（食品科学专业论文）青花菜真空预冷工艺及保鲜效果的研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 摘要 真空预冷技术是利用抽真空降压的方法使产品内的水分在低压状态下蒸发，带走自 身热量，从而使产品品温下降的技术。真空预冷技术由于传热与传质方向一致，使得冷 却均匀、速度快，在果蔬保鲜贮藏方面具有良好的技术优势和广阔的发展前景青花菜 属十字花科芸薹属甘蓝种，2 0 世纪初传入我国后，种植面积不断增加，出口量也逐年增 长，远销日本和欧美市场，成为我国最重要的出口创汇蔬菜之一但因青花菜采后携带 大量的田间热且呼吸作用强、代谢旺盛，导致其在运输和贮藏中极易衰老，花球失绿转 黄，失水萎蔫，营养成分迅速降解，严重影响其商品价值。因此，进行真空预冷技术在 青花菜保鲜贮藏方面的应用研究具有重要的现实意义和经济价值。本文针对真空预冷技 术在青花菜中的应用进行了相应的研究，主要研究内容及结论如下： ( 1 ) 研究了青花菜最佳真空预冷工艺。在单因素预试验的基础上，采用四因素三水 平的正交试验对青花菜真空预冷工艺进行优化，通过加权分析确定了青花菜真空预冷的 较佳工艺条件为：真空度2 0 0 p a 、处理时间4 0 m i n 、处理量2 0 0 9 、喷水量5 。 ( 2 ) 研究了不同预冷方式处理下，青花菜的降温速率及对青花菜贮藏期间各项品质指标 的影响。通过真空、冰水，冷库等预冷方式结合低温m a p 处理，与未经预冷和m a p 处 理的普通冷藏对照组相比较，研究结果表明不同预冷方式中，真空预冷处理对青花菜采 后降温速度最快，3 0m i n 即将青花菜从2 4 3 c 降至5 5 ，同时结合m a p 处理贮藏效果 最好，贮藏3 0 天的叶绿素、还原糖含量均最高，分别为1 1 2 8 m g ( 1 0 0 9 ) q ，2 7 8 8m g ( 1 0 0 9 ) 一， 与其它组相比差异显著；其失重率、呼吸速率增加也最为缓慢，且具有较好的感官品质 和商品价值。而未经预冷与m a p 处理的青花菜失重率在贮藏末期高达1 5 3 8 ，感官品 质更是在第1 8 天即失去商品价值。 ( 3 ) 对真空预冷处理延缓青花菜衰老、延长贮藏期进行了初步的研究探讨。结果表 明，真空预冷处理能有效降低贮藏期间青花菜的呼吸速率、乙烯生成量和失重率：处理 后的青花菜呼吸速率从2 1 0 8 4m g ( 蚝h ) 一t 降至1 9 1 4 1n a g g h ) 。；真空预冷处理减少了 高峰期乙烯生成量约2 8 1 9 ；贮藏至第2 4 天时真空预冷组的失重率仍低于5 ，显著低于 对照组。真空预冷还延缓了青花菜感官品质的下降，并使叶绿素、v c 等营养物质的损失 减少：真空预冷组叶绿素下降为原来的5 0 被推迟了1 2 天；v e 在3 0 天后含量为4 8 0 9 m g 0 0 0 9 ) 1 高于对照组的4 1 5 5m g ( 1 0 0 9 y 1 。真空预冷处理使青花菜在贮藏期n p o d g j 活 性下降显著，s o d 、c a t 活性升高：贮藏的第6 2 4 天对照组p o d 活性极显著地高于真空 预冷组，比例达2 5 4 0 9 8 9 2 ；真空预冷处理后第6 天的s o d 活性为2 2 。6 7u g 一，高于 浙江大学硕士学位论文摘要 贮藏前的2 2 2 7u g ，此后s o d 活性下降缓慢，活性始终高于对照组；在第6 天，真空预 冷组c a t 活性( 1 0 2 8 0 9u g 。1 ) 较对照组( 7 4 4 i o u g 1 ) 高出3 8 1 7 。 关键词：青花菜真空预冷工艺预冷方式贮藏生理活性 3 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t v a c u u mp r e c o o l i n gt e c h n o l o g yi sm o s t l ye x p l o i t e dt ol o w e rt h et e m p e r a t u r eo fm a t e r i a l s b yv a e u u m i z i n gi nw h i c hl o wp r e s s u r eh e l p st oe v a p o r a t et h em o i s t u r e ，a n dt h e nr e m o v et h e h e a t t h eu n i f o m l i t ) ，a n dr a p i d i t yi nc o o l i n gi st h ep l u sp o i n t , a n dn oc r o s s c o n t a m i n a t i o n o c c u r s v a c u u mp r c c o o l i n gt e c h n o l o g yi sg e t t i n gg r e a tp o p u l a r i t ya n db r o a dd e v e l o p m e n t h o r i z o n si n t h ep o s t h a r v e s tt e c h n o l o g yo ff r u i t sa n dv e g e t a b l e s b r o c c o l i ，ac r u c i f e r o u s c a b b a g eb r a s s i c as p e c i e s ，h a se n j o y e d ，s i n c ef i r s tb r o u g h ti n t oc h i n ai nt h ee a r l y2 0 t hc e n t u r y , t h ee x p a n s i o ni nt h ec u l t i v a t e da r e ra n dt h ee x p o r tv o l u m et oj a p a n ，e u r o p ea n da m e r i c a i t h a sb e c o m eo n eo ft h em a j o rc h i n e s ee x p o r tv e g e t a b l e s ，b u ta f t e rh a r v e s t i n gw i t hal o to ff i e l d h e a ta n d s t r o n gp o s t - h a r v e s tr e s p i r a t i o n ；b r o c c o l ie a s i l y b e c o m e ss e n e s c e n c e d u r i n g t r a n s p o r t a t i o na n ds t o r a g e t h ef l o w e rb a l l st e n dt oc h a n g ef r o mg r e e ni n t oy e l l o w , d e h y d r a t e d , a n dw i l t e d t h en u t r i t i o n a lv a l u ed e g r a d e ds e r i o u s l yi nas h o r ts p a no ft i m e ，w h i c hu l t i m a t e l y r e s u l t si nl o w e r i n gi t sc o m m e r c i a lv a l u e t h e r e f o r e ，i ti so fg r e a tp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ea n dh i g h e c o n o m i cv a l u et oc a t t yo u tr e s e a r c hw o r ko nt h ea p p l i c a t i o no fv a c u u mp r e - c o o l i n g t e c h n o l o g yt ot h es t o r a g eo ff r e s hb r o c c o l i i nt h i sa r t i c l e ，t h ev a c u u mp r e c o o l i n gt e c h n o l o g y w a sa p p l i e dt ot h eb r o c c o l if o rk e e p i n gf l e s h t h em a i na c h i e v e m e n t so ft h i sr e s e a r c ha n d c o n c l u s i o n sa r eg i v e na sf o l l o w s ： f i r s t l y , t h eb e s tv a c u u mp r e - c o o l i n gp r o c e s so fb r o c c o l iw a ss t u d i e d o nt h eb a s i s o f s i n g l e f a c t o rp r e - t r i a l ，f o u rf a c t o r sa n dt h r e el e v e l so ft h eo r t h o g o n a lp a i r so fb r o c c o l iw e r e u s e d t h ew e i g h t e da n a l y s i si d e n t i f i e daf a v o r a b l eb r o c c o l iv a c u u mc o o l i n gp r o c e s sc o n d i t i o n s w e r e ：2 0 0p a , 4 0m i n , 2 0 0 9 ，5 s e c o n d l y , t h ee f f e c t so fd i f f e r e n tp r e c o o l i n gm o d u l e so nb o t ht h ec o o l i n gv e l o c i t ya n d v a r i o u sq u a l i t yi n d e xo fb r o c c o l iw e r es t u d i e d t h ec o m p a r i s o no fv a c u u mp r e - c o o l i n gi n c o m b i n a t i o no fi c ew a t e rc o o l i n g ，r e f r i g e r a t i o nc o o l i n g ，a n dm o d i f i e da t m o s p h e r ep a c k a g i n g ( m a p ) w i t hc o m m o nr e f r i g e r a t i o nw i t h o u tv a c u u mp r e - c o o l i n ga n dm a ps i n g l e do u tv a c u u m p r e c o o l i n ga st h em o s te f f i c i e n ti nl o w e r i n gt h et e m p e r a t u r ea n dl o w e r i n gr e s p i r a t o r yr a t e v a c u u mp r e c o o l i n gt r e a t m e n tc o u l dc o o lb r o c c o l if r o m2 4 3 ct o5 5 。cw i t h i n3 0m i n c o m b i n e dw i t hm a p s t o r a g e ，t h i sg r o u pd e m o n s t r a t e dt h eb e s ts t o r a g ee f f i c i e n c y ：a f t e rt h e3 0 t h d a yo f s t o r a g e ，i tc o n t a i n e d1 1 2 8m g ( 1 0 0 9 ) 一c h l o r o p h y l la n d 2 7 8 8m g ( 1 0 0 9 ) 。1s u g a r , w h i c h i ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h eo t h e rg r o u p s m o r e o v e rt h i sg r o u ps h o w e dc o m p a r a t i v e l yl o w 4 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t w e i g h tl o s sr a t e ，a n dl o wr e s p i r a t i o nr a t e ，a n dc o n s e q u e n t l yh a dt h eb e s ts e n s o r yq u a l i t ) ，a n d c o m m e r c i a lv a l u e t h er e s u l t sa l s os h o w e dt h a tb r o c c o l iw i t h o u t p r e c o o l i n ga n dm a p h a dt h e l l i 曲e s tr e s p i r a t i o nr a t e ，w e i g h tl o s sa n dt h ed e g r a d a t i o n so fc h l o r o p h y l l ，v i t a m i nc a n ds u g a r a tt h es a m et i m e ，t h e yl o s tt h e i rc o m m o d i t yv a l u e sc o m p l e t e l ya f t e r18d a y so fs t o r a g ed u et o t h er a p i dd e c r e a s eo fn u t r i t i o n a la n ds e n s o r yq u a l i t y t h ew e i g h tl o s sr a t ew a sa sh i 曲a s 1 5 3 8 f i n a l l y , t h ei n f l u e n c eo fv a c u u mp r e - c o o l i n go nt h ep h y s i o l o g i c a la c t i v i t i e so fb r o c c o l iw a s s t u d i e dd u r i n gt h ee n t i r es t o r a g ep e r i o d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h er e s p i r a t i o nr a t e ，e t h y l e n e p r o d u c t i o na n dw e i g h tl o s sw e r el o w e r e d a f t e rv a c u u mp r e - c o o l i n g ，t h er e s p i r a t i o nr a t e d r o p p e df r o m2 10 8 4m g ( k g - h ) 一t o191 4l m g 伙g h ) 。1 ；i ta l s or e d u c e dt h ep e a ke t h y l e n e p r o d u c t i o nb y2 8 19 ；t h ew e i g h tl o s sr a t e so ft h ev a c u u mp r e - c o o l i n gg r o u pw e r es t i l ll e s s t h a n5 a f t e r2 4d a y s a tt h es a m et i m e ，t h ed e g r a d a t i o no fc h l o r o p h y l la n dv i t a m i ncw a s d e l a y e d c h l o r o p h y l lc o n t e n to ft h ev a c u u mp r e c o o l i n gg r o u pf e l la b o u t5 0 a f t e r18d a y s ； v i t a m i ncc o n t e n tw a s4 8 0 9m g ( 10 0 9 ) 一w h i c hi sh i g h e rt h a nt h ec o n t r o lg r o u p v a c u u m p r e - c o o l i n ga l s od e l a y e ds e n e s c e n c eo fb r o c c o l ib yr e g u l a t i n gt h ea c t i v i t yo fa n t i o x i d a n t e n z y m e s t h es o d ，c a ta c t i v i t yo ft h eg r o u pw h i c hu s e dt h ev a c u u mp r e - c o o l i n gt r e a t m e n t w a si n c r e a s e dd u r i n gt h es t o r a g e ：c a ta c t i v i t yo ft h ev a c u u mp r e c o o l i n gg r o u pw a s10 2 8 0 9 u 菩1w h i c hw a sh i g h e rt h a nt h ec o n t r o lg r o u p ( 7 4 4 10u g 1 ) a f t e r6d a y s ；t h es o da c t i v i t yi s 2 2 6 7u g i nt h e6d a yw h i c hi sh i g h e rt h a nt h a to fi n i t i a ls t o r a g e ( 2 2 2 7u g 1 ) ，a n ds i n c et h e n t h es o d a c t i v i t yd e c r e a s e ds l o w l y , b u ta l w a y sr e m a i n e dh i g h e rt h a nt h a to ft h ec o n t r o lg r o u p a f t e rv a c u u mc o o l i n gp o d a c t i v i t yw a sd e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y ；d u r i n g6 2 4d a y s ，t h ep o d a c t i v i t yo fc o n t r o lg r o u pw a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h a to ft h ev a c u u mp r e c o o l i n gg r o u p ( 2 5 4 0 9 8 9 2 h i g h e r ) k e y w o r d s ：b r o c c o l i v a c u u m p r e - c o o l i n gp r o c e s sp r e - c o o l i n gm o d es t o r a g e p h y s i o l o g i c a la c t i v i t i e s 5 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得堂婆盘堂或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同士作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示谢意。 学位论文作者签名：签字日期： 年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝望盘堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授 权逝姿态堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：年月日签字日期：年 月日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 浙江大学硕士学位论文致谢 致谢 时光荏苒，两年半的研究生生活即将结束，伴随着硕士毕业论文的完成我的心中充 满着喜悦和感激。我首先要感谢浙江大学、浙江大学生工食品学院和我的导师刘东红教 授在此期间给予我的关心、支持和帮助。在求是园度过的两年半求学生涯是我一生宝贵 的精神财富，华池畔留下了我辛勤的汗水，奋进的脚步，同时也收获着激情和希望。 本论文是在导师刘东红教授的悉心指导下完成的从论文的选题、论文设计到实验 操作、论文的撰写无不凝聚着导师指导的辛勤汗水和智慧结晶。回顾两年半的研究生生 活，无论在学习、工作、生活中，恩师自始至终都给予了我无私的关怀和帮助。刘老师 严谨的科学精神，执着的事业追求以及和蔼可亲的为人态度让我受益匪浅。值此毕业之 际，特向培养和教育我的恩师表达我最诚挚的谢意。祝福恩师在以后的工作生活中事事 如意，桃李满天下。 就读期间，叶兴乾教授对我的学习、实验给予了悉心指导，并提出了宝贵意见，他 严谨的治学态度和求是精神，更深深地影响了我的工作学习态度，在此表示感谢。同时， 还要感谢陈建初、苏平、胡亚琴等老师在我实验期间给予的指导。此外，还要感谢陈忠 明老师、赵唯老师对我实验的帮助。 在本研究的试验阶段和论文撰写过程中，我得到了周围同学的帮助，感谢吴丹师姐、 孙玉敬师姐、魏云霄师姐、孟瑞峰师兄对我的实验操作的指导，感谢朱潘炜、吕元、盛 雪飞、王根女、李俊、唐佳妮、张爱萍、徐庭巧、周赐琴、傅燕玲等同学在学习和生活 中的支持和无私帮助。 感谢担任论文评阅和答辩委员会工作的各位专家、教授能在百忙之中对本论文的评 审，感谢他们指正和指导 最后，特别感谢一直对我的工作、学习、生活给予关心和支持的父母和亲人，谢谢 他们在我漫长的求学生涯中给予的无微不至的关怀和一如既往的支持，让我更加顺利的 完成学业 谨以此文表达我对所有关心过和帮助过我的老师、同学和亲人表达我最衷心的感谢! 刘芬 2 0 1 0 年1 月于浙江大学华家池畔 浙江大学硕士学位论文 绪论 第一章绪论 1 1 前言 果蔬中含有人们日常膳食所需的碳水化合物、膳食纤维、矿物质、维生素等营养成 分，对人体健康具有重要的作用。我国是世界上果蔬种植面积最大、种植种类最多的农 业大国。2 0 0 7 年我国蔬菜总产量5 6 5 亿吨，人均4 2 0 公斤以上，居世界第一；水果总产量 1 5 亿吨，其中苹果、梨产量居世界第一但与此极不相称的是，由于我国只重视果蔬的 采前栽培，而忽视采后保鲜，导致果蔬在采后的流通过程中损失严重。据不完全统计， 我国每年蔬菜采后损失率达2 5 3 0 ，水果采后损失率达2 0 2 5 ，每年经济损失高 达7 5 0 亿元人民币，但在发达国家由于采用真空冷却等预处理手段，并结合先进的贮藏技 术，其采后损失率仅为1 7 一5 。 如何使采后果蔬更好地保持其新鲜度? 除了减少运输贮藏过程中的机械伤、腐败、 干燥之外，还需最大限度地抑制其呼吸作用。预冷作为果蔬采后商品化处理的重要步骤， 可抑制果蔬呼吸、保持其新鲜度和营养价值，从而实现果蔬跨季节销售，满足人们的生 活需要，提高经济价值( 冯双庆等，2 0 0 1 ) 。果蔬采后的5 小时内是其腐烂变质，失去商 品价值最快的时期( b r o s n a n & s u n ，2 0 0 1 ) ，主要是由于果蔬采后携带大量的田间热，促 使其呼吸作用加快，采收过程中的机械伤和病虫感染也会使呼吸作用加强，释放出大量 的呼吸热，果蔬品温升高。因此，果蔬采后迅速冷却至低温并贮藏是保持果蔬新鲜度和 营养价值的关键( 韩厚德，1 9 9 7 ) 。目前，欧美日等发达国家将果蔬采后预冷作为一道必 不可少的工序据统计，经预冷处理，果蔬的损失率可降低5 1 0 ，但我国由于条件 限制，果蔬采后很少采用预冷处理。 预冷的方式一般分为自然预冷和人工预冷。人工预冷主要有风冷、水冷、冰冷和真 空预冷。其中真空预冷是通过直接蒸发产品中的水分产生制冷效果，其它预冷方式则通 过冷却介质来实现冷却，因此与这些传统冷却方法相比真空冷却有着不可比拟的优势， 主要体现在： 冷却速度快：只需2 0 3 0 m i n 就能使产品温度降至4 5 c ，而其它冷却方法达到 同样效果需要几个小时甚至几十个小时( 金听祥等，2 0 0 5 ) 。 冷却均匀：由于真空室内各点的压力均衡，可使果蔬体内的水分同时蒸发，释放 蓄存的团间热，实现果蔬降温的均匀性( 冯圣洪等，2 0 0 1 ) ，温差可控制在2 。c 以内， 比其它冷却方法要小。 干净卫生：真空预冷处理是在一定的真空环境中进行的，保证了冷却过程处于密 6 浙江大学硕士学位论文 绪论 封状态，不易产生交叉污染；对嗜温细菌有一定的抑制效果( 孙恒等，2 0 0 3 ) 保鲜效果好：采后迅速降温可使果蔬在最短的时间内消除田间热，降低呼吸作用， 减缓营养成分分解，延长贮藏保鲜时间，从而利于远距离运输和销售，扩大市场服务范 围。 真空预冷技术在具有独特优势的同时，在实际应用中也具有一定的局限性： 由于真空预冷是依赖果蔬内水分的蒸发吸收蓄存的田间热，因此，比较适用于水 分含量较丰富、比表面积较大的果蔬种类； 由于真空预冷技术的初期设备投资较大，所以比较适用于大批量的果蔬生产基地 预冷； 果蔬的降温是一个复杂的传热传质过程。对于真空预冷这种快速降温技术，应特 别注意对箱内压力、温度、湿度的变化监控，真空预冷技术程度要求较高。 真空预冷较其他预冷方法有着很多独特的优点。但由于初期投资高，所以更适合于 处理量大的产地使用，同时运行管理技术要求高也是阻碍其推广应用的主要问题。因此， 应根据各类果蔬特点，研究小批量处理的真空预冷装置，降低设备体积与成本，加强真 空预冷技术工艺的研究。 1 2 真空预冷技术的研究进展 1 2 1 真空预冷的设备与理论的研究进展 1 2 1 1 真空预冷的原理与设备 液体蒸发时需要吸收自身和周围环境的热量即蒸发潜热，使自身温度和环境温度降 低。水在一个标准大气压下的沸点是1 0 0 。c ，蒸发潜热为2 2 5 6 1 ( j 连，当压力下降到6 1 1p a 时，水的沸点是o 。c ，蒸发潜热为2 5 0 0 k j k g 。随着压力的降低，水的沸点随温度降低， 蒸发单位质量水所需的热量反而增加。真空预冷就是在真空条件下，让水迅速在真空室 内以较低的温度蒸发，吸收自身及环境热量而产生制冷效果。产品的蒸发面积与体积之 比、表面水分蒸发的阻力决定真空预冷的效果( w a n g & s u n , 2 0 0 1 ) ，对于冷却效果不佳的 产品可通过预先湿润或蒸发过程中的喷淋加水达到冷却效果。 真空预冷装置的基本组成包括真空室、真空泵、捕水器等，如图1 1 所示。真空室 和抽真空系统是两个基本组成部分。真空冷却过程分为两个阶段：( 1 ) 真空室压力降到 产品初始温度对应的饱和压力时，产品的水分开始蒸发，开始沸腾的时刻即闪点，这一 阶段中冷却效果不明显；( 2 ) 真空室的温度继续下降到产品温度对应的饱和压力，这个 阶段会产生大量的水蒸汽，产品温度下降迅速。有研究表明，产品温度从7 2 降低至4 7 浙江大学硕士学位论文绪论 会损失4 0 0 5 0 0 9 的水，需要真空泵在2 2 0 0 p a 下抽出约2 5 m 3 的蒸汽( m c d o n a l d & s u n 2 0 0 1 b ) 。 8 1 压力表2 真空室3 排水口4 真空泵5 排气6 节流阎7 捕水器8 冷凝器9 压缩机 图1 1 真空预冷装置简图 f i g 1 1t h ed e v i c eo fv a c u u mc o o l i n g 1 2 1 2 真空预冷理论的研究进展 二十世纪四、五十年代，就已经进行了真空预冷技术的系统研究。b m l e y ( 2 0 0 4 ) 针对 人们在食品安全方面的需求展望了真空预冷技术的发展前景和趋势。 对真空预冷过程建立数学模型可更好、更直观地揭示冷却过程对产品物理、化学和 感官性能的影响。同时，数学模型还能得到各种因素对预冷效率、产品产量和品质影响 的数据和信息，进而为实际生产提供更好的设备设计、工艺优化和产品质量控制参数。 现阶段，对真空预冷数学模型的研究报道比较p ( w a n g & s u n ，2 0 0 3 ) 。最早的模型是由 b u r f o o lh a y d e n 和b a d r a n ( 1 9 8 9 ，1 9 9 0 ) 等建立的液体真空预冷模型，模型认为水分蒸发量与 传质系数和真空室内真空度与液体表面饱和蒸汽压的差值成比例。h o u s k a 等( 1 9 9 6 ) 进一步 改进了这一模型，用来预测食品的瞬态温度和真空室内的真空度d o s t a l 和p e t e r a ( 2 0 0 4 ) 建立了不同的模型，认为与液相的传热传质系数相比，气液相问的热力学平衡和传热传 质阻力占优势。w a n g 和s u n ( 2 0 0 2 毛b ) 建立了肉制品的真空预冷数学模型，真空室内的水 蒸气和空气的流程图如图1 2 所示，此模型由两个子模型组成的：第一个子模型对真空室 内空气和水蒸气的质量守恒进行了分析，可预测肉制品的瞬态温度和真空室内的真空度； 第二个模型中，传质过程被视为肉制品内部空隙中水蒸汽的三维动力运动，传热过程被 视为内部热量的瞬态热传导，此外，该模型预测了预冷过程中肉制品的物理特性变化及 质量损失。两个模型结合后预测的肉制品瞬态温度面、质量损失、真空室真空度等与实 验值相当吻合。该模型进一步预测分析了肉制品的重量、大小、形状、孔隙度和孔径大 小等对真空冷却速率、质量损失和温度分布的影响( w a i l g & s u n , 2 0 0 2 0 。s u n 等人( s u n & r 浙江大学硕士学位论文绪论 h u , 2 0 0 3 ；m c d o n a l d & s u n , 2 0 0 1 b ；h o u s k a s u n ，2 0 0 3 ；m c d o n a l d & s u n , e ta l ，2 0 0 2 ，2 0 0 1 ， 2 0 0 0 ；s u n & w a n g ，2 0 0 6 ) 在基础上，分别就真空预冷切花、叶菜和烤肉进行了原理、应 用和建模的大量研究。 v a c u u m c h a m b e l l 图1 - 2 真空室内水蒸气和空气的流程图 f i g 1 - 2f l o wc h a r to fv a p o u ra n da i ri nav a c u u mc h a m b e r 国内，已先后有多所大学对真空预冷技术的理论和设备开展研究。郭爱民( 1 9 9 8 ) 研制 了一套适用于监测真空预冷过程中蔬菜各部分温度及真空室内真空度的计算机测试系 统，该系统具有可连续多点记录数据的功能，应用该系统测定了菜心、芥蓝真空预冷过 程的各项参数，并记录了冷却速率曲线、茎叶冷却温差。陈羽白等采用实际生产中使用 的真空预冷设备( v c l 0 0 0 型) 对菜心进行了小批量的真空预冷试验，研究了预冷过程中 菜心的质量损失和温度随时间的变化情况及相互关系，结果表明菜心质量损失率a w 与 冷却时间t 呈正相关，与菜叶温度t 呈负相关，根据试验数据得出的线性回归方程为： a w = 1 6 3 8 + 2 1 7 0 5 r 一7 7 t 。在真空预冷传热传质过程的研究方面，张朝涵( 2 0 0 2 ) 研究了 真空预冷的理论模型，贺素艳( 2 0 0 3 ) 研究了果蔬真空预冷过程中热值传递的理论和球形果 蔬真空预冷过程的参数，并对传热传质进行了数学描述，运用有限差分法进行了求解。 林河通( 2 0 0 3 ) 基于f i c k 扩散方程建立了单个龙眼真空预冷降温速率模型： 鲁“鑫等l n p 尸- 一p w , - 研究表h 月在其它因子确定的情况，水果的真空预冷 速率与单果的半径平方成反比，同时与水汽凝结器的冷凝温度、空气分压有关。 1 2 2 真空预冷技术应用的研究进展 1 2 2 1 真空预冷技术在果蔬保鲜中的应用 新鲜水果、蔬菜的呼吸、蒸发、成熟和衰老的过程是同时进行的。果蔬质量从采后 便开始下降，采摘时所携带的田间热可使果蔬迅速腐烂，因此采后尽快去除田问热尤为 重要( g o r m l e y ，1 9 7 5 b ) 大量研究表明，真空预冷技术能够快速有效地去除果蔬的田间 热。h a y a k a w a 等( 1 9 8 3 ) 系统研究了水果、叶菜和根茎类蔬菜的真空预冷工艺，研究表明 9 浙江大学硕士学位论文 绪论 叶菜类蔬菜较根茎类蔬菜更适合利用真空冷却技术进行预冷。 在欧美日等发达国家，真空冷却技术已广泛应用于预处理生菜，可在3 0 m i n 内使生菜 的温度1 由2 5 。c 降低至1 。同时，真空冷却技术在蘑菇上也有很广泛的应用，b u r t o n 等( 1 9 8 7 ) 的研究表明真空预冷可以使贮藏1 0 2 小时的蘑菇延长2 4 小时的货架期，并能使大量蘑菇均 匀地降温。该技术已在美国、英国、爱尔兰和欧洲的部分地区用于蘑菇的预冷( b a r g e r ，1 9 6 3 ) 并进行商业应) 罚( l a n e ，1 9 7 2 ) 。国内，陶菲( 2 0 0 6 ) 就不同贮藏条件下，白蘑菇品质的变化 进行了研究，结果表明白蘑菇真空预冷至5 c 后气调包装的贮藏效果最佳。 国内外对真空预冷技术在其它果蔬上的应用也开展了广泛研究，例如花椰菜( s u n , 1 9 9 9 a ) 、菠菜( s u n , 2 0 0 0 ) 、茄子( h a y a k a w a , e ta l ，1 9 8 3 ) 、黄) 氏( h a y a k a w ae ta 1 ，1 9 8 3 ) 、胡萝 卜口a y a k a w a , e ta 1 ，1 9 8 3 ) 、青椒( s h e r m a n & a l l e n , 1 9 8 3 ) 、大头菜( i s h i i & s h i n b o r i ，1 9 8 8 ) 、 草莓( a n o n ，1 9 8 1 ) 、黑醋栗( a n o n , 1 9 8 1 ) 和西瓜( c h a m b r o y & f l a n z y ，1 9 8 0 ) 等。大量研究表 明，真空预冷技术是一项快速有效的冷却技术。果蔬表面积与体积之比、果蔬自身组织 构造的粗密、自由水含量的多少均决定了其真空预冷的效果( n o b l e ，1 9 8 5 ) ，即表面积与体 积比越大，组织构造越粗糙、自由水含量越高，就越适合于利用真空预冷。因此，叶菜 类蔬菜的冷却速率要高于非叶菜类的蔬菜和水果。真空冷却的大部分水分是从果蔬外表 面蒸发的，但也有一部分水分是在细胞之间蒸发的。当果蔬水分蒸发量占自身鲜重的5 以上时，商品价值便会下降，因此在真空预冷过程中必须对真空度加以控制，以避免因 压力过低而引起果蔬的冻伤。为防止水分的过多损失，提高冷却效率，可在真空预冷前 湿润果蔬表面，或在抽真空时喷水加湿。 1 2 - 2 2 真空预冷技术在肉制品中的应用 肉制品是一类经济、安全并被消费者广泛喜爱的产( m c d o n a l d ，e ta 1 ，1 9 9 9 ) 。国外 的一些研究表明，真空预冷技术可用于熟肉制品的加工生产b u r f o o t 等( 1 9 9 0 ) 最早开 始了真空冷却技术在肉制品上的应用研究。j a m e s ( 1 9 9 0 ) 利用真空冷却和强制通风冷却将 6 8 7 3k g 的火腿从7 0 。c 降温至1 0 * c ，前者仅需要3 0m i n ，后者则需要4 2 4m i i a ，且真空 预冷更清洁卫生。b u r f o o t ( 1 9 9 0 ) 等也证明了真空预冷在冷却火鸡，牛肉和火腿( m c d o n a l d ， e t a l ，1 9 9 9 ) 等肉制品加工方面的应用效果。 真空预冷技术的主要问题是质量损失较大：应用真空预冷技术将肉制品从7 2 。c 降低 至4 的失重率在1 0 左右，而空气冷却为6 ，强制通风冷却为5 ，冷水冷却则低于 2 ( d e s m o n d , e ta 1 ，2 0 0 0 ；m c d o n a l d & s u n , 2 0 0 1 毛2 0 0 1 b ；s u n & w a n g ，2 0 0 0 ，2 0 0 4 ) 。失重 对肉品质的影响较大大，m c d o n a l d ( m c d o n a l d ，e ta 1 ，2 0 0 0 ) 研究认为牛肉制品真空预冷 1 0 浙江大学硕士学位论文绪论 后嫩度会下降，但也有研究认为( s e l f , e ta 1 ，1 9 9 0 ) 真空预冷过程中的压力变化率不会影 响到鸡胸脯肉的嫩度。真空预冷较高的失重率是冷却过程中水分的蒸发造成的，研究表 明，增加生肉腌制时的盐水用量可弥补冷却过程中的质量损失，增加产品产率( m c d o n a l d ， e ta 1 2 0 0 1 ；d e s m o n d ，e ta 1 ，2 0 0 2 ) 。 1 2 2 3 真空预冷技术在焙烤制品中的应用 真空预冷技术还可应用于冷却各类焙烤制品，如，面包、蛋糕、饼干，糕点、馅饼 和香肠卷等( a n o n ，2 0 0 4 ) 。真空冷却焙烤制品需从9 8 c 左右降温至3 0 0 左右，温度降低约 6 8 。c ，质量损失约为6 8 。如果焙烤制品利用冷风冷却，由于空气流速、湿度和温度的 差异，质量损失会在3 一5 。e v e r i n g t o n ( 1 9 9 3 ) 研究认为面包类制品采用真空冷却，可 减少霉菌污染，延长保存期。 1 2 2 4 真空预冷技术在水产品中的应用 真空预冷技术在水产品方面中的应用是比较有限的。目前主要集中于将蒸煮后的金 检鱼从6 5 c 降温至3 5 4 0 。c ，失重率约为3 - 4 ，冷却时间大约3 勺2 0 m i n ( e v e r i n g t o n ， 1 9 9 3 ) 。真空预冷在冷却小鱼和甲壳类动物如虾等水产品上也有应( c a r v e r , 1 9 7 5 ) ，真空 冷却熟制生鱼片的质量损失约2 1 ( r o l f e ，1 9 6 3 ) 。 1 2 2 5 真空预冷技术在调理食品中的应用 真空预冷技术也适用于调理食品近几年，国际市场上调理食品有了大幅度的增长。 与熟肉制品一样，为确保产品安全，生产中调理食品热处理后需立即冷却以防止微生物 的污染( a n o n , 2 0 0 4 ) 。h o u s k a 等( h o u s k a , e ta 1 ，2 0 0 3 ) 研e 表明，真空预冷1 6 组7 5 。c 1 狗牛肉 汤至5 c 的时间均值仅为1 2m i n4 2 s 。真空预冷对产品的色泽和风味也有一定的影响 o - i o u s k a , e ta 1 ，2 0 0 5 ) ，研究结果表明：真空预冷处理后产品的风味和口味均有大幅度地提 高。 除了食品安全方面的因素考虑以外，某些含热敏性成分的食品应避免过度烹饪，而 真空预冷技术快速、均匀冷却的特性使其在这一部分食品中的应用具有广阔的前景 ( j a m e s ，e ta l ，1 9 8 7 ) 。真空预冷还可减少对维生素的破坏，维持食品的高品质；较高的冷 却速率可使处理产品的时间缩短以实现规模化、机械化生产，增加吞吐量( k e a e f i n g h a m & j a m e s ，2 0 0 0 ) 。 1 2 2 6 真空预冷技术在切花中的应用 花卉采后失去了由母体根部供应的水分，矿质营养、细胞分裂素等，但仍进行以呼 吸消耗为主的各种代谢活动。影响花卉采后衰老、腐败的因素很多，温度是最主要的因 浙江大学硕士学位论文 绪论 素之一，因此预冷对切花保鲜就显得极为重要。真空预冷主要通过降低切花的呼吸速率 和品温，起到抑制微生物生长、减少腐败的作用，同时由于低温下蒸腾作用减缓，又可 减少凋萎和皱缩。高俊平- 等( 1 9 9 4 ) 认为，占鲜重比例较小的花朵和叶片是蒸腾失水的主要 器官，因此，在真空预冷过程中，进行茎基吸水和叶面喷水处理能显著降低花材失水萎 蔫的程度。b o e r 等( 1 9 7 4 ) 通过研究发现利用真空预冷技术可在2 0i 山内将玫瑰、康乃馨、 菊花、郁金香、水仙花和小仓兰等花卉的温度降低至4 5 c 。s u n 和b r o s n a n ( 1 9 9 9 ；2 0 0 1 ) 研究了新鲜水仙切花和百合花切花的真空预冷过程，结果表明