16958.食品冷链运输中不同温度段的蓄冷剂研制
[食品制造业] [2017-02-12]
随着人民生活水平的提高和消费习惯的改变,人们对食品质量、损耗、污染、价格和销售期的要求也不断提,食品的产地预冷、冷藏运输的需求不断扩大。因此,食品冷链物流业的发展变得尤为重要。相变材料作为蓄冷技术中的关键,已经被广泛应用于建筑供冷制热、移峰填谷、太阳能等领域。随着冷链物流的发展,蓄冷剂在食品冷链运输中已有初步的应用,但通过对不同温度段的蓄冷剂的分析,发现适用于微冻冷藏(-3~-5℃)、轻度冷冻(-12~-14℃)、快速冷冻(-18~-20℃)三个温度段的蓄冷剂还存在诸如相变温度不合适、相变潜热较低的问题。本研究旨在以该三个温度段为目标开发一系列较高相变潜热,成本低廉的蓄冷剂。通过差示扫描量热法(DSC)法和相关文献确定了氯化钾(KCl)、氯化铵(NH_4Cl)、硝酸钾(KNO_3)、碳酸钠(Na_2CO_3)、甘露醇(C6_H_(14)O_6)、甲酸钠(HCOONa)、乳酸钙(C_6H_(10)CaO_6)、碳酰胺(CO(NH_2)_2)等八种材料水溶液的热物性,以确定不同温度段复合相变蓄冷剂的组成材料。针对三个目标温度段的蓄冷剂进行了研究。-3~-5℃温度段蓄冷剂采用以硝酸钾水溶液为基础,与不同浓度的碳酸钠、甘露醇、乳酸钙进行复配,得到最佳配比为:硝酸钾为3wt%,乳酸钙为1~3wt%,其余为水,其相变潜热为303.0~318.6J/g,Onset温度为-3.88~-4.12℃;-12~-14℃温度段蓄冷剂采用以氯化钾水溶液为基础,与不同浓度的硝酸钾、碳酸钠、甘露醇、乳酸钙进行复配,得到最佳配比为:氯化钾18wt%、碳酸钠1~7wt%,余量为水,相变潜热为289.8~302.8J/g,Onset温度为-12.85~-13.30℃;-18~-20℃温度段蓄冷剂采用以氯化铵水溶液为基础,与不同浓度的硝酸钾、甘露醇、乳酸钙进行复配,得到最佳配比为:氯化铵15wt%,硝酸钾3~7wt%,其余为水,相变潜热为283.9~299.9J/g,Onset温度为-17.73~-17.94℃。当相变材料由多种成份构成时,在反复使用后,存在相分离现象的可能,从而导致热物性降低,影响使用效果;而且当相变材料为液态时,在使用中会在相变过程中由固态转变为液态,此时如果发生包装破碎,容易发生泄漏,污染产品。本文选择羧甲基纤维素钠(CMC)对蓄冷剂进行改进,通过对三个目标温度段的蓄冷剂添加CMC,得到改进后的-3~-5℃温度段蓄冷剂配比为3wt%硝酸钾、1wt%乳酸钙、3wt%CMC、余量为水,相变潜热为308.2J/g,Onset温度为-3.79℃;改进后-12~-14℃温度段蓄冷剂配比为18wt%氯化钾、2wt%碳酸钠、3wt%CMC、余量为水,相变潜热为291.8J/g,Onset温度为-13.01℃;改进后-18~-20℃温度段蓄冷剂配比为15wt%氯化铵、5wt%硝酸钾、3wt%CMC、余量为水。相变潜热为298.6J/g,Onset温度为-18.67℃。
关键词:包装材料;冷链运输;食品;蓄冷剂;微冻冷藏;冷冻