液口进入，然后通入到气化室318中，气化室318内的热量对其进行加热，使其气化，然后进入到催化剂320内，在加热和催化剂的作用下，与水蒸汽混合物完成转化反应，生成氢气和二氧化碳，并从第二反应室316的出口处排出。本发明的制气结构31包括内管312和外管311，并在内管312内放入第一加热体313，同时在内管312和外管311之间放入第二加热体314，可以实现内部加热，如此既可实现少的热损失，同时可以节省体积，提升效率。即，本发明在管式反应器整体外形结构不变的情况下，通过增加内部套管结构，解决了反应器反应路径过短的问题，同时内环的材料的增加使得反应器导热量加大，床层温度更加均匀，同时极大的缩短了反应器冷机启动时间，改善了反应器装填分区状态，同时不锈钢等金属及各种合金焊接简单，装卸催化剂方便。
34.气化室318设置为第一盘管结构；热交换室是由高温气体与低温区域319（低温区域319为第二反应室316和靠外围的第三反应室317的大约上部三分之一的区域）形成，第一反应室315、第二反应室316和第三反应室317的下方设置有支撑网架322，支撑网架322与外管311的底部之间形成有架空空间，第一反应室315的进液口和第二反应室316的出气口位于制气结构31的同一侧，本发明中，第一反应室315的进液口和第二反应室316的出气口位于制气结构21的同一侧。因此可以减小整个反应器的体积，而且能够避免堵塞。即，本发明的反应器为同端进液、出气，可根据反应情况对反应器原料输入端和产物输出端进行对调调整。
35.本发明在第一反应室315的入口处设有一定长度的盘管结构，输送系统2与盘管结构连通，如此即可充分利用制气结构31的热量对甲醇液体进行气化，实现少的热损失，提高热能的利用率；实际制作时，使用一定长度的管子，将管子按照圆柱形盘圈，盘管需要贴合第一反应室315的入口内壁。由于由盘管结构制成的气化室318能近距离接触供热体，因此能够使发热体与冷液达到换热效果，从而充分利用热量，达到高的热量转换率。由于本发明合理使用了制气结构31的内部空间，不需要额外的气化室318，因此可以节省体积。而且气化室装配简单，制备成本低。
36.热交换室提高了制气结构低温区域的温度，提升了热量利用率。
37.内管312内设置有第一测温装置323，第三反应室317内设置有第二测温装置324；内管312和外管311的一端部通过密封结构325密封连接，第一测温装置323和第二测温装置324均通过卡接套头326固定于密封结构325上。第一测温装置323和第二测温装置324可以测试内管312和外管311内的实时温度。
38.第二加热体314通过固定架5设置于内管312和外管311之间，固定架5包括立柱51和依次穿设于立柱51上的加热体支撑板52、加热体固定板53和加热体支架固定板54，加热体固定板53上设置有可供第二加热体314穿过的第一孔洞55，加热体支架固定板54上设置有可供第二加热体314穿过的第二孔洞56。
39.即，加热体支撑板52支撑第二加热体314底部，加热体固定板53支撑第二加热体314横线位置，加热体支架固定板54支撑固定架，立柱51串联三板形成整体支架，其中，立柱51的一端穿设并固定在加热体支撑板52，另一端穿设并固定在加热体支架固定板54上，加热体固定板53则穿设并固定在立柱51的两端之间。优选的，加热体支撑板52、加热体固定板53和加热体支架固定板54平行设置。
40.加热体支撑板52、加热体固定板53和加热体支架固定板54均呈半圆形条状结构。使用时，两个固定结构相对设置，即形成了一个环形固定结构。实际使用时，将第二加热体314依次穿入第二孔洞56和第一孔洞55后抵接在加热体支撑板52上，形成固定，然后将装有第二加热体314的两个固定架5相对地放置在内管312和外管311界定的空间内即可。半圆结构做环形加热体的固定结构，使用环境为环形管道内部；弧形尤其是半圆形设计的优势是加工精度不需要太高，从而大大减少生产成本；而且此结构安装简易，可避开环形内外壁的同心度要求，互换性强，保障批量安装的质量。
41.加热体支架固定板54的外侧边沿设置有凸起结构57，便于将加热体支架固定板54与外管311的接触，使得外管边311缘对加热体支架固定板54起到支承作用。立柱51设置有若干根。本实施例中，立柱51设置为四根，其中，整体固定架的两端部各一根，中间部位两根。
42.加热体支撑板52、加热体固定板53和加热体支架固定板54均与立柱51焊接连接，操作简单容易实现。
43.第一孔洞55设置为若干个且在加热体固定板52上均匀布置。第二孔洞56设置为若干个且在加热体支架固定板53上均匀布置。而且第一孔洞55和第二孔洞56一一对应设置，形状、大小也基本一致，以供第二加热体314顺利通过。孔洞的数量可以根据第二加热体314的数量设置。
44.气体缓冲系统4上设置有泄压装置41。气体缓冲系统采用常规的缓冲系统即可，其是以不锈钢板材加工而成，对高温气体起到降温、缓冲、净化、稳压的作用。
45.制氢机还包括控制系统5。控制系统5包括控制箱51、显示屏52和急停按钮53，控制箱51与显示屏52和急停按钮53连接，控制系统5还与储液系统1、输送系统2、重整反应器系统3和气体缓冲系统4连接。控制箱51检测、调控处理整机各个系统的协同工作；显示屏52通过屏幕操作对制氢时甲醇进液量进行调控，以及对其它系统参数进行查看并及时做出调整。第一测温装置323和第二测温装置324检测到的温度可以实时反馈给控制系统5，控制系统5能根据需要控制第一加热体313和第二加热体314的加热温度，从而控制内管311和外管312内的温度。控制系统5与齿轮泵25连接，以控制甲醇的进液量，控制系统可以根据需要进行调整。
46.液位报警器12、泄压装置41和急停按钮53共同构成物理防爆安全系统，以确保设备使用的安全性。
47.总之，本发明简化了甲醇水蒸气重整制氢系统，将气化系统和重整系统进行了一
体化设计，缩减了设备体积，提高了系统热量利用率，合理的布局设计以及加工工艺保证了催化反应条件，提高了制氢速率，并节约了成本。
48.本发明通过化学方式对甲醇进行重整制氢后，将重整气中的氢气同空气中的氧气进行催化燃烧，燃烧后的高温气体经一级冷凝系统、二级冷凝系统和缓冲罐后排入仓房，进入仓房的气体包含氮气、微量二氧化碳、微量氢气和少量水蒸气的混合气体，由于该混合气体中基本不含氧气，因此能够大大延长对粮食和水果的保鲜时间，而且氢气本身具有进入细胞进行锁水和抗氧化的效果，可以保重，氢气还可以减少粮食、蔬菜和水果的新陈代谢，进一步延长对粮食和水果的保鲜时间。
49.根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。