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草莓真空预冷及冷藏实验研究

2012-11-23姜莎刘颖刘宝林张威

制冷技术 2012年1期
关键词:预冷果蔬真空

姜莎,刘颖,刘宝林,张威

(上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093)

0 引言

草莓属蔷薇科,多年生常绿草本植物。其果实为浆果,含水量大、果皮极薄、组织娇嫩、柔软多汁,缺乏坚硬外皮保护,耐贮藏性差。草莓在常温下呼吸强度较大,而且在收获和运输过程中极易受伤害和遭受微生物侵染,一般在常温下1~2天就变色、变味和软化腐烂,失去商品价值。因此,寻找适宜的草莓贮藏保鲜技术[1],延长草莓果实的贮藏期或货架寿命,成为草莓远销和草莓种植业规模化发展亟待解决的问题,而真空预冷与低温贮藏相结合是解决这一问题的有效手段[2,3]。

目前果蔬类预冷技术在菜叶类蔬菜上应用较普遍,对球形果蔬则有很高的要求才能达到预冷目的。真空预冷是依靠果蔬内的水分蒸发吸热来带走果蔬反应热,使果蔬温度降低[4]。预冷终压越低,果蔬温度下降越快,反之,预冷终压越高,果蔬温度下降越慢[5]。另外,在真空预冷过程中,果蔬的失水是不可避免,而失水过多会造成果蔬萎缩,失去原有风味。果蔬终温设置的越低,预冷时间越短,果蔬失水率就越小,如何在保证降温速率的前提下减少果蔬内部水分散失是目前的研究热点[6]。本研究以草莓为例,探索在真空预冷过程中,草莓表面及的内部温度变化、水分损失、真空室温度变化和能量消耗情况,寻求预冷的最佳条件,拓展真空预冷技术的应用范围。同时,将经过真空预冷后的草莓置于4℃下冷藏,测定其在贮藏期内的维生素含量、硬度等品质指标的变化情况[7],以进一步探讨真空预冷结合低温贮藏的的保鲜效果,为真空预冷和冷藏保鲜技术在草莓等球状果贮藏保鲜领域的大规模推广应用提供参考。

1 实验研究

1.1 实验装置

本实验的真空预冷装置采用上海锦立新能源科技有限公司生产的VCE-15型真空预冷机。其主要技术参数和系统结构如表1和图1所示。

1.2 实验条件

实验采用市场上刚从田园采摘的新鲜草莓。将草莓放在不同终压下(300 Pa、500 Pa、700 Pa)进行真空预冷,最后达到相同的终温为1℃。因此,将真空预冷实验分成三组,如表2所示。真空预冷结束后,把此三组草莓与作为对照组的未经过真空预冷的草莓一起置于4℃冰箱内冷藏。

表1 真空预冷机主要技术参数

图1 真空预冷机系统结构图

表2 草莓真空预冷实验分组情况

1.3 实验方法

本实验主要研究真空冷却过程中,草莓的表面及内部温度变化和失水率、真空室温度变化和能量消耗,及冷藏期间草莓果实的Vc含量、硬度等指标随时间的变化情况。各主要参数的测定方法如下:

(1) 果实表面温度、内部温度及真空压力:由真空预冷机自动显示;

(2) Vc含量测定:2,6-二氯靛酚钠法;

(3) 果实硬度测定:采用食品物性测试仪(质构仪),测试仪速率为50 mm/min(SHIMADZU公司生产,日本)。

1.4 实验步骤

每隔一定时间,用真空预冷实验机本身检测草莓中失水情况,实验步骤如下:

(1) 把0-3号热电偶分别插在不同草莓个体的中心附近,测量草莓预冷的温度变化,用2号热电阻测量真空室(环境)温度,并对测量结果进行记录,每组重复实验2-3次。

(2) 测量能量消耗时,主要测定真空预冷机的电量消耗情况。

(3) 测定草莓硬度和Vc含量变化。将三组经过真空预冷的草莓与作为对照组的未预冷草莓一起放在温度为4℃的冰箱内贮藏,每两天测定一次草莓的Vc含量和硬度随时间的变化情况,每组至少重复测量三次,求取平均值。在测定草莓硬度时,将草莓放在质构仪上,测量从正面、侧面穿透草莓所需的力,以最大的力来衡量草莓硬度。

2 实验结果及讨论

按照以上方法进行草莓真空预冷和冷藏实验,实验结果如图2—图9所示。

图2、图3和图4显示了0-3号热电偶纪录的草莓温度变化情况。即使同一组在同一时间内的实验,不同草莓个体之间也存在差异。如图2所示,草莓在真空预冷过程中,传热与个体形状的大小有一定关系,但在同一组内,它们的温度曲线变化的趋势大体相同,绝大部分温度曲线变化的趋势相近。从热电阻2纪录的真空室温度变化看出,在三种不同的终压下,真空室温度变化的趋势相近,在实验即将结束时,真空室内最终温度相差不大。

表3显示了真空预冷后草莓的失水情况。在终压300 Pa、500 Pa、700 Pa下,失水率分别为5.1‰、6.2‰、7.5‰。草莓中的水在真空室中蒸发,带走草莓的热量,导致草莓温度下降,达到真空预冷的目的。所以,压力相对越大,失水率越高。

图2 在终压300 Pa下草莓及真空室温度变化

图3 在终压500 Pa下草莓及真空室温度变化

图4 在终压700 Pa下草莓及真空室温度变化

表3 草莓在不同预冷终压下失水情况

图5显示了同一终温不同终压下草莓温度的变化情况。实验中对草莓进行真空预冷,能在极短的时间内达到预冷终温1℃。终压700 Pa下用17分钟,终压500 Pa下用14分钟,而终压300 Pa下仅用11分钟。由图5可见曲线总的趋势是相似的,且终压越低,达到相同终温的时间越短,单位时间内温度下降的速度越快。这也说明草莓传热性能良好,极适合真空冷却。

图5 在不同终压下草莓温度变化

由图6可知,在不同终压下,真空预冷机电量消耗变化情况。由此看出消耗的电量与真空预冷机运行的时间成正比,运行的时间越长,消耗的电量越大。而真空预冷机电量的消耗与预冷终温的关系不大,电量消耗的大小与真空预冷机运行的时间密切相关。因此,在真空预冷机压降允许的范围内,可通过降低终压,来降低电量的消耗,达到节约能源,提高预冷效率的目的。

图6 在不同终压下消耗电量

图7中表示不同终压下,真空室内压力的变化情况。可见预冷机抽真空的时间大体相同,曲线趋于重叠,说明同一真空预冷机抽真空的时间只与其本身有关。

图7 真空室内压力变化

图8和图9分别为草莓中Vc的含量和硬度随时间的变化情况。图8中,在4℃温度下贮藏两天后,未预冷的草莓 Vc含量最高,而在预冷草莓中Vc含量是终压500 Pa预冷下相对较高,而终压300 Pa和终压700 Pa下预冷相对则较低。但未预冷的草莓 Vc含量损失的速度随储藏的时间延长,草莓Vc含量下降变快,预冷组则变化平缓。图9显示,未预冷草莓硬度的变化曲线几乎是直线,这表明未预冷草莓硬度降低的速率最大,硬度下降与腐败软化的速度也最快。在预冷草莓中,终压500 Pa预冷的软化速度的最快,其次是300 Pa和700 Pa条件下预冷的草莓。

图8 草莓Vc随时间的变化

图9 草莓硬度随时间的变化

3 结论

对真空预冷过的三组和未经预冷的对照组草莓,置于 4℃冷藏温度下的实验结果进行比较分析表明,草莓在终压越低情况下,失水越少,其温度下降的就越快,预冷时间越短。预冷过的草莓,初期 Vc下降的速率较快,而后就逐渐减慢。初期终压700 Pa预冷含量最低,初期终压300 Pa预冷下降速率最快。在整个实验过程中,终压500 Pa下预冷草莓,硬度及 Vc含量下降的速率最慢,硬度下降速率最小,腐败软化最慢,是预冷效果相对最好的一组。

[1] 康明丽.草莓贮藏保鲜方法的研究进展[J]. 山西食品工业, 2004(04): 34-38.

[2] McDonald K. Vacuum cooling technology for the food processing industry: a review [J]. Journal of Food Engineering, 2000, (45): 55-65.

[3] Dostal M. Vacuum cooling of solid foods[J]. Czech Journal of Food Science, 1999, 17: 103-112.

[4] 肖芳.真空制冷温降实验研究[J].机电设备,2006,23: 9-16

[5] 马骞, 果蔬真空预冷技术的研究概况[J].河北农业科学,2009,13(3):15-16,38.

[6] 金听祥.不同蔬菜真空冷却过程影响因素分析[J]. 河南农业大学学报, 2005,3:71-74.

[7] 陶菲.真空预冷对白蘑菇贮藏品质的影响[J].食品与机械,2006.3:47-48.

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