冷凍包裝食品“返霜”原因探討

解 通

(青島中佳食品有限公司，山東 青島266100)

“返霜”是指冷凍包裝食品，在儲(chǔ)存一段時(shí)間后，包裝袋內(nèi)出現(xiàn)明顯的游離態(tài)霜晶的現(xiàn)象。

冷凍食品包裝完成后，包裝袋內(nèi)只有食品。在放置一段時(shí)間后，冷凍食品包裝袋內(nèi)出現(xiàn)霜晶，不僅嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量，而且造成食品重量減輕，品質(zhì)下降，常常為此引起客戶投訴。

1 食品包裝袋內(nèi)的霜晶來源

首先，這些霜晶不會(huì)是從包裝袋外部侵入的，因?yàn)槭称钒b用的聚乙烯薄膜具有良好的水汽阻隔作用，外部水汽不可能在無壓差狀態(tài)下侵入包裝袋內(nèi)。食品包裝袋內(nèi)的霜晶只能來自包裝袋內(nèi)的食品。因此，返霜的出現(xiàn)，意味著食品或食品外冰衣重量的減少。

當(dāng)沒有包裝或包裝氣密性不良時(shí)，這一現(xiàn)象也被表述為“風(fēng)干”，或“脫水”，或“干耗”，其實(shí)質(zhì)均是食品中的水分從食品中揮發(fā)到食品外部，這些水分最終凝結(jié)在包裝袋內(nèi)側(cè)形成霜晶或凝結(jié)在制冷排管上形成霜。凝結(jié)在制冷排管上的霜晶需定期清除，否則會(huì)影響制冷系統(tǒng)的工作效率。

2 食品返霜的主要原因

為了抑制返霜現(xiàn)象，大部分的技術(shù)人員在包裝環(huán)節(jié)尋找返霜的影響因素。為此，不少企業(yè)花費(fèi)資金和精力改善包裝間的環(huán)境條件，比如為包裝間安裝制冷設(shè)備降低包裝間溫度，降低包冰衣水溫，增加設(shè)備和人員以便縮短包裝作業(yè)的時(shí)間，防止食品發(fā)生表面解凍等，但這些努力的結(jié)果往往不能有效解決返霜問題的出現(xiàn)。

包裝間的環(huán)境溫度高，或者作業(yè)時(shí)間長，首先引起已冷凍食品表面的解凍，該因素對(duì)造成返霜的“量”的影響有多大？它是食品返霜的主要原因嗎？

韓耀明和林志強(qiáng)老師在《溫度場對(duì)凍藏環(huán)境下速凍白蘆筍脫水的影響》【1】記載如下實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

在溫度控制在-18℃到-21℃的冷庫內(nèi)，建立溫度波動(dòng)很少的穩(wěn)定溫度場。將經(jīng)過速凍的白蘆筍分三部分：

(1)未處理；

(2)半解凍處理：在-11℃到-9℃的環(huán)境中解凍1.5小時(shí)；

(3)嚴(yán)重解凍處理：在-11℃到-9℃的環(huán)境中解凍1.5小時(shí)，然后在30.8℃的自然環(huán)境中解凍3分鐘。

將上述三種狀態(tài)的產(chǎn)品，分別放入溫度控制在-18℃到-21℃的冷庫(周期性波動(dòng)溫度場)和位于該冷庫內(nèi)的穩(wěn)定溫度場，儲(chǔ)存30天后，測試脫水情況，結(jié)果表1。

表1 未解凍、半解凍和嚴(yán)重解凍的速凍白蘆筍

將測試結(jié)果的平均脫水率繪制成曲線，見圖1。

圖1 平均脫水率

從該測試結(jié)果和曲線圖中，可以得出如下結(jié)論：

(1)周期性溫度場內(nèi)蘆筍脫水率是穩(wěn)定溫度場內(nèi)對(duì)應(yīng)脫水率的7～16倍。

(2)同一溫度場內(nèi)，嚴(yán)重解凍的脫水率僅是未解凍脫水率的1.2～2.7倍

(3)解凍能造成脫水增加，但其對(duì)脫水的影響程度遠(yuǎn)不及冷庫溫度波動(dòng)的影響。

(4)冷庫溫度穩(wěn)定，更有利于防止返霜和干耗脫水。

該實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓我們將冷凍產(chǎn)品返霜的原因從包裝間的環(huán)境條件轉(zhuǎn)移到冷庫中，冷庫溫度的穩(wěn)定更能減少冷凍食品返霜。

冷庫溫度的波動(dòng)是如何造成食品脫水返霜的？

當(dāng)冷庫溫度升高時(shí)，包裝袋內(nèi)溫度隨著升高，袋內(nèi)空氣變得干燥(相對(duì)濕度降低)，水分從食品表面蒸發(fā)到空氣中；而當(dāng)冷庫溫度降低時(shí)，包裝袋的表面溫度降低，袋內(nèi)空氣中的水分在包裝袋內(nèi)側(cè)凝結(jié)為霜；當(dāng)冷庫溫度再次升高時(shí)，空氣再次變得干燥，新的水分從食品表面蒸發(fā)到空氣中……如此循環(huán)，所以溫度波動(dòng)是推動(dòng)食品水分蒸發(fā)變成霜晶的主要原因。

相對(duì)于冷庫溫度的波動(dòng)，包裝間環(huán)境條件對(duì)食品返霜的影響只是一次性的，而冷庫溫度波動(dòng)是每天都在數(shù)次發(fā)生的，因此溫度波動(dòng)的影響累積影響更大。

3 庫溫波動(dòng)原因及改善措施

目前我國的大型冷庫，溫度控制通常是雙位控制，即在冷庫溫度升高到上限要求的溫度時(shí)，開啟制冷機(jī)制冷降溫；當(dāng)冷庫溫度達(dá)到下限溫度要求時(shí)，停止制冷機(jī)工作。這種雙位控制的結(jié)果，必然造成冷庫溫度在一定范圍內(nèi)頻繁波動(dòng)。我們考查過多個(gè)大型冷庫，從冷庫溫度記錄曲線可以明顯看出溫度的波動(dòng)情況，庫內(nèi)溫度波動(dòng)一般在3～4℃，造成這種波動(dòng)的另一個(gè)原因是企業(yè)有意規(guī)避用電價(jià)格高峰時(shí)段用電，即在電價(jià)高的時(shí)段停止制冷機(jī)工作。

冷庫溫度波動(dòng)，會(huì)造成冷庫“吞吐”外界空氣，造成冷庫熱、濕負(fù)荷的增加。我們都知道，在壓力相同的條件下氣體的體積隨著溫度的變化而變化，在實(shí)際的冷庫管理中，我們常常發(fā)現(xiàn)在制冷機(jī)停止運(yùn)行的時(shí)間(冷庫升溫周期)，冷庫門門縫處會(huì)有冷氣自冷庫內(nèi)冒出，這是因?yàn)橹评錂C(jī)停機(jī)后，庫內(nèi)溫度升高造成氣體體積增大，冷庫內(nèi)氣壓大于外界氣壓的原因；而在制冷機(jī)運(yùn)行的降溫周期中，庫內(nèi)空氣因?yàn)闇囟冉档投w積減少，庫內(nèi)呈一定的負(fù)壓狀態(tài)，外界的空氣會(huì)攜帶大量的熱、濕負(fù)荷，從冷庫門等不嚴(yán)密的部位向庫內(nèi)滲漏。當(dāng)然這種情況不可以通過嚴(yán)密冷庫門的關(guān)閉狀態(tài)來解決，否則會(huì)造成冷庫門開啟困難或冷庫結(jié)構(gòu)的破壞。

冷庫溫度變化時(shí)吞吐外界熱濕空氣，進(jìn)一步加劇了溫度的波動(dòng)，造成冷凍包裝食品“返霜”，發(fā)生風(fēng)干損耗。

穩(wěn)定的冷庫溫度對(duì)食品儲(chǔ)存有著非常重要的經(jīng)濟(jì)意義，正是由于冷庫溫度波動(dòng)存在著巨大的經(jīng)濟(jì)利益，《中央儲(chǔ)備肉儲(chǔ)存冷庫資質(zhì)條件》中明確規(guī)定中央儲(chǔ)備肉承儲(chǔ)冷庫“應(yīng)保證冷庫庫溫穩(wěn)定，庫內(nèi)空氣溫度應(yīng)保持在-18℃以下，晝夜庫內(nèi)空氣溫度波動(dòng)幅度不超過1℃”。

另一方面，對(duì)于大型的氨制冷的冷庫，按照現(xiàn)有的氨制冷控制技術(shù)，做到冷庫溫度晝夜波動(dòng)不超過1℃，是有難度的。冷庫企業(yè)如果不計(jì)電價(jià)峰谷差異，冷庫溫度波動(dòng)時(shí)隨時(shí)開、停制冷機(jī)，會(huì)造成設(shè)備啟停頻繁，對(duì)設(shè)備不利冷庫溫度穩(wěn)定，有利于降低食品“返霜”，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。如何穩(wěn)定冷庫溫度，特別是規(guī)避用電高峰(電價(jià)高峰時(shí)段少開制冷機(jī)以減少電費(fèi)成本)的冷庫，在獲得避峰效益的同時(shí)，如何獲得較穩(wěn)定的冷庫溫度？在冷庫中安裝低溫蓄冷器，為這種“兼得”提供了可能。

圖2是低溫蓄冷器在冷庫中工作的實(shí)物照片。

圖2 低溫蓄冷器在冷庫中工作的照片

低溫蓄冷器能夠在制冷機(jī)工作時(shí)，吸收貯藏大量的冷量，抑制冷庫溫度在制冷時(shí)過度降低；而當(dāng)制冷機(jī)停止工作時(shí)，蓄冷器會(huì)緩慢釋放所貯藏的冷量，抑制冷庫溫度上升，從而起到穩(wěn)定冷庫溫度的作用。

[1] 韓耀明，林志強(qiáng).溫度場對(duì)凍藏環(huán)境下速凍白蘆筍脫水的影響[J].制冷學(xué)報(bào),2007，28(5)：53-58