單系統風冷冰箱防串味技術研究

闞苗 張啟花 任猛

合肥美菱股份有限公司 安徽合肥 230001

1 引言

冰箱是日常生活中應用最普遍的家用電器，也是生鮮食品從產地走上餐桌中的重要一環。因此，人們對冰箱的保鮮功能越來越重視。冰箱對食物的保鮮效果是其低溫和冷凍環境使細菌的繁殖與侵害作用得以抑制和延緩的外在體現。隨著貯存時間的延長，食品中的蛋白質、糖類、脂肪等物質在細菌的作用下被分解，轉化成醇、醛、酮、有機酸等低分子物質，產生不良氣味。冰箱內的異味氣體不僅會引起人們感官上的不快，惡化食物的原味，而且還會在冰箱開啟時污染室內的空氣。

單系統風冷冰箱，由于其制冷特點，冷藏室與冷凍室只有一個循環系統，通過風扇的作用，氣流會在冷藏室與冷凍室之間循環流動，這就有可能導致冷凍室與冷藏室串味問題的發生。目前，冰箱廠家在應對串味問題時，多是在冷藏室中安裝除味裝置或模塊，力求去除冷藏室中的異味。白連社等[1]將納米二氧化鈦光催化技術應用于冰箱除異味除菌保鮮裝置中，研究該裝置的除異味除菌效果，經檢測，風冷冰箱中除異味裝置對異味的去除率在94%以上，對冰箱內大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的去除率在82%以上。錢梅雙等[2]研究了在冰箱冷藏室中安裝等離子體發生器能夠有效去除異味，對甲硫醇的去除率為91.2%。

盡管在冷藏室中安裝除異味模塊能有效去除異味，但仍無法避免冷藏室中的異味串至冷凍室，或者冷凍室中的異味串至冷藏室。并且僅靠冰箱制冷循環的過程，很難將冰箱中的異味清除干凈。本文研究了單系統風冷冰箱防串味模塊，安裝方式及測試方法，建立了單系統風冷冰箱防串味技術體系。

2 防串味模塊的建立及安裝方式

2.1 防串味模塊的建立

通過研究發現，氧化分解催化的方式較其他方式有著整潔、方便、易存放、使用壽命長等優點，因此本文采用稀貴金屬作為催化劑，氧化分解異味氣體。貴金屬元素均具有一定的催化、抗菌作用，經研究發現，鉑金具有優異的穩定性、抗氧化力、耐高溫和催化效應。將鉑金加工為粒徑大小為1～3nm的納米狀態，鉑金就會具有近似原子的性質，因此大大提高了鉑金固有的性能。將納米鉑金催化劑附著在高表面積和多孔隙的蜂窩陶瓷紙上，增加金屬原子暴露于表面的機會，提高催化效能。同時，為了避免陶瓷紙因吸水而影響吸附、催化性能，故將陶瓷紙載體進行了疏水處理，使其不親水。

圖1 防串味模塊細節圖

從圖1中可以看出，采用高表面積及多孔隙的蜂窩陶瓷紙作為載體，因納米鉑金的粒子非常微小，極易進入到多孔質的蜂窩陶瓷紙內部，其負載量被最大限度地提高。經過處理的蜂窩陶瓷紙即使在水洗、高濕度環境下使用，均不會使催化劑脫落而影響其性能。納米鉑金粒子作為催化劑，其異味去除機理如圖2所示。

4 實測性能對比

甲硫醇：2CH3SH+1/2 O2→CH3-S-S-CH3（低臭）+H2O

硫化氫：H2S+3/2 O2→S or SO2（無臭或低臭）+H2O

氨：2NH3+7/2 O2→2NO2+3H2O

硫類、氨類的臭味成分在觸媒表面上進行氧化分解反應。臭味成分通過載體時被吸附，并與載體上的催化劑接觸。四周空氣中的氧氣參與發生氧化還原反應進而生成無臭或低臭物質，并被釋放到空氣中。同時，催化劑保持原有狀態重新進入下一輪氧化還原反應中。

2.2 安裝方式

設計模塊的目的是為了防止冷藏室與冷凍室之間異味的流通，因此考慮在各個間室的氣流入口處對異味進行阻隔和降解。在冰箱進風口處安裝防串味模塊，能夠阻止冷凍室中的異味流通至冷藏室，在冰箱回風口處安裝防串味模塊，能夠阻止冷藏室中的異味流通至冷凍室。安裝示意圖如圖3、圖4所示。

3 測試方法

根據模塊設計的初衷，通過測試乙硫醇的擴散率來評價其防串味效果。為了使測試方法具有通用性，采用密封試驗箱進行測試。密封試驗箱容積為100L，材質為亞克力，內含加熱片、循環風扇、閥門等零部件。測試過程如下：

（1）取A、B試驗箱，A、B之間有管道連接，管道中設置有防串味模塊。其中于B試驗箱中加注5μL的乙硫醇溶液于加熱片上，開啟加熱片，待其完全揮發后，關閉加熱片；

（2）5min后，用乙硫醇檢測管檢測試驗箱B內的初始濃度C0；

（3）開啟試驗箱A、B及管道中的循環風機，10min后用乙硫醇檢測管檢測試驗箱A內的殘余濃度C1；

（4）計算出試驗箱A中乙硫醇擴散率η1；

（5）同時于試驗箱B進樣孔中重新加注5μL的乙硫醇溶液于加熱片上并開啟加熱片，待其完全揮發后，關閉加熱片；

（6）重復步驟（2）和步驟（3），計算出試驗箱A中乙硫醇擴散率η2；

圖2 防串味模塊化學反應示意圖

圖3 冷藏進風口處模塊安裝示意圖

圖4 冷藏回風口處模塊安裝示意圖

圖5 性能測試示意圖

圖6 乙硫醇擴散率變化曲線圖

（7）重復以上步驟,整個過程持續120min，得出試驗箱B中乙硫醇擴散率η3、η4、……ηn；

（8）根據計算出的乙硫醇擴散率繪制出曲線。

4 結果分析

測試結果如圖6所示。從圖6中可以看出，每加注一次乙硫醇，10min后乙硫醇擴散率只有3%～5%，而120min后最終擴散率為1.6%。說明模塊對乙硫醇有很好的去除作用。若將測試時間相對延長，則乙硫醇擴散率遠＜1%，因此模塊的防串味率＞99%。由此可見，模塊的性能非常好，能夠快速防止及去除異味，達到防串味的效果。

5 結論

本文針對單系統風冷冰箱易串味的問題，設計了一款適合此類冰箱的防串味模塊。詳細介紹了此防串味模塊的設計原理，安裝方式及測試。研究結果表明，在冷藏進風口處與回風口處各安裝防串味模塊，對間室的防串味率能達到99%以上，達到了防串味效果，增強了用戶的體驗感。

[1] 白連社, 魏邦福, 李猛等. 冰箱除異味除菌保鮮技術研究[J]. 電器, 2012,（1）：108-111.

[2] 錢梅雙, 方茂長, 辛海亞等. 等離子體技術在冰箱保鮮中的應用研究[C]. 2016年中國家用電器技術大會, 2016.