我国蔬菜产量及消费量均为世界第一,但由于对冷链的重视及投入程度不够,我国蔬菜在物流中损失高达20%以上,形成巨大浪费。相较欧美及日本等发达国家冷链体系十分完善,物流损失可以控制在5%以下。国外大量研究提出预冷是最有效减少蔬菜贮存腐败损失的方法,是整个冷链物流体系中的重要环节。真空预冷可以迅速消除蔬菜采摘后的田间热,抑制蔬菜呼吸强度,是目前预冷降温速度最快的预冷方式。目前国内外学者对真空预冷的研究主要集中在四个方面:不同预冷终压、预冷时间、产品种类等真空预冷效果的研究;不同种类果蔬真空预冷的数值模拟,更加深入的探究真空预冷机理及影响方式;对真空预冷产品品质的改善,解决真空预冷导致的产品失水率高及局部冻伤等问题;扩展真空预冷在不同领域的应用,如花卉、果蔬、熟肉制品、烘焙等真空预冷实验研究。很多真空预冷的实验是选取几种果蔬进行研究,但果蔬种类繁多,逐个研究过于繁琐,不利于真空预冷规律的总结。本文将大部分的常见蔬菜按照真空预冷的预冷速率分为三大类:预冷叶菜类、预冷蜡质类、预冷根茎类。具体研究内容是研究三类蔬菜的最佳真空预冷终压;每类中选取三种典型蔬菜实验研究温度变化规律及失水率;蔬菜的最佳补水量及三类蔬菜在不同补水方式下的预冷效果;不同终压下三类蔬菜的细胞间隙的变化;建立多孔介质传热传质耦合模型模拟预测肉类及预冷叶菜类的温度场变化趋势。通过实验测量失水率及感官分析确定三类蔬菜适合的预冷终压,预冷叶菜类为800Pa,预冷蜡质类为700Pa,预冷根茎类为600Pa。针对真空预冷失水率较高的问题,利用菠菜进行补水率实验,通过质量损失率的计算确定最佳补水率应该为自身重量的4%。预冷根茎类蔬菜直接补水降温效果仍然不明显,使用纱布包裹补水的方法,对比直接预冷、直接补水、包覆补水三种方式对于三类蔬菜失水率和预冷效果的改善情况。实验结果证实包覆补水效果最好,对于预冷叶菜类可以显著降低失水率,对于预冷根茎类可以明显提高降温速率。在600Pa的预冷终压条件下,生菜、白菜、土豆直接预冷的失水率为3.7%、2.3%、0.4%,使用包覆补水预冷比直接预冷可以使失水率降低73%、46%、0.4%。以土豆代表的预冷根茎类预冷时间缩短了30分钟,预冷终温降低了5.5℃。研究局部冻伤后的蔬菜细胞间隙的变化,发现预冷终压降低会导致蔬菜的细胞间隙平均直径增大,这种规律在预冷叶菜类最为明显。预冷叶菜类的细胞间隙在预冷终压降低至600Pa的过程中增加了24μm。蔬菜的水分流失萎蔫体现在蔬菜细胞间隙的增大。建立多孔介质的传热传质耦合模型,使用Comsol软件模拟单片菠菜的温度场变化规律,并将计算结果与实验结果进行对比分析。该模型在真空预冷过程开始误差最大为3℃,随着预冷过程的进行该模型的误差减小最终趋向吻合。本文按照真空预冷速率分类的方法进行预冷规律的实验可以节约部分重复研究,每类蔬菜的预冷规律可以运用于商业应用提高生产效率。验证纱布包覆补水对于改善失水问题的效果,改进真空预冷数值模拟模型,为进一步优化真空预冷技术提供改善思路。
