真空冷卻是利用低壓使物體中水的沸點降低，并在沸騰蒸發過程中帶走物體的熱量而迅速降溫，這一技術已在農產品與食品等領域得到日益廣泛的應用。

　　現在人們更加重視冷飲食品的營養價值。由于各人的口味不同，對冷飲食品的制作原料有不同的要求，使冷飲食品在人們日常消費中的地位發生了變化，它已融入了重營養、高品位的層次。對液體食品進行真空冷卻具有降溫速度快、能根據各人的口味即時調制不同的原料與配比、即食即用、清潔衛生、操作方便等優點，因此，具有很廣闊的應用前景。為使真空冷卻能有效地應用于液體食品，最大限度地降低液體食品的無效失水是亟待解決的問題。

　　對液體食品進行真空冷卻具有非常明顯的降溫效果，但會發生液體的劇烈沸騰，導致水分飛濺出盛放液體的容器，造成大量失水，這部分失水對于降溫沒有作用，稱之為無效失水。失水對液體食品的質具有不利的影響。如何降低無效失水成為保持冷卻后食品品質的關鍵。本文提出失水率的判斷依據，并且以水作為試驗對象，研究降低液體真空冷卻過程失水率的方法。

1、試驗裝置及方法

1.1、試驗裝置

　　真空冷卻試驗裝置如圖1 所示。該裝置包括制冷系統、真空系統、電氣控制系統以及結構部分。

　　真空冷卻室為圓筒形，采用不銹鋼材料，內壁拋光，內徑400mm,長度470mm。上部為玻璃蓋板，便于真空冷卻過程的實時觀察，也可拍照或錄像。真空冷卻室下部有凝水器，其作用是將蒸發的水汽凝結下來，只有少部分水氣以及不可凝氣體才由真空泵排出，減少真空泵的負荷。真空冷卻過程結束后，凝結水由放水閥排出。凝水器內的低溫載冷劑由制冷系統提供，通過循環泵使低溫載冷劑循環。

　　電氣控制系統由電腦、可編程邏輯控制器（PLC）以及電氣系統組成，用于檢測真空冷卻室內壓力、試樣質量、各點溫度以及電參量等，系統會自動控制循環泵以及制冷機與真空泵的啟停，實時檢測壓力、溫度等參數，并進行試驗數據保存及處理。

1.真空冷卻室 2.玻璃蓋 3.試樣 4.電子秤 5.凝水器 6.放水閥 7.真空泵 8.壓力變送器 9.信號接口 10.檢測控制系統 11.制冷系統 12.循環泵

圖1 食品真空冷卻試驗裝置

1.2、失水率的判斷依據

　　為了比較真空冷卻過程中無效失水的程度，本文提出相對失水率的概念，定義為，實際失水量與理論失水量的比值，表達式如下：

式中Δmp———實際失水量，kg
　　Δmt———理論失水量，kg
　　m1———試驗前樣品質量，kg
　　ΔT———試驗前后樣品溫差，K
　　c———水冷卻前比熱容，kJ/kg·k
　　γ———水的汽化潛熱，kJ/kg

　　式（1）中的Δmt 是僅考慮樣品本身降溫的理論失水，在真空冷卻過程中，由于器材、空氣等降溫釋放熱量，甚至液體凍結時釋放相變潛熱，理論失水量會更大。而Δmp 是真空冷卻過程中的實際失水量，即包括理論失水與無效失水。

　　從相對失水率vr的定義可知，這是一個與被冷卻樣品的質量與降溫幅度無關的系數，具有可對比性。vr可作為實際失水量與理論失水量接近程度的判斷依據。vr 是大于1的數，降低無效失水，就是要使vr接近于1。

2、實驗與分析

　　試驗以水為樣品，將水加入到圓柱形廣口容器，容器底部直徑為6.5cm、高度為18cm。加水量分別為260g、280g、300g，相應的液面高度約為73mm、81mm、89mm。試驗步驟為：將裝有水的容器放置在真空室內，安裝好熱電偶，蓋上玻璃蓋，開啟制冷系統，當凝水器表面降溫至0℃時開啟真空泵，當水溫降至5℃時結束試驗。將熱電偶固定在容器內測溫，由電腦進行溫度、壓力等數據的采集。通過以下幾種不同方法進行失水率的研究：

(1) 無遮擋物的圓柱形廣口容器

　　無遮擋物的圓柱形廣口容器，如圖2所示。

圖2 圓柱形廣口容器

　　真空泵開啟后，隨著真空室內壓力的降低，有小氣泡從容器底部上升，并逐漸變成大氣泡。氣泡在液面處破裂。當真空室內的壓力低于水溫所對應的飽和蒸氣壓時, 樣品中水分大量汽化，液體開始沸騰，劇烈沸騰時有大量的水滴濺到盛水容器外。這時，在真空冷卻室的玻璃蓋底部也布滿水珠。失水是很嚴重的。

（2）帶孔容器蓋作為遮擋物

　　帶孔容器蓋作為遮擋物，如圖3所示。

圖3帶孔容器蓋作為遮擋物

　　容器蓋上打九個孔，直徑為4mm。劇烈沸騰時有大量的水滴濺起，由于蓋子的阻檔，使大部分水滴回落，同時水汽凝結，蓋子的小孔處會逐漸形成水膜。并有部分水滴通過小孔外溢。使用帶孔容器蓋可較好地降低失水率。