本发明涉及冷链物流产地预冷技术领域，特别是涉及一种风冷水冷双级预冷系统及其工作方法。
背景技术：
实施冷链物流是保证易腐农产品品质完全的重要措施，而冷链物流过程中进行产地预冷处理是最关键的采后处理技术。通过采用预冷处理可以迅速排除农产品的田间热，降低呼吸代谢强度，减轻水分损耗和抑制病原菌侵染，延缓农产品成熟衰老进程，进而保持产品质量。预冷处理的方式主要包括冷风预冷、冷水预冷、真空预冷等。冷风预冷包括普通冷库预冷及强制通风预冷(包括压差预冷)；冷水预冷包括冷水预冷和冰水预冷。目前我国大多数易腐农产品预冷主要采用普通冷库预冷，如苹果、梨、葡萄、柑橘、蔬菜、肉类产品等，普通冷库具有预冷处理量大的优点，但缺点是预冷速度缓慢，一般需要24-48小时才能预冷到预定温度。强制通风预冷(如压差预冷)预冷速度较快，但容易造成产品失水损耗加重，多适用于蔬菜预冷，且需要借助冷库来实现预冷处理过程。冷水预冷速度要优于强制通风预冷，但适用性有限，适用于硬质水果、果菜，如草莓、树莓不太适用。近年来，随着农产品电商物流的发展，对产地预冷的速度要求越来越高，要求最短的时间实现产品的预冷。应对此市场需求，水预冷技术的开发受到广泛关注。一般大型的水预冷处理系统适用于大型的农产品初加工企业，产品流通量大，日处理量需求较大。但目前我国农产品经销还是以中小型的生产规模、散户经营为主，因此需要开发一些小型的产地水预冷装置，可以灵活移动，适用于各种产地环境。在单纯水预冷处理过程中存在节能、水循环利用、产品残留水分脱除等技术问题，解决不好这些技术问题将造成水资源浪费、耗能、产品腐烂加重等问题，因此，需要解决这些负面影响，实现高效节能、经济保质。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种风冷水冷双级预冷系统，解决现有技术冷链物流预冷处理中产生的耗能高、预冷效果差和农产品易腐烂的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种风冷水冷双级预冷系统，包括：水冷区、风冷区、冷风机、预冷水蓄水池、制冷机组、和运输装置，所述水冷区与所述风冷区通过所述运输装置连接，所述冷风机与所述风冷区连通，所述水冷区内设有喷淋装置，所述制冷机组与所述预冷水蓄水池连接，所述预冷水蓄水池与所述喷淋装置连接，所述水冷区设置物料入口；所述风冷区设置物料出口。
其中，还包括循环水蓄水池和集水盘，所述集水盘设于所述水冷区和所述风冷区的底部，并与所述循环水蓄水池连接，所述循环水蓄水池与所述预冷水蓄水池连通。
其中，还包括滤网和净水装置，所述滤网设于所述循环水蓄水池内，并临近所述集水盘的下水口处，所述净水装置设于所述循环水蓄水池与所述预冷水蓄水池之间。
其中，所述喷淋装置包括上水管、喷淋管、分配水管和喷淋头，所述上水管一端与所述预冷水蓄水池连接，另一端与所述分配水管的总端头连接，所述分配水管的分支端头与所述喷淋管连接，所述喷淋管上设有喷淋头。
其中，所述喷淋管为多个，所述喷淋头为多个。
其中，还包括冷却排管，所述冷却排管设于所述预冷水蓄水池内部，所述制冷机组与所述预冷水蓄水池通过所述冷却排管连接。
其中，所述运输装置为辊轴。
本发明还公开一种风冷水冷双级预冷工作方法，包括：
物料通过物料入口进入，并码放在水冷区内；
制冷机组将预冷水蓄水池内的水冷却；
将预冷水蓄水池内的冷却水送至喷淋装置中，对水冷区内的物料喷淋，进行水冷预冷；
物料经水冷预冷后，运输装置将物料运输至风冷区；
对风冷区的物料进行风冷预冷；
物料风冷预冷后，运输装置将物料运输至物料出口。
其中，还包括循环水蓄水池和集水盘，利用集水盘将水冷区和风冷区的喷淋水回收起来，并通入至循环水蓄水池中，最后通入预冷水蓄水池中。
其中，还包括滤网和净水装置，将集水盘收集到的喷淋水通过滤网过滤后通入循环水蓄水池中，经过净水装置，最后通入预冷水蓄水池中。
(三)有益效果
本发明提供的一种风冷水冷双级预冷系统及其工作方法，集成风冷和水冷功能，不仅能进行冷水预冷，还能进行冷风预冷，同时可利用冷风预冷去除由于冷水预冷造成的产品表面水残留，降低腐烂率，保持产品质量；此外，利用水预冷时，产品的预冷终温通常仅能达到5度左右，不会再降低，而继续采用风冷处理，可以降低预冷终温。本发明具有预冷终温低，预冷速度快，农产品不易腐烂，耗能低，可移动，灵活机动，操作方便的优点，适用于果蔬等农产品的产地预冷。
附图说明
图1为本发明一种风冷水冷双级预冷系统的主视图；
图2为本发明一种风冷水冷双级预冷系统的后视图；
图3为本发明一种风冷水冷双级预冷系统的俯视图；
图4为本发明一种风冷水冷双级预冷系统的左视图。
图中，1、水冷区；2、风冷区；3、冷风机；4、预冷水蓄水池；5、制冷机组；6、泵；7、运输装置；8、PLC电控机构；91、上水管；92、喷淋管；93、分配水管；94、喷淋头；10、循环水蓄水池；11、集水盘；12、滤网；13、净水装置；14、冷却排管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图4所示，本发明公开一种风冷水冷双级预冷系统，包括：水冷区1、风冷区2、冷风机3、预冷水蓄水池4、制冷机组5和运输装置7，所述水冷区1与所述风冷区2通过所述运输装置7连接，所述冷风机3与所述风冷区2连通，所述水冷区1内设有喷淋装置，所述制冷机组5与所述预冷水蓄水池4连接，所述预冷水蓄水池4与所述喷淋装置连接，所述水冷区1设置物料入口；所述风冷区2设置物料出口。
具体的，预冷水蓄水池4可以布置在水冷区上方，通过冷却水的自身重力通过喷淋装置对物料进行喷淋，或者在预冷水蓄水池4中设置泵，通过泵6将其中的冷却水泵入至喷淋装置中，再进行喷淋。本发明可采用电控机构进行控制，优选地，可采用PLC电控机构进行整体控制，具体的，PLC电控机构8分别与所述制冷机组5、冷风机3、泵6以及运输装置7通信连接，进行控制。
具体的，水冷区1和风冷区2利用隔离帘分隔开，物料从水冷区开设的双开门进入，码放在水冷区内，通过PLC电控机构8控制进行水冷预冷，进过水冷预冷后，进入风冷区2进行风冷预冷，最后从风冷区2开设的双开门送出。在物料在风冷区2中进行风冷预冷时，下一批物料即可进入水冷区1进行水冷预冷，加快处理效率。
其中，还包括循环水蓄水池10和集水盘11，所述集水盘11设于所述水冷区1和所述风冷区2的底部，并与所述循环水蓄水池10连接，所述循环水蓄水池10与所述预冷水蓄水池4连通。将集水盘11收集到的喷淋水储存在循环水蓄水池10中，并将喷淋水再通入至预冷水蓄水池4中循环使用，实现水的循环利用，节约环保。优选地，还包括滤网12和净水装置13，所述滤网12设于所述循环水蓄水池10内，并临近所述集水盘11的下水口处，所述净水装置13设于所述循环水蓄水池10与所述预冷水蓄水池4之间。将收集到的喷淋水首先通过滤网12进行过滤除去大颗粒杂质，在通入至预冷水蓄水池4之前利用净水装置13进行进一步净化，保证循环水的清洁，可再利用。
其中，所述喷淋装置包括上水管91、喷淋管92、分配水管93和喷淋头94，所述上水管91一端与所述预冷水蓄水池4连接，另一端与所述分配水管93的总端头连接，所述分配水管93的分支端头与所述喷淋管92连接，所述喷淋管92上设有喷淋头94。预冷水蓄水池4中的冷却水利用泵6进行驱动，依次进入上水管91、分配水管93和喷淋管92，冷却水通过喷淋管92上的喷淋头94喷淋在物料上，实现物料的水冷预冷。优选地，所述喷淋管92为多个，所述喷淋头94为多个。具体的，喷淋管92的个数为8个，与其对应的分配水管93的分支端头也为8个，每个喷淋管92上具有4个喷淋头。进一步的，如果利用泵6将冷却水泵入至喷淋装置，则上水管91一端需与泵6连接，另一端与分配水管93的总端头连接。
其中，还包括冷却排管14，所述冷却排管14设于所述预冷水蓄水池4内部，所述制冷机组5与所述预冷水蓄水池4通过所述冷却排管14连接。将制冷机组5的冷量通过冷却排管14传递给预冷水蓄水池4，对冷却水冷却。
其中，所述运输装置7为辊轴。具体的，也可以为其他运输装置，例如传送带等。
本发明还公开一种风冷水冷双级预冷工作方法，其特征在于，包括：
物料通过物料入口进入，并码放在水冷区内；
制冷机组将预冷水蓄水池内的水冷却；
将预冷水蓄水池内的冷却水送至喷淋装置中，对水冷区内的物料喷淋，进行水冷预冷；
物料经水冷预冷后，运输装置将物料运输至风冷区；
对风冷区的物料进行风冷预冷；
物料风冷预冷后，运输装置将物料运输至物料出口。
具体的，冷却水可通过重力运送或者利用泵进行运送，以上控制可采用电控机构进行控制，例如PLC电控机构等。
其中，还包括循环水蓄水池和集水盘，利用集水盘将水冷区和风冷区的喷淋水回收起来，并通入至循环水蓄水池中，最后通入预冷水蓄水池中。
其中，还包括滤网和净水装置，将集水盘收集到的喷淋水通过滤网过滤后通入循环水蓄水池中，经过净水装置，最后通入预冷水蓄水池中。
本发明提供的一种风冷水冷双级预冷系统及其工作方法，集成风冷和水冷功能，不仅能进行冷水预冷，还能进行冷风预冷，同时可利用冷风预冷去除由于冷水预冷造成的产品表面水残留，降低腐烂率，保持产品质量；此外，利用水预冷时，产品的预冷终温通常仅能达到5度左右，不会再降低，而继续采用风冷处理，可以降低预冷终温。本发明具有预冷终温低，预冷速度快，农产品不易腐烂，耗能低，可移动，灵活机动，操作方便的优点，适用于果蔬等农产品的产地预冷；冷却水循环利用，节约环保。
实施例1：
利用本发明的风冷水冷双级预冷系统及其工作方法对樱桃进行预冷处理。
1.材料：
樱桃，品种为红灯，市售，8成熟，果实温度30℃。
2.处理方法：
先将樱桃果实装于的多孔塑料托盘中，装填厚度约5cm。预冷操作步骤如下：
步骤1：先打开预冷水蓄水池的注水口，注入自来水至预冷水蓄水池2/3部位，加入用于消毒剂。
步骤2：开启系统总电源，通过PLC电控机构控制面板打开制冷系统界面，设定水温为0℃，然后开启制冷开关，利用制冷机组开始对预冷水蓄水池水进行预冷。
步骤3：待预冷水蓄水池水温降至0-1℃范围时，将预先装入多孔塑料托盘的樱桃(装填厚度约5cm)，码放于水冷区。托盘左右及顶部与喷淋头保持约20-30cm的距离。将温度传感器探头插入不同部位果实中。最后关闭预冷区门。
步骤4：通过PLC电控机构控制面板打开喷淋装置界面，开启喷淋开关，利用泵将冷却水泵入喷淋装置，进行水预冷处理。
步骤5：通过PLC电控机构控制面板打开温度显示界面，可观察到不同部位温度传感器的温度显示，待温度下降至10℃时，通过PLC电控机构控制面板打开风冷系统，开启冷风机风冷开关，并设定为0℃，将风冷区提前预冷至目标温度。
步骤6：通过PLC电控机构控制面板打开温度显示界面，待温度下降至5℃时，关闭喷淋开关，并打开水冷和风冷之间的隔离帘，通过PLC电控机构控制面板的传输按钮，利用运输装置，将装满果实的托盘传送进入风冷区，待果实表面无明显明水残留时，关闭风冷系统，取出果实，进行后续包装处理。
步骤7：下一批次果，可在当前批次果进入风冷区时，送入水预冷区进行下一循环预冷。
步骤8：待全部预冷工作完成时，关闭水冷和风冷系统，关闭总电源，将预冷水蓄水池中水排出，并清洗循环水蓄水池、预冷水蓄水池和集水盘。
3.预冷结果：
采用本装置预冷时，可在55min内将樱桃果实温度由30℃下降到5℃，极大地提高了预冷效率。
实施例2：
利用本发明的风冷水冷双级预冷系统及其工作方法进行番茄预冷处理：
1.材料：
番茄，品种为仙客，市售，8成熟，果实温度36℃。
2.处理方法：
先将番茄果实装于的塑料筐中，每筐约20kg。预冷操作步骤如下：
步骤1：先打开预冷水蓄水池的注水口，注入自来水至预冷水蓄水池2/3部位，加入用于消毒剂。
步骤2：开启系统总电源，通过PLC电控机构控制面板打开制冷系统界面，设定水温为0℃，然后开启制冷开关，利用制冷机组开始对预冷水蓄水池水进行预冷。
步骤3：待预冷水蓄水池水温降至0-1℃范围时，将装有番茄的塑料筐码放于水冷区。码垛左右及顶部与喷淋头保持约20-30cm的距离。将温度传感器探头插入不同部位果实中。最后关闭预冷区门。
步骤4：通过PLC电控机构控制面板打开喷淋装置界面，开启喷淋开关，利用泵将冷却水泵入喷淋装置，进行水预冷处理。
步骤5：通过PLC电控机构控制面板打开温度显示界面，可观察到不同部位温度传感器的温度显示，待温度下降至15℃时，通过PLC电控机构控制面板打开风冷系统，开启冷风机风冷开关，并设定为0℃，将风冷区提前预冷至目标温度。
步骤6：通过PLC电控机构控制面板打开温度显示界面，待温度下降至10℃时，关闭喷淋开关，并打开水冷和风冷之间的隔离帘，通过PLC电控机构控制面板的传输按钮，利用运输装置，将装满番茄果实的塑料筐传送进入风冷区，待果实表面无明显明水残留时，关闭风冷系统，取出果实，进行后续包装处理。
步骤7：下一批次果，可在当前批次果进入风冷区时，送入水预冷区进行下一循环预冷。
步骤8：待全部预冷工作完成时，关闭水冷和风冷系统，关闭总电源，将预冷水蓄水池中水排出，并清洗循环水蓄水池、预冷水蓄水池和集水盘。
3.预冷结果：
采用本装置预冷时，可在55min内将番茄果实温度由36℃下降到10℃，极大地提高了预冷效率。
实施例3：
利用本发明的预冷装置进行西瓜预冷处理：
1.材料
西瓜，品种为麒麟，市售，8成熟，果实温度35℃。
2.处理方法
先将西瓜果实装于的塑料筐中，每筐约20kg。预冷操作步骤如下：
步骤1：先打开预冷水蓄水池的注水口，注入自来水至预冷水蓄水池2/3部位，加入用于消毒剂。
步骤2：开启系统总电源，通过PLC电控机构控制面板打开制冷系统界面，设定水温为0℃，然后开启制冷开关，利用制冷机组开始对蓄水池水进行预冷。
步骤3：待预冷水蓄水池水温降至0-1℃范围时，将装有西瓜的塑料筐码放于水冷区。码垛左右及顶部与喷淋头保持约20-30cm的距离。将温度传感器探头插入不同部位果实中。最后关闭预冷区门。
步骤4：通过PLC电控机构控制面板打开喷淋装置界面，开启喷淋开关，利用泵将冷却水泵入喷淋装置，进行水预冷处理。
步骤5：通过PLC电控机构控制面板打开温度显示界面，可观察到不同部位温度传感器的温度显示，待温度下降至20℃时，通过PLC电控机构控制面板打开风冷系统，开启冷风机风冷开关，并设定为0℃，将风冷区提前预冷至目标温度。
步骤6：通过PLC电控机构控制面板打开温度显示界面，待温度下降至15℃时，关闭喷淋开关，并打开水冷和风冷之间的隔离帘，通过PLC电控机构控制面板的传输按钮，利用运输装置，将装满西瓜果实的塑料筐传送进入风冷区，待果实表面无明显明水残留时，关闭风冷系统，取出果实，进行后续包装处理。
步骤7：下一批次果，可在当前批次果进入风冷区时，送入水预冷区进行下一循环预冷。
步骤8：待全部预冷工作完成时，关闭水冷和风冷系统，关闭总电源，将预冷水蓄水池中水排出，并清洗循环水蓄水池、预冷水蓄水池和集水盘。
3.预冷结果
采用本装置预冷时，可在260min内将西瓜果实温度由35℃下降到15℃，极大地提高了预冷效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。