单系统风冷冰箱防串味技术研究

阚苗 张启花 任猛

合肥美菱股份有限公司 安徽合肥 230001

1 引言

冰箱是日常生活中应用最普遍的家用电器，也是生鲜食品从产地走上餐桌中的重要一环。因此，人们对冰箱的保鲜功能越来越重视。冰箱对食物的保鲜效果是其低温和冷冻环境使细菌的繁殖与侵害作用得以抑制和延缓的外在体现。随着贮存时间的延长，食品中的蛋白质、糖类、脂肪等物质在细菌的作用下被分解，转化成醇、醛、酮、有机酸等低分子物质，产生不良气味。冰箱内的异味气体不仅会引起人们感官上的不快，恶化食物的原味，而且还会在冰箱开启时污染室内的空气。

单系统风冷冰箱，由于其制冷特点，冷藏室与冷冻室只有一个循环系统，通过风扇的作用，气流会在冷藏室与冷冻室之间循环流动，这就有可能导致冷冻室与冷藏室串味问题的发生。目前，冰箱厂家在应对串味问题时，多是在冷藏室中安装除味装置或模块，力求去除冷藏室中的异味。白连社等[1]将纳米二氧化钛光催化技术应用于冰箱除异味除菌保鲜装置中，研究该装置的除异味除菌效果，经检测，风冷冰箱中除异味装置对异味的去除率在94%以上，对冰箱内大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的去除率在82%以上。钱梅双等[2]研究了在冰箱冷藏室中安装等离子体发生器能够有效去除异味，对甲硫醇的去除率为91.2%。

尽管在冷藏室中安装除异味模块能有效去除异味，但仍无法避免冷藏室中的异味串至冷冻室，或者冷冻室中的异味串至冷藏室。并且仅靠冰箱制冷循环的过程，很难将冰箱中的异味清除干净。本文研究了单系统风冷冰箱防串味模块，安装方式及测试方法，建立了单系统风冷冰箱防串味技术体系。

2 防串味模块的建立及安装方式

2.1 防串味模块的建立

通过研究发现，氧化分解催化的方式较其他方式有着整洁、方便、易存放、使用寿命长等优点，因此本文采用稀贵金属作为催化剂，氧化分解异味气体。贵金属元素均具有一定的催化、抗菌作用，经研究发现，铂金具有优异的稳定性、抗氧化力、耐高温和催化效应。将铂金加工为粒径大小为1～3nm的纳米状态，铂金就会具有近似原子的性质，因此大大提高了铂金固有的性能。将纳米铂金催化剂附着在高表面积和多孔隙的蜂窝陶瓷纸上，增加金属原子暴露于表面的机会，提高催化效能。同时，为了避免陶瓷纸因吸水而影响吸附、催化性能，故将陶瓷纸载体进行了疏水处理，使其不亲水。

图1 防串味模块细节图

从图1中可以看出，采用高表面积及多孔隙的蜂窝陶瓷纸作为载体，因纳米铂金的粒子非常微小，极易进入到多孔质的蜂窝陶瓷纸内部，其负载量被最大限度地提高。经过处理的蜂窝陶瓷纸即使在水洗、高湿度环境下使用，均不会使催化剂脱落而影响其性能。纳米铂金粒子作为催化剂，其异味去除机理如图2所示。

4 实测性能对比

甲硫醇：2CH3SH+1/2 O2→CH3-S-S-CH3（低臭）+H2O

硫化氢：H2S+3/2 O2→S or SO2（无臭或低臭）+H2O

氨：2NH3+7/2 O2→2NO2+3H2O

硫类、氨类的臭味成分在触媒表面上进行氧化分解反应。臭味成分通过载体时被吸附，并与载体上的催化剂接触。四周空气中的氧气参与发生氧化还原反应进而生成无臭或低臭物质，并被释放到空气中。同时，催化剂保持原有状态重新进入下一轮氧化还原反应中。

2.2 安装方式

设计模块的目的是为了防止冷藏室与冷冻室之间异味的流通，因此考虑在各个间室的气流入口处对异味进行阻隔和降解。在冰箱进风口处安装防串味模块，能够阻止冷冻室中的异味流通至冷藏室，在冰箱回风口处安装防串味模块，能够阻止冷藏室中的异味流通至冷冻室。安装示意图如图3、图4所示。

3 测试方法

根据模块设计的初衷，通过测试乙硫醇的扩散率来评价其防串味效果。为了使测试方法具有通用性，采用密封试验箱进行测试。密封试验箱容积为100L，材质为亚克力，内含加热片、循环风扇、阀门等零部件。测试过程如下：

（1）取A、B试验箱，A、B之间有管道连接，管道中设置有防串味模块。其中于B试验箱中加注5μL的乙硫醇溶液于加热片上，开启加热片，待其完全挥发后，关闭加热片；

（2）5min后，用乙硫醇检测管检测试验箱B内的初始浓度C0；

（3）开启试验箱A、B及管道中的循环风机，10min后用乙硫醇检测管检测试验箱A内的残余浓度C1；

（4）计算出试验箱A中乙硫醇扩散率η1；

（5）同时于试验箱B进样孔中重新加注5μL的乙硫醇溶液于加热片上并开启加热片，待其完全挥发后，关闭加热片；

（6）重复步骤（2）和步骤（3），计算出试验箱A中乙硫醇扩散率η2；

图2 防串味模块化学反应示意图

图3 冷藏进风口处模块安装示意图

图4 冷藏回风口处模块安装示意图

图5 性能测试示意图

图6 乙硫醇扩散率变化曲线图

（7）重复以上步骤,整个过程持续120min，得出试验箱B中乙硫醇扩散率η3、η4、……ηn；

（8）根据计算出的乙硫醇扩散率绘制出曲线。

4 结果分析

测试结果如图6所示。从图6中可以看出，每加注一次乙硫醇，10min后乙硫醇扩散率只有3%～5%，而120min后最终扩散率为1.6%。说明模块对乙硫醇有很好的去除作用。若将测试时间相对延长，则乙硫醇扩散率远＜1%，因此模块的防串味率＞99%。由此可见，模块的性能非常好，能够快速防止及去除异味，达到防串味的效果。

5 结论

本文针对单系统风冷冰箱易串味的问题，设计了一款适合此类冰箱的防串味模块。详细介绍了此防串味模块的设计原理，安装方式及测试。研究结果表明，在冷藏进风口处与回风口处各安装防串味模块，对间室的防串味率能达到99%以上，达到了防串味效果，增强了用户的体验感。

[1] 白连社, 魏邦福, 李猛等. 冰箱除异味除菌保鲜技术研究[J]. 电器, 2012,（1）：108-111.

[2] 钱梅双, 方茂长, 辛海亚等. 等离子体技术在冰箱保鲜中的应用研究[C]. 2016年中国家用电器技术大会, 2016.