真空预冷技术在果蔬保鲜体系中的应用

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果蔬的一个重要质量指标就是鲜度，而且消费者对其鲜度的要求也越来越高。常温保存已不能满足人们对其鲜度的要求。降低温度是一种普遍采用的有效办法。果蔬收获后，如何迅速消除田间热度，使其温度（中心温度）降至接近冰点，是关键的一步。真空预冷正是实现这种预冷的好方法。它是目前技术含量最高的果蔬类预冷技术。在欧美、日本等发达国家，真空预冷技术已经被广泛用于果蔬的保鲜。实际上，真空冷却已经受到了极大的关注，它的应用延伸到了花卉、蘑菇、鱼、肉、火腿等产品加工上。本文对真空预冷技术在果蔬保鲜体系中应用的研究成果和现状作了较为全面的综述，以利于进一步推动真空预冷技术在该领域中的应用。

1. 真空预冷技术的原理

真空预冷是利用降压来降低水的沸点，靠水分气化带走果蔬产品热量的冷却方法。因此，只要维持一定的真空度，果蔬的水分就会在低温下气化，同时消耗较多的热量，所需潜热绝大部分来自于物品本身释放的显热量，结果导致物品能极其迅速地降温冷却。其中绝大部分的水在果蔬外表面气化，也有可能一部分的水（自由水）在细胞之间气化。

2. 真空预冷的优点及存在问题

2.1真空预冷的优点 降温速度快。冷却时间只需20～30分钟。可以快速地抑制果蔬的呼吸作用，控制温度，如用冷藏库则需10～12小时；冷却均匀。由于预冷箱内各点的压力均衡，果蔬个体本身都形成了类似的冷却系统，而且果蔬处于真空与较低温度下，冷却时各部分温度梯度较小。因此，冷却比较均匀；效果好。真空环境可以杀菌，果蔬的洁净度高。真空预冷处理时间短，果蔬的内部结构并未破坏，也不会产生局部变形，保持原有的形态和风味。有研究表明：真空预冷后，果蔬的保鲜期更长，适合较长时间贮藏及长途运输，可在更大的范围内销售。

2.2真空预冷存在的问题 真空预冷设备价格较高，一次性投资较大；对于表面积相对小的果蔬，如黄瓜、西红柿，冷却效果不理想，不适合采用此冷却方式；采用真空预冷却时，最好使被冷却物质（特别是蔬菜）表面的传热速率与其内部的传热速率相近。否则，如果勉强用一般的真空冷却方法冷却，必将造成冷却速率低，干耗增加的后果。虽然可以采用真空加水冷却的办法来减少干耗，但不是最好的办法。

3 .真空预冷装置

真空预冷装置由真空容器、抽气系统、制冷系统以及控制系统组成

3.1真空容器 用来盛放果蔬的器具，它必须能承受外压105Pa。通常有箱形和圆筒形两种，内侧进行防腐处理，外侧喷涂高强度防锈材料。

3.2抽气系统 抽气系统的关键部件是真空泵，它需要将真空室的压力在20～30分钟内从常压抽至665Pa。选用时应该综合考虑抽气速率、功率、噪音、振动等因素。

3.3制冷系统 制冷系统起着把从果蔬中气化出来的水蒸气冷却成水滴的作用。水在655.6Pa和1℃时变成水蒸气，其体积增大近19万倍。系统中增加了制冷设备，就可以保持真空槽内稳定的真空度。对小型真空预冷装置应选择水冷或风冷的氟利昂冷凝机组，大型真空预冷装置则可以采用氨系统。

3.4控制系统 控制系统有手动、自动之分。主要对温度和压力进行控制，实现节能和防冻害。如采用微型计算机及定序器等则可实现全自动运行。

4. 果蔬真空预冷过程的理论分析

4.1 真空预冷过程 抽真空阶段。从一个大气压抽至果蔬温度对应的饱和蒸汽压力。这个过程中尽管压力迅速降低，但果蔬的温度并没有明显下降，质量也无明显变化。此阶段历时约9 分钟，占整个预冷过程时间的59％左右；冷却阶段。果蔬中的水分不断气化。在这个过程中压力继续缓慢降低，温度发生明显下降，菜心质量也在这个阶段中下降。此阶段历时约5分钟，占整个预冷过程时间的33％左右；复压阶段。压力急剧恢复到常压。在这个过程中由于直接从外界环境吸入空气，物料终温有所回升，菜心的叶温回升较大，而茎温几乎不变。此阶段历时约1.2分钟，占整个预冷过程时间的8％左右。

4.2 真空预冷效果及加水预冷技术 在减压过程中，水分越容易气化的果蔬，冷却效果越好。果蔬的外表面积与其体积之比、果蔬本身组织构造的粗密、自由水含量的多少决定了其真空冷却的效果。也就是说，外表面积与体积之比越大，组织构造越粗糙，自由水含量越高，就越适合于用真空冷却。 真空预冷时，一般要求果蔬水分损失不超过3%，否则将造成保鲜品萎缩。为了保持真空预冷冷却速度快的优点，又要克服干耗大的弊端，在果蔬表面补水，让其代替果蔬内部的水分气化，这就是真空加水预冷技术。它是通过真空室中的喷淋装置向果蔬喷水，抽真空时水分气化吸热对果蔬进行间接冷却的方法。加水过程又分抽真空前预加水和抽真空中加水两种方法。试验表明，后一种加水方法的冷却效果高于前一种加水方法，特别是对番茄的冷却效果更为明显。在这种方法中，喷水时刻是在真空室压力约为1333Pa时，喷水多次，每次约10秒种。另外，也可以在果蔬采收前1～2天向田间浇一次水，使蔬菜本身有足够的水量。

5.真空预冷技术的展望

纵观国内外关于真空预冷的研究，不难发现，对真空预冷技术的研究还存在一些问题，例如：这些研究大多强调和重视应用，缺乏对真空冷却机理的基础研究；对真空预冷过程中内部的热质传递研究比较少；对温度和压力的准确控制、湿度和果蔬重量变化规律、复压时间的影响和过程的能耗等研究也比较少。只有上述问题都得到充分的研究后，再结合仿真模拟，才能优化运行管理，设计出高效节能型的真空预冷设备，特别是对真空冷却过程的仿真模拟研究能够减少实验投入、缩短实验周期，具有重要的理论意义和现实意义。

同时，为了使该技术能够更具有实用性，满足社会对食品安全的要求，设备设计应符合HACCP（危害分析和关键点控制）要求。对于果蔬保鲜体系中确证有危害的环节，建立关键控制点，找到关键控制点以后，必须确定该控制点的限度，建立检测控制点的具体措施，采取纠正措施的行动方案，并有完全的文档记录。

在设备方面，可以尝试开发真空预冷、真空低温干燥、冷冻干燥等多功能于一体的装置。可见，对于真空预冷技术的研究还有很大空间，随着研究的深入，将会进一步促进其在果蔬保鲜体系中的应用。