冰箱 从藏冰、制冰到无冰

艾栗斯

2018年06月27日07:43  来源:北京日报
 
原标题:冰箱 从藏冰、制冰到无冰

数千年来,人们一直在和时间争夺食物——如果不及时吃完,温度会加快食物中细菌的繁殖速度,加速食物的腐败。而较低的温度(易腐食品储存的最佳温度范围是3℃至5℃)则可以让新鲜食材能挨过长途运输和长期存储,被慢慢品尝。

冰箱这种常见于厨房中的家用电器,如今既可以冷冻又可以保鲜,为美味延长食用期,也方便人们一次采购、分期消耗,降低生活成本,当之无愧是改善生活品质的利器。然而,这种看似现代的食物储存技术,其得名却源自几千年前的原始形态。冰箱的名字里虽然有个“冰”字,但在历史上的几次转身却是从藏冰、制冰到无冰的飞跃。

1.藏冰

世界上最早的“冰鉴”诞生在我国先秦时期

最早的“冰箱”真正纯天然。山腰上融化的雪水可以便捷地保鲜牛奶,冬季窗外的寒冷空气也可以使冻肉保存更长时间。自然界低温条件自带的“天然冰箱”功能在今天仍可以方便利用。高纬度地区的人类在冰箱发明之前,一年中大部分时间使用临近湖边的冰屋来冷藏或冷却食物,但是对于一些冬寒夏热地区的人们来说,“藏冰”是一项少数人的福利。

早期冰箱的运行全凭冰来发挥功效,而冰在古时是一种奢侈品,所谓“长安冰雪,至夏日价等金壁”。冰价昂贵,贵在人工“采冰”和“藏冰”的颇费周折。正如《诗经·豳风·七月》记载:“二之日凿冰冲冲,三之日纳与凌阴。”在一年中最冷的时节“二之日”的天寒地冻里凿冰,然后尽快藏冰于名为“凌阴”的冰窖中,以上工作有专人负责——周朝时就设立了专门的“冰政”司执掌。直到今天,西安城西南角还有一个“冰窖巷”,曾是明清时期被贵族们用来藏冰的地方。如此得来的藏冰自然是珍贵之物,每到三伏天,宫廷会给士大夫们举行颁冰仪式。“颁冰也者,分冰以大夫也。”冰既是物质福利,更是对身份地位的加持。

对于“冬藏夏用”的冰,我国古人有两大用途,一是用作降温消暑,二是制作冷饮冷食。前者通常以大块冰,雕成冰山状屏风,随着背后侍女的屏扇,凉风阵阵吹拂过重要宴席。后者主要用作酿酒的冰镇,原浆酒在夏季高温催化下容易发酵变酸,要想保持口感与品质,必须得冰镇。《诗经》中就有奴隶们冬日凿冰储藏,供贵族们夏季饮用的记载。可以说,“冰镇饮料”的需求推动了最早的“冰箱”诞生。

虽然“电冰箱”是舶来品,但世界上发现的最早冰箱——“冰鉴”诞生在我国先秦时期,古籍《周礼》中就有“祭祀共冰鉴”的记载。所谓的“鉴”是一个方形盒子,盒内装上珍贵的冰块,将食物或酒杯放于冰块中间,借助冰块的寒气对食物防腐保鲜。更复杂一些的“冰鉴”内里还会分层:1978年湖北省随县曾侯乙楚墓出土的“铜冰鉴”就是一件双层器,厚实的青铜外壁能够隔热保温,铜壁的方鉴内套有一方壶,方盒和壶壁之间留有空隙用来装冰,壶内则可以装酒。炎炎夏季,倒入壶内的酒在冰块的作用下不久就冰凉爽口,放入壶中的菜肴美味也是如此。

采用这种原理运行的冰箱一直被上层贵族们使用,清代晚期的大户人家常常可见用红木、花梨、柏木等名贵木料制成的木胎冰箱,其中以故宫博物院现藏的清代乾隆掐丝珐琅冰箱最为有名。掐丝珐琅冰箱四角包镶掐丝珐琅并饰以兽面纹,底部阳刻楷书“大清乾隆御制”六字,冰箱通高76厘米,从上而下分为箱底和箱座两部分,从里到外分别是珐琅装饰、木胎和铅里。使用时在隔层填冰达到冰镇效果,向里通过铅层隔热保温,向外通过盖面刻制的钱纹孔散发冷气以降温。冰箱底部一角有一个小圆孔,用作冰化时候的泄水。

总的来说,早期的冰箱虽然外形装饰华美精致,但制冷的运行原理其实很简单,即依靠冰传递的低温降温保鲜,但因为制冷原件——冰的稀有昂贵,导致冰箱只能出现在宫廷贵族而非普通百姓家。

2.制冰

19世纪50年代机械制冰机出现

西方的情况和我国一样,最早的制冷也是依靠采集、保存自然的冰块。然而随着城市的发展,许多天然冰源因工业污染或下水道径流受到侵蚀而产量锐减,人工制冰的需求迫在眉睫。

在我国,人工制冰技术可以追溯到唐朝末年。生产火药的工匠们在开采硝石时发现,硝石溶于水时会吸收大量的热,从而使水迅速降温直至结冰,这就叫降温结晶法或蒸发结晶法,于是一些能工巧匠便开始利用硝石制作人工冰块。

在西方,人工制冷始于18世纪50年代,发展于19世纪初。最早跨出这一步的是苏格兰教授威廉·卡伦。1755年,他在自家的小工作室里尝试着使用泵在乙醚容器上形成部分真空然后煮沸,吸收周围空气中的热量来制冷。这种通过蒸发结晶法运转的小型制冷机创造出了少量冰块,虽然在当时没有得到实际应用,但也拉开了人工制冷的历史一角。

五十年后的1805年,美国发明家奥利弗·埃文斯在卡伦的基础上继续研究如何在真空环境下通过乙醚生产冰块,这次他提出了一种封闭的蒸气压缩制冷循环系统设想。又过了五十年,澳大利亚人詹姆斯·哈里森将蒸气压缩制冷循环从设想变为现实。1851年,在维多利亚州季隆的巴尔文河畔,第一台机械制冰机正式诞生;在此基础上经过反复改进,1854年,哈里森的第一台商用制冰机也正式推出。干净卫生的冰块再也不用受到季节和水源的限制,能够全年被安全稳定地生产,哈里森的人工制冰产品迅速取代了从湖泊手工收获的冰块,成为大型食品加工房、家用冰箱冰块的提供商。1856年,他将使用乙醚、酒精或氨气的蒸气压缩系统人工制冰技术申请了专利。到了1861年,除了自己正在运行的十几个系统以外,哈里森还将商业蒸气压缩制冷介绍给啤酒和肉类包装行业,并且大获成功。

在1907年对纽约市居民开支的一项调查中显示,纽约市81%的受访家庭拥有非机械式“冰箱”(又被称冷藏柜,即icebox),这是在安全动力制冷设备被开发出来以前,20世纪早期常见的厨房用具。和我国清代的冰箱一样,彼时美国家庭的冰箱通常由木头制成,虽比不上“冰鉴”或“掐丝珐琅冰箱”的奢华考究,但也不失为一件漂亮的家具。

这种家用冰箱含有内衬锡或锌的夹层,夹层中填有软木、木屑、稻草或海草等隔热填充材料。制冷核心是放在柜子顶部托盘或隔间的一大块冰,冰块传输出来的冷气在下部的储存室周围循环。预算充足一点的冰箱结构中,安装的龙头可以排出容器内融化的冰水;在便宜一点的型号里,则有一块滴油盘放在箱子下方接水,每天都要按时清空。为了维持这样的“冰箱”运转,用户必须不时对融化的冰块进行补充,这些冰块通常从冰贩或冰商手中购买获得。

美国冰箱的家庭普及开端可以追溯到“冰冻收获”(ice harvesting)的日子。大约在19世纪中叶到20世纪30年代,冬季低温使得北方积雪地或冰冻湖区集中地里的冰产量丰富,这些人工采集来的冰块被切割、储藏在临近湖边的冰屋里,随后运往城市的食品加工企业和千千万万拥有冰箱的家庭。

得益于人工制冰的突飞猛进,以美国为代表的西方国家里,城市居民的冰箱占有率也进入了一个新的高峰期。

但短短几十年之后,一个更强烈的转折点出现在“冰箱”的前方。这次的变化里,冰箱的制冷脱离了几千年来的“冰”,为它带来更广阔的发展前景。

3.无冰

从蒸汽动力冰箱到真正的电冰箱

19世纪前,关于冷藏技术一直有一个误区,即希望延长冰的融化期来延长冷藏时间——但事实上,正是冰的融化吸收了热量才起到制冷的作用。1822年,英国物理学家法拉第发现:氧化碳、氨、氯等气体在加压的情况下会液化,压力降低时又会从液体变成气体。在从液体变成气体的过程中,这些物质会大量吸收热量,带动周围温度骤降——以热制冷,法拉第的这一发现使得发明家们看到了冰箱“无冰”的可能性,一台有效率的冰箱应该能够自带压缩机人工制冷,同时达到隔热和循环的精确平衡。现代意义上的冰箱于是诞生。

推出了第一台商业制冰机的澳大利亚人詹姆斯·哈里森对现代冰箱亦有贡献。经过研制,哈里森也推出了使用醚和冰箱压力泵的冷冻机,并把它应用在澳大利亚的一家酿酒厂里,供酿酒时制冷降温。德国化学家兼工程师卡尔·冯·林德在1873年发明了以氨为制冷剂的冷冻机,这台冷冻机的动力来自于一台小型蒸汽机,通过蒸汽动力驱动压缩系统,使氨受到反复的压缩和蒸发从而产生制冷作用。德国威斯巴登市的塞杜马尔酿酒厂是林德此项发明的受益者,该厂率先尝试了世界上第一台工业用的冰箱。冰箱的运行状况良好,林德于是将工业用冰箱加以改进,使其外观更小巧,目标是制造出世界上第一台人工制冷的家用冰箱。1879年,他成功了。林德的蒸汽动力冰箱很快投入生产,到1891年时已在德国和美国售出了共计12000台。

然而人们还来不及为蒸汽制冷的冰箱发明进行欢庆,短短三十年后,新的技术革新又降临在冰箱身上。这一次,冰箱开始真正成为我们今天厨房的家电形态,从“冰箱”变成了“电冰箱”。而给世界带来这个重大改变、影响到十几亿人生活的发明最初竟然是两个学生的作业。1922年,瑞典斯德哥尔摩皇家理工学院的学生布莱顿和孟德斯为了完成学校作业合作,设想是制作一台简单利用吸收过程,用热量制冷的制冷机,启动这个过程的热源采用电、汽油或者煤油来供应。他们的作业成功了,世界上第一台电冰箱也随之诞生。采用电动机带动压缩机工作的机器市场广阔,布莱顿和孟德斯于是成立了自己的制冷公司,新创立的公司却举步维艰,急需资金来开拓市场。在这一时刻,美国伊莱克斯公司的创始人温尔格林独具慧眼,及时买入他们的专利将其商业化,并于1925年生产出第一批家用电冰箱,获得了全球性的成功。

最初的电冰箱电动压缩机和冷藏箱互相分离,冷藏箱通常栖身于家庭的地窖或贮藏室内,通过管道与电动压缩机连接。随后自备式冰箱被推广,压缩机被安置在柜子底部,和冷藏箱在冰箱内合二为一。

在冰箱的制冷剂方面,探索的脚步也从未停止。20世纪30年代以前,冰箱所使用的制冷剂大多为醚、氨、硫酸等,这些物质要么易燃,要么腐蚀、刺激性强,有时还容易泄漏污染。人们在探寻比较安全的制冷剂过程中找到了氟里昂,一开始氟里昂被认为是无毒、无腐蚀、不可燃的氟化合物,因此很快成为各种制冷剂更安全的替代品,主角的位置一站就是五十多年。可以说,氟里昂对于全球冰箱的进一步普及功不可没。但随后人们又发现,氟里昂对地球大气的臭氧层有破坏作用,于是人们又开始寻找新的、更好的制冷剂。

今天,冰箱已进入智能化时代。除了保鲜冷冻的主要功能,现代电冰箱还有释放电离子进行自动除菌、配备高清显示屏进行人机互动、手机APP远程连接查看操作冰箱等更多功能,在科技的力量下,冰箱已成为优质、舒适家居体验密不可分的一分子。

跨界发明

报业老板发明冰箱

第一台机械制冰机是由澳大利亚人詹姆斯·哈里森于1851年发明的,但哈里森本人却不是冷冻行业人士,这一场发明用“跨界”来形容也不为过。作为澳大利亚《基朗广告报》的老板,哈里森在很多细节上亲力亲为,在一次用醚清洗铅字时,他发现如果把醚涂在金属上,会产生强烈的冷却作用。通过进一步的深入追问,哈里森发现醚是一种沸点很低的液体,非常容易发生蒸发吸热,这给了哈里森以灵感。不久,哈里森经过研究制作出了使用醚和冰箱压力泵的冷冻机,一个媒体人士就这样撬开了人工制冷商业化的第一桶金。

历史钩沉

我国最早的电冰箱“雪花”

二战后,冰箱作为家用电器的重要一员,在欧洲家电普及的过程中迎来了新的增长,而中国自主电冰箱的生产则是从上世纪50年代开始的。

1956年,我国第一台自主生产的电冰箱——“雪花”冰箱诞生,这个恰如其分的名字成为老一辈国人心中对名牌国产冰箱的回忆。虽然曾经拥有年产80万台冰箱的生产能力,但在上世纪80年代电冰箱行业的新一轮高速发展中,这个国内著名的老厂商逐渐丧失了优势,最终退出了冰箱市场。

随着新品牌的崛起,电冰箱行业的群雄逐鹿更为精彩。目前,中国的冰箱业产能和技术在世界上已经处于领先水平,据智研数据显示:2017年中国家用电冰箱全年累计产量为8670万台。

延伸阅读

白色家电?

给冰箱点“颜色”看看

冰箱和空调、洗衣机等可以减轻人们劳动强度的家电被统称为“白色家电”,与之对应的是为家庭提供娱乐、休闲的黑色家电如彩电、音响等。早期的白色家电通常都是白色外壳,冰箱也不例外。上世纪50年代早期,大多数冰箱都披着白色外衣。

随着时代的发展,人们对家居的审美要求让设计师和制造商们开始重新审视冰箱的颜色。冰箱一改传统印象中的白色机身,也开始有了多姿多彩的外形,冰箱的颜色也与流行时尚同步:绿松石色在20世纪50年代到60年代一度风行,黑色的冰箱在20世纪90年代曾经风靡,90年代后期彩拉丝镀铬材质的冰箱让厨房极具现代感。

(责编:易潇、杨虞波罗)

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