几种蔬菜真空预冷过程的实验研究

10000 8000
14
13
5000
12
11
4000
10
9
2000
8
550
6
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
时间/min
图 4 终压 550 Pa 下预冷土豆温度变化
的蒸发而降低，在蔬菜内的各个部分温度下降的 幅度及规律又各有不同。位置经过 ３０ ｍ ｉｎ 预冷， 蔬菜中心处温度从 １３ ℃降到 ７．５ ℃，降低了 ５．５ ℃；蔬菜边缘处温度从 １２．５ ℃降到 １０．５ ℃，降低 ２ ℃。蔬菜中心处的水分含量高于蔬菜边缘处的水 分含量，因此，与边缘处相比，随着真空槽中压 力的迅速下降，蔬菜中心处水分的蒸发量较多， 温度下降的幅度相对较大且较快；在真空槽中压 力保持一定真空度下，蔬菜中心处的温度降低于 某一确定值。
5000
20
4000
15
3000
10
2000
5
1000 550
0
0
0 5 10 15 20 25 30 35
时间/min
图 3 终压 550 Pa 下预冷卷心菜真空槽内湿度变化
压力/Pa
压力
18 17 16 15
中心距表面 10 mm 边缘距表面 30 mm 边缘距表面 40 mm 中心距表面 15 mm 边缘距表面 20 mm 中心距表面 20 mm 边缘距表面 10 mm
食品开发
温度传感器 制冷压真真缩空空阀机泵 温度 ／℃
空预冷效果的影响。
2 真空预冷实验装置及实验方法
2.1 真空预冷实验装置及其主要部件
真空计
充气阀捕水器抽真空管数道据线1/O 转换模计块算机 温度显示压力显示
真压空力门传感器
物架 冷疑器
控制面板
图 1 真空预冷试验装置
如图 １ 所示，真空预冷实验装置主要由真空 预冷装置和测试系统组成。真空槽、真空泵、捕 水器和制冷系统为真空预冷装置的主要部件。 2.2 实验方法
14
12
2.00
10
温度/℃
1.50
8
1.00
6
0.50
质量损失
4
终温
2
0.00
0
550
850
1500
压力/Pa
图 8 不同真空压力下花菜质量损失与终温
3.00
16
2.50
14
12
2.00
质量损失 终温
10
1.50
8
1.00
6
4 0.50
2
0.00 图9
0
550
850
1500
压力/Pa
不同真空压力下土豆质量损失与终温
食品开发
冷过程的影响 由图 ７￣ 图 １０ 可见，蔬菜真空预冷过程中，
较高真空度导致较快的冷却速率和较大的质量损 失。较高真空度使得蔬菜表面水分向空间扩散的 动力大，水分蒸发的速度快，预冷速度也快。此 外，较高的真空度对应着较低的沸点，因而预冷 终温也较低。尽管质量损失的差异在相对数值上 并不大，但是对于大量的工业生产，所带来经济 上的区别则是不能不加以考虑的重要问题。而且 质量损失的增加会影响到果蔬的外观、营养和风 味，不利于蔬菜的品质。一般真空预冷却时要求 果蔬水分损失不超过 ３％ 。否则将造成被保鲜品萎 蔫。这时被冷却蔬菜表面不潮湿，因腐败而产生 的细菌不易生长。
Key words: vacuum pre-chilling; temperature; pressure; weight loss
真空冷却气调保鲜技术是国际上近几年才发 展起来的保鲜技术。实际上它是真空冷却、气调 保鲜、储藏、运输系统技术的简称［１－２］。实践证明， 它是收获后的蔬菜、果品和鲜花等新鲜农品的保 鲜、延长储藏寿命以及从产地到市场进行保鲜运 输效果较好的方法；因此，它被国际上称为 ２１ 世 纪保鲜技术［３－４］。
4 结论
本文以卷心菜、土豆等作为对象进行了真空 预冷实验。分析了不同种类蔬菜的真空预冷过程 及其真空槽内压力等因素对真空预冷效果的影响。 综上可知，蔬菜的含水量及其分布、蔬菜分子结 构紧密程度影响着蔬菜在真空预冷过程中内部水 蒸气的产生及散失，从而影响蔬菜的预冷温度。 真空槽内压力越低，蔬菜失水速度越快。真空槽 内的压力是影响水分蒸发及蔬菜内部水分向外迁 移速度的关键因素。因此，真空槽内的压力是影 响蔬菜真空预冷及其失重的关键因素。由于蔬菜 种类不同，其冷却速率和失重情况是不一样的， 在实际真空预冷过程中，应根据不同的蔬菜物性， 确定其相应的预冷压力以达到最好的预冷效果， 保证预冷物的品质要求。
收稿日期： 2009-05-24 基金项目： 上海市自然科学基金；上海教委科研课题；上海海事大学科研基金。 作者简介： 陈威(1968—)，男，博士，副教授，研究方向为食品冷藏及其热质传递。
·56·
2010 年 第 35 卷 第 3 期
食品科技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
上表面
边缘处
中心处 蔬菜
图 2 测试蔬菜温度传感器的布置方位图
3 实验结果与分析
3.1 蔬菜真空预冷过程温湿度的变化 由图 ３￣ 图 ４ 可见，在真空预冷过程中，随着
真空槽内压力的下降，蔬菜内各处的温度因水分
50
10000
45
压力
9000
40
温度
8000
压力/Pa
湿度 ／％
35
7000
30
6000
25
Investigation on vacuum pre-chilling experiment of several vegetable
CHEN Wei1, DING Wei-hua2
(1.Department of Power Engineering, Shanghai Maritime University, Shanghai 200135; 2.Guangzhou Auto College South China University of University, Guangzhou 510800)
日本、美国和西欧等国家和地区为获得高品 质的果蔬，已将真空预冷作为果蔬采摘后的第一 道工序，并作为果蔬入市前必须进行的标准化作 业之一。目前对真空冷却过程的压力控制、温湿 度控制以及系统优化节能分析还有待进一步深入。 因此本文在实验基础上，探讨分析真空压力、不 同种类蔬菜的预冷温湿度随时间的变化及其对真
选取市场采购的土豆、卷心菜。经简单处理 后，将称量后的目标蔬菜放入真空槽内置搁架上， 分别在距离蔬菜上表面 １０、１５、２０ ｍ ｍ 蔬菜中心 处，以及在距离蔬菜上表面 １０、２０、３０ ｍ ｍ 边缘 处（外表面）方位处，如图 ２ 所示，插入铂电阻温度 传感器测温。压力传感器和湿度传感器置入真空 槽中，通过计算机每 ２ Ｓ 采集一次数据。在真空槽 关闭实验机门，启动计算机测试程序和抽真空系 统，同时开始测试采集。每次预冷实验结束后， 取出蔬菜称质量，改变压力重复实验。蔬菜实验 初温为 １６ ℃。
部分的温度变化，不同种类蔬菜的及其真空槽内压力等因素对真空预冷效果的影响。蔬菜的含
水量及其分布，蔬菜结构紧密程度，真空槽内压力影响着蔬菜在真空预冷过程中内部水蒸气的
产生及其散失，从而影响蔬菜的预冷温度及其失重。。
关键词： 真空预冷；温度；压力；失重
中图分类号： TS 255.3
文献标志码： A
文章编号： 1005-9989(2010)03-0056-04
温度/℃
由图 ５￣ 图 ６ 可见，真空预冷前 ６ ｍ ｉｎ，土豆 的温度随时间下降很快，土豆表面和内部温度开 始时相差比较大，真空预冷超过 ６ ｍ ｉｎ 后，土豆表 面和内部温度趋于一致。与叶菜类的卷心菜相比， 土豆分子结构紧密，水分子在土豆分子间扩散的 阻力远大于在卷心菜分子间扩散的阻力，因此， 在真空预冷过程中，土豆内部的温降较小且内部 温差较低。
不同蔬菜的真空预冷曲线相差很大，因而在 确定真空度时，要考虑蔬菜种类、表面状况、质 地、田间热大小等因素的影响。对于易于预冷的 物料，应降低真空度，以减少质量损失，提高产 品率。而难于预冷的物料，则应尽可能提高真空 度，加快预冷速率。
因此真空预冷的真空度不是越低越好，而应 该针对不同蔬菜，综合考虑预冷速率、预冷终温 和质量损失的效果来确定。
18
中心距表面 15 mm
9000
边缘距表面 20 mm 中心距表面 20 mm
8000
16
边缘距表面 10 mm
7000
14
6000
5000
12
4000
压力
10
3000
2000
8
1000
550
6
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
时间/min
图 6 终压 550 Pa 下预冷土豆温度变化
在真空预冷到 ５￣６ ｍ ｉｎ，所有的温度变化曲线 都有回升，测温的铂电阻探针插入土豆中时，大 量的水分受到挤压，汇集在探针周围，引起水分 富集，真空槽内压力降低，探针周围的水分快速 蒸发，引起探针周围的温度急剧下降，土豆内温
压力/Pa 质量损失/%
度较高处将热量传递到铂电阻探针周围处，引起
温度回升。
100
10000
80
压力
8000
温度
60
6000
湿度/℃
压力/Pa
40
4000
20
2000
550
10
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
时间/min
图 5 终压 550 Pa 下预冷土豆真空槽内压 力和湿度变化曲线
中心距表面 10 mm
20
边缘距表面 30 mm